Calf Note #277 – 血浆容量:AEA中的隐藏变量

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Introduction(引言)

在我们之前的 Calf Note 中,我们探讨了为什么免疫球蛋白 G(IgG)的表观吸收效率(AEA)永远不可能达到 100%,并强调了血管内与血管外空间之间的动态交换。这一讨论强调了一个重要事实:AEA 不是一个固定的生物学常数,而是一个受多种生理和方法学因素影响的计算估计值。

AEA 的另一个关键组成部分是血浆容量(PV),它用于计算被吸收到循环中的 IgG 总量。血浆容量可以通过多种方法测量,或者利用体重(BW)进行估算,因为在许多动物物种中,PV 已被证明与 BW 高度相关。然而,PV 的变异性对于我们理解 AEA 以及——更重要的是——AEA 计算中的变异性至关重要。

Plasma Volume: Assumption vs. Reality(血浆容量:假设与现实)

在大多数被动免疫转移研究中,血浆容量通常被假定为 BW 的一个固定比例,通常在 BW 的 7% 到 10% 之间。这一假设简化了 AEA 的计算,因为 PV 是将血清 IgG 浓度(g/L)转换为循环中 IgG 总质量所必需的。然而,PV 并不是固定的。它是一个生物学变量,会随着水合状态、饲喂、年龄以及出生后的生理适应而变化。将 PV 视为常数会在 AEA 的计算中引入误差——这种误差在某些条件下可能是显著的。

Measuring Plasma Volume: Methods and Limitations(血浆容量的测定:方法与局限性)

研究人员已采用多种技术来估算新生犊牛的血浆容量,包括染料稀释法和同位素方法。

Evans Blue Dye(伊文思蓝染料)。最常用的方法是使用伊文思蓝染料(EBD),该染料与白蛋白结合,并被假定保留在血管内空间。注射后采集血液样本,并根据稀释程度计算 PV。然而,该方法存在局限性,包括平衡时间。通常在采样前设置 10 分钟的平衡期。在此期间,一部分染料可能离开血管空间,或被代谢或重新分布。因此,许多研究人员会加入校正因子,以补偿平衡期间染料的损失(例如 Quigley 等,1998a)。

其他研究人员在向动物注射初始剂量后,多次测量 EBD 浓度,然后绘制回归线,并估算零时刻(即截距)时的浓度,从而校正平衡误差。

还有研究人员使用放射性同位素,如 131I 标记蛋白(例如 Möllerberg 等,1975)来估算 PV。当然,这些方法更难实施,目前已不再常用。

幼龄犊牛中 BW 与 PV(毫升)之间的关系见图 1,该图来自 Quigley 等(1998a)。

在该研究中,我们报告 PV 与出生体重、品种(荷斯坦或泽西)以及采样年龄相关。回归方程为:

PV = -2393.1 + 68.09 × BW + 404.1 × breed + 127.3 × age

其中 BW 为犊牛体重(kg);breed 为 0 = 泽西,1 = 荷斯坦;age = 小时龄。回归的 r² = 0.60。

通常情况下,BW 与 PV 的相关性高于 0.80;在本研究中,我们研究的是出生一天的犊牛,它们由于摄入初乳以及吸收大量蛋白质、脂肪和乳糖,正在经历快速且变化较大的 PV 扩张——所有这些因素都可能影响体液动态和整体 PV。我们的数据——未对实验误差进行校正——显示,荷斯坦犊牛的 PV 为 BW 的 9.9%,泽西犊牛为 9.71%。在对平衡期间 EBD 损失进行校正后,数值分别为 BW 的 9.0% 和 8.8%。

Range of Reported Plasma Volumes(已报道血浆容量范围)

对犊牛初乳文献的综述显示,假定或测得的 PV 值通常在约 BW 的 7% 到超过 14% 之间。有趣的是,Matte 等(1982)在犊牛 6、12、24、36 或 48 小时龄时给予一次初乳饲喂。他们在饲喂后 6 小时测定 PV,并报告使用 EBD 测得的 PV 从 12 小时龄时的 BW 的 14.5% 下降到 54 小时龄时的 9.2%。McEwan 等(1968)报告,摄入初乳的犊牛(n = 5)PV 从 BW 的 6.6% 增加到 9.3%;而饲喂牛奶而非初乳的犊牛,PV 从 6.3% 增加到 8.7%。牛奶与初乳之间无差异,但液体摄入量有显著影响。本研究在 72 小时龄测定 PV。该范围看似不大,但对 AEA 的影响显著。

表 1 显示了一些已发表研究及其报告的 PV 范围。很明显,已发表估计值存在显著变异——从 BW 的 5.3% 到 14.5%。PV = 血浆容量,占 BW 的百分比。

The Impact of Feeding and Hydration on PV(饲喂和水合对 PV 的影响)

血浆容量在新生犊牛中并非静态——它在出生后迅速变化,尤其是对饲喂的反应。

影响犊牛体液动态及 PV 的因素包括液体饲喂(初乳、牛奶、代乳品),这会增加液体摄入。液体吸收会扩张 PV,并可能在饲喂后数小时内发生。因此,在 24 小时采样的犊牛,其 PV 可能不同于同一头犊牛在 32 或 48 小时的 PV。额外饲喂(例如初乳后饲喂代乳品)会进一步影响 PV。因此,在研究试验中饲喂方式的差异会引入额外变异。

这意味着采血时的 PV 是一个动态变化的目标。

Timing of Blood Sampling: Another Layer of Variation(采血时间:另一层变异)

血清 IgG 测定时间是另一个关键因素。常见采样时间包括 24 小时、28–32 小时和 48 小时。然而,这些时间点在生理上并不等同。IgG 的持续吸收和再分布可能发生,同时由于持续饲喂,PV 可能扩张。随着采样时间延后,已吸收的 IgG 可能进入血管外空间。一部分 IgG 可能被代谢,并通过肾脏过滤后随尿排出。

