基于奶罐奶ELISA抗体效价评估奶牛群牛白血病病毒流行率的模型构建与时效验证

《Preventive Veterinary Medicine》：Stability and validation of a bulk tank milk-based model to estimate within-herd bovine leukemia virus prevalence in dairy herds

本研究针对奶牛群牛白血病病毒(BLV)感染率监测成本高、耗时长的难题，开发了一种基于奶罐奶(BTM)ELISA检测的统计模型，通过BTM抗体效价准确预测群内流行率。研究发现，采用间隔两月的两次BTM样本平均值构建的模型预测效能最佳(R2=0.91)，且在三年观察期内保持稳定(一致性相关系数0.94-0.98)。该模型为BLV防控提供了经济高效的监测工具，对制定群级管理决策具有重要意义。

牛白血病病毒（Bovine Leukemia Virus, BLV）是引发地方性牛白血病的元凶，这种逆转录病毒会永久整合到B淋巴细胞的基因组中，导致奶牛终身感染。虽然大多数感染牛仅表现为无症状携带状态，但约30%会出现持续性淋巴细胞增多症，近5%可能发展为B细胞淋巴瘤。更值得关注的是，BLV感染会引发牛奶产量下降、繁殖障碍和免疫功能抑制，造成显著经济损失。在北美和亚洲地区，奶牛群BLV流行率居高不下，加拿大地区流行率可达37%，因此建立有效的监测体系迫在眉睫。

传统通过个体奶牛血清或乳汁样本进行ELISA检测的方法虽然准确，但成本高昂且操作繁琐，难以适用于大规模持续监测。奶罐奶（Bulk Tank Milk, BTM）样本因其采集方便、成本低廉的优势，已成为奶牛群疾病监测的理想材料。然而，随着原有商业化ELISA试剂盒退出市场，急需建立基于新型检测试剂的预测模型，并验证其长期稳定性。

在这项发表于《Preventive Veterinary Medicine》的研究中，由Simon Bourassi领衔的研究团队开展了一项为期三年的前瞻性研究。他们在加拿大海洋省份的30个奶牛场中，每两月采集一次BTM样本，同时每年进行一次个体奶牛ELISA检测，共获得1453头BLV阳性牛的数据。通过构建七种不同的线性回归模型，研究人员系统评估了单次BTM检测值与多次检测平均值对群内流行率的预测效能。

关键技术方法包括：使用Bovichek? BLV ELISA试剂盒进行BTM和个体样本的抗体检测；通过留一法交叉验证计算预测R2（Predictive R2）；采用一致性相关系数（Concordance Correlation Coefficient, CCC）评估模型预测值与实测值的一致性；运用简化主轴回归（Reduced Major Axis regression, RMA）进行方法学比较。

3.1. 种群特征

研究队列涵盖30个奶牛场，中位群体规模94头（四分位距81-183）。三年间个体检测数量分别为3873、3099和2862次，真实群内流行率均值从第一年的42%（标准差24%）降至第三年的29%（标准差20%），可能与参与牧场实施自愿控制计划有关。

3.2. 描述性统计

BTM样本三次重复检测结果高度一致（CCC>0.98）。双月BTM结果在大多数时间点显示良好相关性（CCC=0.91-0.99），仅2021年11月与2022年1月样本间相关性较低（CCC=0.77），反映了季节性波动的影响。

3.3. 线性回归模型结果

3.3.1. 模型诊断与选择

所有七种模型均显示BTM抗体效价与群内流行率高度相关。基于两个BTM样本平均值（间隔两月）的模型X₄表现出最佳预测性能（R2=0.91，预测R2=0.90），且比三个样本平均值的模型更实用。模型方程Ln(TP) = -3.0224 + 0.0297*X₄（其中TP为真实流行率，X₄为BTM抑制百分比平均值）被选为最终预测模型。

3.3.2. 选定模型的稳定性

模型在后续年份验证中表现稳定，预测值与观测值间CCC达0.94-0.98，均方预测误差（MSPE）为0.047-0.095，表明模型具有良好的时间稳定性。另一双样本模型X₅也显示相似预测性能，进一步验证了双月采样策略的可靠性。

3.4. 个体ELISA结果平均值与BTM ELISA结果的相关性

群体水平个体抗体效价平均值与BTM抗体水平呈强正相关（r=0.95），证实BTM抗体水平能有效反映群体内BLV感染情况。

研究结论表明，基于间隔两月的两次BTM样本平均值构建的预测模型，能够准确、稳定地估计奶牛群BLV流行率。该模型解决了传统监测方法成本高、操作复杂的问题，为BLV防控提供了经济高效的工具。值得注意的是，模型在BTM ELISA抑制百分比低于80时预测精度最高，而在极高值范围可能存在轻微低估，这与既往研究观察一致。

讨论部分强调，这是首个对BTM基础BLV预测模型进行长期稳定性评估的研究。模型的时间稳定性表明BTM抗体检测不受季节性因素显著影响，适合全年监测使用。然而，研究也存在一定局限性：BTM样本无法代表干奶期牛只；模型在极高或极低流行率牧场的适用性需进一步验证；牧场规模相对较小，在超大型牧场的推广需要外部验证。

该研究的创新点在于建立了基于新型商用ELISA试剂盒的可靠预测模型，并证实其长期稳定性，为奶牛群BLV监测提供了标准化、可推广的解决方案。随着BLV控制计划的实施，这一模型将成为评估防控效果、指导管理决策的重要工具，对提升奶牛群健康水平和经济效益具有重要实践意义。