Общий холестерин сыворотки крови и энергетический статус коров

Определение общего холестерина в сыворотке крови, наряду с другими показателями гомеостаза, широко вошло в практику биохимических исследований. Холестерин или холестерол – важнейший компонент липидного обмена. Он используется для построения мембран клеток, в печени холестерин – предшественник желчи, холестерол участвует в синтезе половых гормонов, в синтезе витамина D [1].

Крупный рогатый скот питается растительной пищей, в которой холестерин не содержится, поэтому практически весь пул холестерина в крови 59

жвачных представлен холестерином эндогенного происхождения, а основное место его синтеза – печень [2].

Роль холестерина в физиологии и патологии является устоявшейся и общепринятой. В ряде работ показана связь холестерина с воспроизводством и молочной продуктивностью животных [3, 4]. В то же время не теряет своей актуальности проблема оценки энергетического статуса организма коров в связи с динамикой общего холестерина крови.

Цель исследований – определение характера метаболизма в связи с динамикой общего холестерина сыворотки крови коров.

Материал и методы

Объектом исследования являлись здоровые коровы разного возраста, продуктивности, стадии лактации и срока стельности, принадлежащие семи хозяйствам Республики Коми. Основу хозяйственных рационов составляли силос (сенаж), сено и комбикорм. Технология содержания – привязная, доение – в молокопровод. Кормление – из индивидуальных кормушек, сочные и грубые корма раздавали с помощью ленточного транспортёра (или мобильного раздатчика), все остальные корма – вручную. Величину продуктивности коров на момент забора крови принимали равной на ближайшее контрольное доение.

Материалом исследования служила кровь, которую брали в стойловые периоды с апреля 2010 г. по март 2013 г. пункцией с ярёмной вены в пробир- ки с коагулянтом после утреннего доения. Всего было получено и исследовано 213 проб. Анализ сыворотки на содержание изучаемых показателей выполняли в лаборатории Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН методом фотометрии с помощью соответствующих наборов реагентов фирмы «ВиталДиагностикс СПб».

Всю базу данных разделили на шесть групп. В первые пять групп вошли пробы от лактирующих коров: в первую – с уровнем общего холестерина выше 7 ммоль/л, во вторую – от 6 до 7, третью – от 5 до 6, четвёртую – от 4 до 5, пятую – менее 4 ммоль/л. В шестую группу вошли пробы от всех сухостойных коров.

Обработку полученных данных выполнили, используя программный модуль «Анализ данных» в Microsoft Excel. Ошибки коэффициентов корреляции по Пирсону и оценки их достоверности посчитали по общепринятым формулам. Достоверность различий оценили при уровнях значимости P от < 0,05 до <0,001.

Результаты и обсуждение

Если принять общее число изученных проб за 100%, то встречаемость гипохолестеринемии (уровень холестерина менее 4 ммоль/л) у коров составила 20,7%, нормохолестеринемии (от 4 до 7 ммоль/л) – 62,0%, гиперхолестеринемии (более 7 ммоль/л) – 17,3%.

Для оценки взаимосвязи холестерина с продуктивностью и показателями сыворотки крови ко-

Коэффициенты корреляции между холестерином, продуктивностью и биохимическими показателями сыворотки крови коров, r±m

Таблица 1

Table 1

Сorrelation сoefficients between cholesterol, productivity and biochemical parameters of blood serum in cows, r±m

Показатели	Холестерин, ммоль/л
Суточный удой, л	0,441±0,062***
Массовая доля жира молока, %	-0,132±0,068
День лактации	0,034±0,069
Общий белок, г/л	0,158±0,068*
Альбумины, г/л	0,266±0,066***
Глобулины, г/л	-0,035±0,069
А/Г коэффициент	0,186±0,068**
Мочевина, ммоль/л	0,084±0,069
Глюкоза, ммоль/л	-0,311±0,065***
Кальций, мг%	0,263±0,066***
Фосфор, мг%	-0,002±0,069
Магний, мг%	0,056±0,069
АсАТ, Е/л	-0,118±0,068
АлАТ, Е/л	-0,071±0,069
АсАТ/АлАТ	0,112±0,068
ЛДГ, Е/л	-0,445±0,062***

Примечание: отмечены (***) – коэффициенты корреляции с Р < 0,001; (**) – с Р < 0,01; (*) – с Р < 0,05. Условные обозначения здесь и далее: А/Г – соотношение альбуминов и глобулинов, АсАТ – аспартатаминотрансфераза, АлАТ – аланинаминотрансфераза, АсАТ/ АлАТ – коэффициент де Ритиса, ЛДГ – лактатдегидрогеназа.