如果犊牛在出生至采样期间未被以相同方式管理(例如初乳后代乳品饲喂的差异),则测得的血清 IgG 浓度反映的是该时刻的 IgG 总量与 PV,而 PV 的差异可能掩盖 IgG 吸收的真实差异。

Implications for AEA Calculations(对 AEA 计算的影响)

AEA 通常计算为:

AEA (%) = [血清 IgG (g/L) × 血浆容量 (L)] / IgG 摄入量 (g) × 100

每个组成部分都存在不确定性:

• 血清 IgG → 受采样时间和分析方法影响
• IgG 摄入量 → 通常为估算值,而非直接测量
• 血浆容量 → 假定或测量不精确

在这些因素中,PV 通常被视为最“确定”的——而实际上它可能是误差来源最大的因素之一。选择不同的 PV 系数(例如 BW 的 7% 与 10%)会影响最终结果。

表 2 显示,对于一头 40 kg 的犊牛,摄入 150 g IgG,血清 IgG 浓度为 15 g/L,当 PV 从 BW 的 10% 改为 5.5% 时,计算得到的 AEA 从 40% 降至 22%。这对于任何报告 IgG 吸收数据的研究都是重要的考虑因素。

Putting It Together(综合分析)

在解释 AEA 数值时,我们必须认识到它们不是精确测量值,而是来源于动态生物系统的估计值。

血浆容量的变异来源于:
• 犊牛之间的生物学差异
• 饲喂和水合状态
• 采样时间
• 测量方法差异(例如染料 vs. 同位素,是否校正)
• 计算中使用的假设

这些因素即使在 IgG 吸收的基础生物学未改变的情况下,也会显著改变计算得到的 AEA。

Practical Take-Home Points(实际要点)

• 血浆容量不是常数;它是动态变量
• 假定的 PV 值(BW 的 7–9.8%)会显著影响计算得到的 AEA
• 测量 PV 的方法(例如伊文思蓝)会引入变异
• 采样前的饲喂和水合状态会影响 PV
• 采血时间增加另一层变异
• 不同研究之间的 AEA 差异可能既反映方法学差异,也反映生物学差异

Research Recommendations(研究建议)

PV 系数的选择应考虑品种以及饲喂和采样时间。Cabral 等(2015)和 Quigley 等(1998a)的数据表明,对于在 24 小时采样的荷斯坦犊牛,使用约 BW 的 9% 作为系数是合适的。

饲喂方案应严格控制并准确报告。在采血前额外饲喂初乳或其他液体会引入计算变异。

在固定时间点采样——优选在 24.00 小时——有助于减少 PV 计算误差。

如果使用 EBD,建议采用 Quigley 等(1998a)提出的 10 分钟校正系数 0.906。

Summary(总结)

血浆容量是 AEA 计算中的一个关键——但常被低估——的组成部分。由于 PV 是动态的且难以精确测量,它为 IgG 吸收估计引入了固有变异。认识到 PV 假设和测量技术的局限性,有助于我们更好地解释 AEA 数值——将其视为复杂且不断变化的生理系统中的近似值,而非固定真值。

理解并考虑血浆容量将提高我们评估被动免疫转移的能力,并优化我们对新生犊牛血清 IgG 数据的解释。

References(参考文献)

Cabral, R. G., C. E. Chapman, E. J. Kent, and P. S. Erickson. 2015. Estimating plasma volume in neonatal Holstein calves fed one or two feedings of a lacteal-based colostrum replacer using Evans blue dye and hematocrit values at various time points. Can. J. Anim. Sci. 95:293-298.

Chigerwe, M., D. M. Coons, and J. V. Hage. 2012. Comparison of colostrum feeding by nipple bottle versus oroesophageal tubing in Holstein dairy bull calves. J. Am. Vet. Med. Assoc. 241:104–109.

Dalton, R. G., and E. W. Fisher. 1961. Plasma and blood volume in Ayrshire cattle. Br. Vet. J. 117:115-119.

Drewry, J. J., J. D. Quigley, III., D. R. Geiser, and M. G. Welborn. 1999. Effects of high arterial carbon dioxide tension on efficiency of immunoglobulin G absorption in calves. Am. J. Vet. Res. 60:609-614.

Husband, A. J., M. R. Brandon, and A. K. Lascelles. 1973. The effect of corticosteroid on absorption and endogenous production of immunoglobulins in calves. Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci. 51:707.

Matte, J. J., C. L. Girard, J. R. Seoane, and G. J. Brisson. 1982. Absorption of colostrum immunoglobulin G in the newborn dairy calf.  J. Dairy Sci. 65:1765—1770.

McEwan, A. D., E. W. Fisher, and I. E. Selman. 1968. The effect of colostrum on the volume and composition of the plasma of calves. Res. Vet. Sci. 9:284-286.

Möllerberg, L., L. Ekman and S. Jacobsson. 1975. Plasma and blood volume in the calf from birth till 90 days of age. Acta Vet Scand. 16:178-185.

Quigley, J. D. III, J. J. Drewry, and K. R. Martin. 1998a. Estimation of plasma volume in Holstein and Jersey calves. J. Dairy Sci. 81:1308-1312.

Quigley, J. D., III, D. L. Fike, M. N. Egerton, J. J. Drewry, and J. D. Arthington. 1998b. Effects of a colostrum replacement product derived from serum on immunoglobulin G absorption by calves. J. Dairy Sci. 81:1936-1939.Thornton, J. R., and P. B. English. 1978. Body water of calves: Change in distribution with diarrhoea. Br. Vet. J. 134:445-453.

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