CC BY
57
ЗООТЕХНИЯ
УДК 636.22.28.084.637:1:015.320.
ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ НЭЖК В КРОВИ И МОЛОКЕ У КОРОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗНОГО СОСТАВА КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ В РАЦИОНЕ
Е. В. Душкин, доктор биол. наук, ведущий научный сотрудник; Л. Ф. Кондратьева, старший научный сотрудник; Е. А. Кондратьева, аспирант
ГНУ Северо-Кавказский НИИ животноводства, т. +79181703377, e-mail: [email protected]
В статье представлены данные о неэстерифицированных жирных кислотах в крови и молоке у коров и методика их обнаружения, а также проведен обзор основных публикаций. Обсуждаются особенности метаболизма свободных жирных кислот. Актуальность работы заключается в установлении зависимости НЭЖК крови и молока от разного состава концентрированных кормов в рационе.
Ключевые слова: жирные кислоты, печень, глюкоза, инсулин, кровь, коровы.
Важным источником энергии, распознанным в 1956 году в опытах на моногастрич-ных животных [5; 8], являются высокомолекулярные жирные кислоты. Свободным жирным кислотам (НЭЖК) в последние годы уделяют большое внимание, что объясняется их ведущей ролью в энергетическом обмене. Эта фракция жирных кислот является транспортной формой липидов при мобилизации их из жировых депо и превращении в энергию. Содержание НЭЖК в крови невысокое и составляет 5 % от общего содержания липидов, однако эти кислоты, имея высокую степень обмена, могут доставлять вдвое больше калорий, чем глюкоза [12], тем самым поддерживая энергетический гомеостаз организма [3].
Синтез свободных жирных кислот у жвачных происходит в более чем 90 % в жировых тканях [1], в которых они существуют в их эстерифицированной форме, в основном как триацилглицеролы [4], где они обратимо связаны с альбумином [12; 13] и откуда транспортируются к таким потребляющим энергию органам, как печень, мышцы, молочная железа [2, 14].
Выход жирных кислот из жировой ткани имеет сложную нейрогормональную регуляцию, тонко реагирующую на уровень и качество питания животных, и в достаточной степени еще не изучены [19]. Но даже
то, что известно о НЭЖК, получено на мо-ногастричных животных и человеке и, естественно, не может быть распространено без изучения на жвачных животных, жировой обмен которых имеет, как правило, свои существенные особенности. Кроме того, поскольку у жвачных большой удельный вес в энергетическом и субстратном фонде организма занимают НЭЖК, возникает вопрос, в каких соотношениях у данной группы животных находятся основные источники этого фонда при изменении статуса питания. Материалы таких наблюдений требуются не только для изыскания объективных тестов состояния питания животных, но и для выяснения закономерностей использования этих метаболически лабильных соединений молочной железой.
Содержание свободных жирных кислот в плазме крови крупного рогатого скота изменяется под влиянием различного физиологического состояния организма, энергетического снабжения, направления продуктивности, степени упитанности, условий внешней среды, состава корма, момента взятия проб крови до и после кормления, стресса, связанного со взятием проб, времени суток, отела, лактации и ее различных стадий [10], а также при физической нагрузке [15]. В среднем концентрация
НЭЖК в плазме крови лактирующих коров составляет около 10... 14 мг%. Печень же жвачного в норме содержит 10.25 % НЭЖК [8].
В связи с наступлением лактации резко возрастают потребности организма в энергетических и пластических субстратах для синтеза молока [18], энергетический баланс при этом переходит в отрицательную область. Как результат этого энергетического дефицита, коровы мобилизуют собственные резервы из жировой и мышечной ткани [17]. Мобилизация подкожного и внутреннего жира может вызывать аккумуляцию жира различных органов, таких как печень и почки, отсюда чрезмерный отрицательный эффект на здоровье и продуктивность [16]. Форсированная мобилизация жирных кислот часто превышает способность периферических тканей усваивать и окислять НЭЖК. Так, при усилении мобилизации жирных кислот отмечается тенденция к увеличению количества жира в печени. На долю отложения может приходиться более 30 % от поглощения всех НЭЖК крови. От 30 до 50 % поступающих в печень жирных кислот подвергаются окислению до СО2. Другая часть НЭЖК преобразуется в кетоновые тела и окисляется в периферических тканях. Это непрямой путь окисления жирных кислот. В нормальном состоянии печень трансформирует НЭЖК в липиды и секретирует в кровь в составе липопротеинов низкой и очень низкой плотности.
