應用血漿硫酸雌素酮偵測法評估母豬群
懷孕診斷及分娩時每窩仔豬數(1)
曾啟明(2) 林仁壽(3)
收件日期：87年11月11日；接受日期：89年3月17日
摘要：本試驗選用一群母豬及新母豬共計91頭，分別於Day 22 與 24 (授精第１日為Day 0 )應用酵素免疫分析法測定其血漿硫酸雌素酮(E1S)濃度，據以評估其懷孕診斷及分娩時窩仔數大小的準確率。母豬於Day 22 與 24的血漿E1S濃度分別以1.8 與 2.0 ng/mL 作標準，進行懷孕診斷的總確診率分別為91.2% 與95.6%；提示母豬血漿 E1S偵測為一種良好的懷孕診斷工具。如在豬群中選留經診斷為懷孕之母豬，可較傳統上應用觀察恢復發情方式者，分別提高20%與25%分娩率。母豬於Day 22 與 24血漿E1S濃度分別以2.5與3.0 ng/mL 作標準，判定其分娩時窩仔數為≧8或 ＜8的總確診率，分別為81.8%與84.1%。雖然以血漿E1S濃度作基礎，淘汰懷極小窩仔數之個別母豬時難免有些差錯；惟在整體母豬群中，如分別於Day 22或24選留經判定其窩仔數≧8之母豬，則較傳統方式選留判斷為懷孕者，可分別提高分娩時窩仔豬數2.8或2.5頭。綜前資料提示，本試驗的血漿E1S濃度偵測系統，可在牧場管理上及早協助母豬供正確懷孕診斷及預估其分娩時每窩仔豬數；進而作為決定汰留母豬的輔助工具，從而提高種豬群之生產效率。(關鍵語：母豬、硫酸雌素酮、懷孕診斷、分娩時窩仔數)───────────────────────────────────────────────(1)行政院農業委員會畜產試驗所研究報告第851號。
(2)行政院農業委員會畜產試驗所家畜生理系。
(3)國立台灣大學畜產學系；Corresponding author.
Evaluation of Pregnancy Diagnosis and Litter Size at Birth
by Plasma Estrone Sulfate Measurement in Pig Herd(1)
Chii-Ming Tzeng(2)and Jen-Hsou Lin(3)
Received Nov. 11, 1998 ; Accepted Mar. 17, 2000
ABSTRACT
The purposes of this study were to evaluate the feasibility of pregnancy diagnosis and litter size classification at birth by plasma estrone sulfate ( E1S ) measurement and to provide an aid for farm management in a pig herd. A herd of 91 gilts and sows was used in the study. Blood samples were collected from pigs on Days 22 and 24 after insemination (the first day of insemination was designated as Day 0). Plasms E1S was determined by enzyme immunoassay.
When the E1S level on Day 22 and Day 24 was above 1.8 ng/mL and 2.0 ng/mL, respectively, the sow or gilt was classified as being pregnant. The overall accuracies for pregnancy diagnosis on Day 22 and Day 24 were 91.2% and 95.6%, respectively, based on the records of insemination and farrowing. Therefore, it suggested that the plasma E1S determination appear to be a good indicator for pregnancy diagnosis in the pig. When the classified pregnant gilts/sows were selected to farrow, the farrowing rate increased 20-25% by the estimated of E1S. In addition, the gilt or sow with greater than 2.5 ng/mL and 3.0 ng/mL plasma E1S on Day 22 and Day 24, respectively, was predicted to farrow eight or more piglets. The overall accuracies for the estimated litter size were 81.8% and 84.1% on Day 22 and Day 24, respectively. When the gilts/swos expected to carry eight or more piglets on Day 22 and Day 24 by E1S measurement were selected to farrow, the average litter size at birth increased by 2.8 and 2.5 piglets per female, respectively, than those by the conventional method of observing the estrus return.
The results suggested that the on-farm monitoring of E1S in the gilts and sows had potential value both in pregnancy diagnosis and litter size estimation at birth. Furthermore, it could be used as a method for making culling decisions and, thus, improving the productivity in a pig herd. (Key Words:Sow, Estrone sulfate, Pregnancy diagnosis, Litter size at birth) ───────────────────────────────────────────────
(1)Contribution No. 851 from Taiwan Livestock Research Institute (TLRI), Council of Agriculture.
