Физиолого-биохимическое обоснование лабильности липидно-углеводного метаболизма и его коррекции у крупного рогатого скота

Размещено на http://www.allbest.ru

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЛАБИЛЬНОСТИ ЛИПИДНО-УГЛЕВОДНОГО МЕТАБОЛИЗМА И ЕГО КОРРЕКЦИИ У КРУПНОГО РОГАТОГА СКОТА

03.00.13 - физиология

ДУШКИН Евгений Васильевич

ОРЁЛ 2009

Диссертационная работа выполнена в лаборатории биохимии лактации и высокой продуктивности молочного скота Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных и в лаборатории кормления и физиологии сельскохозяйственных животных Государственного научного учреждения Северо-Кавказского научно-исследовательского института животноводства.

Научный консультант - доктор биологических наук, профессор Еременко В.И.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Козлов А.С.

доктор биологических наук, профессор Крапивина Е.В.

доктор биологических наук, профессор Семенютин В.В.

Ведущее предприятие - Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: 302019, г. Орёл, Бульвар Победы,19.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.б.н., доцент К.А. Лещуков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

кровь молочный жир корова кормление скот воспроизводительный

Актуальность темы исследований. В последние годы повсеместно в молочном животноводстве, как в нашей стране, так и за рубежом наблюдается выраженная тенденция к ввозу и разведению импортных голштино-фризских коров, отличающихся высокой молочной продуктивностью, и относительно низкой жирномолочностью, экологической и физиолого-биохимической устойчивостью. Однако недавние сравнительные исследования показали, что некоторые породы с гораздо меньшей живой массой (джерсеи, айрширы), по крайней мере, не уступают голштинофризам по продуктивности, эффективности и адаптационной способности. В нашей стране предположительно такой породой животных является ярославский скот. Ярославская порода крупного рогатого скота известна как порода молочного направления продуктивности, сочетающая высокие удои с высоким содержанием жира в молоке, хорошей приспособленностью к климату России и местным условиям кормления и неприхотливостью к условиям содержания. Вместе с тем, ярославские коровы весьма отзывчивы на улучшение условий кормления. Эти качества определяют не только необходимость их породного сохранения, но и требуют более глубокого изучения генетических, физиологических и метаболических параметров ярославских коров, а также других отечественных пород скота.

Общее функциональное состояние организма отражается в параметрах динамического гомеостаза внутренней среды, оказывает значительное влияние на продуктивность животных и компоненты внутренней среды, которые могут способствовать, препятствовать или не оказывать существенного влияния на степень реализации потенциальных наследственных задатков продуктивности животных. Поэтому данные о связи активности метаболитов обмена веществ и удоя коров мы рассматриваем как результат селекционного сочетания показателей продуктивности и внутренней среды, которые непосредственно связаны с реабилитацией липидно-углеводного обмена по фазам репродуктивного цикла, и которые в разных популяциях и группах животных (породах) всегда будет разным.

В разное время делались попытки изучить некоторые количественные стороны жирового обмена по липидным показателям крови, однако полной картины липидного метаболизма у жвачных еще не получено.

Физиологически липидно-углеводные метаболиты имеют значение, прежде всего, как наиболее активные источники энергии, а липиды, в свою очередь, как и гидрофобные компоненты клеточных мембран. Входящие в липиды незаменимые жирные кислоты и их дериваты необходимы для роста и поддержания оптимальной структуры и функции мембран через их участие в фосфолипидном синтезе, а также для образования простагландинов - важных регуляторов клеточного метаболизма.

В тесной связи с особенностями липидно-углеводного обмена у жвачных необходимо рассматривать вопросы синтеза у них молочного жира. В проблеме образования молочного жира у жвачных более или менее выясненными является происхождение жирных кислот с относительно короткой углеродной цепью и глицерола. Исследованиями последних лет показано, что жирные кислоты от С4 до С16 (частично) образуются путем синтеза из низкомолекулярных предшественников - ацетата и бета-оксибутирата. Однако, синтез жирных кислот в секреторных клетках вымени обеспечивает хотя и значительную (до 50% по весу), но только часть жирных кислот молочного жира. Другая часть жирных кислот липидов молока, а именно высокомолекулярных жирных кислот, происходят в результате их поглощения молочной железой из крови. Однако, точное соотношение этих двух источников молочного жира до сих пор окончательно не установлено. В значительной мере это объясняется тем, что недостаточно известно, в составе каких липидов поступают в молочную железу готовые жирные кислоты из крови. Необходимые исследования в данном направлении сдерживались отсутствием достаточного надежных методов определения отдельных классов липидов и составляющих их компонентов.

