CC BY
3228 Корма и кормление
шшш. agroyug.ru
>л<
Дефицит энергии у коров пути решения проблемы
Малков М.А., профессор, Малков Н.В., к.б.н., Данькова Т.В., к.э.н. ООО «НПФ «ЭЛЕСТ»
На сегодня главная задача - создание технологии управляемого потребления корма с сохранением достигнутых в «роскошной» концентратной жизни показателей и их приумножения. То есть уйти от возникающей депрессии рубца (катаболитной репрессии), вызываемой глюкозой и ее катаболитами, создать условия для его функционирования с определенной относительной скоростью роста ведущих групп микробиоты рубца. Критерием достигнутой оптимальности является обеспечение энергией всех ее потребителей (иммунитет, глюкоза крови, работа почек, мозга и т.д.) и в последнюю очередь создать необходимый уровень АТФ в печени, что определяет положительную динамику конверсии корма (1, 9). Каким образом реально организовать такую технологию? Разумеется, не путем всякого рода комбинаций в рамках так называемых расчетных программ кормления (математические модели). В мире уже давно понимают иллюзорность такого подхода. (Корнельский Университет, США)
Только специальные регуляторные комплексы (но не «допинги») могут создать условия для нормального, сбалансированного глюконеогенеза с обеспечением его энергией, профилактикой инсу-линрезистентности и достижением высокого уровня «персистентности» лактационной кривой.
Технология управления потреблением корма, разработанная в ООО «НПФ «ЭЛЕСТ», позволяет в «одном пакете» резко повысить биоусвояемость рациона, снизить выбраковку коров, повысить надои молока и оплодотворяемость. По сути мы предлагаем формировать по России новое здоровое стадо коров с высокими производственными показателями и при низких затратах сырья.
То есть мы на сегодня имеем инструмент для управления в виде ряда регуляторов обмена, с помощью которого можем влиять на функционирование механизма биогенеза молока и параметров здоровья.
Однако для эффективной профилактики метаболических нарушений необходимо было понять механизм их появления.
Достаточно быстро в 50-60-е годы было установлено, что лучшие результаты по продуктивности получаются при обогащении рационов источником углеводов - глюкозой, крахмалом. И это понятно, поскольку крахмал быстро окисляется микробиотой кишечника моногастричных и рубцом жвачных до глюкозы и ее катаболитов - пирувата, ацетата, про-пионата, лактата и др. Все эти продукты являются прекурсорами глюкозы крови (новой глюкозы), получаемой путем глюконеогенеза. Этот процесс осуществляется в гепатоцитах печени и включает несколько реакций, для осуществления которых необходима энергия. Глюкоза крови является прямым прекурсором синтеза молока и источником энергии для синтеза биомассы (любые виды откорма),
повышения иммунитета и энергии поддержания организма и всех его функций. Но для реализации доступности энергии необходим перенос глюкозы в ткани организма. Инсулин является одним из главных участников этого процесса, и вот здесь оказалось «узкое» место для абсолютно всех организмов, включая человека.
Дело в том, что скорость синтеза глюкозы крови оказалась плохо сопряженной со скоростью синтеза АТФ, образуемого в реакциях ЦТК (цикл трикар-боновых кислот), и последующим окислительным фосфорилированием.
Лимитирующим фактором здесь являются органические кислоты ЦТК и прежде всего оксалоацетат (2). То есть при высокой скорости глюконеогенеза возможность образования оксалоацетата в достаточных количествах ограничена. Так образуется дисбаланс глюкозы крови и энергии для ее последующего окисления, то есть возникает инсулинре-зистентность. Это на самом деле и есть та самая «несбалансированность» реакций организма, которую так упорно ищут в рационе. Какой оказалась реакция организма на образовавшийся дисбаланс энергии? Прежде всего начинает возрастать пул ацетата, образуемого из различных источников, то есть происходит нарушение «челночного» механизма пируват-ацетат, поскольку последний не может эффективно окисляться в ЦТК в виду дефицита органических кислот. Инсулин в данной ситуации активирует липогенез. Избыток триглицеридов в крови направляется в гепатоциты печени для их нейтрализации. Возникает жировой гепатоз, следствием которого является снижение функции печени и соответственно скорости глюконеогенеза.