(2)Department of Animal Physiology, COA-TLRI, Hsinhua, Tainan, Taiwan, R.O.C.
(3)Department of Animal Science, National Taiwan University, Tapei, R.O.C. ; Corresponding author.
緒 言
提高母豬群生產效率，可在配種早期由淘汰懷孕失敗或懷窩仔數少的母豬著手。因此，如能於母豬配種時，儘早正確進行懷孕診斷與窩仔數測定，則在實際應用上可收立竿見影之效。然而，母豬於配種後的早期懷孕，一般均採用觀察是否恢復發情或使用超音波偵測儀(Atkinson et al., 1986；Van de Wiel et al ., 1992)進行診斷，這些方法均各有其優缺點。再者，目前每窩仔豬數的測定則需俟母豬於分娩時始能與以計數，在豬場管理上仍需改善。
母豬的懷孕體(conceptus)為其懷孕初期血液中硫酸雌素酮(estrone sulfate；E1S)的主要來源(Heap et al., 1979；Kensinger et al., 1986)。若干研究者曾分別應用測定血液、尿液或糞便中E1S濃度的方法，試圖偵測母豬早期懷孕的可能性(Robertson et al., 1978；Hattersley et al., 1980；Horne et al., 1983； Atkinson and Williamson, 1987；Choi et al., 1987；Frank et al., 1987)。Hattersley et al. (1980)謂，E1S濃度在母豬懷孕第18日的血清中可以測得，此後於26~29日達到高峰，隨後下降。Van de Wiel et al.(1992)應用血漿中E1S濃度進行懷孕診斷的準確率為99.0%，因而謂E1S濃度測定為一種良好的懷孕診斷工具。再者，母豬於懷孕22~28日的E1S濃度與懷孕32日的懷孕體數(Home et al. (1983)或分娩時窩仔數(Stone et al., 1986)間呈正相關。Kensinger et al. (1986)在母豬整個懷孕期間，獲得每窩胎豬數與硫酸化動情素間呈極高正相關(r=0.944，P<0.001)。應用母豬於懷孕20~26日的血清E1S濃度與分娩時窩仔數間的相關，可協助種豬場之管理(Moenter et al., 1992)。最近，牛乳中E1S濃度配合孕酮(progesterone)濃度的測定，在母牛獲致接近完全正確的懷孕診斷效果，已被應用作為乳牛群生殖管理的工具(Kourletaki-Belibasaki et al., 1995)。
作者於先前報告謂，新母豬於配種後22日或24日的血漿E1S濃度與其懷孕30日的每窩活胎豬數間呈正相關；而據此所評估的母豬懷孕狀況及其窩活胎豬數大小，亦獲高準確率(曾，1998)。因此，本研究目的即欲依此方式，在牧場中評估種母豬群的懷孕診斷及其分娩時窩仔數大小的準確性，以及提供種豬場管理上作為選留母豬可能改進之生產效率。
材料與方法
本試驗選用台灣省畜產驗所選育的台灣黑豬品系13世代(含75%杜洛克與25%桃園豬血統)的母豬或新母豬，共計91頭。豬隻的飼養管理，包括豬隻的餵飼、識別、發情偵測、配種與分娩及其記錄等，悉依該場的例行管理進行。母豬於發情當日(發情第１日為Day 0)及隔日各人工授精一次後，並於Day 22與Day 24自其頸靜脈各採血一次。將採得血漿凍存於-20℃，供硫酸雌素酮濃度之測定。
硫酸雌素酮(E1S)分析係採用酵素免疫分析法(Enzymeimmunoassay,EIA)直接測定母豬血漿中濃度。進行EIA所須套組，為購自英國Bioresearch Ireland公司的產品Equine oestrone sulfate-EIA Kit(Eolas Glasnevin Dublin 9, Ireland)。E1S之EIA分析步驟則依據曾(1998)所述，仿照該公司所附明書略作修正後進行。先將凍存於-20℃ 的血漿解凍後，吸取20μL之血樣、標準溶液(0, 0.25, 0.5, 1, 2.5, 5, 10ng/mL)及含高、中、低E1S濃度的對照樣品，加入已用抗鼠的兔抗體(rabbit anti-mouse antibody)吸附的96槽微滴盤中，隨即加入150μL E1S與蕖草根過氧化鋛(horseradish peroxidase,HRP)之偶聯體。