Динамика углеводного и липидного обмена у коров с разным клиническим состоянием во время беременности
Одним из основных факторов, лимитирующих продуктивность и продолжительность жизни коров, является интенсивность обменных процессов, происходящих в их организме. В соответствии с этим проведение мониторинговых исследований биохимического статуса у молочных коров имеет прикладное значение с целью своевременного выявления метаболических сбоев, их коррекции и сохранения продуктивного здоровья. При этом известно, что гомеостатический контроль метаболизма заметно меняется в течение всего периода беременности и зависит от воздействия эндокринной системы, которая регулирует метаболизм глюкозы и липидов, чтобы обеспечить распределение питательных веществ. Наиболее критическим для коров является переходный период беременности (сухостойный), в течение которого происходит восстановление организма после напряженной лактации и одновременно осуществляется подготовка к следующей. При этом организм коровы претерпевает множество физиологических изменений, сопровождающихся напряжением функциональных систем и перестройкой метаболизма, в частности углеводного и липидного обмена, в результате чего может возникать отрицательный энергетический баланс.
Известно, что болезни системы крови имеют широкое распространение, среди которых наиболее часто встречается анемия. Данная патология развивается как у телят, так и у взрослого скота на фоне ранее перенесенных заболеваний или при неполноценном кормлении, неправильном содержании и эксплуатации сухостойных и дойных коров. Поскольку при беременности потребление кислорода увеличивается, в организме коров на фоне анемии возникает прогрессирующая гипоксия, которая способна приводить к возникновению вторичных метаболических расстройств углеводного и липидного обмена. Вместе с этим достаточно широкое распространение среди коров имеют хронические болезни конечностей, матки, молочной железы и др. Хронический воспалительный процесс всегда связан с активацией врожденной иммунной системы и характеризуется повышенным уровнем циркулирующих воспалительных цитокинов, которые играют решающую роль в иммунитете и обмене веществ. Имеются сообщения, что воспаление связано с метаболическими нарушениями. B.J. Bradford и соавторы сообщили, что введение низких доз экзогенного фактора некроза опухоли (ФНО-α) в течение семи дней снижало экспрессию гена глюконеогенеза в печени у коров. Введение низких доз экзогенного ФНО-α в течение первых семи дней лактации снижало потребление корма и производство молока и имело тенденцию к ухудшению здоровья, но не оказывало существенного влияния на метаболизм глюкозы или липидов. Авторы отмечают, что в ответ на слабовыраженное воспаление коровы в начале лактации компенсируют повышение энергозатрат за счет подавления производства молока, а не дальнейшего нарушения их энергетического баланса или системного метаболизма.
Таким образом, гипотеза исследования заключается в том, что указанные выше патологические нарушения могут вносить вклад в метаболические изменения во время беременности и иметь свои особенности, что необходимо учитывать при клиническом сопровождении коров с подобными патологическими состояниями.
Цель работы — изучение влияния сроков беременности на углеводный и липидный обмен коров с синдромом анемии и хронического системного воспаления.
Материалы и методы исследований
Исследования проведены в условиях животноводческого комплекса, расположенного в Бобровском районе Воронежской области, в весенне-летний период 2022 года. В опыте были задействованы коровы красно-пестрой породы (голштинизированные) 2–3-й лактаций и сроком беременности 150–160 дней. Беременность устанавливалась методом эхографического исследования, который выполнялся с помощью сканера EasyScan, оборудованного линейным датчиком с частотой 7,5 МГц. Средняя упитанность коров составляла 3,6 ± 0,27 балла, а продуктивность — 23,6 ± 0,81 кг молока в сутки. Животные были разделены на три группы: 1-я (n = 15) — здоровые коровы, 2-я (n = 8) — коровы с гипохромной микроцитарной анемией, 3-я (n = 7) — коровы с синдромом хронического системного воспаления низкой степени интенсивности. Животные были признаны условно здоровыми по результатам их клинико-лабораторного обследования, которое включало клинический осмотр, гематологический и биохимический анализ крови. Диагноз «гипохромная микроцитарная анемия» устанавливался при выявлении уровня эритроцитарных показателей ниже минимальной границы референсного диапазона: для гемоглобина менее 90 г/л, среднего содержания гемоглобина в эритроците (MCH) ниже 16,8 пг и среднего объема эритроцита (MCV) ниже 49,5 мкм3.
Синдром хронического системного воспаления низкой степени интенсивности определяли при выявлении незначительного увеличения содержания циркулирующих противовоспалительных цитокинов (ИЛ-1β, ФНО-α и ИЛ-2) относительно группы здоровых коров методом иммуноферментативного анализа, который проводился на анализаторе иммуноферментативных реакций АИФР-01 УНИПЛАНтм (ЗАО «ПИКОН», Россия).
