Рекомендации по использованию пропионата кальция для профилактики гипокальциемии и кетоза
В переходный период проявляется большинство нарушений обмена веществ и инфекционных заболеваний из-за физиологических изменений, повышенной нагрузки на организм животного во время стельности, отела и лактации, резкого увеличения потребности в питательных веществах необходимых для выработки молока и нехватки потребления сухого вещества. Молочная лихорадка, субклиническая форма гипокальциемии, кетоз, жировая дистрофия печени, задержка последа, метрит, мастит и смещение сычуга возникают в переходный период. Пропионат кальция, как источник кальция и энергии, используется для профилактики и лечения гипокальциемии и кетоза у коров. В этом обзоре рассмотрены различные способы дачи пропионата кальция животным и дана оценка эффективности использования пропионата кальция для профилактики и лечения нарушений обмена веществ.
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНОГО ПЕРИОДА
Переходный период с 3 недели перед отелом и до 3 недели после отела очень важен для здоровья животных, их продуктивности и рентабельности производства молока Grummer (1995) и Drackley (1999). Этот период характеризуется значительными метаболическими и эндокринными изменениями Drackley (2001) и DeFrain (2005). Самые важные физиологические изменения - это сокращение потребления сухого вещества перед отелом и резкое увеличение потребности в питательных веществах для выработки молока после отела Drackley (1999), Ingvartsen и Andersen (2000).
На позднем этапе стельности растущая матка занимает увеличивающийся объем брюшной полости и приводит к физическому сжатию рубца, что сокращает его объем. После отела матка сжимается в обратном направлении к верхнему отверстию таза Goff и Horst (1997), Ingvartsen и Andersen (2000).
Во время переходного периода концентрация плазменного инсулина постоянно снижается вплоть до отела, в то время как концентрация соматотропного гормона в крови быстро повышается на позднем этапе стельности до первых дней лактации. Прогестерон – это доминирующий гормон стельности. За день до отела концентрация прогестерона в крови быстро падает до почти неопределяемого уровня. Кроме того, в период перед отелом происходит кратковременное повышение уровня эстрогена и кортизола в крови. Самая высокая концентрация эстрогена и кортизола наблюдается за три дня до отела и в день отела, после чего в течение нескольких дней концентрация уменьшается и возвращается к нормальному уровню после отела Grummer (1995), Goff и Horst (1997), Ingvartsen и Andersen (2000).
Сокращение объема рубца за счет роста плода и вышеуказанные гормональные изменения уменьшают потребление сухого вещества Grummer (1995), Ingvartsen и Andersen (2000). Физические и метаболические нагрузки перед отелом, во время отела и лактации способствуют сокращению сопротивляемости организма коров Goff и Horst (1997), Melendez (2006). Молочная лихорадка, субклиническая форма гипокальциемии, кетоз, жировая дистрофия печени, задержка выхода последа, метрит, мастит и смещение сычуга возникают у молочных коров преимущественно во время переходного периода Drackley (1999), Melendez (2006).
Молочная лихорадка (родильный парез) является гипокальциемическим расстройством, обусловленным началом лактации у молочных коров Goff и Horst (1994). Гипокальциемия может иметь клиническую или субклиническую форму Goff и Horst (1997). Большинство случаев возникновения молочной лихорадки наблюдается в течение 24 часов после отела Goff (2008). В большинстве случаев коровы с молочной лихорадкой лежат и неспособны подняться из-за низкой концентрации кальция в крови Goff (1999), тогда как коровы с субклинической формой гипокальциемии не имеют клинических симптомов Reinhardt (2011). Гипокальциемия сокращает потребление сухого вещества, продуктивность и увеличивает риск возникновения побочных заболеваний, таких как кетоз, задержка выхода последа, смещение сычуга, мастит, а также увеличивает частоту случаев затрудненного отела и опущения матки Goff и Horst (1997), Mulligan (2006a), Goff (2008). На молочных фермах необходимо ставить приоритетной задачей профилактику гипокальциемии, а не только молочной лихорадки Goff (2008).
