HORIBA 鈣離子計Ca-11C奶牛場牛血低鈣血癥的快速篩查

低鈣血癥的特征是血鈣低于正常水平，是泌乳初期影響奶牛的最常見疾病之一。在血液中的三種鈣形式中，離子鈣 (iCa) 具有生理活性。為了幫助奶農(nóng)和獸醫(yī)在農(nóng)場采集奶牛血液樣本后立即測量 iCa，HORIBA 開發(fā)并推出了配備可更換鈣傳感器的 LAQUAtwin Ca-11C 牛血鈣儀。它可以作為檢測奶牛低鈣血癥的篩查設(shè)備。該儀器成本低廉，血液 iCa 分析速度快，是農(nóng)場單個動物和牛群水平監(jiān)測的理想選擇。

介紹
在哺乳動物中，導(dǎo)致急性低鈣血癥[hypo- low + calc(o)- calcium + -emia 一種血液狀況]的最常見原因是  是哺乳或產(chǎn)奶。負(fù)責(zé)哺乳的乳腺從血液中獲取鈣。產(chǎn)后不久，雌性動物需要產(chǎn)出足夠的奶來喂養(yǎng)后代。這種突然的產(chǎn)奶鈣需求會迅速耗盡血液中的鈣，并使動物病危。在這種狀態(tài)下，甲狀旁腺會刺激甲狀旁腺激素 (PTH) 的分泌，而甲狀旁腺激素則會刺激破骨細(xì)胞活性或骨骼釋放鈣。這種活動需要時間。從細(xì)胞外液和間質(zhì)液中可以更快地獲得鈣。當(dāng)從肌肉組織中吸收鈣時，肌肉無法收縮，變得太虛弱而無法支撐體重。這就是為什么奶牛經(jīng)常因“產(chǎn)奶熱"（低鈣血癥）而倒下（“倒地奶牛"）。嚴(yán)重的低鈣血癥會危及生命，需要干預(yù)。
鈣在凝血、維持骨骼健康、骨骼生長和修復(fù)、神經(jīng)傳遞、肌肉收縮和產(chǎn)奶方面都發(fā)揮著重要作用。血液和組織中鈣過多或過少都會引起嚴(yán)重的疾病問題。血清 中鈣的三種形式是平衡的：非擴(kuò)散性鈣主要與白蛋白結(jié)合；鈣與乳酸、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、檸檬酸和其他陰離子的擴(kuò)散性復(fù)合物；以及擴(kuò)散性離子鈣（Ca2+）。離子鈣約占血清總鈣的一半，非擴(kuò)散鈣和復(fù)合鈣分別占45%和5%。離子鈣是生理活性形式；其濃度受甲狀旁腺調(diào)節(jié)。無論血清總鈣濃度如何，血清離子鈣的降低都會引起不自主的肌肉收縮和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。
總鈣比離子鈣更穩(wěn)定，是目前最容易和推薦的分析形式。盡管一些研究表明，總鈣與牛血中的離子鈣濃度有合理的關(guān)聯(lián)，但這種關(guān)系在產(chǎn)犢時會發(fā)生變化。

圖 1。示意圖顯示了奶牛對低血鈣濃度的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。這些機(jī)制并行作用，將血鈣濃度提高到正常水平。J. McArt，2018 年。點(diǎn)擊圖片放大。