Коровы находились на беспривязном содержании и получали полноценный рацион. У всех задействованных в исследовании животных производился отбор крови на 150–160-й, 210–220-й и 260–265-й день беременности. Кровь отбирали через шесть часов после кормления из хвостовой вены с помощью вакуумной системы забора крови в пробирки с активатором свертываемости крови SiO2 (Chengdu Puth Medical Plastics Packaging Co., Ltd., Китай) для получения сыворотки крови. В сыворотке крови определяли уровень общих липидов, холестерина, триглицеридов, глюкозы, молочной и пировиноградной кислот колориметрическим методом с использованием коммерческих наборов фирмы АО «Витал Девелопмент Корпорэйшн» (Россия). Лабораторные исследования проводились на спектрофотометре Shimadzu UV-1700 (Япония) с соблюдением правил эксплуатации прибора.
Исследования осуществляли с учетом требований биоэтической комиссии ВНИВИПФиТ (Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, г. Воронеж, Россия).
Полученные экспериментальные данные подвергали статистической обработке с использованием пакета программ Statistica v6.1. Рассчитывали среднюю арифметическую (М) и стандартную ошибку средней (SE). Достоверность различия между выборками оценивали с помощью непараметрического критерия Манна — Уитни, так как регистры сравниваемых параметров не подчинялись закону нормального распределения, который определялся по критерию Колмагорова — Смирнова. При проверке статистических гипотез использовали 5%-ный уровень значимости. Для выявления особенностей влияния срока стельности на уровень изучаемых показателей у коров с разным клиническим состоянием проводили непараметрический корреляционный анализ внутри каждой группы с определением коэффициента корреляции Спирмена (Rs).
Результаты и обсуждение
Обследование коров во втором триместре беременности (150–160-й день) показало отсутствие видимых клинических признаков патологий. Однако лабораторные исследования крови позволили выявить у восьми коров (2-я группа) признаки гипохромной микроцитарной анемии, которые характеризовались пониженным уровнем гемоглобина, MCV, MCH относительно нижней границы нормы на 9,4%, 10,3% и 13,7% соответственно. Также у семи коров (3-я группа) было отмечено достоверное увеличение уровня провоспалительных интерлейкинов по сравнению с показателями здоровых коров: ИЛ-1β был выше в два раза (3,2 ± 0,16 против 6,6 ± 0,47 пг/мл), а ФНО-α и ИЛ-2 были увеличены на 88,5% (2,6 ± 0,06 против 4,9 ± 0,37 пг/мл) и 81,3% (3,2 ± 0,17 против 5,8 ± 0,19 пг/мл) соответственно. При этом необходимо отметить, что у животных отсутствовали признаки острого системного воспаления. Исследование биохимического профиля показало, что у коров всех обследуемых групп большинство изучаемых показателей не выходило за пределы референсных значений. Исключением являлся уровень триглицеридов у коров с гипохромной микроцитарной анемией, который был ниже на 28,0%, чем у здоровых животных, и ниже 0,25 мМ/л от границы нормы. Уровень пировиноградной кислоты при этом был выше, чем в 1-й группе, на 14,3%.
Повторный анализ крови через 60 дней показал, что у коров из 1-й группы снизился уровень общих липидов и холестерина на 22,2% и 18,2% соответственно, однако количество триглицеридов при этом достоверно не изменялось. Помимо снижения уровня липидов, были отмечены уменьшение содержания глюкозы на 18,2% и увеличение количества пировиноградной кислоты на 5,0%. У животных из 2-й группы уровень общих липидов и глюкозы снизился на 21,4% и 21,2% соответственно, а количество триглицеридов стало ниже уровня у здоровых животных на 33,3%. В 3-й группе также наблюдали уменьшение количества общих липидов и глюкозы, соответственно, на 15,0% и 15,2% и снижение уровня триглицеридов на 28,6%, что меньше аналогичного показателя у животных 1-й группы на 37,5%.
Во второй половине третьего триместра беременности (260–265-й день) у коров из 1-й группы уровень общих липидов, холестерина и глюкозы был ниже исходных значений на 40,7%, 26,1% и 30,3% соответственно, но при этом содержание триглицеридов было выше на 16,0%, а пировиноградной кислоты — в 2,5 раза. В то же время уровень глюкозы был меньше нижней границы на 30,3%, а уровень общих липидов находился на нижней границе референсного интервала. Аналогичный характер биохимических изменений наблюдался и в других исследуемых группах, но уровень триглицеридов при этом был ниже показателя здоровых коров во 2-й группе на 31,0%, в 3-й группе — на 34,5% (табл. 1). Достоверных изменений уровня молочной кислоты отмечено не было, однако в 3-й группе наблюдалась положительная динамика, в результате которой среднее значение этого показателя увеличилось на 13,5% ко второй половине третьего триместра беременности.
