Состояние обмена веществ высокопродуктивных коров при использовании в рационе пробиотика

Современное промышленное животноводство, особенно молочное скотоводство, включает, как правило, жесткие режимы производственных процессов, обусловливающих повышенную нагрузку на функциональную деятельность систем организма животных, что в свою очередь значительно обостряет проблему их полноценного кормления, содержания и получения продукции высокого качества (Романов и др., 2019). Имеющиеся знания биологических особенностей животного организма свидетельствуют о том, что обеспечить биологически полноценное питание, соответствующее напряженному обмену веществ у высокопродуктивных животных, способствующее раскрытию их генетического потенциала, сложно путем рационального кормления традиционными кормами даже высокого качества, не говоря уже о кормах низкого качества (Буряков, Хардик, 2021).

При нарушении технологии кормления и содержания животных, несбалансированных и неполноценных рационах, производственных стрессах, скученности поголовья нарушаются все обменные процессы в организме, в связи с чем нарушается микрофлора кишечника, снижается молочная продуктивность и естественная резистентность организма. Снижение иммунитета и нарушение состава микрофлоры провоцируют восприимчивость к инфекционным агентам и расстройства пищеварительных функций. К сожалению, до сих пор одним из самых распространенных приемов борьбы с этими заболеваниями в России остается применение антибиотиков (Овчарова, Петракова, 2018). Как известно, применение антибиотиков повышает избирательность микрофлоры же- лудочно-кишечного тракта в отношении резистентных к антибиотикам бактерий и в настоящее время является серьезной проблемой для общественного здравоохранения (Сыромятников и др., 2019). Кроме этого, избыточное или неправильное применение антибиотиков в животноводстве может представлять угрозу для здоровья человека, вызывая дисбиозы, аллергии, снижая иммунитет (Лютых, 2020).

Таким образом, поиск новых, более эффективных препаратов, не вызывающих лекарственной устойчивости и обладающих выраженным антимикробным действием, в том числе в отношении резистентных к антибиотикам штаммов микробов, весьма актуален как в медицине, так и в ветеринарии. Изучение закономерностей взаимоотношений животных и микробиоты помогло разработать принципиально новый класс препаратов для превентивной терапии, позволяющих использовать биологический потенциал организма, накопленный в процессе коэволюции биоорганизмов. С 90-х гг. прошлого столетия для коррекции микробиоценозов в кишечнике и в качестве эффективных антимикробных средств успешно применяют пробиотики (Ноздрин и др., 2011).

Пробиотические препараты содержат штаммы живых бактерий, выделенных из желудочно-кишечного тракта животных, стимулирующие не только развитие и жизнедеятельность полезной сим-бионтной микрофлоры, но и подавляющие рост патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов. Пробиотические препараты широко используются для улучшения процессов пищеварения, повышения эффективности применения кормов, улучшения обменных процессов, а также профилактики, лечения желудочно-кишечных болезней инфекционной и неинфекционной природы, возникающие вследствие резкого изменения состава рациона, нарушений режимов кормления, технологических стрессов, переустановле-ния, корректировки симбионтной микрофлоры пищеварительного тракта после лечения антибиотиками и антибактериальными химиотерапевтическими средствами, в качестве замены антибиотиков, при стимуляции неспецифического иммунитета и в целом для роста продуктивности животных (Ma et al., 2018; Yu et al., 2016). Кроме этого, пробиотические препараты не накапливаются в продукции животноводства, что имеет большое значение для здравоохранения (Руин и др., 2022).

В последнее время в связи с общим трендом на экологизацию сельского хозяйства уделяется особое внимание разработке, испытаниям и внедрению в сельскохозяйственное производство новых препаратов, направленных на нормализацию обменных процессов в организме, коррекцию микробиоты рубца, сохранение здоровья и продуктивного долголетия животных с целью повышения рентабельности производства продукции скотоводства. С учетом актуальности данной тематики сотрудники лаборатории биоэкономики и устойчивого развития Вологодского научного центра РАН (ФГБУН ВолНЦ РАН) проводят испытания инновационных пробиотических добавок (Смирнова и др., 2021).

Полученные В.А. Руиным и др. данные свидетельствуют о том, что включение в состав рационов пробиотического комплекса в дозировке 75 мг/кг сухого вещества рациона способствует улучшению показателей крови коров, что в свою очередь приводит к повышению молочной продуктивности до 13% (Руин и др., 2022).

