Репродуктивный статус и биохимические показатели крови у голштинских коров с разной молочной продуктивностью в связи с обменом липидов в послеотельный период

Пониженная воспроизводительная способность коров молочного направления продуктивности представляет серьезную проблему для современного скотоводства (1, 2). В основе ослабленной фертильности (субфер-

^∗ Работа выполнена по государственному заданию ¹ 0600-2018-0016 (рег. ЦИТиС ¹ АААА-А18-118021990006-9).

тильности) животных лежат различные нарушения репродуктивной функции, в первую очередь удлинение послеотельного анэструса, дисфункция яичников, снижение жизнеспособности ооцитов и эмбрионов, а также ухудшение репродуктивного здоровья вследствие снижения общего иммунитета (1, 3). Эти нарушения наиболее характерны для коров голштинской породы и приводят к длительному межотельному интервалу, который значительно превышает 400 сут (4, 5). При этом срок хозяйственного использования голштинских коров составляет в среднем не более трех лактаций вследствие высокой выбраковки животных в стаде (6).

Как известно, воспроизводительная функция коров с высоким генетическим потенциалом молочной продуктивности критически зависит от интенсивности и направленности обменных процессов, находящихся под контролем метаболических гормонов (1, 7, 8). В ранний период лактации энергетические потребности животных резко возрастают, что сопровождается постепенной адаптацией организма к новому метаболическому состоянию. Недостаток питательных веществ не может быть немедленно восполнен за счет повышенного потребления корма, особенно в условиях снижения аппетита у таких коров (9). Формируется отрицательный энергетический баланс, для компенсации которого организм расходует внутренние ресурсы, главным образом запасы липидов (10, 11). Как следствие мобилизации жировых депо, в крови у животных возрастает содержание свободных жирных кислот, а их последующее окисление приводит к повышению количества кетоновых тел, в первую очередь β -гидрок-сибутирата (12-14). Концентрации свободных жирных кислот и β -гидрок-сибутирата в крови рассматривают в качестве индикаторов отрицательного энергетического баланса у высокоудойных коров в послеотельный период (15). Кроме того, повышение содержания этих метаболитов может негативно влиять на репродуктивную функцию, а также ухудшать репродуктивное здоровье животных из-за общего снижения иммунитета (7, 13, 14).

Липиды, включающие триглицериды, холестерин и фосфолипиды, а также их производные, обеспечивают организм энергией и играют значительную роль в функционировании эндокринной системы и некоторых внутриклеточных сигнальных путей (10).

В послеродовой период у голштинских коров содержание в крови липидов изменяется, что, вероятно, становится следствием адаптации организма к новому метаболическому состоянию. Обнаружено снижение концентрации холестерина непосредственно перед отелом и ее постепенное возрастание к концу 1-2-го мес лактации (16, 17). Кроме того, в послео-тельный период содержание триглицеридов в крови ниже, чем в сухостойный. При этом повышение концентрации холестерина в крови у коров молочного типа в послеродовой период связано с более ранним восстановлением полового цикла и последующим уменьшением интервала от отела до плодотворного осеменения (18, 19).

Ранее мы показали, что при введении экстракта плаценты крупного рогатого скота коровам черно-пестрой породы перед отелом содержание холестерина в их крови в первые 3 нед после отела повышается, лютеальная активность яичников через 2 мес после отела усиливается, а последующий сервис-период сокращается (20). То есть нормализация продукции холестерина в начале послеродового периода, очевидно, связана с повышением воспроизводительной способности животных. Вместе с тем остается неясным, какую роль в регуляции репродуктивной функции коров может играть изменение содержания в крови триглицеридов — другого компонента липидного обмена.

В представленной работе мы впервые сравнили продолжительность сервис-периода у коров голштинской породы со средней и высокой молочной продуктивностью (соответственно 6336±160 и 10007±420 кг за 305 сут лактации) в зависимости от характера изменений концентрации триглицеридов в сыворотке крови с конца 1-го до завершения 2-го мес лактации. Показано, что снижение и повышение содержания триглицеридов особенно выражены у животных с высокой молочной продуктивностью. При этом продолжительность сервис-периода связана с динамикой концентрации триглицеридов, а также с изменениями других показателей обмена веществ, коррелирующих с этой концентрацией.