Этим можно объяснить недостаточную разработанность более общей проблемы - проблемы липидно-углеводного метаболизма у сельскохозяйственных животных. Данные о липидно-углеводных метаболитах крови у жвачных животных, в частности, у ярославского скота, как правило, ограничиваются показателями содержания общих липидов, глюкозы и только в некоторых случаях приводятся концентрации ЛЖК, кетоновых тел. Что же касается таких важных в метаболическом отношении функций липидов, как НЭЖК, триацилглицеролы и в-липопротеиды, то сведения об их обмене у животных крайне недостаточны. Это не давало возможности оценить участие каждого из липидно-углеводных метаболитов в синтезе молочного жира у лактирующих животных и, естественно, тормозило разработку теории образования жира молока у коров.

В этой же связи находится и большая противоречивость данных о корреляции между липидно-углеводными метаболитами крови и продукцией молочного жира у коров. В ряде исследований отмечалась положительная корреляция некоторых липидно-углеводных метаболитов крови с общим выходом молочного жира. По данным других исследователей связь этих показателей была несущественной или совсем не наблюдалась.

Совершенно очевидно, что требуется дальнейшее изучение проблемы, причем, в особенности тех ее аспектов, которые связаны с раскрытием процесса образования и секреции молочного жира, - с одной стороны, и с выяснением физиологии высокой жирномолочности, - с другой. Поскольку последний вопрос приобретает важное значение в связи с необходимостью изыскания тестов (физиолого-биохимических показателей) для селекции животных на более высокую жирномолочность и предсказания их продуктивности в раннем возрасте.

В литературе встречаются единичные работы по определению жирнокислотного состава общих липидов молока. Эти работы выполнены в основном на коровах при скармливании им различных типов рационов, а также при патологическом состоянии организма - кетоз и др. Работ по определению жирнокислотного состава липидов крови и молочного жира по стадиям репродуктивного цикла и на разных уровнях кормления в новотельный период в доступной литературе мы не встречали.

В свете изложенного важность изучения липидно-углеводного метаболизма, обусловливающего жирномолочность ярославских коров, не подлежит сомнению. Выяснение закономерностей динамики липидно-углеводного метаболизма дает возможность сознательного их регулирования с целью дальнейшего повышения продуктивности животных, но и также целенаправленного управления ключевыми процессами образования жира и секреции молока у коров без вреда для здоровья. Последнее тем более становится актуальным, так как сложившаяся в настоящее время ситуация в животноводстве России характеризуется снижением сохранности крупного рогатого скота (Антипов, Меньшенин, Турченко, 2005; Харитонова, 2007).

Проблема сохранения здоровья высокопродуктивных коров во всем мире стоит очень остро (Некрасов, Головин, Кирилов, Виноградов, 2007) и является одной из важных проблем современного молочного скотоводства. (Назаренко, Цюпко, 1982).

Главная задача исследований в этой области состоит в количественном описании и выяснении регуляторных факторов адаптационных процессов липидно-углеводного обмена. Продолжительность и величина этих адаптаций, по-видимому, зависит от выделения энергии с молоком, потребления энергии с кормом, генотипа и эндокринного статуса самого животного. Однако, на сегодня мало известно об эндокринных, биохимических и генетических механизмах, лежащих в основе регуляторно-метаболических адаптаций у высокопродуктивных животных.

Метаболические адаптации в липидно-углеводном обмене, как показано в ряде недавних исследований (McNamara 1988; 1991), проявляются критическими изменениями процессов глюконеогенеза, липолиза и липогенеза, сдвигами соотношения в организме гормонов и изменениями реактивности тканей на эндокринные и другие модуляторы. Однако экспериментальных данных в этом разделе физиологии и биохимии пока недостаточно. Между тем такие исследования позволили бы лучше понять вклад тканевых липидных резервов в общую энергетику организма и образование молока, что пополнило бы теорию липидного метаболизма коров и имело бы значение для обоснования подготовки животных к отелу и последующего их раздоя.

Молочные коровы в течение репродуктивного цикла (сухостоя и лактации) последовательно находятся в состоянии положительного и отрицательного баланса энергии, даже в условиях достаточного обеспечения кормами. Избыток энергии потребляемого корма резервируется в форме липидов в жировой ткани. При возрастании энергетических затрат, особенно во время ранней фазы лактации, мобилизация жирных кислот из жировых депо может обеспечить до половины потребностей животных в энергии. С другой стороны, коровы секретируют большое количество жирных кислот с молочными липидами: примерно в три раза больше, чем потребляют с кормами. Следовательно, в организме коров, тем более, жирномолочных, должно синтезироваться (с учетом синтеза жирных кислот в жировых депо) огромное количество жирных кислот. В целом по затронутым данным не трудно заключить, что коровы испытывают большое напряжение в жирнокислотном и глюкозном метаболизме, в особенности на пике лактации. Важное значение в этой связи приобретает комплексное изучение взаимосвязей между процессами метаболизма в печени, жировой ткани и молочной железе с целью управления молочной продуктивностью, жирномолочностью и здоровьем коров.