Большинство коров в начале лактации испытывают отрицательный энергетический баланс, возникающий за счет сокращения потребления сухого вещества и необходимостью выработки молока Baird (1982), Mulligan (2006b). В результате коровы используют жировую ткань как источник энергии, что приводит к чрезмерной мобилизации жировой ткани. Кетоз обусловлен отрицательным энергетическим балансом и чрезмерной мобилизацией жировой прослойки Goff и Horst (1997), de Roos (2007). Кетоз является метаболическим расстройством, характеризуемым высокими уровнями кетоновых тел в крови, молоке и моче. Кетоновые тела, ацетон, ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота образуются в печени во время окисления жирных кислот Goff и Horst (1997), Mandebvu (2003), de Roos (2007). Между кетозом и жировой дистрофией печени наблюдается тесная связь. Высокие показатели мобилизации жировой прослойки из-за отрицательного энергетического баланса приводят к увеличивающемуся накоплению триглицерида в печени, и если жировая инфильтрация достигает серьезных уровней, то это может привести к жировой дистрофии печени Drackley (1999), Mulligan (2006b).
Адаптация рубца к рациону периода лактации, который имеет высокую энергетическую ценность, способствует увеличению потребления сухого вещества, поддержанию нормального уровня кальция и иммунитета, значительно уменьшает частоту возникновения заболеваний в период перед отелом у молочных коров Goff и Horst (1997).
В целях профилактики гипокальциемии у молочных коров был предложен оральный прием солей кальция до отела и в период отела Goff и Horst (1994), Goff (2008). Предпочтительно использование источника кальция, который не будет раздражать слизистую оболочку пищеварительного тракта. Большие количества пропионата, вырабатываемого в рубце в результате метаболизма углеводов, не оказывают никакого отрицательного влияния. Поэтому пропионат кальция может выступать подходящим источником кальция Pehrson (1998). Пропионат является главным предшественником глюкозы у жвачных животных, которые имеют положительный энергетический баланс, и является антикетозным препаратом Pehrson (1998), Drackley (1999). Сниженное потребление сухого вещества во время переходного периода приводит к нехватке пропионата, который требуется для синтеза глюкозы в печени Drackley (1999), DeFrain (2005).
Пропионат кальция, как источник кальция и энергии, вводился молочным коровам в переходный период для предотвращения и/или лечения гипокальциемии и кетоза Goff (1996). Пропионат кальция может вводиться орально вливанием Stokes и Goff (2001), путем добавления к смешанному рациону или к концентрированной смеси Mandebvu (2003), Liu (2010), а также в форме пастообразного состава или геля Goff (1996), Higgins (1996).
МОЛОЧНАЯ ЛИХОРАДКА И СУБКЛИНИЧЕСКАЯ ФОРМА ГИПОКАЛЬЦЕМИИ
Поскольку резко возросшая потребность в кальции для производства молозива и молока не может быть удовлетворена кальцием, поступающим с кормами, или через мобилизацию кальция в костных тканях и почечную резорбцию кальция, то большинство молочных коров имеют определенную степень гипокальциемии (молочной лихорадки или ее субклинической формы) в течение раннего периода после отела Penner (2008), DeGaris и Liu (2009). Гипокальциемия возникает в связи с тем, что кальций выходит из депо межклеточной жидкости, чтобы попасть в молочную железу быстрее, чем он может быть поглощен из кишечника, через мобилизацию в костной ткани и почечную резорбцию Goff и Horst (1997), DeGaris и Liu (2009).
Уровень кальция в крови взрослых коров находится в диапазоне 8,5 и 10 мг/дл (2,0 и 2,5 ммоль/л) Goff (2008). Уровень кальция в крови в пределах нормы поддерживается путем балансирования потребности в кальции для производства молока и механизмом гомеостаза, который обеспечивает постоянный уровень содержания кальция в крови Taylor (2008). Клинические симптомы молочной лихорадки (клинической гипокальциемии, родильного пареза) часто не заметны, пока уровень кальция в сыворотке крови не составляет примерно 4 мг/дл Goff и Horst (1997). Субклиническая форма гипокальциемии возникает при уровне кальция в сыворотке крови < 7,5мг/дл Goff (1996), Oetzel (1996).
Поглощение кальция через пищеварительный тракт и костную резорбцию контролируется паратиреоидным гормоном, который вырабатывается паращитовидной железой и 1альфа,25-дигидроксивитамином D, вырабатываемым в почках Horst (1994). При снижении уровня кальция в крови, содержание паратиреоидного гормона увеличивается. Когда уровень кальция в крови находится в пределах нормы выработка паратиреоидного гормона уменьшается Goff (2008), Taylor (2008). Паратиреоидный гормон стимулирует выработку 1альфа,25-дигидроксивитамина D для поддержания баланса кальция в организме Goff (2004). Кроме того, резорбция кальция через почки усиливается паратиреоидным гормоном Goff (2008), Taylor (2008).