Целью работы было изучение взаимосвязи репродуктивной функции и белково-углеводного метаболизма с динамикой липидного обмена в послеотельный период у коров с разной молочной продуктивностью.

Методика . Исследования проводили на базе ФГУП ЭХ «Кл¸ново-Чегодаево» (поселение Кл¸новское, г. Москва) и ЗАО ПЗ «Приневское» (Всеволожский р-н, Ленинградская обл.) в 2016-2017 годах. В экспериментах использовали коров ( Bos taurus taurus ) черно-пестрой голштинской породы 1-го отела со средней молочной продуктивностью (6336±160 кг за 305 сут лактации, ЭХ «Кл¸ново-Чегодаево») и 2-3-го отела с высокой молочной продуктивностью (10007±420 кг за 305 сут лактации, ПЗ «Принев-ское»). Животные находились в условиях беспривязного содержания. Рацион соответствовал зоотехническим нормам. Все опыты проводили в соответствии с принципами, изложенными в Хельсинской декларации (World Medical Association Declaration of Helsinki: ethical principles for medical research involving human subjects, 1964-2013), и требованиями надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 53434-2009).

Для опыта отобрали 19 коров со средней (СП) и 14 — с высокой молочной продуктивностью (ВП), восстановивших половой цикл, что подтверждалось нормальным проявлением половой охоты после 45-х сут лактации. Через 3-4 и 7-8 нед после отела (апрель—июль) из хвостовой вены животных с помощью вакуумной системы Apexlab («Hebei Xinle Sci&Tech Co., Ltd», Китай) брали кровь, которую в течение 1-2 ч доставляли в лабораторию. Сыворотку, полученную центрифугированием при 2500 g в течение 15 мин, замораживали и хранили при - 20 ° С. В образцах сыворотки крови определяли концентрацию триглицеридов, общего холестерина, общего белка и его фракций, мочевины, креатинина, глюкозы, а также активность ферментов аспартатаминотрансферазы (АсАТ, EC 2.6.1.1) и аланинаминотрансферазы (АлАТ, EC 2.6.1.2) на биохимических анализаторах ChemWell («Awareness Technology», США), ACCENT 200 («PZ CORMAY S.A.», Польша) с использованием реагентов фирм «Analyticon Biotechnology AG» (Германия) и «PZ CORMAY S.A.» (Польша).

Через 12 мес после отела на основании анализа данных зоотехнического и племенного учета во всех группах коров определяли средние значения для сервис-периода и удоя за 100 сут лактации.

Полученные данные обрабатывали методом однофакторного дисперсионного анализа (one-way ANOVA) или двухфакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями (two-way repeated measures ANOVA) в программе SigmaStat («Systat Software, Inc.», США). В таблицах приведены средние значения ( M ) и стандартные ошибки средних (±SEM). Достоверность различия оценивали с использованием критерия Тьюки (Tukey's test). Вычисление коэффициентов корреляции ( r ) по методу Пирсона и оценку их достоверности проводили с помощью программы SigmaStat.

Результаты. В соответствии с характером изменения концентрации триглицеридов в крови между 3-4-й и 7-8-й нед лактации всех животных разделили на две группы. Выбор исследуемого периода лактации был основан на том, что в это время увеличивалась лютеальная активность яичников коров (20). В I группу вошли особи, у которых содержание триглицеридов в крови снижалось к концу 2-го мес лактации (n = 10 и n = 8 — соответственно коровы со средней и высокой молочной продуктивностью). У животных из II группы не отмечали такого снижения (n = 9 и n = 6). У коров со средней молочной продуктивностью между 3-4-й и 7-8-й нед лактации сывороточная концентрация триглицеридов снижалась в 1,2 раза (p < 0,001) в I группе и повышалась в 1,1 раза (p < 0,01) во II группе (табл. 1). Как следствие, к концу 2-го мес этот показатель был выше у коров с положительной динамикой концентрации триглицеридов (p < 0,001). К 7-8-й нед лактации в крови у особей из обеих групп выявили значительное повышение содержания общего холестерина (в 1,2-1,3 раза) и снижение коэффициента де Ритиса (АсАТ/АлАТ, в 1,8-2,1 раза), что может свидетельствовать о сдвиге метаболических процессов в сторону анаболизма. Кроме того, у животных из I группы возрастало содержание альбуминов (в 1,1 раза, p < 0,01) и мочевины (в 1,4 раза, p < 0,01), а также повышалась активность АлАТ (в 1,7 раза, p < 0,01). Эти данные указывают на улучшение бе-локсинтезирующей функции печени, которой сопутствовало повышение интенсивности цикла мочевины и глюкозо-аланинового цикла у животных с отрицательной динамикой содержания триглицеридов в крови.