Цель и задачи исследований. В настоящей работе нами поставлена цель, изучить возможные клинические и физиолого-биохимические критерии и факторы лабильности и стабильности липидно-углеводного метаболизма у коров. Конкретно мы имели в виду следующий путь исследования: установить и изучить «стандартный» профиль липидно-углеводных метаболитов крови и жирнокислотный состав молочного жира у коров ярославской породы при нормированном кормлении в течение репродуктивного цикла - с одной стороны, и возможные изменения изучаемых показателей при разном времени наступления пика лактации и изменении уровня кормления в период раздоя - с другой. После чего обоснованно предложить способ оптимизации физиолого-биохимического состояния крупного рогатого скота в критические периоды воспроизводительного цикла. В этой связи требовалось решить следующие основные задачи:

1. Исследовать динамические особенности продуктивных качеств коров при разном времени наступлении пика лактации и в зависимости от разного уровня кормления в новотельный период.

2. Выяснить, находятся ли в каких-либо закономерных соотношениях уровни отдельных липидно-углеводных метаболитов крови (потенциальных предшественников синтеза молочного жира) с объемом и составом секретируемого молочного жира у этих животных на разных стадиях лактации, а также соотнести возможные метаболические (критические) сдвиги изучаемых показателей обмена по фазам репродуктивного цикла с исследуемыми факторами и динамикой физиологического состояния коров.

3. Определить выраженность клинического и субклинического состояния липидного метаболизма в печени у коров в период лактации и сухостоя, а также в зависимости от общего уровня корма в рационе.

4. Разработать и испытать новый способ оперативной коррекции и адаптации липидно-углеводного обмена в критические периоды физиологического состояния организма животного.

Научная новизна исследований. Работой впервые на современном уровне получены новые качественные данные о статусе липидно-углеводного обмена в зависимости от физиологического состояниям коров, дана параллельная характеристика жирнокислотного состава крови и молочного жира по стадиям полного репродуктивного цикла у коров ярославской породы, отличающейся, как известно, от других отечественных пород наиболее высокой и устойчивой жирномолочностью и адаптационной способностью. Показана высокая напряженность липидного метаболизма в печени у ярославских коров в раннюю фазу лактации и в конце стельности; проанализирована зависимость степени напряженности метаболизма и величин продуктивности от уровня энергетического и протеинового питания животных. На основе полученных результатов исследования предложен новый способ клинического контроля, восстановления и предупреждения возможных отклонений липидно-углеводного обмена в критические периоды воспроизводительного цикла.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что она расширяет и углубляет научные знания о физиолого-биохимической адаптации липидно-углеводного метаболизма у жвачных, в частности у коров. Полученные экспериментальные данные позволили лучше понять вклад тканевых липидных резервов в общую энергетику организма и образование молочного жира, что, в свою очередь, пополняет и вносит существенный вклад в развитие теории процессов лактации у жвачных животных в зависимости от физиолого-биохимических факторов и критериев. Материалы диссертационной работы послужили основой для изобретения способа оперативного клинического устранения и предупреждения физиологической и генетически обусловленной жировой инфильтрации печени. Материалы физиолого-биохимических исследований могут быть использованы в качестве стандартных параметров при разработке метаболических и клинико-биохимических профилей не только для молочных коров ярославской породы с целью учета этих данных в нормировании кормления, а также в контроле состояния и оптимизации энергетического и протеинового питания коров в период раздоя и в селекционной практике для отбора животных с более высокой эффективностью использования адаптационной (мобилизованной) энергии липидно-углеводного метаболизма на продукцию молочного жира без вреда для здоровья и получения технологически качественной молочной продукции. Предложенное средство для коррекции возможных отклонений липидно-углеводного метаболизма можно также использовать как эффективное средство профилактики и терапии различных форм гепатических расстройств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Особенности продуктивных качеств коров при разном времени наступления пика лактации и в зависимости от разного уровня кормления в новотельный период.

2. Параметры показателей липидно-углеводного метаболизма по фазам репродуктивного цикла у коров ярославской породы, в зависимости от типа лактации и разного уровня общей питательности рациона в первую треть лактации.

3. Взаимосвязанные изменения липидно-углеводного обмена с физиологическим и функциональным состоянием коров, энергетического баланса и живой массы с адаптацией коров к молокообразованию и секреции молочного жира (прогностическое значение системного анализа).

4. Клиническое и субклиническое состояние липидного метаболизма в печени у коров в период лактации и сухостоя, а также в зависимости от общего уровня корма в рационе.

5. Способ клинической (оперативной) коррекции и адаптации липидно-углеводного обмена в критические периоды физиологического и функционального состояния организма животного.

