Animals :亚临床酮病和亚临床酸中毒奶牛反刍、采食、饮水及运动行为的改变
研究背景
亚临床酮病(SCK)和亚临床酸中毒(SCA)是两类由碳水化合物及挥发性脂肪酸代谢紊乱引起的营养代谢性疾病，多发于高产奶牛。由于发病较慢、病程较长，奶牛健康及生产性能往往持续受损，病情很可能进一步加剧并诱发继发性疾病。值得关注的是，患病奶牛往往缺乏明显的临床症状，使疾病诊断和干预变得困难。因此，寻找可能指示此类疾病发生的“异常活动”十分重要。
奶牛行为受到许多疾病的影响，包括子宫炎、跛行、真胃变位、乳腺炎和胎衣不下等，酮病奶牛的运动能力往往低于健康奶牛。研究发现，奶牛的许多行为与SCK之间存在强相关性。SCK奶牛反刍、采食和饮水等行为活动可能发生更频繁的交替。此外，SCK的发生与环境最高温度和最低温度较低相关。用传统的人工观察监测奶牛十分困难且难以保证结果的精确度、连续性及完整性。因此，通过自动健康监测系统捕获相关行为数据并从中得到给予治疗及识别疾病的标准，对奶牛健康管理十分必要。
基于自动化系统的精准奶牛养殖(PDF)技术致力于全面监测每一头奶牛的行为、生理指标、生产参数、疾病情况、发情期及舒适度，使饲养管理趋于“个性化”，受到越来越多的关注和推行。目前，PDF技术能够监测奶牛的躺卧时间、反刍时间、行走时间、体温和产奶量。此外，传感器系统单独或与经过验证的健康监测方法联合使用也可以监测并识别存在健康问题的奶牛。
Rumi Watch(RWS)是一种新型工具，兼具鼻羁传感器和计步器的功能，具有高实用性、适用性、灵敏度和特异性。RWS是一种科学的监测工具，能够用于饲养在牛舍中的奶牛自动识别其反刍和摄食行为。RWS虽然能够预测饲料摄入量并评估放牧管理，但成本高于其他精准测量技术且需要日常维护。进一步开发并得到验证的RWS传感器可以用作自动监测奶牛摄食和运动行为的测量工具。
然而， SCK和SCA对反刍、摄食和运动等行为的影响还尚不清楚。
因此，来自立陶宛健康科学大学兽医学院，从事大动物临床方向研究的Ramūnas Antanaitis教授团队于Animals发表了一篇名为“Alterations in Rumination, Eating, Drinking and Locomotion Behavior in Dairy Cows Affected by Subclinical Ketosis and Subclinical Acidosis”的文章，旨在通过RWS自动健康监测系统研究SCK和SCA对奶牛反刍、采食、饮水和运动行为产生的影响。
研究方法
本研究实验在立陶宛某个拥有1150 头泌乳奶牛的农场中进行。所有奶牛(n = 1150)饲养在散栏式牛舍中，饲喂满足营养需求的总混合日粮(TMR)，可自由饮水。依照高产经产奶牛的标准饲养方案，每天06:00和18:00饲喂2次。每天05:00 和17:00挤奶2次。奶牛的平均体重为500 kg±45 kg。在整个泌乳期内，每头奶牛的平均能量校正乳(脂肪含量为4.2%，蛋白质含量为3.6%)产量为12000 kg。
从1150头奶牛中选择产犊后5至30 d(23 d±7 d)，泌乳次数不低于2次，过去平均产奶量12000 kg/年的德国荷斯坦奶牛，共320头。同一位兽医每天对这些奶牛进行一次(8:00-10:00)临床检查。根据临床检查结果、乳脂-蛋白质比值(F/P)和血液β-羟基丁酸含量分为3组：1、亚临床酮病组(SCK，n = 112);2、亚临床酸中毒组(SCA，n = 102)3、健康组(H，n = 106)。SCK组包含乳F/P值大于1.5、血液BHB浓度大于1.2 mmol/L且产犊后无任何其他疾病临床症状的奶牛。SCA 组奶牛瘤胃运动5~6 次/3分钟、乳F/P 值低于1.2 mmol/L、中度至重度腹泻以及粪便中含未消化食物成分，经鉴别没有其他疾病的临床症状。健康奶牛组(H)包含经临床检查没有出任何疾病症状的健康奶牛。从2023年6月1日至2023年9月30日对所选奶牛进行监测。
