Содержание глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания как критерий оценки энергетического обмена

В рамках темы НИР № FMGZ-2022-0003 проводились исследования биохимического состава крови высокопродуктивных лактирующих и сухостойных коров, находящихся на привязном и беспривязном содержании. Постановка научно-хозяйственного опыта осуществлялась на базе сельскохозяйственного предприятия Племзавод-колхоз «Аврора» Грязовецкого района Вологодской области. Место исследований включает в себя животноводческий комплекс привязного содержания коров с доением в молокопровод, животноводческий комплекс беспривязного содержания коров с доением в доильном зале, животноводческий комплекс беспривязного содержания коров с роботизированным доением. Целью исследований являлось изучение биохимических показателей крови высокопродуктивных коров в разные периоды физиологического цикла при разных способах содержания. В ходе работы были установлены референсные значения глюкозы в крови высокопродуктивных коров при разных способах содержания, от 36,91 мг% в разгар лактации на привязном до 53,80 мг% в сухостойный период на беспривязном содержании при роботизированном доении. Анализ результатов биохимических исследований говорит о том, что при составлении рационов недостаточно использовать только расчетные нормы кормления высокопродуктивных животных; целесообразно принимать во внимание данные лабораторных анализов кормов с учетом уровня биохимических показателей крови животных. Полученные данные биохимического анализа крови коров по разнотипным способам содержания и периодам лактации имеют практическое значение для составления и корректировки рационов, обеспечивающих физиологические потребности животных в разные фазы лактации и в период сухостоя, предупреждения нарушений обменных процессов и здоровья высокопродуктивных коров, оценки их метаболического статуса, проведения лечебно-профилактических мероприятий. Регулярно пользуясь биохимическими исследованиями крови, специалисты могут вовремя, на ранних стадиях неблагоприятного влияния того или иного фактора, отреагировать и принять меры по его устранению.

Кровь, биохимический анализ, энергетический обмен, глюкоза, крупный рогатый скот.

Молочное скотоводство – одна из важнейших отраслей животноводства, обеспечивающая общество полноценным продуктом питания. Молоко не только является источником белков, незаменимых аминокислот, витаминов, макроэлементов и других ценных питательных веществ, но и служит источником сырья для промышленности. При мировых объемах производства молока 600 млн т во многих развитых странах обеспечивается его потребление на душу населения в пределах физиологических норм. Молочное скотоводство обеспечивает продовольственную независимость страны, принося стабильный доход, а также имеет огромное значение в социальном аспекте (Щетинин, 2006).

Эффективность развития отрасли животноводства всецело опирается на современные технологии содержания и разведения крупного рогатого скота (КРС). Основополагающим фактором успешного использования молочных коров является нормированное кормление животных. Объективную оценку полноценности питания скота возможно получить через биохимическое исследование крови в разные периоды лактации. Контроль над состоянием и напряженностью обмена веществ в организме обеспечивает долго- временное использование продуктивных животных и их высокую продуктивность (Кудрин, 2012).

Многочисленные биохимические показатели крови животного отражают нормальное состояние органов и тканей, течение метаболических реакций на молекулярном уровне, поэтому их отклонение от нормы позволяет своевременно диагностировать те или иные нарушения обмена веществ в организме, а следовательно, принять необходимые меры к их устранению (Тяпугин и др., 2016a; Тяпугин и др., 2016b; Тяпугин и др., 2016c).

Обмен веществ в клетке не отделим от обмена энергии. Синтез веществ организма невозможен без затрат химической энергии. Эту энергию организм черпает из среды вместе с питательными веществами. Другой характерной чертой обмена веществ является тонкая регуляция скорости протекания отдельных химических реакций. Живая клетка – это саморегулирующаяся система обмена веществ. Накопление межуточных продуктов (метаболитов) в количествах, превышающих критический уровень, действует как сигнал, который может вызвать уменьшение скорости реакций, приводящих к образованию этих веществ (Горюнова и др., 2017; Гусаров и др., 2020).