Апробация и реализация результатов научных исследований. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Московском отделении Всесоюзного биохимического общества АН СССР (Москва, март 1989); 1V Всесоюзном симпозиуме «Обмен липидов и использование жиров в кормлении сельскохозяйственных животных» (Сумы, октябрь 1889); межлабораторном заседании сотрудников отдела регуляции метаболизма и продуктивности животных ВНИИФБиП сельскохозяйственных животных (Боровск, октябрь 1989); IV Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика РАСХН Н.А.Шманенкова: Актуальные проблемы биологии в животноводстве (Боровск, сентябрь 2006); Всероссийской научно-практической конференции: Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Ульяновск, октябрь 2006); ХХ межреспубликанской научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, апрель 2007); ХХ Съезд Физиологического общества им. И.П.Павлова (Москва, май 2007); ХIV Международной научно-практической конференции «Современные проблемы интенсификации производства свинины». (Ульяновск, август 2007); Научно-практическом конгрессе «Актуальные проблемы ветеринарной медицины» (Санкт-Петербург, август 2007); Международной научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности производства животноводческой продукции» (Жодино, октябрь 2007); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы воспроизводства животных». (Дубровицы - Быково, октябрь 2007); I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», посвященной 85-летию Кубанского государственного аграрного университета (Краснодар, ноябрь 2007); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы кормления сельскохозяйственных животных. (Дубровицы, ноябрь 2007); Научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России» (Вологда, ноябрь 2007); Международной научно-практической «Современные проблемы повышения качества, безопасности производства и переработки продукции животноводства» (Винница, апрель 2008); международной научно-практической конференции «Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных» (Краснодар, апрель 2008); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск, май 2008); Межреспубликанской научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, май 2008); Международной научно-практической конференции «Проблемы интенсификации производства продуктов животноводства» (Жодино, октябрь 2008); Международной научно-практической конференции «Аграрный форум - 2008» (Сумы, октября 2008); международной научно-практической конференции «Проблемы увеличения производства продуктов животноводства и пути их решения» (Дубровицы, октября 2008); совместном заседании Ученого совета ГНУ СКНИИЖ и методической комиссии по физиологии и кормления с.-х. животных (Краснодар, ноябрь 2008); 2-ой международной научно-практической конференции «Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных». (Краснодар, апрель 2009); научно-практической конференции преподавателей, аспирантов и студентов Сумского НАУ (Сумы, апрель 2009); международной научно-практической конференции «Современные проблемы ветеринарного обеспечения репродуктивного и продуктивного здоровья животных», посвященной 100-летию со дня рождения профессора В.А.Акатова. (Воронеж, мая 2009).

Объект исследований. Крупный рогатый скот ярославской породы, голштинизированной и голштинской породы.

Предмет исследования. Молоко, живая масса, кровь и печень у коров.

Публикации результатов исследований. Всего по материалам диссертации опубликовано 56 статей, в том числе 11 в центральных рецензируемых периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ (список работ прилагается).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения материала и методов исследования, описания результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений производству, списка литературы. Работа изложена на 348 страницах машинописного текста, содержит 67 таблиц. Библиография включает в себя 684 наименования источников, в том числе 476 на иностранных языках.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Материал и методы

Для решения поставленных в диссертации задач проведено три серии исследований: научно-производственная работа первой и второй серии была выполнена в условиях совхоза «Правдино» Некоузского района Ярославской области; третья серия испытательных исследований проходила на территории Краснодарского крае и Ростовской области; лабораторно-аналитическая часть работы проводилась во ВНИИФБиП с.-х. животных и в СКНИИЖ.

Таблица 1.

ОБЩАЯ СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1-я серия	2-я серия	3-я серия
3 группы по 16 голов	3 группы по 8 голов	5 опытов не менее 7-10 голов в группе
Разные типы лактации	Разные уровни кормления	Разные схемы коррекции гипертрофии печени
Репродуктивный цикл	Новотельный период	До и после отельный период
Продуктивность, клиническое состояние, биохимический анализ молока и крови	Продуктивность, клиническое состояние, биохимический анализ крови

Первая серия исследований выполнена на 16-ти типичных для ярославской породы коровах (в каждой группе), подобранных в соответствии с принципом парных аналогов, в хозяйстве. На протяжении всего репродуктивного цикла они получали сбалансированный по общей питательности (энергии) и питательным веществам рацион (нормы ВАСХНИЛ, 1986). Структура рациона определялась набором тех кормов, которыми располагало хозяйство в отдельные сезоны года. В стойловый период рацион состоял из травяного силоса, сена, корнеклубнеплодов, травяной муки и концентратов. В летний период коровы пользовались пастбищем, получали зеленую подкормку из бобово-злаковой смеси и концентраты в зависимости от величины удоя.