Проведение корреляционного анализа изучаемых биохимических показателей позволило установить, что уровень общих липидов и глюкозы имеет достоверную обратную корреляционную связь заметной и высокой силы, а уровень пировиноградной кислоты — достоверную прямую корреляционную связь заметной и высокой силы по шкале Чеддока с увеличением срока стельности во всех изучаемых группах.
Таким образом, у условно здоровых коров во втором триместре беременности отсутствовали клинически значимые отклонения изучаемых показателей углеводного и липидного обмена, что указывает на сохранение динамического равновесия потребляемых и расходуемых энергетических субстратов. Однако в первой половине третьего триместра беременности начинают происходить изменения, характеризующиеся снижением количества глюкозы в сыворотке и увеличением содержания пировиноградной кислоты при сохранении уровня молочной кислоты. Также появляется тенденция к снижению уровня общих липидов и холестерина, основного источника желчных кислот, стероидных гормонов и витамина D2.
Данные изменения закономерны и согласуются с результатами ряда авторов. Отмеченное изменение уровня глюкозы и холестерина, вероятно, обусловлено увеличением ее потребления для нужд развивающегося плода. Так, ряд авторов отмечают, что примерно 75% внутриутробного роста теленка, особенно жировой и мышечной ткани, приходится на последние два месяца беременности. Помимо этого, исследователи сообщают, что в этот период происходит усиление секреции инсулина, что в сочетании с уменьшением уровня глюкозы подтверждает его ключевое значение в регулировании поглощения глюкозы периферическими клетками. Это является причиной более низкого уровня глюкозы в крови во второй половине третьего триместра беременности. Вместе с этим происходит накопление триглицеридов, которые также являются энергетическими субстратами, что указывает на обеспеченность этих животных энергией. Таким образом, происходит накопление энергетических элементов, которые будут мобилизованы после отела в связи с повышением потребности в энергии в этот период, что соответствует главным задачам сухостойного периода — восстановлению живой массы коровы и накоплению резервов питательных веществ для будущей лактации.
У животных с гипохромной микроцитарной анемией и синдромом хронического системного воспаления низкой степени интенсивности динамика изучаемых показателей имела аналогичную направленность, что и у клинически здоровых коров, указывающую на физиологичность процесса. Однако необходимо отметить, что у них не наблюдалось восстановления уровня триглицеридов до уровня референсного диапазона ко второй половине третьего триместра беременности. В сочетании с этим у животных отмечалось низкое содержание глюкозы в сыворотке крови, а также сохранение и увеличение уровня молочной и пировиноградной кислоты, что указывает на недостаточность энергии и использования своих депонированных ресурсов путем липолиза в мышцах и печени. Таким образом, у животных из данных групп не происходит накопления энергетических элементов, которые будут мобилизованы после отела. Недостаточное накопление создает риск раннего истощения и развития метаболических сбоев, которые могут сопровождаться накоплением кетоновых тел и развитием кетоза.
Выводы
Исследования показали, что у коров во время беременности (независимо от клинического состояния) имеется единая динамика показателей углеводного и липидного обмена, отвечающих за обеспечение организма энергией. В переходный период коровы претерпевают множество физиологических изменений, ведущих к накоплению энергетических субстратов в организме. Однако наличие анемии или синдрома хронического системного воспаления низкой степени интенсивности создает риск метаболических сбоев, которые проявляются снижением интенсивности депонирования триглицеридов и появлением склонности к отрицательному энергетическому балансу. В соответствии с этим возникает необходимость проведения скрининговых исследований коров в сухостойный период с целью выявления коров из зоны риска развития метаболических сбоев и осуществления превентивных мер.
Об авторах
Галина Анатольевна Востроилова, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
gvostroilova@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-2960-038X
Иван Тихонович Шапошников, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
36011958@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-0190-9083
Юрий Николаевич Бригадиров, доктор ветеринарных наук, главный научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
icrsa@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-3804-1732
Максим Сергеевич Жуков, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
maxim.zhukoff2015@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-9317-7344
Нина Алексеевна Хохлова, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
nina_xoxlova@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-6861-2554
Галина Германовна Чусова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, ул. Ломоносова, д. 114Б, Воронеж, 394087, Россия
galya.chusova@bk.ru; https://orcid.org/0000-0003-1494-8807
619[577.125:577.124]618.2:636.2 DOI: 10.32634/0869-8155-2023-370-5-22-26
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