В этой связи уместно проанализировать механизм утилизации экзогенных жиров в обычных и управляемых условиях.
Обычные условия
1. Введение жиров в раздое - встраивание в кетоз. Слабая микробиота, депрессия роста, накопление лактата, отсутствие диауксии. Активный кетоз (активация синтеза ферментов, окисляющих крахмал, жиры, полисахариды в отсутствии глюкозы) - гепатозная печень за счёт триглицеридов. Возможно возрастание пула ацетата и сброс на ЦТК при поступлении прекурсоров в условиях сниженного глюконеогенеза. Однако эффект от жира невелик в связи с плохой биоусвояемостью субстратов.
2. Условия регуляции в раздое.
Хорошая биоусвояемость, в том числе жиров. Диауксия. Нет избытка триглицеридов. Больше ацетата направлено на жир молока. В системе больше пропионата, так как лактат используется на этот синтез. Эффект от жира выше.
3. Производство в обычных условиях.
В условиях дефицита прекурсоров ЦТК пул ацетата периодически возрастает и инсулин открывает липогенез. Корова набирает массу тела.
>л<
ООО «НПФ «ЭЛЕСТ»
192148, Санкт-Петербург, Железнодорожный проспект, д. 45.
ЭФФЕКТИВНОЕ ЖИВОТНОВОДСТВО
©э
генеральный партнер
ооо «нпф «элест»
29
Дополнительно введённый жир будет использоваться на синтез резервов тела. В ситуации с перманентной инсулинорезистентностью синтез резервов тела - наиболее эффективный способ снижения ацетатного пула. Синтез жира на молоко по остаточному принципу.
4. Производство в регулируемых условиях. Оптимизация соотношения скорости глюконеогене-за, синтез пропионата (усиление активности лактат-утилизаторов) и в целом доступность энергии дают возможность более эффективно использовать пул ацетата для устранения отрицательного баланса энергии и синтез жира молока. Другими словами, ацетат в системе отсутствия инсулинорезистент-ности в меньшей степени направляется на синтез резервов тела, а используется в нормальной работе «челночного» механизма. В таком случае возрастание пула ацетата за счет вводимого источника жира (защищенный жир) может дать дополнительные преимущества в хозяйствах.
Печень не имеет выбора. Она получает совокупность продуктов, наработанных в рубце, и организует глюконеогенез с дефицитом энергии, то есть скорость глюконеогенеза в значительной степени (и мы не знаем в какой именно) зависит от состояния гепатоцитов. Если принять за основу тезис о первостепенной важности обеспечения коровы энергией, в том числе для глюконеогенеза, то баланс может предусматривать «выключение» части гепатоцитов путем захвата триглицеридов и токсинов, это, возможно, вынужденный способ снижения скорости глюконеогенеза. Этого нужно всячески избегать, поскольку в этом случае сложно управлять потреблением корма. Способ получения оптимального баланса энергии должен осуществляться за счет уменьшения в рационе углеводов на фоне введения регуляторных комплексов (с условием получения высокой биоусвояемости субстратов рациона).
Поэтому нужно не допускать избытка триглицеридов в крови (липогенез в производстве, кетоз в раздое), убрать токсины. Кроме того, необходимо снимать дефицит в ряде витаминов, участников глюконеогенеза- В7, В12, Вс.
Таким образом, создать максимально работающую печень на фоне высокой биоусвояемости -необходимое условие для снятия дефицита энергии.