У подопытных коров на протяжении всей лактации ежедневно учитывали молочную продуктивность, определяли содержание жира и белка в молоке, а также отбирали ежемесячно среднесуточную пробу молока для выделения из него и изучения жирнокислотного состава молочного жира. Живая масса регистрировалась нами через каждый месяц в течение опыта путем взвешивания животных один раз в сутки в два смежных дня. Параллельно с этими исследованиями ежемесячно проводили перкуссию и пункционную биопсию печени. В пробах (образцах) крови, получаемых с двукратной повторностью в два смежных дня из яремной вены, определяли общепринятыми методами: глюкозу, ЛЖК, кетоновые тела, неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК), общие липиды, триацилглицеролы, бета-липопротеины и жирнокислотный состав.

Вторая серия исследований была проведена в стойловый период на трех группах новотельных коров (по 8 голов в группе), в том же хозяйстве в течение периода раздоя (в первые сто дней лактации). Коровы были подобраны в группы по принципу парных аналогов (числу лактаций, продуктивности, живой массе).

Основное различие в кормлении подопытных животных заключалось в том, что коровы контрольной группы получали рацион с рекомендуемым уровнем энергии и протеина, коровы второй группы - рацион с повышенным уровнем энергии и протеина на 15% по сравнению с контрольными животными, коровы третьей группы - с пониженным уровнем этих компонентов рациона на 15%.

У животных на протяжении опыта учитывали удои, живую массу, поедаемость корма, определяли содержание белка и жира в молоке и жирнокислотный состав молочного жира. Пробы крови для определения липидно-углеводных показателей (глюкозы, ЛЖК, кетоновых тел, НЭЖК, триацилглицеролов, общих липидов и бета-липопротеинов) были взяты с двукратной повторностью из яремной вены (за час до утреннего кормления) на 15-20, 45-50 и 75-80-ый дни лактации. Кроме того, на 20-й, 50-й и 80-й дни лактации проводили перкуссию и биопсию печени у подопытных коров. В образцах печени определялось содержание общих липидов и триацилглицеролов.

Третья серия исследований включала в себя пять опытов испытания и апробации способа оперативного клинического устранения и предупреждения физиологической и генетически обусловленной жировой инфильтрации печени в критические периоды физиологического и функционального состояния организма животного. В группах было не менее 7-10 голов животных голштинизированной и голштинской породы. Базовыми хозяйствами этой серии исследований были: ООО АФ «Приволье» Славянского района, ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района, СПК (колхоз) «Знамя Ленина» Щербиновского района, ОАО «Новоивановское» ныне ОАО «Новак» Новопокровского района Краснодарского края; СПК «Заветы Ильича» и СПК им. «Калинина» Азовского района Ростовской области. В этих хозяйствах с помощью метода перкуссии отбирались новотельные коров с увеличенными границами печеночного притупления. У коров до и после испытаний бралась кровь на гематологические и биохимические исследования. Во время испытаний и после него учитывалась молочная продуктивность и общее состояние животных.

Полученные данные подвергали статистической обработке по Стьюденту (Плохинский, 1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Динамические особенности продуктивных качеств коров при разном типе лактации

Как следует из рисунков 1-3, динамика секретируемого коровами молока и качественные показатели по периодам (месяцам) лактации несколько отклоняется, не только среди групп с разным типом лактации, но и от известной картины изменений продуктивности, характерной, по-видимому, для большинства других пород молочного скота.

Рис.1.

Максимальный удой у животных в наших исследованиях, соответственно по группам, был зарегистрирован на четвертом (19,9 кг), на третьем (21,16 кг) и пятом (20,96 кг) месяце лактации с постепенным снижением до и более выраженным после 7-го месяца лактации. При этом важно отметить, что, не смотря на не достоверное различие величин среднесуточного удоя за лактацию у коров всех трех групп, динамика его по всем месяцам лактации у животных 2-ой группы была достоверной по отношению к коровам 3-ей и 2ой группы, исключение в этом случае оказался только восьмой месяц лактации.

В течение лактации, как показали наши исследования, наблюдается заметное изменение жирности молока (рис. 2). Наименьшая ее величина, как и у других пород, имела место в разгар лактации с заметным повышением в начале лактации и к началу запуска животных. Напротив, объем секреции молочного жира (рис. 3), зависящий, как известно, от величины удоя, наибольшим был в разгар лактации.

Рис. 2. Рис. 3.

Контрольный анализ за процентным содержанием белка в молоке у коров первой серии исследований показала (рис. 4), что животные с затяжным пиком лактации имели самую высокую белковомолосность и продукцию белка в молоке (рис. 5). В свою очередь эти животные имели закономерно низкую жирность молока и продукцию молочного жира (рис. 2 и 3).

Рис. 4 Рис. 5.

В липидах молока, которые как известно, состоят преимущественно из триацилглицеролов, у ярославских коров в наших исследованиях было идентифицировано 19 жирных кислот от С_6:0 до С_20:0. Из них на общую сумму С₁₈ кислот приходится около 50%. При этом прослеживаются две четкие тенденции изменений по мере течения лактации: увеличение пропорции жирных кислот с 16-ю углеродными атомами (рис. 6) и, по-видимому, компенсаторное уменьшение доли кислот с 18-ю углеродными атомами (рис.7).