На уровень выделения из жировой ткани НЭЖК значительное влияние оказывает наличие различных субстратов. К примеру, глюкоза усиливает реэстерификацию и снижает мобилизацию НЭЖК. Процесс мобилизации тканевых липидных запасов находится под регуляторным влиянием гормонов, прежде всего катехоламинов [11]. Наибольшая мобилизация НЭЖК наблюдается под влиянием гормона адреналина [11]. Одним из основных гормонов, снижающим мобилизацию НЭЖК, является инсулин. Его действие опосредуется через повышение доступности глюкозы для клеток и, как следствие, сопровождается повышением реэстерификации НЭЖК. У птиц инсулин не оказывает антилиполитическо-го действия, напротив, он стимулирует выделение НЭЖК. Кроме необходимого гормонального баланса в крови, в первую очередь между инсулином, глюкокортикои-дами и другими гормонами, в процесс ли-полиза вовлекается и симпатическая нервная система. Актуальными поэтому представляются генетико-физиологические ис-
следования проблемы НЭЖК в связи с общей эффективностью и жирномолочностью скота.
Таким образом, роль НЭЖК в организме животных весьма велика. Они поддерживают энергетический потенциал организма, являются пластическим материалом для синтеза липидов крови, тканей и молока, а при окислении превращаются в кето-тела и сахар. В то же время уровень их в крови зависит от физического состояния организма, фазы репродуктивного цикла, беременности, уровня кормления и породы животных.
Показано, что содержание НЭЖК в крови джерсейских коров достоверно выше, чем у черно-пестрых. Можно полагать, что у джерсеев больше выражена способность к мобилизации жирных кислот из жировых депо тела и переносу их в молочную железу, нежели у черно-пестрых коров. Величина поглощения НЭЖК выменем джерсейских коров в два раза превышает поглощение их молочной железой у черно-пестрых коров. По данным Кузнецова А. К. и соавт. [9], у коров черно-пестрой породы в крови содержалось больше НЭЖК, чем у коров айрширской и бурой латвийской породы. Установлено, что у коров ярославской породы уровень НЭЖК в плазме крови выше в начале лактации, а также в течение всего периода лактации [7].
В связи с тем, что по ряду литературных данных, касающихся содержания НэЖк в крови, имеются только отдельные разобщенные между собой фрагменты, нами были проведены исследования этого метаболита на фистульных коровах в зависимости от разного состава концентрированных кормов в рационе. Результаты нашего изучения уровня неэстерифицированных жирных кислот в крови представлены на рис. 1, а в молоке - на рис. 2.
Неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК) определяли методом [6] экстракции в хлороформе и отделением белковой фазы медным реагентом, а затем, после цветообразующей реакции с диэтил-дитиокарбонатным реагентом, фотоколо-риметрировали полученный супернатант. Принцип метода основан на том, что при нейтральных и слабощелочных значениях рН медные соли жирных кислот экстрагируются из водных растворов различными неводными растворителями (в данном случае смесью хлороформ-гептан-метанола), в то же время в этих условиях ионы меди остаются в водной фазе. Поэтому количество меди, перешедшее в органическую фазу, отражает содержание неэстерифи-
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 91
14,00-
12,00-
10,00-
¡,00-
6,00-
4,002,000,00-!□ НЭЖК
подг. 1 гр. 2 гр. 3 гр. закл.
10,87 12,58 13,33 11,73 10,58
Рис. 1. Динамика НЭЖК в крови коров в зависимости от разного состава концентрированных кормов в рационе (мг%)
цированных (свободных) жирных кислот (НЭЖК). Медь дает цветную реакцию с ди-этилдитиокарбонатным реагентом, а по интенсивности окрашивания раствора, измеренной на фотоколориметре, определяли содержание НЭЖК в исследуемых образцах.
Исследование проводилось на трех группах коров по 3 головы в каждой. В опытный период коровы первой группы получали в рацион 3,5 кг ячменной и по 0,5 кг кукурузной и пшеничной дерти, второй - 3,5 кг кукурузной и по 0,5 кг пшеничной и ячменной; третьей - 3,5 кг пшеничной и по 0,5 кг ячменной и кукурузной. В подготовительный и заключительный периоды животные получали 4,5 кг концентрированных кормов, состоящих из ячменной, кукурузной и пшеничной дерти по 1,5 кг каждой.