Необходимо также иметь в виду, что нарушение баланса между скоростью окисления источника энергии и скоростью вовлечения продуктов окисления в процессе роста микробиоты приводит к появлению так называемой «катаболитной репрессии» или «глюкозного эффекта», обнаруженного и подробно изученного в 50-60-е годы. То есть глюкоза и ее катаболиты в условиях кишечника моногастричных и рубца жвачных снижают скорость роста ряда микроорганизмов, деятельность которых может привести к еще большему накоплению продуктов окисления глюкозы. Таким образом, нормальный механизм экономии субстратов для роста, выраженный в виде так называемой «диа-уксии» (последовательность окисления нескольких субстратов в культуре), заменяется депрессией роста микробиоты кишечника (и рубца), что приводит к резкому снижению биоусвояемости ряда важных субстратов (3).
Наиболее показательным является сценарий в рубце коровы. Введя в рацион избыток крахмалистых полисахаридов и принудив корову к производству по крайней мере четырехкратного объема молока в сравнении с ее эволюционно обозначенной
8 (812) 334-59-44
функцией в отношении своего теленка, люди создали множественную (перманентную) инсулинрези-стентность в процессе лактации. Установлено, что повышенные концентрации глюкозы в крови могут наблюдаться уже в поздней стадии беременности у сухостойных коров. Установлено экспериментальным путем (4), что уровень глюкозы крови и молока на 90% зависит от скорости поступления основного прекурсора глюкозы - пропионата. Однако важно понимать, что это происходит при условии высокой активности лактат утилизаторов в рубце и возможности получения КЦЖК - короткоцепочечных жирных кислот, в том числе пропионата при окислении некрахмалистых полисахаридов.
В реальной ситуации в условиях концентратного кормления очевидна депрессия роста ведущих групп микробиоты рубца, что заметно по низкой биоусвояемости субстратов рациона.
В этой связи уже лактат становится основным прекурсором глюкозы крови, активно захватывается печенью, обеспечивая относительно высокую скорость глюконеогенеза, дефицитную по энергии.
Корова демонстрирует энергодефицит проявлением целого ряда биомаркеров - (5, 6, 7) низкий уровень иммунитета (появление маститов, высокая соматика и т.д.), суставные поражения, ряд после-отельных осложнений, низкие показатели «перси-стентности» лактационной кривой и др.
Понимая, что необходимо снизить уровень пи-рувата и скорость глюконеогенеза, мы не можем в существующих условиях уменьшить крахмал и белок в рационе, поскольку немедленно потеряем молоко.
Выход - введение регуляторов обмена, роль которых в усилении скорости роста микробиоты, повышение биоусвояемости, в том числе лактата, усиление роли пропионатного пути в глюконеогене-зе. Возросшие пулы лактата и аминокислот дают возможность убрать «лишние» углеводы и обеспечить баланс скорости глюконеогенеза и доставки энергии. Эффективность этих действий также отслеживается по биомаркерам. Важно правильно выбрать количество регуляторов и оценить их роль в создании синергидного эффекта влияния.
Общеизвестно, что так называемый «корм для коров» на самом деле - питательная среда для обитателей рубца и кишечника.
Путем ферментации компонентов этой среды - углеводов простых, сложных, полисахаридов крахмалистых и некрахмалистых, белков, в том числе сои, рапса, подсолнечника и др., образуются органические кислоты - субстрат для синтеза глюкозы крови и энергии. При этом надо понимать, что представители популяции рубца окисляют субстраты с различной скоростью. Способность микробиоты к окислению тех или иных компонентов среды описана в справочниках (см., например, Вегдеу). Разумеется, так называемые программы кормления, рассчитанные на основе математических уравнений, ничего подобного не учитывают. В итоге, пища коровы - органические кислоты С2 и С3 фрагментов и их соотношение - является крайне неопределенным и зависит от массы факторов. Микробиота рубца растет с различной скоростью в условиях конкуренции за субстрат и не подозревает о проблеме синтеза молока. Известно также, что в условиях избыточного крахмалистого кормления возникает дефицит энергии, инсулинрезистентность и многочисленные метаболические нарушения. Вместе с тем, в неуправляемой популяции микробиоты вступают в действие свои законы. Рост культуры
И elestelest@yandex.ru
многоканальный
Щ elest-bionutrition.ru
30 И^Ок Корма и кормление
www.agroyug.ru
тормозится (периодически) ввиду «катаболитной репрессии», вызываемой глюкозой. Этот эффект давно известен. То есть в данной ситуации не только тормозится рост популяции, но и скорость окисления ряда субстратов. Именно поэтому имеет место низкая биоусвояемость, то есть часть субстрата (~50%) уходит в навоз. Это, разумеется, экономический нонсенс, но таков расклад. То есть заранее часть субстрата не будет использована, часть используется на рост и часть на синтез органических кислот для биогенеза молока. Если мы уберем часть концентратов, мы улучшим ростовые процессы, но при этом возникнет дефицит органических кислот и молока.