Метаболический алкалоз ослабляет ответную реакцию у коров на паратиреоидный гормон и вызывает молочную лихорадку, а также субклиническую форму гипокальциемии у коров. Метаболический алкалоз проявляется преимущественно в результате потребления рационов с высоким содержание катионов, особенно натрия и калия, и низким уровнем анионов, в частности хлорида и серы. Рацион кормления перед отелом с высоким содержанием анионов и низким уровнем катионов, или рационы содержащие анионные соли, такие как сульфат аммония, магний сульфат и хлорид аммония могут сократить частоту возникновения гипокальциемии Goff (2008), DeGaris и Liu (2009). Кроме того, для профилактики гипокальциемии используются различные стратегии, включая потребление рациона с низким содержанием кальция перед отелом, введение витамина D примерно за неделю до отела и добавка кальция при отеле Roche (2003).
При первой лактации коровы почти никогда не страдают от молочной лихорадки, хотя у них может развиваться определенная степень гипокальциемии в течение первых дней лактации. Их кишечник и костная ткань быстро приспосабливаются к потребностям в кальции для лактации. С возрастом механизм поддержания баланса кальция в организме коров более медленно срабатывает на возросшие потребности в кальции для лактации Horst (1994).
Гипокальциемия уменьшает сокращение гладкой мускулатуры, что приводит к уменьшению моторики рубца и сычуга. В результате это приводит к уменьшенному потреблению сухого вещества и смещению сычуга Jorgensen (1998), Goff (2008). Сокращение потребления сухого вещества в первые дни лактации усугубляется гипокальциемией, которая увеличивает дефицит энергии у коровы и усугубляет риск развития кетоза и жировой инфильтрации печени Goff и Horst (1997), Stokes и Goff (2001). Кроме того, усвоение глюкозы в тканях подавляется гипокальциемией, которая препятствует выработке инсулина. Уменьшенное поглощение глюкозы ухудшает мобилизацию липидов на раннем этапе лактации, тем самым увеличивается риск развития кетоза Goff и Horst (1997).
Молочная лихорадка или субклиническая форма гипокальциемии взаимосвязаны с тяжелым отелом, опущением матки и задержкой последа. Ухудшение мышечного тонуса матки из-за гипокальциемии увеличивает частоту случаев развития опущения матки и задержки последа Stokes и Goff (2001), Mulligan (2006b). Тяжелый отел является фактором риска возникновения задержки последа. Задержка последа способствует развитию метрита у молочных коров Melendez (2006). Очевидная взаимосвязь между гипокальциемией, тяжелым отелом и задержкой последа, с учетом взаимосвязи между гипокальциемией и околородовой иммунодепрессией дают основания для выведения зависимости между гипокальциемией и метритом Kimura (2006). Гипокальциемия уменьшает сокращение мышцы сфинктера молочной железы отвечающего за закрытие отверстия молочной железы после доения, и может усилить иммунодепрессию, обычно возникающую при отеле, что увеличивает риск развития мастита Goff и Horst (1997), Kimura (2006), Goff (2008).
КЕТОЗ
На раннем этапе лактации коровы имеют отрицательный энергетический баланс, сопровождающийся мобилизацией неэстерифицированных жирных кислот из жировой ткани Herdt (2000), что объясняется низким потреблением сухого вещества в период до и после отела. Энергия, требуемая для поддержания жизни и производства молока, превышает объем энергии, которую молочные коровы могут получить из рациона кормления Goff и Horst (1997), Mulligan (2006b), Oliveira (2004). Самые низкие показатели потребления сухого вещества имеют место при отеле. Производство молока, как правило, достигает максимальных показателей в период между 5 и 7 неделями после отела, тогда как максимальное потребление сухого вещества наблюдается в период между 8 и 22 неделями после отела. Темп увеличения потребления сухого вещества после отела зависит от рациона кормления во время лактации, рациона кормления перед отелом и упитанности животных Ingvartsen и Andersen (2000).
Сниженное потребление сухого вещества в период лактации приводит к дефициту пропионата в печени Drackley (1999), DeFrain (2005). Пропионат, вырабатываемый в рубце после ферментации углеводов, является главной гликогенной летучей жирной кислотой DeFrain (2005). Пропионат стимулирует выработку инсулина, который подавляет мобилизацию неэстерифицированных жирных кислот Pehrson (1998), Drackley (1999). После всасывания пропионата в эпителиальные стенки рубца, он транспортируется через кровь к печени. Пропионат включается в цикл трикарбоновых кислот через сукцинилкоэнзим A и преобразовывается печенью в глюкозу через пируват и оксалоацетат Melendez (2006), Allen (2009). Дефицит пропионата из-за низкого потребления сухого вещества и увеличенной потребности в энергии для лактации приводит к нехватке оксалоацетата, который используется для преобразования ацетата, бутирата и неэстерифицированных жирных кислот в энергию в цикле трикарбоновых кислот. В результате ацетилкоэнзим А синтезируемый из ацетата, бутирата и неэстерифицированных жирных кислот не может вступить в цикл трикарбоновых кислот и преобразуется в кетоновые тела (ацетон, ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота) Goff и Horst (1997).