1. Биохимические показатели крови в конце 1-го и 2-го мес лактации у коров голштинской породы со средней молочной продуктивностью в зависимости от изменения содержания триглицеридов в крови ( М ±SEM, n = 19; ФГУП ЭХ «Кл¸ново-Чегодаево», пос. Кл¸новское, г. Москва, 2016-2017 годы)

Время после отела

Показатель	I группа ( n = 10)		II группа ( n = 9)
	3-4 нед	7-8 нед	3-4 нед	7-8 нед
Триглицериды, ммоль/л	0,206±0,006	0,175±0,007**a	0,189±0,006	0,213±0,007*b
Холестерин общий, ммоль/л	3,89±0,19	4,90±0,14**	4,34±0,20	5,17±0,21*
Белок общий, г/л	86,8±1,7	87,8±2,1	88,3±2,9	91,6±2,5
Альбумины, г/л	24,6±0,8c	27,2±0,6*	27,5±1,1d	28,5±0,8
Глобулины, г/л	62,2±1,6	60,6±2,4	60,7±2,4	63,0±2,5
Мочевина, ммоль/л	4,90±0,43	6,91±0,43*	5,24±0,39	6,00±0,55
Креатинин, мкмоль/л	82,0±5,5	79,1±3,8	79,7±7,6	75,7±4,2
Глюкоза, ммоль/л	2,08±0,36	1,79±0,25	1,62±0,21	2,02±0,17
АсАТ, МЕ/л	70,1±3,4	62,2±4,6	87,7±14,9	66,7±4,6
АлАТ, МЕ/л	10,0±1,1	17,2±1,6*	11,9±1,6	15,2±0,8
АсАТ/АлАТ	7,99±1,03	3,87±0,50*	8,29±1,44	4,55±0,50*

П р и м е ч а н и е. Средняя молочная продуктивность — 6336±160 кг за 305 сут лактации. Животных разделили на группы по динамике содержания триглицеридов в крови. АсАТ — аспартатаминотрансфераза, АлАТ — аланинаминотрансфераза.

a, bp < 0,001, c, dp < 0,05 — различия между группами статистически значимы при соответствующих р.

*, ** Различия между временными интервалами для одной группы статистически значимы соответственно при p < 0,01 и p < 0,001.

У коров с высокой молочной продуктивностью изменения в содержании триглицеридов в крови были значительно более выражены (табл. 2). В конце 1-го мес лактации концентрация триглицеридов была в 1,9 раза выше (p < 0,01) в I группе, чем во II группе. К концу 2-го мес она снижалась в 1,6 раза (p < 0,01) у животных из I группы и повышалась в 2 раза (p < 0,001) у коров из II группы, в результате чего значения этого показателя во II группе оказались выше, чем в I (p < 0,01). Направленность изменений других показателей обмена веществ между 3-4-й и 78-й нед лактации также имела ряд особенностей. Для обеих групп животных было характерно значительное повышение содержания в крови не только общего холестерина (в 1,2-1,5 раза), но и мочевины (в 1,4-1,7 раза). В то же время 2-кратное снижение коэффициента де Ритиса в I группе оказалось недостоверным из-за высокой вариабельности этого показателя, тогда как во II группе наблюдали некоторое его повышение. Следовательно, у значительной части коров с высокой молочной продуктивностью к концу 2-го мес лактации сдвиг метаболических процессов в сторону анаболизма еще не происходил. У животных из I группы в крови выявили возрастание активности АлАТ (в 1,6 раза, p < 0,05), а также содержания общего белка (в 1,1 раза, p < 0,05), главным образом за счет глобулинов.