Note: there are (***) – correlation coefficients with P < 0,001; (**) – with P < 0,01; (*) – with Р < 0,05. Symbols here and further: A/Г – ratio of albumins and globulins, AсAT – aspartate aminotransferase, AлAT – alanine aminotransferase, AсAT/AлAT – de Ritis coefficient, ЛДГ – lactate dehydrogenase.

ров рассчитали соответствующие коэффициенты корреляции по Пирсону (табл. 1). Анализ данных показал наличие положительной корреляции холестерина с суточным удоем, и отрицательной – с лактатдегидрогеназой и глюкозой.

Средний суточный удой коров последовательно снижался от группы к группе при уменьшении уровня холестерина, за исключением коров с гипохолестеринемией из пятой группы – 23,6 – 19,2 – 18,6 – 15,9 – 16,3 л. Значения лактатдегидрогеназы были наименьшими у коров первой группы и заметно возрастали по мере снижения холестерина – 142,9 – 208,3 – 271,6 – 311,0 – 411,3 – 346,6 Е/л. У сухостойных коров лактатдегидрогеназа была ниже, чем у коров пятой группы, но выше, чем у коров из четвёртой (табл. 2). Аналогично лактатдегидрогеназе, в противовес холестерину, распределились значения среднего уровня глюкозы в группах – 1,5 – 1,7 – 2,1 – 2,2 – 2,3 – 3,0 ммоль/л. Следует отметить, что уровень глюкозы во всех группах был низким, а в первых трёх находился за пределами нижней границы физиологической нормы. Таким образом, в результате анализа полученных данных выявлены интересные взаимосвязанные с холестерином колебания метаболитов: увеличение концентрации холестерина в сыворотке протекало взаимосвязано с увеличением удоя и снижением активности лактатдегидрогеназы и уровня глюкозы.

Таблица 2

Средние биохимические показатели сыворотки крови и продуктивности коров при разном уровне холестерина, M±m

Average biochemical parameters of productivity and blood serum of cows at different cholesterol levels, M±m

Table 2

Показатели	Группы по холестерину
	I (n=37)	II (n=41)	III (n=45)	IV (n=46)	V (n=31)	VI (n=13)
Холестерин, ммоль/л	8,75± 0,26	6,58± 0,04	5,46± 0,04	4,52± 0,04	3,13± 0,13	3,30± 0,35
Суточный удой, л	23,64± 1,01	19,19± 1,09	18,58± 0,83	15,89± 0,80	16,33± 1,09	-
Массовая доля жира молока, %	3,91± 0,05	3,91± 0,04	3,92± 0,06	4,05± 0,05	4,00± 0,06	-
День лактации	120,84± 6,68	140,34± 10,36	130,25± 10,33	164,33± 12,58	102,19± 19,21	-
Общий белок, г/л	78,46± 2,45	74,13± 1,18	75,37± 1,31	76,09± 1,11	75,88± 1,06	69,20± 1,57
Альбумины, г/л	39,14± 1,08	38,00± 1,22	35,66± 1,22	35,85± 0,83	32,29± 0,98	34,96± 1,53
Глобулины, г/л	39,32± 2,58	36,13± 1,68	39,71± 1,62	40,24± 1,39	43,59± 1,74	34,24± 2,05
А/Г коэффициент	1,00± 0,10	1,05± 0,11	0,90± 0,08	0,89± 0,05	0,74± 0,06	1,02± 0,11
Мочевина, ммоль/л	5,20± 0,20	5,05± 0,19	5,10± 0,22	4,71± 0,24	4,90± 0,21	4,56± 0,32
Глюкоза, ммоль/л	1,47± 0,13	1,73± 0,15	2,06± 0,19	2,20± 0,14	2,28± 0,07	2,99± 0,11
Кальций, мг%	9,88± 0,18	10,10± 0,29	9,42± 0,25	9,22± 0,13	9,02± 0,16	9,45± 0,29
Фосфор, мг%	5,50± 0,25	5,12± 0,18	5,22± 0,20	4,97± 0,12	5,73± 0,21	5,28± 0,28
Магний, мг%	2,51± 0,21	2,31± 0,12	2,41± 0,10	2,45± 0,11	2,43± 0,06	2,18± 0,08
АсАТ, Е/л	15,74± 0,95	15,50± 0,90	17,76± 0,91	16,15± 0,90	18,30± 1,13	14,52± 0,82
АлАТ, Е/л	8,06± 0,77	9,65± 0,72	9,19± 0,60	9,57± 0,72	8,42± 0,54	7,44± 0,87
АсАТ/АлАТ	1,95± 0,35	1,61± 0,24	1,93± 0,21	1,69± 0,19	2,17± 0,17	1,95± 0,22
ЛДГ, Е/л	142,90± 13,55	208,25± 27,57	271,60± 29,11	310,99± 27,14	411,33± 25,43	346,63± 31,05