В исследованиях ученых Всероссийского научно-исследовательского института животноводства имени Л.К. Эрнста уста- новлено, что использование в составе рациона коров в наиболее критические периоды, такие как конец сухостойного периода и начало лактации, комплекса в составе с пробиотиком «Целлобактерин+» способствовало повышению среднесуточных удоев до 34,9 кг, что выше показателей контрольной группы на 9,6% (Боголюбова и др., 2019). Применение пробиотика «OLIN» в кормлении дойных коров позволило повысить продуктивность на 12,8%, затраты на корма снизились на 15%, а дополнительная прибыль от продажи молока при его включении в корм составила 28,3% (Жукова, Наговицына, 2017). Следовательно, необходимо шире внедрять пробиотические добавки, способствующие повышению молочной продуктивности коров с наименьшими затратами на ее производство.

В последние годы пристальное внимание исследователей привлекает способность микроорганизмов к осуществлению биодиструкции бактериальных и грибных токсинов до нетоксичных соединений с целью разработки высокоэффективных биопрепаратов. Предполагается, что эффективность биотрансформации токсинов обеспечивается большой лабильностью метаболизма микроорганизмов: огромным разнообразием ферментных систем, синтезом органических кислот и других разнообразных соединений. По мнению ряда исследователей, бактерии, ассоциированные с рубцом оленей, могут осуществлять активную детоксикацию усниновой кислоты и микотоксинов, содержащихся в компонентах и рационах (Ильина и др., 2020).

В связи с этим компанией ООО «Биотроф» был проведен скрининг высокоэффективных изолятов из рубцового содержимого северных оленей для создания коллекции бактерий, обладающих целлюлозолитическими и антимикробными свойствами, а также способностью осуществлять биоде- струкцию микотоксинов, в качестве основы высокоэффективных препаратов для оленеводства и других отраслей животноводства. Как результат проведенных исследований создан биопрепарат «Румит», действие которого не было изучено. Препарат представляет собой ассоциацию выделенных из рубца северного оленя бактерий (родов Bacillus, Bacteroides, Porphyromonas, Pseudomonas и др.), нанесенных на шрот подсолнечниковый в количестве 2×107 КОЕ/г и высушенных с получением сухого концентрата в виде порошка.

Цель исследований – на основании морфобиохимических показателей крови изучить состояние обмена веществ коров при использовании в рационе пробиотика «Румит».

Новизна исследования заключается в том, что впервые в промышленных масштабах на большой группе коров показана нормализация ключевых метаболитов крови при введении в корм ферментативно-пробиотического препарата «Румит», разработанного для повышения трансформации питательных веществ кормов в продукцию.

Задачи исследований:

• 1)    изучить гематологические и биохимические параметры крови исследуемого поголовья;

• 2)    оценить влияние скармливания ферментативно-пробиотического препарата «Румит» на изменение уровня обменных процессов высокопродуктивных животных на основе биохимических исследований крови.

Практическая значимость проведенных исследований состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве с целью сохранения здоровья и повышения молочной продуктивности животных.

Материалы и методика исследований

Для решения поставленных целей были проведены промышленные испытания микробиологического препарата «Румит» в условиях молочного комплекса ООО «Зазеркалье» Грязовецкого района Вологодской области. Предприятие является устойчивым, активно развивающимся, применяющим современные зоотехнические технологии. В промышленных испытаниях было задействовано две группы по 30 голов коров голштинизированной черно-пестрой породы ( табл. 1 ). Опытные животные содержались в одном помещении на привязи в соответствии с нормами зоогигиенического контроля, кормились однотипными полнорационными кормосмесями в соответствии с нормами потребностей молочного скота в питательных веществах (Некрасов и др., 2018). За основу для формирования опытных групп коров выбран метод миниатюрного стада, разработанный проф. А.П. Дмитро-ченко (Дмитроченко, Олль, 1965).

Общая продолжительность опыта составляет 134 дня с учетом периода скармливания биопрепаратов (90 дней). Коровы контрольной группы получали хозяйственный рацион, а коровам опытной группы в дневное кормление дополнительно скармливали кормовую добавку «Румит» по 50 г на голову в сутки.