離子鈣（縮寫為 iCa，但指的是游離 Ca 2+ 測量血液中的鈣離子（英文：Anti-ionic）不僅成本高昂，而且需要對樣品進(jìn)行特殊的處理。樣品不能暴露在空氣中。血液樣本暴露在空氣中會改變 pH 值，從而改變樣本中的鈣離子量。此外，樣品必須盡快處理，因?yàn)槠潆S時間推移的穩(wěn)定性值得懷疑。它們可以送到獸醫(yī)診斷實(shí)驗(yàn)室或獸醫(yī)診所，但由于處理不當(dāng)和采集時間過長，結(jié)果通常不準(zhǔn)確。市面上有專為農(nóng)場或田間使用而設(shè)計的儀器，然而，它們的高價格加上每個樣本的成本使得它們對于大群動物的定期檢測來說過于昂貴。目前，尚無用于農(nóng)場單只動物和畜群水平監(jiān)測的經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
經(jīng)過大量研究和原型優(yōu)化，HORIBA 推出了 LAQUAtwin Ca-11C 牛血鈣儀，為農(nóng)場或田間使用的商用儀器提供廉價、更小、更簡單但更快速的替代品。它可以測量牛血中的離子鈣，并可作為奶牛場檢測奶牛低鈣血癥的篩查設(shè)備。
LAQUAtwin Ca-11C 具有可更換的傳感器，內(nèi)置熱敏電阻，可檢測樣品溫度，厚度為 0.8 毫米的扁平鈣離子選擇性膜可接受少至 0.3 毫升的樣品。該儀表可在幾秒鐘內(nèi)以 mmol/L 為單位顯示樣品讀數(shù)。

方法
儀表校準(zhǔn)
根據(jù)說明書使用儀器隨附的 1.25 mmol/L 和 2.50 mmol/L 離子鈣 (Ca 2+ ) 標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn) LAQUAtwin Ca-11C。標(biāo)準(zhǔn)溶液的成分與血液的電解質(zhì)成分相似。為盡量減少測量誤差，標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品應(yīng)處于相同溫度。
樣品采集和準(zhǔn)備
1.將牛清潔的尾靜脈或頸靜脈血樣采集到含有肝素鋰抗凝劑的采血管中。注意：含有其他抗凝劑的采血管可能會對讀數(shù)產(chǎn)生不利影響。
2.使用非接觸式紅外溫度計測量血液樣本的溫度。等待樣本溫度降至 20 至 25°C 范圍內(nèi)。
3.將血樣滴到傳感器上并關(guān)閉傳感器蓋。等待讀數(shù)穩(wěn)定。
4.記錄鈣濃度。
測量血樣后立即用清潔溶液 251 清洗傳感器，該清潔溶液含有可去除蛋白質(zhì)污漬的蛋白水解酶。

圖 2.三種形式的鈣及其在血液中的百分比。

圖 3. Horiba 紅外線溫度計和用于 iCa 測量的采血管。

圖 4：LAQUAtwin Ca-11C 和 ABL-800 FLEX 對患有低鈣血癥的奶牛血液樣本的測量結(jié)果。

結(jié)果和效益
亞臨床性低鈣血癥（奶牛看起來正常）比臨床性低鈣血癥（產(chǎn)奶熱）更常見。奶牛血液中的 iCa 濃度在 1.05 和 1.30 mmol dm-3（mmoldm-3= mmol/L）之間被認(rèn)為是正常的，盡管研究之間存在一些差異，低鈣血癥的診斷值為 0.9 mmol dm-3 或更低。 使用 LAQUAtwin Ca-11C 測量血液中的離子鈣來篩查奶牛是否患有低鈣血癥，可以幫助奶農(nóng)和獸醫(yī)評估奶牛的風(fēng)險，并通過在農(nóng)場中為單個動物或牛群制定監(jiān)測和預(yù)防策略來最大限度地提高奶牛的健康水平。
HORIBA Advanced Techno, Co. Ltd. 進(jìn)行了一項研究，研究對象為 LAQUAtwin Ca-11C 和 ABL-800 FLEX（實(shí)驗(yàn)室黃金標(biāo)準(zhǔn)；以下簡稱 ABL），以確定牛肝素化血液樣本的最佳測量溫度。ABL 使用帶有流通式電池的離子電極，在 37°C 下進(jìn)行校準(zhǔn)和測量。當(dāng)使用水浴將樣品調(diào)節(jié)至 20 至 25°C 并用 LAQUAtwin Ca-11C 測量時，LAQUAtwin Ca-11C 的測量值與 ABL 的測量值之間的差異為 0.1 mmol dm-3 或更小。請注意，這兩種儀器的測量系統(tǒng)和溫度不同。LAQUAtwin Ca-11C 不能用于診斷低鈣血癥，但它可以幫助發(fā)現(xiàn)可能患有低鈣血癥并需要進(jìn)一步檢查和治療的奶牛。