奶牛热应激生物标志物HSP70检测：内部竞争性ELISA与商业试剂盒在乳汁、血液和唾液样本中的比较研究

《Journal of Dairy Science》：Comparison between in-house competitive and commercial ELISA for the detection of heat shock protein 70 in milk, blood, and saliva of dairy cows

本研究针对热应激(HS)生物标志物热休克蛋白70(HSP70)检测需求，系统比较了内部竞争性ELISA与商业ELISA试剂盒在奶牛乳汁、血液和唾液样本中的检测性能。结果表明两种方法具有强相关性(乳汁r=0.91；血液r=0.88；唾液r=0.87)，内部ELISA成本降低90%且精密度更高(CV<7.5%)，为牧场热应激监测提供了经济可靠的技术方案。

随着全球气候变暖趋势加剧，热应激已成为制约畜牧业发展的关键因素。在奶牛养殖中，热应激不仅影响动物福利，更会导致产奶量下降、繁殖性能受损等经济损失。如何准确、及时地监测奶牛的热应激状态，成为养殖业亟待解决的重要问题。

热休克蛋白70(Heat Shock Protein 70, HSP70)作为一种重要的分子伴侣蛋白，在细胞应对高温等应激条件时表达显著上调，被认为是潜在的热应激生物标志物。当奶牛核心体温超过38.6°C时，HSP70水平通常会出现1.5-3倍的升高。然而，HSP70的准确检测面临诸多挑战：商业ELISA试剂盒虽然灵敏度高，但检测范围有限，需要对高浓度样本进行稀释，这不仅增加了操作复杂性，还可能引入变异；同时，商业试剂盒成本较高，限制了其在大规模牧场监测中的应用。

为解决这些问题，悉尼大学的研究团队开展了一项创新性研究，比较了新开发的内部竞争性ELISA与商业ELISA试剂盒在检测奶牛乳汁、血液和唾液样本中HSP70的性能差异。该研究发表于《Journal of Dairy Science》，为热应激监测提供了新的技术选择。

研究采用22头健康荷斯坦奶牛作为实验对象，在2024年4月的一个中等热负荷日（温度湿度指数71.9）同时采集乳汁、血液和唾液样本。关键技术方法包括：样本采集与处理标准化流程、内部竞争性ELISA检测系统建立、商业ELISA试剂盒验证、统计学分析（描述性统计、Pearson相关分析、线性回归模型）。

描述性统计结果

内部ELISA在所有生物基质中测得较高的HSP70平均浓度（乳汁：390.53 ng/mL；血液：430.15 ng/mL；唾液：268.89 ng/mL），而商业试剂盒测得浓度较低但变异系数(CV)较高。血液样本在两种方法中均显示最低的CV值（内部2.76%；商业5.89%），表明血浆检测具有最佳重复性。

ELISA系统间相关性

两种方法在所有基质中均呈现强正相关，乳汁相关性最高(r=0.91)，血液(r=0.88)和唾液(r=0.87)次之。这种强相关性表明尽管绝对浓度存在差异，但两种方法在相对定量方面具有良好一致性。

线性回归分析

线性回归分析进一步验证了两种方法间的强关联，血液样本拟合优度最高(R²=0.833)，乳汁(R²=0.777)和唾液(R²=0.752)也表现出良好的线性关系，证实了跨方法比较的可靠性。

研究结论表明，内部竞争性ELISA与商业试剂盒在HSP70检测方面具有高度一致性，且内部方法显示出更优的经济性和精密度。内部ELISA每个样本成本仅为1.5澳元，而商业试剂盒需要11-12澳元，成本降低约90%。尽管内部方法需要3天的检测时间，远长于商业试剂盒的4-6小时，但其更宽的检测范围(31.25-2,000 ng/mL)避免了样本稀释步骤，减少了操作误差。

在生物基质选择方面，血液（血浆）显示出最佳的检测稳定性和跨方法一致性，而乳汁和唾液作为非侵入性样本，虽然存在一定的基质干扰，但仍能有效反映HSP70的变化趋势，具备现场应用的潜力。特别是乳汁检测，其与内部ELISA方法的组合为奶牛场热应激监测提供了切实可行的技术方案。

该研究的创新之处在于首次系统比较了内部与商业ELISA系统在三种生物基质中的性能，为不同应用场景下的方法选择提供了科学依据。对于需要进行大规模筛查的牧场，内部ELISA凭借其成本优势成为理想选择；而对于需要快速获取结果的诊断场景，商业试剂盒仍具有应用价值。这一研究成果为奶牛热应激的精准监测提供了重要的技术支撑，对提升畜牧业应对气候变化的能力具有重要意义。