Так что правильно получить хорошую биоусвояемость путем активации роста микробиоты (в обход «катаболитной репрессии»), но при этом ограничить рост биомассы в определенных пределах. Мы четко видим, что есть по крайней мере два фактора для усиления ростовых процессов.
1. Полисахариды как пища для молочнокислых и соответственно усиление усвоения некрахмалистых полисахаридов.
2. Живая культура Lactobacillus.
Получение высокой биоусвояемости компонентов корма является маркером высокой активности конвейера микробиоты рубца.
Необходимо понимать, что корова эволюционно «заинтересована» обеспечить теленка молоком и поэтому напряженность глюконеогенеза должна быть максимальной.
Наша задача в этой связи - создать путем регуляции активности и роста микробиоты поток органических кислот из рубца, обеспечивающий такую скорость глюконеогенеза, которая не препятствовала бы созданию дефицита энергии, но была бы достаточной для синтеза молока. Для этого важнейшее условие - высокая биоусвояемость субстратов корма.
Если при этом не достигается повышение молочной продуктивности, необходимо установить, какой лимитирующий фактор имеет место в системе глюконеогенеза - крахмал или протеин.
Таким образом, обогащение рационов крахмалом с целью повысить выход целевого продукта во всех случаях приводит в итоге к невыгодной экономической ситуации. Так, у коров в таких условиях, как мы уже ранее отмечали: высокие затраты на ветеринарию, высокие затраты на корма, в том числе не менее 25% крахмала на сухое вещество, повышенный расход источника крахмала и протеина, низкая оплодотворяемость.
Естественно предпринимаются попытки уйти от проблем с помощью различных приемов. Прежде всего - это «допинги», то есть предлагаются различные продукты, роль которых в усилении синтеза молока в условиях катаболитной репрессии, за счет кратковременного выброса энергии через систему окисления пропионата. Как это происходит и что обычно предлагается в виде такого рода добавок? Прежде всего это всему миру известный пропиленгликоль, механизм действия которого капитально изучен. Пропиленгликоль, как установлено, распадается в рубце и печени с образованием лактата и пропионата. Оба прекурсора глюкозы вступают в глюконеогенез и на какой-то период усиливают процесс образования и окисления глюкозы крови. Точно так же глицерин может выступать в качестве прекурсора глюкозы и вносить возмущение в систему глюконеогенеза.
В этой роли могут использоваться также различные белки и аминокислоты в защищенной форме, в том числе метионин и др., которые усиливают прежде всего синтез пирувата (пировиноградной кислоты) и соответственно глюконеогенез. Эти добавки могут реально повысить на какой-то период степень превращения глюкозы крови в лактозу и молоко. Однако не следует преувеличивать этот эффект, поскольку проблемы остаются, главное, это метаболические нарушения и инсулинрезистентность. По-видимому, реакция организма (прежде всего рубца) животных на появление экзогенных легкоусвояемых углеводов и белков выражается прежде всего в изменении сложившегося равновесия различных пулов и попытке их снижения. То есть этот путь - результат деятельности коммерсантов -которым нужно продать продукты с моментальным и кратковременным эффектом, не думая при этом о дальнейшей судьбе животного, которое остается со своими проблемами.