在整个调查期间每小时记录一次相关数据，从6月1日开始，为期5天，一直持续到产后30天。RWS记录的参数如表1所示。在SCK和SCA诊断当日分析数据。
表1 研究期间记录的参数
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拓展阅读
►SCK和SCA：SCK的发生主要是由于产后能量摄入不能满足泌乳活动增加的代谢需求，机体处于能量负平衡状态，引起脂肪组织大量动员及随后的循环游离脂肪酸浓度增加(FFA)，当超过肝脏氧化能力，FFA被不完全氧化为大量酮体释放到循环中，引起血酮增加。SCA又称亚急性瘤胃酸中毒(SARA)，是由于长期或一段时间摄入过量易发酵碳水化合物，经瘤胃微生物发酵产生大量挥发性脂肪酸但不能及时被吸收或中和，导致瘤胃 pH值降至生理阈值以下引起的消化系统疾病。
►精准奶牛养殖(FDV)：是通过图像分析、声音分析、传感器分析、数据分析与算法等信息技术实时监测每头奶牛的生理、行为和生产指标，以最大限度地提高动物性能、及早发现个体奶牛的疾病、及早发现牛群健康和生产问题、通过预防性健康措施尽量减少药物的使用。许多精准奶牛养殖技术已经被投入使用，如乳产量记录仪，乳成分监测器，计步器，自动温度记录装置，乳电导率指示器，自动发情检测监测器等。尽管这些技术广泛可用，但目前为止，乳制品行业对这些技术的采用相对缓慢。
研究内容
01
对研究参数的描述性统计
数据表明，组间均产奶量、其他活动时间(OAT，摄食、反刍或特定运动行为以外的活动时间)、反刍时间(RT，反刍咀嚼持续时间及咀嚼间歇)、进食时间1(ET1，头部向下的摄食时间)和进食时间2(ET2，头部向上的摄食时间)、其他咀嚼(OC，进食时咀嚼和其他咬合)次数、反刍咀嚼(RC，反刍时咀嚼以磨碎食团)次数、进食咀嚼1(EC1，头部向下的进食咀嚼)次数和进食咀嚼2(EC2，头部向上的进食咀嚼)次数、饮水时间、反刍食团数(B，逆呕的食团数)、每分钟咀嚼次数(CPM，逆呕后反刍期间每分钟咀嚼的次数)、步行时间(WT，选定周期内步行的总时间)、平均温度、最低温度、最高温度和活动变化次数(AC)存在显著差异(表2)。
表2 对研究参数的描述性统计
02
SCK和SCA对反刍、饮水
和进食行为相关参数的影响
与健康奶牛相比，SCK奶牛的RT减少 17.5%(P < 0.001)，ET1减少 16.5%(P < 0.001)，ET2减少 28.6%(P < 0.001)，OC减少 13.8%(P < 0.001)，RC减少16.2%(P < 0.001)，EC1减少19.6%(P < 0.001)，EC2减少38.1%(P < 0.001)，DG减少36.3%(P < 0.001)，CPM减少16.7%(P < 0.001)，B减少17.0%(P < 0.001)。
与健康奶牛相比，SCA奶牛的ET2减少36.8%(P < 0.001)，EC2减少38%(P < 0.001)。
03
SCK和SCA对运动
行为相关参数的影响
与健康奶牛相比，SCK奶牛的WT减少27.4%(P < 0.001)，AC减少13.78%(P < 0.001)，OAT增加19.8%(P < 0.001)。
与健康奶牛相比，SCA奶牛的WT显著减少19.1%(P < 0.001)。
总结
奶牛的行为变化与疾病发生密切相关。本研究通过RWS等创新技术观察到SCK和SCA显著影响奶牛行为。SCK显著减少奶牛反刍时间、各种进食和咀嚼行为、饮水量及步行运动，SCA阻碍了摄食行为和咀嚼活动。通过自动健康监测系统实时监测奶牛行为特征等重要参数变化，对于实现有效管理及疾病早期诊断、减轻SCK和SCA等疾病对奶牛健康的影响至关重要。
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