Calf Note #187 – 用于血清 IgG 的 BRIX 折光仪

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引言

监测被动免疫的成功或失败,是成功初乳管理计划的关键。我们大多数人都了解,犊牛在出生后最初 24 小时内会从摄入的初乳中吸收免疫球蛋白(Ig)。这些免疫球蛋白(称为 IgG、IgM 和 IgA)可提供暂时性免疫(也称为被动免疫),直到犊牛自身的主动免疫系统发育成熟。

测定初乳中的免疫球蛋白通常比较复杂且耗时,并且所用方法多限于实验室。虽然已经开发出一些可在犊牛旁快速、简便使用的检测方法,但并未被广泛采用。相反,许多兽医和犊牛专家建议使用总蛋白折光仪来估测血清总蛋白,再由此估算血清 IgG 浓度。大量研究表明,总蛋白为 5.2 g/dl 至 5.5 g/dl 时,说明犊牛已经达到“成功的被动转移”——也就是说,血清 IgG 浓度 ≥10 g/L。

我想提出一个问题:如果我们使用折光仪来估测血清总蛋白,并据此估算血清 IgG,为什么不直接使用折光仪来估测血清 IgG 呢? 

两种折光仪……还是一种?

折光仪测量光线通过溶液时发生弯曲的方式。颗粒的数量和类型会影响这种弯曲,这称为“折射率”。(有关折光仪和初乳使用的更多信息,请参见 Calf Notes #62、#183 和 #186。维基百科也提供了关于 BRIX 测量和折光仪的全面介绍。)

血清总蛋白折光仪测量折射率,并预测样品中的血清总蛋白含量。这个预测基于总蛋白与折射率之间的统计关系。

事实上,每一种折光仪都在做同样的事情:根据某种物质与折射率之间的关系来估算该物质的数量。

BRIX 折光仪常用于酿造行业,用来测量液体中的糖浓度。我们已经了解到,BRIX 折光仪估测的 BRIX % 与初乳 IgG 浓度密切相关;因此,我们建议使用 BRIX 折光仪来估测初乳 IgG 浓度。

让我们考虑这个问题:能否使用 BRIX 折光仪(通常比总蛋白折光仪便宜)来预测血清 IgG,而不仅仅是预测初乳 IgG?能否用 BRIX 折光仪替代总蛋白折光仪?简短的答案是:可以。

最近有三项研究考虑了这个问题。表 1 列出了一些关于 BRIX 与血清 IgG 关系的关键统计数据。

表 1 中一个关键统计量是 BRIX 百分比与血清 IgG 之间的相关性。在所有研究中,这种相关性都很高。这些数值表明,BRIX 与血清 IgG 之间存在良好且(重要的是)线性的关系。例如,图 1 显示了血清 BRIX 测量值与血清 IgG 浓度之间的关系。

显然,这两个数值之间存在一条线性关系。Deelen 等(2014)和 Elsohaby 等(2015)也报告了类似关系。事实上,当 Deelen 等(2014)比较 BRIX % 与血清总蛋白时(也就是比较两种不同折光仪的结果),相关系数为 1.0,表明二者之间存在完美关系。这并不令人意外,因为两种折光仪都在用不同的标尺报告类似信息。但这一观察提示,BRIX % 可以很容易地替代总蛋白百分比。

每位作者都确定了一个“切点”,即 BRIX 值达到该水平时表示被动免疫转移成功(即血清 IgG ≥10 g/L)。这些数值略有不同,从 7.8(Morrill)到 8.3(Deelen)和 8.4(Elsohaby)不等。造成这种差异的原因并不清楚,不过不同的折光仪、犊牛日龄以及采样方法等都可能导致三项研究之间关系略有差异。

预测血清 IgG

图 1 中,Morrill 等(2013)报告了 BRIX 与血清 IgG 的回归方程。该方程为:9.12846x – 59.2122,可以用于预测任何给定 BRIX 值下的血清 IgG,适用范围为 3.5 至 47 g/L。

例如,如果我们测量一份血清样品的 BRIX 值,读数为 7.5% BRIX,则估测血清 IgG 浓度 = 9.12846 x 7.5 – 59.2122 = 9.25 g/L。在这种情况下,估测的血清 IgG 浓度表明该犊牛没有获得足够的被动免疫,因此更容易患病。

图 2 列出了这些估测回归方程,以及 Morrill 等的回归方程。我还计算了三条回归方程的平均值(注意:该平均值只是三条方程的简单算术平均,并未按动物数量或任何其他因素进行调整)。该平均方程与 Deelen 的估计非常相似。

随后,我使用该方程创建了表 2,用于根据 7.5% 至 14% 的 BRIX 值预测血清 IgG 浓度。注意:这些预测基于三项已发表研究,但尚未经过充分的实验评估。

无论是使用总蛋白折光仪、BRIX 折光仪还是其他方法,预测血清 IgG 始终都是一种牧场现场估测。因此,这种方法最适合用于评估多头动物,并判断牧场管理中是否存在薄弱环节。

一个注意事项

关于任何折光仪的使用,有一点很重要:虽然多数现代折光仪都有“自动温度校正”功能,但任何溶液的折射率都会受到温度的显著影响。最好让待测样品与室温达到平衡。对于初乳,应先让其冷却。请记住,我们只需要冷却实际测量的样品(折光仪上的几滴样品),因此只需几分钟。血清会在采集和处理过程中冷却,所以通常不需要额外调整。有关温度对自动温度校正折光仪影响的更多信息,请参见折光仪制造商 Misco 的这篇文章。

总结

在预测初乳饲喂程序是否成功方面,BRIX 折光仪与总蛋白折光仪同样准确。BRIX 折光仪的优点在于:准确性相同;它可以直接预测血清 IgG,而不是先预测总蛋白、再由总蛋白估算 IgG;并且 BRIX 折光仪通常便宜得多。表 2 中的数值可作为判断初乳管理程序有效性的通用参考。

参考文献

Deelen S, T. Ollivett, D. Haines, and K. Leslie. 2014. Evaluation of a Brix refractometer to estimate serum immunoglobulin G concentration in neonatal dairy calves. J. Dairy Sci. 97:3838–3844.

Elsohaby, I., J.T. McClure, and G.P. Keefe. 2015. Evaluation of digital and optical refractometers for assessing failure of transfer of passive immunity in dairy calves. J. Vet. Intern. Med. 29:721–726.

Morrill, K. M., J. Polo, A. Lago, J. Campbell, J. Quigley, and H. Tyler. 2013. Estimate of serum immunoglobulin G concentration using refractometry with or without caprylic acid fractionation. J. Dairy Sci. 96:4535–4541.

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