Отдельный вопрос о роли защищенной мочевины. В последнее время эта добавка пользуется популярностью в связи с ее эффектом на продуктивность по молоку. Понятно, что эффект связан с образованием аммиака и его способностью усилить ростовые процессы в кишечнике. То есть это аммиачный «feeding» (питание) с использованием для процесса роста микробиоты легкоусвояемой глюкозы и ослаблением «глюкозного эффекта» на рост биомассы. Мы неоднократно наблюдали «вспышки» роста в условиях ферментации различных представителей микробиоты с введением аммиачного «feeding». Это на самом деле реальный способ преодоления «катаболитной репрессии», вызываемой глюкозой и ее катаболитами. Однако следует иметь ввиду, что любые манипуляции с аммиаком у коровы могут представлять опасность для здоровья по ряду причин. Во-первых, корова, как известно, имеет цикл мочевины, выполняющий регуляторную функцию в условиях дефицита азота. Во-вторых, достаточно часто имеет место белковый перекорм, вызывающий избыточное выделение аммиака. И наконец, мочевина в условиях повышенных температур выделяет аммиак, снижая потребление корма. Поэтому использование мочевины - это не решение проблемы метаболических нарушений, а скорее усиление этой проблемы. И стоит ли идти по пути, который явно не «ведет к храму», а как обычно, имеет только сиюминутный эффект на молоко, не решая главное - проблему профилактики здоровья животных и их долголетия.
Вместе с тем существует принципиально другой подход, который предусматривает организацию и поддержание условий снятия «отрицательного баланса энергии» в различных периодах лактации путем устранения ингибирующих факторов влияния на рост микробиоты рубца и лимитирующих факторов на пути биогенеза молока.
Создание технологии, предполагающей усиление биодоступности субстратов (зерно, силос), синтеза энергии, необходимой для различных потребителей, в том числе иммунитета, оказалось возможным. С этой целью мы изучили влияние различных субстанций, в том числе пробиотиков, полисахаридов, растворимых пищевых волокон, витаминов, аминокислот, нуклеозидов, на избирательный рост ведущих представителей рубцовой микробиоты с целью усиления синтеза основного прекурсора глюкозы - пропионата, короткоцепочечных жирных кислот и процесса расщепления клетчатки.
Щж
элсст
ООО «НПФ «ЭЛЕСТ»
192148, Санкт-Петербург, Железнодорожный проспект, д. 45.
ЭФФЕКТИВНОЕ ЖИВОТНОВОДСТВО
©э
генеральный партнер ооо «нпф «элест»
31
Следствием является устранение возникающей инсулинрезистентности и значительное улучшение «персистентности» (устойчивости) лактационной кривой. Последствия послеотельного периода (задержки последов, гипокальцемия) и выбраковка резко снизились. В результате - в «одном пакете» оказались хорошее здоровье животных, оплодот-воряемость, лучшая конверсия корма, повышение молочной продуктивности. Результат - обеспечение энергией всей системы глюконеогенеза, и в том числе процесса окисления глюкозы в тканях организма коровы. Показателем достаточности энергии как раз и выступили такие маркеры, как исчезновение маститов, парезов, эндометритов, снижение уровня «свежих ламинитов», послеродовых осложнений и, наконец, резкое усиление конверсии корма.
Как оказалось далее, стабильность и воспроизводство результатов сильно зависимы от воздействия ряда «привходящих» факторов, в том числе экзотоксинов корма и силоса, эндотоксинов, образуемых патогенами, в том числе клостридиями. Устранение этих факторов - совершенно обязательный элемент в технологии. С этой целью мы используем специально разработанные регуляторы в виде ацидофильной закваски и жидкого нейтрализатора токсинов «Хитолоза». Каким образом реализуется предлагаемая технология?
В основе - постоянный контроль (по имеющимся маркерам, в том числе анализы крови, молока) за лимитом энергии на различные цели.
Коровы в последней стадии беременности (второй сухостой) должны находиться под постоянным контролем. Необходимо понимать, что предыстория их содержания крайне важна не только для теленка, но и «главное» влияние на способность к производству молока после отела. Поэтому за 2 недели до отела сухостойных коров выпаивают любым способом в течение 2-3 дней смесью воды «Хитолоза» и «Пуривитин-Аква-Энергия». Вводится нейтрализатор токсинов с гепатопротекторной функцией «Фунгистат-ГПК».