При постановке животных на опыт была проведена оценка физиологических пара-

Таблица 1. Характеристика групп подопытных животных по основным показателям отбора

№ п/п	Группа коров	Количество голов	Кровность, %	Живая масса, кг	Дойных дней на начало опыта	№ ПЗЛ*	Надой за ПЗЛ, кг
1	Контрольная	30	91,0±1,61	539±3,5	118±11,5	1,8±0,26	9213±205
2	Опытная	30	89,9±1,20	542±4,2	114±9,5	1,7±0,26	9215±204
* Последняя законченная лактация. Источник: результаты исследований авторов.

метров здоровья коров в каждой группе. При оценке физиологических параметров здоровья температура тела у животных, задействованных в эксперименте, составляла от 37,7 до 38,1 °С. Пульс в среднем по группам колебался от 50,0 до 52,2 ударов в минуту, что соответствует рекомендуемым значениям. Частота дыхания у коров была несколько выше рекомендуемых значений, что может быть связано с участием в опыте высокопродуктивных животных, характеризующихся напряженным обменом веществ. При оценке частоты сокращений рубца установлено, что у животных всех групп его значение находилось в пределах физиологической нормы (от 4,3 до 4,6 раза в минуту).

Анализ крови проводили до начала и по окончании эксперимента. Отбор проб крови для оценки биохимических и гематологических показателей осуществлялся из-под хвостовой вены перед утренним кормлением. Анализ показателей выполнялся с помощью стандартных тест-наборов фирмы «Диакон-Вет» на автоматических анализаторах URIT-3020 (Китай) и iMagic-V7 (Китай) в ЦКП «Центр сельско- хозяйственных исследований и биотехнологий» ФГБУН ВолНЦ РАН.

Статистическая обработка материалов проведена согласно общепринятым методикам вариационной статистики с помощью программного пакета анализа данных Microsoft Excel. Достоверность полученных результатов оценивали с применением t-критерия Стьюдента.

Результаты исследований

Здоровье коров является ключевым фактором прибыльности стада молочной фермы. Чтобы получать молоко высокого качества и поддерживать высокие показатели воспроизводства, коровы должны обладать хорошим здоровьем. Между тем обильномолочные коровы особенно предрасположены к болезням, так как высокая продуктивность связана с интенсивным обменом веществ (Кирсанов и др., 2019).

Общий анализ крови – метод исследований, позволяющий получить сведения о состоянии системы крови (ее жидкой части, фракций форменных элементов и их свойств, лейкоцитарной формулы), количестве гемоглобина и вовремя выя-

Таблица 2. Гематологические показатели крови подопытных животных на начало эксперимента

№ п/п	Показатель	Группа коров
		контрольная		опытная
		начало опыта	конец опыта	начало опыта	конец опыта
1	Эритроциты, 1012/л	5,93±0,13	6,56±0,10	5,90±0,21	6,22±0,31
2	Гемоглобин, г/л	98,5±2,06	109,4±2,84	97,6±3,09	100,0±3,79
3	Гематокрит, %	24,5±0,51	26,7±0,50	24,0±0,80	24,5±0,97
4	Лейкоциты, 109/л	11,5±0,63	15,7±1,29*	11,9±0,75	10,4±0,89
5	Тромбоциты, 109/л	406,6±67,7	284,5±36,1	398,1±64,8	193,8±45,7
6	Ср. объем эритроцитов, фл.	41,4±0,68	40,8±0,68	40,8±0,60	39,9±0,91
7	Ширина распределения эритроцитов, %	8,48±0,42	16,3±0,17	7,37±0,23	16,36±0,31
8	Ср. содержание гемоглобина в эритроците, пг	16,59±0,27	16,64±0,41	16,54±0,29	16,19±0,26
9	Ср. концентрация гемоглобина в эритроците, г/л	402,1±1,13	408,6±4,04	406,6±3,07	408,3±4,95
10	Ср. объем тромбоцитов, фл.	5,88±0,16	7,18±0,19	5,61±0,22	6,59±0,23
11	Лимфоциты, %	47,82±2,89	39,7±3,46	49,09±3,24	49,06±3,87
12	Моноциты, %	9,68±0,8	9,92±0,84	8,49±0,96	7,88±0,78
13	Гранулоциты, %	42,5±2,36	50,38±3,18	42,42±2,54	43,06±3,57
* Р ≥ 0,95. Источник: результаты исследований авторов.