Детальный анализ коров из пятой группы с гипохолестеринемией показал, что из 31 гол. 14, или 45,2%, только начали лактацию, семь голов (22,5%) – заканчивали лактацию и треть (32,3%) имели низкий холестерин в середине лактации (табл. 3). Низкий холестерин у новотельных коров, для проявления нормальных эстральных циклов [4]. А одновременно с замедлением темпов повышения содержания сывороточного холестерина у коров отмечается увеличение количества осложнений в период родов и после. Такие результаты могут свидетельствовать в пользу предположения, что сни-

Таблица 3

Средние биохимические показатели сыворотки крови и удоя коров пятой группы с гипохолестеринемией, разбитые по дням лактации, M±m

Table 3

Average biochemical parameters of blood serum and milk yield of cows of the fifth group with hypocholesterolemia, divided by lactation days, M±m

Показатели Группы по дням лактации I от 4 до 24 (n=14) II от 63 до 194 (n=10) III от 218 до 351 (n=7) День лактации 13,43±1,47 107,30±13,84 272,43±17,04 Суточный удой, л 18,47±1,40 16,66±1,95 11,59±2,14 Общий белок, г/л 74,72±1,26 77,26±2,07 76,25±2,83 Альбумины, г/л 33,59±1,55 31,04±2,01 31,50±1,01 Глобулины, г/л 41,13±2,47 46,22±3,56 44,76±3,08 А/Г коэффициент 0,89±0,10 0,76±0,13 0,73±0,06 Мочевина, ммоль/л 4,79±0,24 5,16±0,22 4,76±0,80 Глюкоза, ммоль/л 2,21±0,08 2,24±0,17 2,49±0,12 Холестерин, ммоль/л 2,69±0,18 3,42±0,16 3,62±0,14 Кальций, мг% 9,03±0,24 9,32±0,31 8,59±0,29 Фосфор, мг% 6,06±0,32 5,24±0,38 5,77±0,38 Магний, мг% 2,39±0,07 2,53±0,14 2,36±0,10 АсАТ, Е/л 17,72±0,65 21,73±2,92 14,55±1,65 АлАТ, Е/л 8,05±0,64 7,52±0,55 10,45±1,73 АсАТ/АлАТ 2,39±0,21 2,85±0,32 1,50±0,15 ЛДГ, Е/л 474,14±24,31 380,09±51,81 330,35±58,02 жение концентрации холестерина в крови в отдельные интервалы послеродового периода коррелируется с нарушениями репродуктивной функции, например эндометритами [2]. Кроме того, холестерин как важный структурный элемент клеточной мембраны играет определенную роль в обновлении мембранных липидов молочной железы. Из этого следует, что высокий уровень холестерина в крови в пик лактации, вероятно, связан не только с усилением обмена веществ, но и с увеличением количества железистой ткани в вымени после отела [4].

Итак, высокий холестерин связан с началом лактации. Но чем характеризуется этот период? Прежде всего, степенью активности биосинтеза и секреции компонентов молока (доминанта лактации), с одной стороны, и неадекватным экзогенным поступлением питательных веществ и энергии, с другой (пониженный аппетит). Возникающий дефицит коровы покрывают за счет тканевых резервов («сдаивание»), обеспечивая тем самым до половины затрат энергии, расходуемой на образование компонентов молока. В этот период высокопродуктивная корова может расходовать из тканей тела более 300 г белка и до 1000 г жира в сутки. По другим наблюдениям высокий удой у коров обеспечивался, кроме энергии корма, путем мобилизации 2 кг жира тела в день [7].