Таблица 2.

Пропорция жирных кислот в молоке у коров первой серии исследований (%).

Жирные кислоты	1 группа	2 группа	3 группа	среднее значение по трем группам
	среднее значение за лактацию
С6:0-12:0	3,86 + 0,46	5,71 + 0,33	2,70 + 0,23	4,09 + 0,88
С14:0	4,36 + 0,27	6,54 + 0,08	2,34 + 0,14	4,41 + 1,21
С14:1	1,72 + 0,19	2,99 + 0,07	0,86 + 0,07	1,85 + 0,62
С15:0	1,66 + 0,18	3,23 + 0,24	0,99 + 0,08	1,96 + 0,66
С15:1	0,77 + 0,12	1,65 + 0,06	0,62 + 0,07	1,01 + 0,32
С16:0	27,79 + 1,43	30,86 + 0,94	25,16 + 1,49	27,94 + 1,65
С16:1	2,93 + 0,82	2,91 + 0,12	2,94 + 0,11	2,93 + 0,01
С17:0	1,68 + 0,09	3,45 + 0,22	0,97 + 0,06	2,03 + 0,74
С17:1	0,89 + 0,07	1,76 + 0,02	0,65 + 0,05	1,10 + 0,34
С18:0	16,92 + 0,84	14,19 + 1,23	20,07 + 0,75	17,06 + 1,70
С18:1	28,89 + 1,63	22,58 + 1,81	30,25 + 1,60	27,24 + 2,36
С18:2	3,08 + 0,19	1,47 + 0,17	4,26 + 0,16	2,94 + 0,81
С18:3	2,76 + 0,23	1,32 + 0,05	3,92 + 0,30	2,67 + 0,75
С19:0	0,92 + 0,18	0,59 + 0,19	1,79 + 0,33	1,10 + 0,36
С20:0	1,77 + 0,07	0,75 + 0,07	2,48 + 0,06	1,67 + 0,50

Уровень пальмитиновой и стеариновой кислоты (рис. 8) в общем составе жирных кислот повышался до пика лактации, а олеиновой уменьшался. Эти кислоты были главными кислотами, балансирующими общий процент жира в молоке. Максимальный процент пальмитиновой и стеариновой кислоты наблюдается в период наивысших удоев. Суммарная пропорция средних величин за лактацию кислот с числом углеродных атомов меньше 16-ти у исследуемых животных 1-ой группы была 12,38%, у коров 2-ой группы - 20,12%, а у 3-ей - 7,51%. Это, в свою очередь, указывает, что у коров второй группы молочная железа обладает большей жирсинтезирующей функцией. В пользу повышенной жирпоглотительной функции молочной железы, указывают графические данные рис. 7, где пропорция жирных кислот с 18-ю углеродными атомами, которые полностью зависят от поступления их из кровотока, у коров 3-ей группы была выше.

Рис. 6. Рис. 7.

Общая сумма насыщенных кислот (рис. 9) в липидах молока ярославских коров, главными представителями которых также являются стеариновая и пальмитиновая кислота, повышалась вплоть до пика лактации. В последующем доля насыщенных жирных кислот в молочном жире снижалась до девятого месяца лактации как за счет увеличения моно-, так и полиненасыщенных жирных кислот.

Рис. 8. Рис. 9.

Некоторые различия в пропорциях жирных кислот молочного жира были связаны с различиями коров по уровню продуктивности и времени наступления пика лактации. При более позднем наступлении пика лактации (на 4-5 мес. по сравнению с пиком на 2-3 мес.) на большую величину повышается доля синтезируемых в клетках вымени жирных кислот в аналогичную стадию лактации. С известным приближением можно считать что между содержанием стеариновой и олеиновой кислот в молочном жире ярославских коров существует обратнозависимые соотношения, причем с увеличением молочной продуктивности коров в молочном жире повышается доля стеариновой кислоты и снижается - олеиновой.

Естественно интересно было далее выяснить, как соотносится уровень продуктивности и жирнокислотный состав молочного жира с показателям физиологического состояния и фонда липидно-углеводных метаболитов в крови на отдельных фазах лактации и сухостоя у тех же самых животных. Но даже из выше рассмотренного материала можно заключить что животные 2-ой группы имеют лучшие адаптивные и продуктивные качества. У них был самый низкий показатель лабильности при повышенных показателях продукции молока и молочного жира. К тому же высокая степень насыщенности липидов молока, температура плавления которых в десятки раз выше, в технологическом (качественном) аспекте, при производстве молочных продуктов, превосходят продукты, содержащие низкую долю насыщенных жирных кислот.

2. Физиолого-биохимические показатели лабильности липидно-углеводного метаболизма по фазам репродуктивного цикла

Важным физиологическим показателем состояния животного является его живая массы. Усиление катаболизма ведет к потере массы тела, расходованию резервных веществ организма. Увеличение живой массы свидетельствует о преобладании процесса накопления, восстановления израсходованных и создания новых запасов питательных веществ.