Глюкоза – основная форма углеводов, поступающая из пищеварительного тракта в различные ткани и органы животного. Она является главным энергетическим веществом организма для отдельных специализированных тканей, играет первостепенную роль в метаболизме, влияет на интенсивность обмена жиров и протеинов, стимулирует функцию поджелудочной железы и печени, обладает антике-тогенным действием. При голодании животного продукция глюкозы снижается (Гусаров, 2018a; Гусаров, 2018b).

Основное количество глюкозы кормов из пищеварительного тракта поступает в циркуляцию крови для последующего использования в различных тканях (Тяпугин и др., 2016a; Тяпугин и др., 2016b; Тяпугин и др., 2016c).

Запасов свободной глюкозы, а также гликогена в печени и мышцах коровы, как источников энергии, достаточно в среднем лишь на одни сутки. Количество гликогена, которое может быть депонировано в печени, ограничено и при нормальных условиях никогда не превышает 10% от общей массы печени. Из тонкого кишечника жвачного животного в кровь поступает небольшое количество глюкозы. В этих условиях организм животного испытывает ее постоянный потенциальный дефицит. Чтобы предупредить подобное состояние, жвачные должны иметь развитую эффективную систему продуцирования и сохранения глюкозы. Такой системой и является альтернативный путь синтеза глюкозы – глюконеогенез. Глюконеогенез – важный анаболический процесс для функционирования различных тканей организма. Даже в условиях, когда большая часть энергии обеспечивается за счет жиров, в организме есть определенная потребность в глюкозе. Например, глюкоза является единственным источником энергии для функционирования мышечной ткани в анаэроб- ных условиях. Особенно глюконеогенез важен в период интенсивной физической работы животного. Он дает возможность поддерживать должный уровень глюкозы в мозге и мышечной ткани даже после полного окисления глюкозы кормов. Молочная железа требует наличия глюкозы для синтеза лактозы молока; источником молекул глюкозы в данном случае становится процесс глюконеогенеза. Глюконеогенез активно протекает в клетках печени и в меньшей мере в корковом веществе почек в состоянии хронического ацидоза (Васильева, 2019).

Количество гликогена в печени животного является недостаточным, для того чтобы постоянно поддерживать уровень глюкозы в крови. Основным источником глюкозы в крови при голодании животного выступает процесс глюконеогенеза в печени, который стимулируется глюкагоном и адреналином. При длительном голодании животного процесс глюконеогенеза стимулируется глюкокортикоидами, а после приема корма угнетается инсулином. Печень – основной орган, снабжающий весь организм свободной глюкозой. Таким образом, важнейшая функция печени – обеспечение различных тканей организма энергией, источниками которой являются глюкоза, аминокислоты, кетоновые тела (Тяпугин и др., 2016a; Тяпугин и др., 2016b; Тяпугин и др., 2016c).

Определение глюкозы в сыворотке крови позволяет получить представление об уровне энергетического метаболизма у сельскохозяйственных животных, своевременно обнаружить их отклонения. Количественная характеристика биохимических показателей крови является разницей между поступившими в организм коров и вынесенными из организма с молоком метаболитами и определяется нами как физиологический фон, границы которого (пороговые и оптимальные) указывают на нормативные значения, необходимые для сохранения высокой интенсивности обменных процессов и здоровья высокопродуктивных коров1 (Гусаров, 2018b).

Глюкоза – нестойкое органическое соединение: спустя сутки после получения пробы крови (плазмы) концентрация в ней глюкозы падает на 30–40%, что необходимо учитывать в диагностической работе (Громыко, 2005).

Целью исследований является изучение биохимических показателей крови высокопродуктивных коров в разные периоды физиологического цикла при разных способах содержания.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

• 1)    определить показатели глюкозы в крови высокопродуктивных коров в исследуемом хозяйстве по периодам лактации, при различных условиях содержания;

• 2)    сравнить полученные результаты.

Полученные данные биохимического анализа крови коров по разным способам содержания и периодам лактации имеют практическое значение для составления и корректировки рационов, обеспечивающих физиологические потребности животных в разные фазы лактации и в период сухостоя, предупреждения нарушений обменных процессов и здоровья высокопродуктивных коров, оценки их метаболического статуса, проведения лечебно-профилактических мероприятий.