Из собственных наблюдений необходимо отметить, что на протяжении всего опытного периода у подопытных коров не было отклонений от нормы в состоянии здоровья. Аппетит у них был хороший, корма поедались практически полностью. Хорошая поедаемость кормов, по-видимому, была обусловлена более или менее оптимальным набором грубых, сочных и концентрированных кормов, высокой потребностью жвачных в энергии и питательных веществах, а также моционом. Молочная продуктивность на протяжении опыта имела тенденцию, соответствующую нормальному течению лактации.
В предварительный и заключительный периоды подопытные коровы имели приблизительно одинаковые уровни НЭЖК в плазме крови: их концентрация в крови составляла 10,87...10,58 мг%. В опытный период у всех трех групп животных концентрация НЭЖК увеличилась, но выше всех она была в крови подопытных коров 2-й группы, которые получали с рационом больше кукурузной дерти. По-видимому, низкая скорость распада питательных веществ кукурузного концентрата требовала дополнительной мобилизации эндогенных источников энергии.
Поскольку уровень НЭЖК в крови в настоящее время используется как чувствительный индикатор метаболического состояния животного, то нужно отметить, основываясь на данных рисунка 1, что коровы в опытный период испытывают значительное метаболическое напряжение. Так, уровень НЭЖК в крови коров второй группы в опытный период был значительно выше, чем в других группах, а также выше, чем в подготовительный и заключительный периоды.
Это говорит о том, что изменение кон-центратного состава рациона животных в опытный период лактации сопровождается увеличением мобилизации жирных кислот из жировых депо организма, как на нужды энергии, так и на процессы синтеза жира молока (рис. 2). Самый низкий уровень НЭЖК в крови и молоке был у коров
0,30-
0,25-
0,20-
0,15-
0,10-
0,05-
0,00-
подг. 1 гр. 2 гр. 3 гр. закл.
0,24 0,30 0,29 0,28 0,27
□ НЭЖК
Рис. 2. Динамика НЭЖК в молоке коров в зависимости от разного состава концентрированных кормов в рационе (мг%)
в подготовительный и заключительный периоды.
Эти данные о важнейшем предшественнике жира молока, полученные нами, необходимо учитывать при изучении этого показателя у подопытных животных, находящихся на разных составах кормов в рационе.
Как указывалось выше, главным местом (органом) потребления НЭЖК является печень, где они трансформируются поначалу в триацилглицеролы, а затем в липо-протеиды для переноса (транспорта) во внепеченочные ткани. В печени они могут полностью (при катаболических условиях) окислиться до СО2 или до кетоновых тел и ацетата. Внепеченочный метаболизм НЭЖК различается в зависимости от органа или ткани, куда они поступают. В почках и мышечной ткани, например, НЭЖК используются в основном как источники энергии, в молочной железе эта их функция, по-видимому, менее выражена. Однако можно думать, что повышение мобилизации НЭЖК из жировых депо и увеличение их концентрации в крови и молоке коров, что мы наблюдали в наших исследованиях, обеспечивало общий метаболизм и молокообра-зование не только энергией, но и значительную долю субстратами (жирными кислотами) синтеза молочного жира. Центральное положение НЭЖК в энергетическом обмене дает возможность использовать численные их значения в качестве
биохимического параметра для оценки обеспеченности организма энергией.
Различия по динамике этого метаболита определяются, по-видимому, преимущественной зависимостью их от поступления из пищеварительного тракта, тканевых депо и/или использования молочной железой.
У коров с увеличением в составе рациона отдельных ингредиентов концентрированных кормов наблюдается направленное увеличение содержания НЭЖК в крови и молоке. Повышению уровня этого метаболита в крови способствует скармливание в рационе коров кукурузы, а увеличение в рационе ячменной дерти повышает его в молоке, напротив, скармливание равных долей концентрированных кормов тормозит повышение неэстерифицированных жирных кислот. По-видимому, степень насыщения белковых компонентов и их аминокислотный состав равных частей концентратов является лимитирующим фактором для формирования фонда и метаболизма НЭЖК в крови и молоке. Поэтому равно пропорциональный состав комбикорма из ячменя, кукурузы и пшеницы в кормлении коров в подготовительный период дает самую низкую продукцию свободных жирных кислот в крови и молоке.