• 2.    Биохимические показатели крови в конце 1-го и 2-го мес лактации у коров голштинской породы с высокой молочной продуктивностью в зависимости от изменения содержания триглицеридов в крови ( М ±SEM, n = 14; ЗАО ПЗ «Приневское», Всеволожский р-н, Ленинградская обл., 2016-2017 годы)

• 3.    Показатели воспроизводства и удой у коров голштинской породы с разной молочной продуктивностью в зависимости от изменения содержания триглицеридов в крови с конца 1-го до завершения 2-го мес лактации ( М ±SEM, n = 33)

Время после отела

Показатель	I группа ( n = 8)		II группа ( n = 6)
	3-4 нед 1	7-8 нед	3-4 нед	7-8 нед
Триглицериды, ммоль/л	0,158±0,015a	0,096±0,013**c	0,082±0,015b	0,162±0,014***d
Холестерин общий, ммоль/л	3,51±0,21	5,21±0,22***	3,80±0,11	4,64±0,24*
Белок общий, г/л	72,3±1,2	76,0±0,7*	74,1±3,2	72,5±2,7
Альбумины, г/л	34,4±0,9	35,8±1,2	32,7±1,8	32,6±0,9
Глобулины, г/л	37,9±1,4	40,2±1,4	41,4±2,4	39,9±2,5
Мочевина, ммоль/л	3,56±0,24	5,95±0,45***	3,97±0,37	5,36±0,33*
Креатинин, мкмоль/л	101,0±6,8	83,2±1,6	93,0±5,4	91,6±6,5
Глюкоза, ммоль/л	2,89±0,17	3,10±0,09	2,95±0,14	2,82±0,18
АсАТ, МЕ/л	96,3±5,1	85,2±1,8	81,2±5,4	82,2±4,4
АлАТ, МЕ/л	16,8±2,6	26,5±2,3*	18,8±2,2	21,0±4,4
АсАТ/АлАТ	6,98±2,21	3,48±0,47	4,95±1,15	6,73±3,12

П р и м еч а ни е. Высокая молочная продуктивность — 10007±420 кг за 305 сут лактации. Животных разделили на группы по динамике содержания триглицеридов в крови. АсАТ — аспартатаминотрансфераза, АлАТ — аланинаминотрансфераза.

a, b; c, d Различия между группами статистически значимы соответственно при p < 0,01 и p < 0,01.

*, **, *** Различия между временными интервалами для одной группы статистически значимы при p < 0,05; p < 0,01 и p < 0,001.

Продолжительность периода от отела до плодотворного осеменения у коров со средней молочной продуктивностью в большей степени зависела от характера изменений содержания триглицеридов в крови (табл. 3). У таких животных в группе с отрицательной динамикой концентрации триглицеридов сервис-период был в 1,6 раза короче, чем в группе с положительной динамикой (p < 0,05). У коров с высокой молочной продуктивностью сервис-период в I группе также оказался в 1,5 раза короче, чем во II, хотя это снижение не было достоверным вследствие высокой вариабельности показателя. Кроме того, у таких животных удой за 100 сут лактации в I группе был выше по сравнению со II (p < 0,05), тогда как у коров со средней продуктивностью удой в I группе лишь слегка повышался.

Показатель	Молочная продуктивность
	средняя		высокая
	I группа ( n = 10)	II группа ( n = 9)	I группа ( n = 8)	II группа ( n = 6)

Сервис-период, сут                  86±12a           140±21b          136±23           199±32

Удой за 100 сут лактации, кг       2452±115         2303±167         4342±155^c        3808±118^d

П р и м еч а ни е. За высокую и среднюю молочную продуктивность принимали показатели соответственно 10007±420 и 6336±160 кг за 305 сут лактации. Животных разделили на группы по динамике содержания триглицеридов в крови.

a, b; c, d Различия между группами статистически значимы соответственно при p < 0,05 и p < 0,05.