Научная новизна работы заключается в поиске оптимальных значений содержания глюкозы в сыворотке крови высокопродуктивных животных в условиях Европейского Севера Российской Федерации. Она состоит в решении научной задачи по разработке направлений повышения эффективности контроля над содержанием глюкозы в сыворотке крови высокопродуктивных коров, регулирования ее концентрации. У лактирующих коров глюкоза играет ключевую роль в обеспечении организма энергией, наличие глюкозы требуется для синтеза лактозы молока.

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что биохимические исследования крови коров в разные физиологические периоды позволяют своевременно обнаружить отклонения в энергетическом обмене. Таким образом, данные биохимического анализа крови коров, характеризующихся разным способом содержания, имеют практическое значение для составления и корректировки рационов, обеспечивающих физиологические потребности животных в разные фазы лактации и в период сухостоя, предупреждения нарушений обменных процессов и здоровья высокопродуктивных животных.

Методика проведения работ

В рамках темы НИР № FMGZ-2022-0003 проводились исследования биохимического состава крови высокопродуктивных лактирующих и сухостойных коров на привязном и беспривязном содержании. Постановка производственного опыта осуществлялась на базе Племзавода-колхоза «Аврора» Грязовецкого района Вологодской области.

Объектом исследования стали коровы черно-пестрой голштинизированной породы продуктивностью свыше 8500 кг по хозяйству. Для биотестирования отбирали кровь у животных опытной группы разных периодов лактации и в период сухостоя. Всего обследовано 108 коров, кровь отбиралась перед утренним кормлением.

Предметом исследования являются кровь и сыворотка высокопродуктивных коров.

Исследование проводилось на базе лаборатории химического анализа СевероЗападного научно-исследовательского института молочного и лугопастбищного хо- зяйства. В частности, определялось количество глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и в зависимости от способа содержания животных. Обработка полученных данных была проведена с помощью программ ПК «Microsoft Access» (2007), «Microsoft Office Excel» (2007).

Содержание глюкозы в сыворотке крови определяли с помощью диагностического набора «Глюкоза Агат 400» глюкозо-оксидазным методом (изготовитель ООО «Агат-Мед»). Принцип метода: глю-козооксидаза окисляет D-глюкозу до глюкуроновой кислоты с образованием перекиси водорода; последняя под действием пероксидазы реагирует с 4-аминоантипирином и фенолом с образованием соединения красного цвета, интенсивность окраски которого пропорциональна кон- центрации глюкозы в анализируемом образце и измеряется фотометрически при длине волны 504 (490–550 нм).

Оборудование: пробирки, пипетки, колбы, воронки, дозаторы, секундомер, спектрофотометр.

Референсные значения (метаболические профили) биохимических показателей крови по периодам лактации и продуктивности коров разрабатываются в лаборатории биохимии крови животных отдела кормов и кормления СЗНИИМЛПХ (Пак и др., 1993).

Результаты исследований

Значения, полученные при постановке опыта, заключающегося в количественном и качественном колориметрическом определении концентрации глюкозы в сыворотке крови коров, представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1. Среднее содержание глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания животных, 2020 год, мг%

Способ содержания	Период физиологического цикла
	1–100 дней (раздой)		101–200 дней (разгар лактации)		201–300 дней (затухание лактации)		сухостой
	средний среднесуточный удой, кг	глюкоза, мг%, М+m	средний среднесуточный удой, кг	глюкоза, мг%, М+m	средний среднесуточный удой, кг	глюкоза, мг%, М+m	средний среднесуточный удой, кг	глюкоза, мг%, М+m
Привязное содержание с доением в молокопровод	38,0	38,85+3,55	36,4	36,91+3,27	21,8	40,12+4,68	-	48,82+6,03
Беспривязное содержание с доением в доильном зале	33,1	37,69+4,60	27,4	44,0+5,55	27,7	41,72+2,62	-	43,94+4,63
Беспривязное содержание с роботизированным доением	34,9	45,79+4,04	33,6	50,51+3,12	26,2	47,81+4,45	-	53,80+4,59

Составлено по: результаты исследований лаборатории биохимии и физиологии животных СЗНИИМЛПХ.