次則，吸取50μL E1S之單株抗體加入各小槽中；該抗體係使用oestrone-3-glucuronide：BSA之聯結體經免疫鼠後而產生者。再將微滴盤罝於37℃下混旋1h，使E1S-HRP與游離E1S共同競爭抗體結合反應後，再以清洗緩衝液沖洗４次，以清除游離態E1S。旋即加入150μL鄰一苯二胺溶液(OPD)作為呈色基質，於室溫進行避光呈色反應30min。最後以50μL４MH2SO4終止反應，再將微滴盤置於490nm波長讀取吸光值，並由判讀機利用半對數法直接計算樣品的E1S濃度。應用本E1S分析法的靈敏度與ED 50分別為0.25ng/mL與2.5ng/mL，而其組內(n=10)與組間(n=10)變異係數則分別為5%與10.2%。
試驗母豬於全部分娩後，先統計母豬於分娩時每窩仔豬數與其Day 22及Day 24 E1S濃度之相關；再根據曾(1998)所述方法，分別訂定母豬之懷孕以及分娩時窩仔數分成≧8與 ＜8兩組的E1S濃度判讀標準。然後，再計算其判定的準確率，進而評估依此標準選留母豬時可能改進母豬的生產效率。此外，依據母豬於實際分娩時每窩仔豬數分成４組，使用紐曼－柯爾測驗法(Newman-Keul test)，比較各組間母豬血漿E1S濃度的差異(SAS, 1988)，以探討其在實際應用上的效果。
結果與討論
91頭經配種的供試母豬中，有３頭分別在Day 22與Day 24兩次採血期間或第二次採血後不久顯示發情，且其血漿E1S濃度仍被確診為未孕；其餘未顯現發情之88頭母豬中，有62頭完成分娩。在Day 22時有2頭母豬被誤診為未孕者，均分別產下12頭仔豬；其中1頭母豬在Day 24時，則確診為懷孕者(表１)。因此，誤診為未孕母豬佔總試驗母豬頭數的錯誤機率＜2.5%，而Day 22誤診率則較Day 24者高。
母豬於Day 22或Day 24之血漿E1S濃度與其分娩時窩仔數間均呈正相關，其相關係數分別為ｒ=0.383(P<0.01)或ｒ=0.334(P<0.01)。此一相關即可提供E1S濃度作為預估母豬分娩時窩仔數的基礎。Moenter et al.(1992) 即提示可應用母豬於Day 22至26間血清中E1S濃度與其分娩時窩仔數間之高正相關，作為淘汰低生殖效能母豬之管理工具。母豬在懷孕診斷與預測其分娩時窩仔數的實際應用上，均須先決定其E1S濃度的判讀標準，此標準須高低合宜，使準確率達到最高。本試驗訂定新母豬於Day 22與Day 24血漿E1S濃度的懷孕標準分別為1.8ng/mL與2.0ng/mL。此外，本試驗依據62頭懷孕母豬數據作基礎，訂定母豬於Day 22與Day 24的血漿E1S濃度於分別≧2.5ng/mL與≧3.0ng/mL時，作為母豬分娩時窩仔數≧8的判斷標準。
母豬血漿E1S濃度偵測為一種非常可靠的懷孕診斷工具。如表１所示，在Day 22與Day 24分別有66頭與64頭母豬被診斷為懷孕，其懷孕確診率分別為90.9%與95.3%。其中分別有6頭與3頭未有分娩記錄，可能在採樣時母豬確有懷孕，但在此後約90天期間發生變異，而導致未能完成分娩之結果；因為在母豬所懷一窩仔豬中，可能有部份或全部仔豬由於子宮內擁擠或不良子宮環境等因素而在懷孕30日後造成出生前的死亡喪失(Wrathall, 1971；Webel and Dziuk, 1974；Pope and First, 1985)。此外，在試驗期間的某一特別時刻，如配種、採血、恢復發情或分娩時，亦有可能因識別耳號、或抄錄或登錄資料等人為疏忽，而終導致分娩記錄的錯誤。
本研究目的之一，乃依據E1S濃度標準在母豬配種早期進行懷孕診斷。假如依傳統上僅用觀察恢復發情的方式作為診斷，則本試驗中經配種而未再顯現發情的88頭母豬均應被認定為懷孕。事實上，其中僅62頭(70.5%)有完成分娩產仔記錄。如表１所示，依本試驗於Day 22與Day 24，則分別有90.9%與95.3%可完成分娩。因此，應用E1S濃度進行懷孕診斷以選留母豬，較傳統方式可分別提高20.4%與24.8%分娩率。此一改善效率與曾(1998)在新母豬於配種後30日進行評估所獲結果者相同(曾，1998)。
表１.依據母豬於授精後22日與24日的血漿中E1S濃度進行評估懷孕診斷或分娩時窩仔數大小分組的確診率
Table 1. Accuracy of pregnancy diagnosis and litter size classification at birth in sows on the bases of their plasma E1S determinations on Day 22 and Day 24 after insemination