Корреляционный анализ выявил отрицательную связь между продолжительностью сервис-периода и содержанием триглицеридов в крови у коров с высокой молочной продуктивностью (p < 0,05) в конце 1-го мес лактации и положительную связь между этими показателями у коров со 1184

средней (p < 0,01) и высокой продуктивностью (p < 0,05) в конце 2-го мес (табл. 4). У животных со средней продуктивностью через 2 мес после отела сервис-период был также положительно связан с концентрацией холестерина (p < 0,01), общего белка (p < 0,05) и глюкозы (p < 0,05) и отрицательно связан с активностью АсАТ (p < 0,05). Кроме того, в конце 1-го мес лактации продолжительность интервала от отела до плодотворного осеменения отрицательно коррелировала с коэффициентом де Ритиса (p < 0,05). Следует отметить, что сервис-период был ассоциирован именно с теми биохимическими показателями, которые взаимосвязаны с сывороточной концентрацией триглицеридов (только в случае общего белка коэффициент корреляции r = 0,39 недостоверен). В то же время у коров с высокой молочной продуктивностью не было обнаружено зависимости между сервис-периодом и содержанием холестерина или показателями белково-угле-водного обмена, которые, в свою очередь, не коррелировали с концентрацией триглицеридов. Эти результаты указывают на то, что ассоциация сервис-периода с упомянутыми биохимическими показателями крови может быть вторична и определяться их взаимосвязью с содержанием триглицеридов, возникающей при воздействии общего регулятора (регуляторов) центрального происхождения, например одного или нескольких метаболических гормонов (7, 8).

4. Коэффициенты корреляции ( r ) между продолжительностью сервис-периода, содержанием триглицеридов и биохимическими показателями крови в конце 1-го и 2-го мес лактации у коров голштинской породы с разной молочной продуктивностью

Время после отела

Пара сравниваемых показателей	животные с СП ( n = 19)		животные с ВП ( n = 14)
	3-4 нед	1   7-8 нед	3-4 нед	1 7-8 нед
Сервис-период—содержание триглицеридов	0,25	0,60**	- 0,56*	0,54*
Сервис-период—содержание холестерина	0,44	0,60**	0,42	0,12
Сервис-период—содержание общего белка	0,26	0,50*	- 0,13	0,23
Сервис-период—содержание глюкозы	0,22	0,57*	0,18	- 0,18
Сервис-период—активность АсАТ	- 0,13	- 0,53*	0,42	0,11
Сервис-период—АсАТ/АлАТ Содержание триглицеридов—содержание	- 0,52*	- 0,37	0,19	0,28
холестерина Содержание триглицеридов— содержание	- 0,08	0,47*	- 0,50	- 0,19
глюкозы	0,39	0,53*	0,13	0,05
Содержание триглицеридов— активность АсАТ	- 0,55*	- 0,11	0,19	- 0,19

П р и м е ч а н и е. За среднюю (СП) и высокую (ВП) молочную продуктивность принимали показатели соответственно 6336±160 и 10007±420 кг за 305 сут лактации. АсАТ — аспартатаминотрансфераза, АлАТ — аланинаминотрансфераза.

*, ** Достоверность значений r (соответственно p < 0,05 и p < 0,01).

После отела содержание триглицеридов в крови у коров определяется двумя основными факторами: интенсивной аккумуляцией печенью во время негативного энергетического баланса (21) и повышенной потребностью молочной железы в синтезе молочного жира (22). Триглицериды попадают в кровь в составе липопротеинов очень низкой плотности, для образования которых необходим холестерин (10). В нашем исследовании концентрация общего холестерина повышалась к концу 2-го мес лактации у всех обследованных коров, но содержание триглицеридов при этом увеличивалось только у животных из II группы. Кроме того, это содержание в большей степени зависело от синтеза холестерина у животных со средней продуктивностью, что подтверждается наличием у них взаимосвязи между обоими показателями липидного обмена (p < 0,05) в конце 2-го мес лактации (см. табл. 4). Уменьшение концентрации триглицеридов было особенно выражено у особей из I группы с высокой молочной продуктивностью, у которых удой за первые 100 сут лактации повышался более значи- тельно, чем у коров со средней продуктивностью. Очевидно, у этих животных снижение содержания триглицеридов в крови зависело в первую очередь от интенсивности их использования молочной железой для синтеза молочного жира. Сывороточная концентрация триглицеридов в целом также была более низкой у животных с высокой молочной продуктивностью. Отсутствие корреляции между удоем за 100 сут лактации и содержанием триглицеридов в крови может свидетельствовать о нелинейной зависимости между этими показателями.