Результаты ежемесячного взвешивания коров показали, что после отела живая масса животных уменьшалась до 4-го месяца лактации у животных 1-ой группы, а у коров 2-ой до 3-го месяца и у 3-ей группы до 5-го месяца. Наиболее значительные потери массы (более 18-26 кг в месяц) наблюдались с первого по второй месяц лактации. В дальнейшем убыль снижалась, и после достижения пика лактации отмечался прирост живой массы коров до отела. Повышение веса животных до отела может быть отчасти объяснено повышенным уровнем анаболических процессов и усиленным отложением запасных веществ. Но, скорее всего, основная часть прироста объясняется увеличением массы плода. Резкое снижение массы животных в начальный период лактации обусловлено мобилизацией тканевых (прежде всего липидных) резервов, т.е. усилением катаболических процессов в результате возникшего дефицита энергии на поддержание лактации. Состояние же дефицита вызывается недостаточно развитой в начале лактации функцией потребления корма (Овчаренко, Медведев, 1987; Faverdin, Hoden, Coulon, 1987).

Рис. 10.

Прирост массы тела коров начинал проявляться со следующего месяца после пика лактации. Повышению веса в это время способствовало накопление запасных жировых резервов за счет высокого потребления корма и сокращения затрат на продукцию.

Визуально наблюдаемое уменьшение живой массы тела у подопытных животных с началом лактации (рис. 10) свидетельствует об усилении у них мобилизации тканевых резервов, как жировых, так белковых. Этому процессу сопутствовали изменения качественного состава молочного жира (табл. 2). Так у животных 3-ей, обладающих большей живой массой тела, доля жирных кислот с более чем 18-ю и 18-ю углеродными атомами была выше в секретируемом молочном жире, что указывает на преобладающую жирпоглотительную и жиросекретирующую функцию молочной железы, животных этой группы. Возможно поэтому же коровы с большей массой тела имели большую продукцию белка с молоком. Необходимо также обратить внимание и на то обстоятельство, что животные большой массой (3-ей группы) теряли больше собственного веса за репродуктивный цикл, чем коровы меньшей живой массой, на 44,37 кг, и удивительно еще то, что животные этой группы практически на такую же величину (39,73 кг) продуцировали больше белка с молоком за лактацию.

Из результатов наших исследований получается, что коровы 2-ой группы (меньшего веса) меньше расходуют собственные резервы своего тела на продуктивные цели. Однако, и у этих животных трижды за воспроизводительный цикл были зарегистрированы достоверные колебания живой массы, на 1-ом, 2-ом и 12-ом месяцах. У животных первой группы таких достоверных изменений своего тела было пять, на 1-ом, 2-ом, 8-ом, 10-ом и 11-ом месяцах. В самом критическом отношении по кратности этих достоверных изменений оказались животные 3-ей группы. При этом проще отметить, что только на 4-ом и 5-м месяцах из 12 не было изменений.

Сопоставление глюкозной динамики с лактационной кривой подопытных коров дает возможность предположить об отсутствии строгой зависимости (а может быть и всякой зависимости с определенного порога концентрации) между использованием молочной железой глюкозы и ее концентрацией в крови. Видимо, железа может извлекать из крови вполне достаточное количество глюкозы для обеспечения синтеза лактозы, НАДФН, АТФ, глицерола и ряда заменимых аминокислот даже при относительно низких ее концентрациях в крови.

Рис. 11. Рис. 12.

У жвачных животных главным источником энергии является ЛЖК, а не глюкоза. Кроме окисления, ЛЖК используется для синтеза в первую очередь липидов, углеводного скелета заменимых аминокислот, а пропионат и для синтеза углеводов. Наши данные позволяют говорить не только о связи уровня ЛЖК с динамикой глюкозы в крови, но и о связи с функциональным состоянием пищеварительного тракта животных, так как обнаруживается тенденция к повышению их концентрации в крови по ходу лактации, что по всей видимости, можно объяснить усилением способности животных потреблять корма по мере удаления срока от времени отела. При этом необходимо отметить, что коровы 2-ой группы имели достоверно выше уровень ЛЖК в крови, чем животные третьей и контрольной группы.