| 授精後 日數 Day after insemination |
懷孕診斷a(%) Pregnancy diagnosis |
分娩時窩仔數b(%) Litter size birth |
||||
| 懷孕 Pregnancy |
未孕 Non-pregnancy |
總確診率 Overall |
窩仔數≧8 L.S.≧8 |
窩仔數＜8c L.S.＜8 |
總確診率 Overall |
|
| 22 | 90.9(60/66) | 92.0(23/25) | 91.2(83/91) | 84.6(44/52) | 77.8(28/36) | 81.8(72/88) |
| 24 | 95.3(61/64) | 96.3(26/27) | 95.6(87/91) | 81.7(49/60) | 89.3(25/28) | 84.1(74/88) |
| a 母豬於授精後22日與24日，如血漿E1S濃度分別≧1.8 ng/mL與≧2.0 ng/mL時，則歸類為懷孕；否則即為未孕。 Sows with or greater than 1.8 ng/mL and 2.0ng/mL plasma E1S on day 22 and 24, respectively, were classified pregnant. b 母豬於授精後22日與24日，如血漿E1S濃度分別≧2.5ng/mL與≧3.0ng/mL時，則歸類為分娩時窩仔數≧8；否則即為分娩時窩仔數＜8。 Sows with or greater than 2.5 ng/mL and 3.0 ng/mL plasma E1S on Day 22 and 24, respectively, were estimated to Including sows that have no records of farrowing. c 包括未有分娩記錄之母豬。 Including sows that have no records of farrowing. |
||||||
本研究另一目的，即在母豬配種早期應用E1S濃度預估其分娩時窩仔數，俾及早提供作為淘汰生殖效率不良母豬之參考。在母豬Day 22 或24時，分別選定E1S濃度為2.5 ng/mL或3.0 ng/mL 供作分娩時窩仔數≧8與＜8的判讀標準，其總確診率分別為81.8%與84.1%(表１)。誤診原因之一可能在懷窩仔數≧8與＜8兩組的母豬E1S濃度間，發生部份重疊現象所致。另一種因素可能為，個別母豬自其發情至排卵之期間不同，或其所懷之胚發育速率不同所造成的歧異。因此，母豬的正確懷孕時間必須先予確定，則在其E1S濃度與分娩時窩仔數間的關係始能較為有效建立。再者，本試驗供E1S測定的血樣係在配種後22日與24日採集，而約有10%的總胚數則在母豬懷孕30日至分娩之期間內死亡喪失(Perry and Rowlands, 1962；Wrathall, 1971)；此亦為造成誤診的一種重要因素。此外，由於母豬在懷孕早期階段之血漿中含有較高濃度之葡萄糖𠗟酸雌素酮(estrone glucuronide；E1G) (Robertson et al., 1985)，其部份E1G即可能與E1S共同競爭E1S抗體而產生交叉反應，結果造成陽性誤診。
圖１. 母豬於分娩時依其每窩仔豬數分組之血漿硫酸雌素酮濃度(ng/mL , mean±s.e.m.)間的差異。( )內數字為分組母豬頭數。a,b 組間無相同字母者表示差異顯著(P < 0.05)。
Fig 1. Differences in plasma estrone sulfate concentrations (ng/mL, mean±s.e.m.)determined on Day 22 and 24 after insemination in sows grouped by litter size at birth. Number in the parenthesis is indicated by the number of sows determined a,b means bar with different letters are different significantly (P< 0.05).