Высокий генетический потенциал молочной продуктивности, основанный на лактационной доминанте, рассматривается как фактор негативного влияния на репродуктивную способность коров (1, 3). Вместе с тем результаты настоящего исследования показывают, что в стаде со сходной молочной продуктивностью у некоторых особей повышенный удой может приводить к снижению содержания триглицеридов в крови, которое, вероятно, связано с сокращением сервис-периода.

Продолжительность сервис-периода коров в значительной степени определяется частотой ранней эмбриональной смертности, что, в свою очередь, зависит от качества ооцитов и эмбрионов (23, 24). Изменения концентрации различных метаболитов в крови обусловливают соответствующие изменения в жидкости фолликулов и репродуктивного тракта (25). То есть метаболический статус матери влияет на микроокружение, в котором развиваются ооциты и эмбрионы. Это особенно важно в случае ооцитов, поскольку рост окружающих их фолликулов от примордиальной до преовуляторной стадии занимает около 180 сут (26).

Показано, что у коров содержание триглицеридов в сыворотке крови коррелирует с их содержанием в жидкости доминантных фолликулов (27). Хотя триглицериды обеспечивают важный источник энергии, их избыточная аккумуляция ооцитами и эмбрионами ухудшает функцию митохондрий и повышает риск оксидативного стресса (10). Следовательно, снижение содержания триглицеридов в крови к концу 2-го мес лактации у животных I группы могло быть связано с сохранением качества ооцитов (и/или эмбрионов), что приводило бы к уменьшению эмбриональных потерь и сокращению сервис-периода. В то же время увеличение концентрации общего холестерина в этот период лактации не было сопряжено с усилением репродуктивной функции.

Ранее мы показали, что продолжительность сервис-периода у коров черно-пестрой породы связана с показателями белково-углеводного обмена в конце периода раздоя (28). Поэтому в настоящем исследовании были определены эти биохимические показатели крови и проведен анализ их ассоциации с сервис-периодом и содержанием триглицеридов в крови голштинских коров. Оказалось, что концентрация триглицеридов — не единственный фактор, связанный с продолжительностью сервис-периода у этих животных. Во-первых, у коров из I группы независимо от молочной продуктивности в конце 2-го мес лактации отмечали возрастание активности АлАТ в крови, сходное с выявленным на 70-90-е сут после отела у чернопестрых коров с более коротким сервис-периодом (28). Во-вторых, продолжительность сервис-периода у животных со средней продуктивностью была ассоциирована с содержанием общего белка и глюкозы, а также с активностью АсАТ и коэффициентом де Ритиса, хотя наличие таких ассоциаций с показателями белково-углеводного обмена зависело от корреляции последних с концентрацией триглицеридов.

В настоящем исследовании продолжительность сервис-периода у животных с высокой молочной продуктивностью была намного больше, 1186

чем у животных со средней продуктивностью, несмотря на более низкое содержание триглицеридов в крови. Этот результат согласуется с концепцией о детерминирующей роли генотипа коров в реализации репродуктивной функции (29). Вместе с тем дополнительное снижение концентрации триглицеридов у особей с высокой продуктивностью, очевидно, позитивно влияет на их репродуктивную способность и приводит к сокращению сервис-периода, характерного для данного генотипа.

Таким образом, динамика липидного обмена в середине 1-го триместра лактации у коров голштинской породы характеризовалась ростом содержания общего холестерина в крови всех животных, тогда как содержание триглицеридов изменялось у разных особей неодинаково. Снижение концентрации триглицеридов с конца 1-го до окончания 2-го мес лактации, очевидно, обусловливает улучшение репродуктивной функции и приводит к сокращению продолжительности сервис-периода независимо от молочной продуктивности животных. При этом у коров с высокой молочной продуктивностью такое снижение более выражено и может быть связано с повышением удоя.