вить скрыто протекающие патологические процессы, более точно установить их сущность и характер, уловить различные осложнения у больного животного еще до начала выраженного клинического проявления ( табл. 2 ).

В начале эксперимента было установлено, что все показатели общего анализа крови у подопытных животных не выходили за пределы рекомендуемых значений.

Общее содержание лейкоцитов, характеризующее наличие патологических процессов в организме, у всех исследуемых животных находилось на верхней границе нормативных значений, что свидетельствует о напряженности работы отдельных систем организма животных. По окончании эксперимента в контрольной группе коров уровень воспалительных процессов возрос, о чем свидетельствует повышение лейкоцитов в крови на 36% (Р ≥ 0,95), в то время как в опытной группе содержание изучаемого показателя снизилось на 13%, что косвенно может говорить о положительном действии пробиотика на снижение инфекционных и патологических процессов в организме животных. Полученные результаты согласуются с данными исследований других авторов (Биктимиров, Никулин, 2015; Ти-шенков, Корвяков, 2017).

Для обеспечения активных обменных процессов необходимо поступление с рационами в оптимальном количестве всех нормируемых веществ и элементов. Недостаток или избыток даже одного из них вызывает различные нарушения в обмене веществ и, как следствие, приводит к

Таблица 3. Биохимические показатели крови подопытных животных

№ п/п	Показатель	Группа коров
		контрольная		опытная
		начало опыта	конец опыта	начало опыта	конец опыта
1	Белок общий, г/л	75,1±1,5	79,1±1,1	74,9±3,2	82,5±1,3
2	Альбумины, г/л	38,5±0,93	40,9±0,69	40,7±0,93	40,4±0,33
3	Мочевина, ммоль/л	5,72±0,27	5,61±0,27	5,89±0,26	4,23±0,24*
4	Глюкоза, ммоль/л	2,72±0,07	2,75±0,11	2,74±0,08	3,40±0,11**
5	Кетоновые тела, ммоль/л	0,3±0,03	0,5±0,05	0,4±0,03	0,4±0,05
6	Билирубин общий, ммоль/л	2,44±0,17	0,96±0,10	2,28±0,15	1,06±0,14
7	Лактатдегидрогеназа, ед./л	2395±116	2499±196	2368±117	2310±86
8	Аспартатаминотрансфераза, ед./л	125,0±11,8	134,8±10,0	127,6±17,0	113,9±9,0
9	Аланинаминотрансфераза, ед./л	38,5±0,9	37,7±1,5	40,7±0,9	36,7±1,4*
10	Креатинин, мкмоль/л	87,8±4,37	82,2±3,39	85,3±2,25	82,2±4,05
11	Триглицериды, ммоль/л	0,19±0,02	0,22±0,08	0,18±0,02	0,25±0,05
12	Холестерин общий, ммоль/л	6,63±0,28	7,5±0,25	6,79±0,39	7,35±0,34
13	Щелочная фосфатаза, ед./л	82,6±6,4	89,9±7,9	88,4±6,9	86,8±5,7
14	Хлориды, ммоль/л	108±0,9	104±1,3	106±1,5	101±0,9
15	Фосфор, ммоль/л	1,66±0,07	2,34±0,15	1,93±0,09	2,12±0,14
16	Кальций, ммоль/л	2,79±0,08	2,71±0,08	2,92±0,09	2,68±0,10
17	Кальций/фосфор	1,69±0,06	1,18±0,04	1,55±0,09	1,3±0,08
18	Магний, ммоль/л	1,17±0,03	1,13±0,03	1,26±0,04	1,09±0,02
19	Натрий, ммоль/л	143,1±2,4	142,9±1,1	142,4±3,0	143,5±1,3
20	Цинк, ммоль/л	75,0±5,7	58,7±4,9	76,0±2,5	51,8±6,5
21	Медь, ммоль/л	14,8±0,59	17,8±1,58	15,6±0,49	15,03±1,30
22	Железо, ммоль/л	36,6±3,6	21,3±3,4	44,0±4,9	18,9±2,7
* Р ≥ 0,95. ** Р ≥ 0,99. Источник: результаты исследований авторов.