Таблица 2. Содержание глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания животных, 2020 год, % к ранее рекомендуемым нами значениям

Способ содержания	Период физиологического цикла
	1–100 дней (раздой)		101–200 дней (разгар лактации)		201–300 дней (затухание лактации)		сухостой
	нижняя граница, %	отклонение, %	нижняя граница, %	отклонение, %	нижняя граница, %	отклонение, %	нижняя граница, %	отклонение, %
Привязное содержание с доением в молокопровод	97,13	-2,87	85,84	-14,16	93,74	-6,26	116,24	+16,24
Беспривязное содержание с доением в доильном зале	94,23	-5,77	102,33	+2,33	97,48	-2,55	104,62	+4,62
Беспривязное содержание с роботизированным доением	114,48	+14,48	117,47	+17,47	111,71	+11,71	128,10	+28,10

Составлено по: результаты исследований лаборатории биохимии и физиологии животных СЗНИИМЛПХ.

В период разгара лактации наблюдается самый низкий уровень глюкозы в крови животных на привязном содержании; напротив, в период сухостоя количество глюкозы в крови коров повышается (рис. 1).

Таким образом, в сухостойный период наблюдается самый высокий уровень глюкозы в крови животных на всех способах содержания при максимальном значении, характерном для высокопродуктивных коров на беспривязном содержании с роботизированным доением.

На беспривязном содержании в период разгара лактации содержание глюкозы у коров становится на 1% выше референсных значений и достигает 1,9% выше референсных значений в сухостойный период (рис. 2).

При роботизированном доении показатели глюкозы более стабильные, превышают нижнюю границу рекомендуемых нами значений. Содержание глюкозы в сыворотке крови от периода раздоя до сухостойного периода повышается от 5,8 до 11,8%.

Рис. 1. Содержание глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания животных, 2020 год, мг%

Источник: собственные исследования СЗНИИМЛПХ.

Содержание глюкозы в крови коров

Привязь

Беспривязь

Роботы

Рис. 2. Содержание глюкозы в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания, 2020 год, % к ранее рекомендуемым нами значениям

Источник: собственные исследования СЗНИИМЛПХ.

Выводы

В ходе исследования были определены показатели содержания глюкозы в сыворотке крови для установления референсных значений глюкозы в биохимическом статусе крови высокопродуктивных коров при разных способах содержания животных. Они составили от 36,91 мг% в разгар лактации у коров на привязном содержании до 53,80 мг% в сухостойный период на беспривязном с роботизированным доением.

В сухостойный период отмечается самый высокий уровень глюкозы в крови животных, находящихся на всех способах содержания, он варьируется от 43,94 мг% на беспривязном содержании до 53,8 мг% при роботизированном доении.

Относительно способа содержания животных самый высокий показатель глюкозы в крови высокопродуктивных коров наблюдается при роботизированном доении. Он колеблется от 45,79 мг% в период раздоя до 53,8 мг% в сухостойный период.

Наиболее низкое содержание глюкозы по периодам физиологического цикла прослеживается во время разгара и затухания лактации при привязном содержании животных, составляя от 36,91 до 40,12 мг%.

Анализ результатов биохимических исследований говорит о том, что при составлении рационов недостаточно использовать только расчетные нормы кормления высокопродуктивных животных. Разработку и корректировку рационов целесообразно проводить по данным лабораторных анализов кормов с учетом биохимических характеристик сывороток крови животных. Систематический мониторинг биохимического статуса высокопродуктивных коров позволит избежать ошибок и погрешностей в системе нормированного кормления животных.

Таким образом, в современных условиях развития животноводства на промышленной основе важными и актуальными являются проблемы своевременного контроля физиологического состояния животных, оценки их метаболического статуса, проведения лечебно-профилактических мероприятий с целью повышения продуктивности дойного стада и экономической эффективности молочного животноводства.