Как известно, холестерин синтезируется из молекул ацетил-КоА, первые реакции его синтеза 62

вероятно, можно объяснить прохождением энергозатратных процессов отёла и начала лактации при отрицательном балансе питательных веществ и пока ещё не запущенной в полную силу мобилизации жира из депо для обеспечения энергетических нужд [5].

Было показано, что уровень сывороточного холестерина изменяется при смене физиологического состояния коровы. Самые низкие концентрации холестерина отмечаются на последних месяцах стельности, при этом определяемый уровень холестерина регистрируется в пределах 2,59–3,62 ммоль/л. Связывают это с тем, что в данный период большое количество его затрачивается на синтез стероидных гормонов, а также на интенсивный рост плода [4, 5]. При нормальном течении послеродового периода в организме коровы к концу первого – началу второго месяца после родов уровень холестерина крови удваивается (и даже утраивается) и составляет в среднем 5,18–7,51 ммоль/л [2, 6, 5]. При этом величина подъёма уровня сывороточного холестерина здоровых коров находится в прямой зависимости от величины суточного удоя [2, 4]. В течение лактации с уменьшением удоя количество холестерина в сыворотке крови коров также снижается [6, 4, 3].

Есть мнение, что высокое содержание холестерина в организме лактирующих коров в послеродовом периоде, по-видимому, необходимо совпадают с реакциями кетогенеза. В разгар лактации в результате избытка молекул ацетил-КоА синтез холестерина увеличивается [5]. Таким образом, повышение содержания холестерина в сыворотке здоровых коров наблюдается в тех случаях, когда увеличивается утилизация жирных кислот из жировых депо как энергетического субстрата на фоне недостаточного поступления легкопереваримых углеводов с кормами [8, 6].

Отрицательная корреляция между холестерином и глюкозой отражает взаимосвязь липидного и углеводного обмена. Глюкоза - главный источник энергии для клеток организма, жиры - резервный, дополнительный. Когда энергии (глюкозы) в организме не хватает, происходит адаптивное усиление липолиза, следствием которого является рост концентрации холестерина. Следовательно, в условиях мощнейшего энергодефицита (например, в первой фазе лактации) срабатывает сопряженность этих двух слагаемых: снижение содержания глюкозы приводит к повышению уровня холестерина или наоборот [9]. Кроме того, большая часть эндогенно синтезированной глюкозы используется для обеспечения интенсивной продукции лактозы, особенно на ранних стадиях лактации. Вследствие такой направленности метаболизма концентрация глюкозы в крови снижается, а свободных жирных кислот и кетоновых тел - повышается [10].

Из возможных сочетаний значений глюкозы и холестерина следует обращать особое внимание на случаи, в которых низкий уровень холестерина сыворотки сочетается с низким уровнем глюкозы, что указывает на дисфункцию печени, или полное истощение внутренних субстратно-энергетических резервов организма [9, 11, 12, 6].

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) - фермент конечной реакции гликолиза, обеспечивающий обратимый переход лактата в пируват и наоборот. Высокая активность ЛДГ свидетельствует об усилении, а пониженная, напротив, о торможении гликолиза. Уровень ЛДГ ниже 150 Е/л в первую фазу лактации можно расценивать как признак системного торможения окисления углеводов с целью их сбережения для нужд молокообразования [12, 13].

Заключение

Таким образом, полученные результаты по динамике холестерина и его связи с глюкозой и лактатдегидрогеназой отражают гомеостатические изменения в углеводном и липидном обмене, происходящие в организме коров по стадиям лактации. В разгар лактации высокий удой, сопряжённый с отрицательным энергетическим балансом, приводит к снижению уровня лактатдегидрогеназы и глюкозы при повышении холестерина, что свидетельствует о торможении механизмов распада углеводов и доминировании в общей биоэнергетике липидного звена метаболизма. С течением лактации и в сухостойный период происходит последовательный рост активности лактатдегидрогеназы, уровня глюкозы и снижение холестерина, что указывает на постепенный переход «энергетической машины ор- ганизма» с использования преимущественно жиров на использование глюкозы.

Работа выполнена в рамках темы государственного задания № 0412-2019-0051.