ухудшению здоровья и развитию болезней у животных. Последствия нарушений выражаются в повышении заболеваемости животных маститами, снижении плодовитости, учащении заболеваемости приплода и его гибели в раннем возрасте, сокращении сроков продуктивного использования коров.

Для углубления контроля над полноценностью кормления коров, обеспечения оперативности реагирования на питательные дисбалансы и корректировки рационов необходимо изучать биохимические показатели крови ( табл. 3 ). При этом особую важность имеет правильный выбор показателей, которые в наибольшей степени отражают все стороны обмена веществ. В ходе изучения уровня обменных процессов в организме животных перед началом скармливания биопрепарата установлено, что по основным параметрам сыворотки крови, отражающим белковый, углеводный, энергетический и минеральный обмен, отклонений от рекомендуемых значений не наблюдается.

В сыворотке крови зафиксировано отклонение от нормы в концентрации печеночных ферментов. Повышение содержания аспартатаминотрасферазы в обеих группах животных составляло 4,2–6,7%, а аланинаминотрансферазы 10,0–16,3%, что является следствием роста проницаемости клеточных мембран печени ввиду повышенной нагрузки на орган.

По окончании скармливания пробиотика «Румит» отмечалась положительная динамика некоторых биохимических показателей, что может свидетельствовать о нормализации обменных процессов в опытной группе животных.

Проведя анализ крови коров на соответствие уровня белкового питания биологическим потребностям организма, мы установили, что на конец эксперимента в опытной группе его содержание возросло на 13,4%. Фракция сывороточных альбу- минов, играющая важную роль в транспорте малорастворимых веществ в организме и обеспечивающая оптимальную вязкость крови в исследуемых группах коров, находилась в пределах рекомендуемых значений.

Мочевина в организме животных является основным конечным азотсодержащим продуктом распада белков и связана с обеспеченностью животных протеином. При анализе содержания мочевины в крови коров установлено, что под влиянием скармливания пробиотика произошло снижение ее концентрации на 28,2% (Р ≥ 0,99). Положительная динамика белкового обмена в организме животных свидетельствует о повышении эффективности использования азота корма, в том числе для синтеза микробного белка, а также может быть связана с активизацией процессов синтеза и обновления белков и более интенсивным использованием аминогрупп, но не для образования мочевины.

Основным источником энергии для организма коровы выступает глюкоза. На ее долю приходится более 90% всех низкомолекулярных углеводов. В ходе анализа отмечено увеличение содержания глюкозы в крови на конец эксперимента у коров в опытной группе на 24,1% (Р ≥ 0,99), что свидетельствует о лучшей энергетической обеспеченности данных животных.

Проведен анализ активности ферментов аминирования, которые являются наиболее значимыми диагностическим параметрами, поскольку они крайне чувствительны как показатели цитолитического синдрома. Из результатов исследований следует, что использование в кормлении животных добавки «Румит» способствовало снижению функциональной нагрузки на печень. На конец эксперимента снижение содержания аспар-татаминотрасферазы в опытной группе составило 10,7%, аланинаминотрансферазы – 9,8% (Р ≥ 0,95).

При анализе макро- и микроэлементов в сыворотке крови животных не было выявлено отклонений, что свидетельствует об обеспеченности коров рационом, сбалансированным по необходимым минералам. Обращает на себя внимание факт значительного снижения содержания железа в крови на конец эксперимента у животных обеих групп, что можно связать с увеличением количества эритроцитов и трансформации ионов железа из плазмы в форменные элементы крови.

Выводы

По результатам исследований было установлено, что скармливание высокопродуктивным коровам ферментативнопробиотического препарата «Румит» спо- собствовало нормализации обменных процессов в организме. По окончании эксперимента у животных опытной группы содержание лейкоцитов снизилось на 13,0%, отмечено увеличение общего белка и глюкозы в сыворотке крови на 13,4 и 24,1% наряду со снижением мочевины на 28,2%. Также введение пробиотика в рацион кормления привело к уменьшению концентрации ферментов аспартатаминотрасферазы и аланинаминотрансферазы в крови.

Полученные данные позволяют констатировать, что пробиотик «Румит» не оказал отрицательного влияния на метаболиты крови, что дает основание сделать вывод о его безопасности и рекомендовать его к использованию в качестве кормовой добавки.