Чрезмерная мобилизация жировой прослойки, происходящая в результате отрицательного энергетического баланса, приводит к увеличению объема неэстерифицированных жирных кислот, окисляемых печенью или экспортируемых из печени как липопротеины очень низкой плотности Goff и Horst (1997), Drackley (1999), Liu (2010). Однако есть ограничение по объему неэстерифицированных жирных кислот, которые могут быть полностью окислены в цикле трикарбоновых кислот печени или экспортированы из печени. Когда предел ограничения в печени достигнут, триглицериды накапливаются в структуре гепатоцитов и ослабляют их работу Goff и Horst 1997, Liu и др. 2010).
Кетоз – это типичное нарушение обмена веществ, обусловленное низким потреблением сухого вещества, низким уровнем глюкозы, отрицательным энергетическим балансом и высоким уровнем мобилизации жировой ткани у коров на ранних этапах после отела Herdt (2000), Guo (2008). Коровы подвержены развитию кетоза особенно в течение первых 6 - 8 недель после отела, причем высокопродуктивные коровы более подвержены развитию кетоза, чем низкопродуктивные Melendez (2006), de Roos (2007), Guo (2008). Хотя повышенное содержание кетоновых тел в крови – это нормальное явление, возникающее в период перед отелом, их содержание выше нормы может вызывать клинические или субклинические формы кетоза Duffield (2009), Goldhawk (2009). Субклиническая форма кетоза определяется при концентрации в сыворотке крови бета-гидроксимасляной кислоты выше 1,0 ммоль/л Goldhawk (2009). Клиническая форма кетоза может развиваться при концентрации бета-гидроксимасляной кислоты выше 2,6 ммоль/л Duffield (2000). Кроме того, концентрация в сыворотке крови бета-гидроксимасляной кислоты обычно выше, чем 1,0 ммоль/л у коров, страдающих кетозом и жировой инфильтрацией печени Grummer (1993), Herdt и Gerloff (1999). Однако эти уровни у разных животных очень непостоянны Duffield (2000).
Оценка упитанности при отеле - это показатель жировых запасов организма, которые могут использоваться во время лактации для обеспечения энергией и веществами предшественниками молочного жира. Избыточная упитанность при отеле увеличивает потери веса в период лактации и сокращает потребление сухого вещества и производства молока Roche (2009). Тучные коровы имеют более высокие показатели отрицательного энергетического баланса и более высокие показатели содержания неэстерифицированных жирных кислот в плазме крови Melendez (2003). Избыточная упитанность при отеле способствует развитию нарушений обмена веществ, таких как синдром ожирения у коров, мастит и метрит Roche (2009).
Повышенные показатели содержания неэстерифицированных жирных кислот в крови в течение последних 7 дней перед отелом связаны с более частым развитием кетоза, смещением сычуга и задержкой выхода последа Grummer (1995), Ospina (2010).
Высокие показатели содержания неэстерифицированных жирных кислот в крови могут привести к развитию мастита из-за его отрицательного влияния на иммунную систему Lacetera (2005), Melendez (2009). Кетоз характеризуется увеличенным содержанием неэстерифицированных жирных кислот и бета-гидроксимасляной кислоты, что приводит к меньшей выработке молока, более частому развитию кист в яичниках, увеличенному сервис-периоду и выбраковке Melendez (2003, 2006).
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Пропионат кальция широко используется для профилактики и лечения гипокальциемии и кетоза. Эффективность его применения зависит от породы, упитанности, продуктивности и количества отелов у коров. Согласно результатам исследований, пропионат кальция положительно влияет на увеличение содержания кальция в крови, а также является доказанным средством профилактики и лечения молочной лихорадки и субклинической формы гипокальциемии. Пропионат кальция может вводиться в пищевод в форме геля или раствора через зонд, смешиваться с кормами или выпаивается в составе энергетических напитков, которые даются корове сразу после отела. Причем выпаивание энергетических напитков является наиболее удобным и легким способом дачи пропионата кальция, коровы выпивают их с удовольствием.