С целью усиления ростовых процессов в рубце используют регуляторный комплекс «Полис» (жидкая и сухая формы - 100-150 г/гол).
В течение 3-5 дней после отела проводится выпаивание (лучше «дренч») смесью «Хитолоза» - «Пуривитин-Аква-Энергия». В постоянном режиме вводят сухую форму «Полис» (150 г/гол) и «Фунгистат-ГПК» (100-150 г/гол).
Всем коровам в сухостое и первые 100 дней лактации в рацион вводят ацидофильную закваску, полученную в результате культивирования специального штамма Lactobacillus acidofillus в количестве 50-100 мл/гол сутки (титр 109-1011 КОЕ/мл). (100) Следует иметь в виду, что приведенные дозировки и регуляторы могут и должны быть изменены в зависимости от состояния животных и параметров метаболических нарушений (например, маститов и уровня соматических клеток).
В ходе испытаний технологии в различных хозяйствах была установлена высокая метаболическая активность как в раздое, так и в производстве, что проявилось в резком повышении биоусвояемости компонентов корма (см. рисунок).
Дефицит энергии проявляется не только в снижении молочной продуктивности, но и по проявлению биомаркеров. Это относится к энергии иммунитета, синтеза биомассы, стрессу, то есть к появлению любых признаков диабета II типа.
8 (812) 334-59-44
В соответствии с изложенным, современная ситуация с кормлением коров представляется как крайне хаотичная, зависимая от целого ряда привходящих факторов, в том числе качества силосов, влияния токсинов, различных патогенов, стрессовых факторов и так далее. Стабилизация возможна только при применении специальных регуляторов обмена, обеспечивающих равенство реакций синтеза глюкозы крови в печени и реакций, направленных на ее окисление в тканях. Это становится реальным в условиях получения в качестве первого шага высокого уровня биодоступности субстратов корма.
Рисунок. Степень биоусвояемости субстратов рациона.
Разработанная нами технология успешно внедрена в ряде хозяйств России и за рубежом (Финляндия, Греция, Италия). Важно, как выше изложено, что предлагаемая технология позволяет повысить биоусвояемость компонентов корма и получить хорошие показатели конверсии. В итоге мы получаем возможность с помощью технологии, помимо повышения производственных показателей, снизить стоимость рациона и, кроме того, создать условия для уменьшения выброса метана без потери продуктивности, что в ближайшее время будет востребовано.
ЛИТЕРАТУРА
1. Обзор по заказу научного совета: Теория печеночного окисления для регулирования потребления корма и ее применение для жвачных животных. M.S. Allen, BJ. Bradford и др. Журнал Зоология 87 3317-3334, 2QQ9.
2. Глюконеогенез у коров молочного направления: секрет, как получить сладкое молоко из закваски. Jorg R. Aschebach и др. Обзор Отделение ветеринарной медицины. Свободный Берлинский Университет, Берлин, Германия, 2Q1Q.
3. Шлегель Г. Общая микробиология. Москва «МИР» 1987, стр. 407.
4. Баланс глюкозы у рогатого скота. C.K. Reeynolds. Симпозиум по питанию жвачных, Флорида 200б.
5. Влияние пробиотиков на выработку молока, состав молока и микробиоту фекалий коров молочного направления. Hajvan Xu и др. Science Bulletin 62 (2017) 767-774.
6. Рубец - это центральный элемент в эффективности использования корма. Justin Laisement All About Feed vol.22 №66 2014.
7. Синдром жирной печени и метаболические заболевания в период лактации. Richard Paratte Технология, корма, ветеринария №2, 2019.
8. Будущее здоровье внутренних органов. Dr. Hangyu Xue. All About Feed vol. 27 №2 2019.
9. Рубцовые микроорганизмы и ферментация. R. Castiebo-Gourales и др. Archivos ole Medicine Veterinaria. 46, 349-361, 2014.
многоканальный
El elestelest@yandex.ru HI elest-bionutrition.ru