Установленную нами динамику содержания НЭЖК в крови и молоке рекомендуем учитывать при составлении рационов и оптимизации липидно-протеинового и энергетического питания коров.
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 93
Литература
1. Bauman, D. E. Intermediary metabolism of adipose tissue / D. E. Bauman // Federation proceeding. - 1976. - Vol. 35. - P. 23082313.
2. Bell, A. W. Lipid metabolism in liver and selected tissues and in the whele body of ruminant animals / A. W. Bell // Lipid metabolism in ruminant animals. - Pergamon Press., 1981. - P. 363-410.
3. Bowden, D. M. Non-esterified fatty acid and ketone body as in blood as indicators of nutritional status in ruminants / D. M. Bowden // Journal Animal Science. - Canad, 1971. -Vol. 51. - P. 1-13.
4. Christie, W. W. The composition, structure and function of lipids in the tissues of ruminant animals / W. W. Christie // Lipid metabolism in ruminant animals. - Porgamon Press. London, 1981a. - P. 95-192.
5. Dole, V. P. A relation between non-esterified fatty acids in plasma and the metabolism of glucose / V. P. Dole // Journal of Clinical Investigation. - 1956. - Vol. 35. - P. 150-154.
6. Dаncombe, W. G. Clinica chimica acta, micro-determination of non-esterified fatty acids in plasma / W. G. Dаncombe // The Biochemical. - 1963. - P. 6.
7. Душкин, Е. В. Неэстерифицированные жирные кислоты по фазам репродуктивного цикла у ярославских коров / Е. В. Душкин // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2008. - № 2 (11). -С. 126-128.
8. Gradon. Effect of dietary protected lipid on the uptake of precursors of milk fat by the bovine mammary gand / Gradon, Gherkes // Proceedings Roy. Science. - 1956. - Vol. 122. - P. 264-272.
9. Кузнецов, А. К. Содержание общих липидов и их фракций в крови крупного рогатого скота / А. К. Кузнецов, В. В. Поспелов, Эйсымонт // Физиолого-биохим. основы высокой продуктивности с.-х. животных. - Л., 1983. - С. 87-89.
10. Meyer, H. Untersuchungen il die Fett-gewebs lipolyse zu Beginn der Laktation bci Kiihen mit hoher Milchleistung / H. Meyer // J. Dairy Sci. - Munchen, 1983. - Р. 17-19.
11. Матющенко, П. В. Метаболизм липидов в жировой ткани сухостойных и новотельных коров: автореф. дис. ... канд. биол. наук / П. В. Матющенко; ВНИИФБиП с.-х. животных. - Боровск, 1996. - 21 с.
12. Медведев, И. К. Метаболиты крови и участие их в образовании жира молока у жвачных животных / И. К. Медведев, И. Л. Ка-лантар, И. Н. Вул // Мат-лы 4-й Всесоюз. конф. по физиол. и биохим. основам повышения продуктивности с.-х. животных. -Боровск, 1966. - № 2. - С. 75-77.
13. Медведев, И. К. Физиологические предпосылки рационального кормления высокопродуктивных коров / И. К. Медведев // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1983. - № 1. - С. 78-85.
14. Patterson, D. S. P. Some observations on the estimation of non-esterified fatty acid concentrations in cow and sheep plasma / D. S. P. Patterson // Res. Vet. Sci. - 1983. -№ 3. - P. 230.
15. Pethick, D. W. Non-esterified long chain fatty acid metabolism in fed sheep at rest and during exercise / D. W. Pethick, N. Harman, I. K. Chong // Austral. J. Biol. Sci. - 1987. -Vol. 40, № 2. - P. 221-234.
16. Reid, I. M. Fatty liver in dairy cows / I. M. Reid, C. J. Roborts // In. practice. -1982. - № 4. - P. 164-169.
17. Roberts, C. J. Lipid deposition in different fiber types of skeletal muscle of peripar-turient dairy cows / C. J. Roberts, B. A. Turf-rev, A. P. Blaud // Vet. pathol. - 1983. - Vol. 20. - P. 23-31.
18. Vernon, R. Y. Adaptations of adipose metabolism and namber of insulin receptors / R. Y. Vernon, R. A. Cleg, D. D. Flint // Comp. Biochim. Physiol. - 1985. - Vol. 81B. -P. 909-913.
19. Wakil, S. J. Lipid metabolism / S. J. Wakil // Acad. Press. - New York, 1970. - P. 95112.