本試驗的最終目的，為應用母豬血漿中E1S濃度實際進行汰留母豬。因此，如能由母豬血漿E1S濃度之高低，區別含”極小”與”大”窩仔數，則在實用基礎上較為理想。據查台灣省畜產試驗所在1996年期間，該畜牧場的台灣黑豬品系13世代母豬之平均分娩時窩仔數為9.7±2.1頭(戴等，1996)。因此，本試驗乃另依母豬於分娩時窩仔數分成4-7、8-9、10-11與12-16四組，分別代表極小、小、大與極大窩仔數四個組別，並採用紐曼-柯爾測驗法比較各組間平均E1S濃度(ng/mL,mean ± s.e.m.)的差異。如圖１所示，母豬分娩極大窩仔數之平均血漿E1S濃度，無論在Day 22(4.58±0.50 vs 2.83±0.26 ng/mL, P< 0.05)或Day 24(7.85±0.86 vs 4.89±0.51 ng/mL, P<0.05)均分別高於分娩極小窩仔數者。然而，母豬於分娩極小窩仔數之平均血漿E1S濃度間，無論在Day 22 或Day 24，則未呈差異(P>0.05)。由於E1S濃度在懷孕母豬群中係呈連續性變異形式公佈，因此，應用血漿E1S濃度進行淘汰懷極小窩仔數的母豬之同時，因組別間的E1S濃度有部份重疊，而可能淘汰小部份懷有小或大窩仔數之母豬；不過，對於未孕母豬則幾乎可以全部淘汰。由此提示應用E1S濃度偵測法進行淘汰懷有極小窩仔數之個別母豬時，可能發生有些無可避免的差錯。雖然如此，如果將62頭母豬依其分娩時窩仔數分成≧8與＜8兩組，採用最小顯著差異測試法(LSD)，則兩組平均E1S濃度間無論在Day 22 (4.13±0.23 vs 2.83±0.26 ng/mL, P<0.05)或Day 24 (7.17±0.45 vs 4.89 ± 0.51 mg/mL,P<0.05)均呈顯著差異。本試驗如依傳統方式則認為經授精而未恢復發情的全部88頭母豬均能完成分娩，事實上僅有62頭母豬共計分娩613頭仔豬，則其平均有效的分娩時窩仔數僅為7.0(613/88)頭。不過，倘如依Day 22或Day 24的E1S濃度判讀標準作基礎，分別選留59.1%(52/88)或68.2%(60/88)經判定懷窩仔數≧8之母豬，則平均分娩時窩仔數為9.8頭或9.5頭，可提高每窩產仔數分別為2.8或2.5頭。
綜前所述，由本試驗所建立的血漿中E1S濃度偵測系統，在實際應用於監控母豬早期懷孕，雖有無可避免的缺點；惟在一般種母豬群管理上，尤其當豬價低迷或配合政策必需淘汰母豬時，可及早協助母豬供正確懷孕診斷及預估其分娩時窩仔數，進而作為決定汰留母豬的輔助工具，從而提高種母豬群的生產效率。
誌 謝
本試驗承行政院農業委員會85科技-1.14-牧-23(11)計畫的經費補助，特此致謝。又台灣大學家畜生理研究室謝美華小姐協助內泌素的分析以及本所畜牧場同仁協助配合一般例行性的飼養管理工作，均併致謝於此。
參考文獻
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中國畜牧學會會誌 第29卷 第2期 157∼164, 2000