Средний уровень кетоновых тел в цельной крови ярославских коров не выходит за пределы общепринятых физиологических норм для коров других пород молочного скота. Достоверное повышение концентрации этих метаболитов имело место в первые два месяца лактации (рис. 13). Основной причиной этого является, видимо, дефицит энергии (возможный отрицательный баланс энергии) в начале лактации, сопутствующая ему интенсивная тканевая мобилизация жирных кислот, неполное окисление которых давало подъем уровня кетонов в крови. Об этом свидетельствуют, в частности, относительно высокие концентрации НЭЖК в крови подопытных коров в первые месяцы (рис. 14). Усиление лактации сопровождается увеличением мобилизации жирных кислот из жировых депо организма не только на нужды энергии, но и на процессы синтеза молочного жира. Снижение концентрации НЭЖК во второй половине лактации и в сухостойный период обусловлено, очевидно, усилением липогенеза и отложением липидов в теле. НЭЖК могут доставлять вдвое больше энергии чем глюкоза (Vernon, 1980; et al.) поэтому их уровень в крови в настоящее время используется как чувствительный индикатор метаболического состояния организма. Основываясь на динамики НЭЖК и, как будет показано ниже, на данных о функции печени можно заключить, что ярославские коровы в период максимальной секреции молока испытывают значительное метаболическое напряжение.

Рис. 13. Рис. 14.

Динамика общих липидов в крови (рис. 15) по периодам воспроизводительного цикла коров внешне имела схожую графически динамику с ЛЖК (12), но при этом имела обратнозависимую тенденцию в концентрации этих метаболитов в крови у контролируемых групп коров. Так при самым высоком уровне общих липидов в крови у животных 3-ей группы была самая низкая концентрация ЛЖК, и наоборот у коров 2-ой группы при низком содержании общих липидов в крови уровень ЛЖК был самый высокий. По-видимому, увеличение фонда липидов только отчасти обусловлено большим потреблением жира с кормом. Главный же «прирост» следует отнести за счет их синтеза, для жвачных, в жировой ткани и их реэстерификации в печени.

Схожую с общими липидами динамику по ходу репродуктивного цикла мы наблюдали и в отношении триацилглицеролов. Минимальная их концентрация имеет место в разгар лактации с более или менее неуклонным их возрастанием к запуску животных; в сухостойный период уровень триацилглицеролов достигает максимальной величины (47,4-53,6 мг%). Эти данные указывают на то, что использование триацилглицеролов на синтетические нужды в период лактации животных существенно отличается от использования других липидных классов. По данным ряда авторов, исследовавших артериовенозную разницу триацилглицеролов по молочной железе, наибольшее их количество поглощается выменем в первые месяцы лактации, наименьшее - в конце лактации (Медведев, 1978; и др.). Различия по величине фонда триацилглицеролов в крови имели место не только между животными разных фаз лактации, но и между коровами разного уровня жирномолочности. Возможно, что уровень жирномолочности коров, даже в пределах одной и той же породы, в значительной степени определяется особенностями их липидного и прежде всего триацилглицерольного метаболизма.

Рис. 15. Рис. 16.

В первые месяцы лактации (в период наибольшего продуцирования молока и жира) содержание бета-липопротеинов в крови коров было наименьшим, что, вероятно, указывает на их интенсивное использование молочной железой.

Основываясь на приведенных выше данных можно заключить, что по большинству показателей липидно-углеводного обмена ярославские коровы принципиально не отличаются от коров других пород. Заметные уклонения, однако, отмечаются по величинам фонда триацилглицеролов в крови - ярославские коровы характеризуются заметно повышенным уровнем в крови триацилглицеролов и бета-липопротеинов: основных источников преформированных жирных кислот для синтеза молочного жира. Более выраженные сдвиги метаболизма отличаются в первую треть лактации и в конце стельности животных. Вариации ЛЖК и в меньшей степени - глюкозы и кетонов (нестрого или вовсе не закономерно) обусловлены, очевидно, неодинаковым обеспечением и потреблением на разных фазах репродуктивного цикла животных энергии с кормом.

Рис. 17.

При рассмотрении динамики жирнокислотного состава липидов крови, представленного в таблице 3, следует, прежде всего, отметить, что основную массовую их долю составляют кислоты с длиной углеродной цепи 16 и 18 атомов. На долю С₁₈ приходится в среднем 65,5% общего количества кислот. Наибольшим суммарным количеством из длинноцепочных кислот отличается С_18:2.

Таблица 3.

Доля жирных кислот и их групп в крови у коров 1-ой серии исследований (%).

код ЖК и их групп	1 группа	2 группа	3 группа	среднее значение по трем группам
	среднее значение за лактацию
<С16	3,64 + 0,34	5,61 + 0,19	2,04 + 0,23	3,76 + 1,03
С16:0	16,10 + 1,46	12,91 + 1,18	20,05 + 1,43	16,35 + 2,07
С16:1	2,34 + 0,08	2,40 + 0,08	2,27 + 0,22	2,34 + 0,04
У С16	18,43 + 1,47	15,31 + 1,24	22,32 + 1,65	18,69 + 2,03
У С17	3,92 + 0,32	6,07 + 0,44	2,01 + 0,32	4,00 + 1,17
С18:0	16,57 + 1,04	13,66 + 1,12	19,87 + 0,81	16,70 + 1,79
С18:1	13,59 + 0,96	14,85 + 0,88	12,20 + 0,59	13,55 + 0,77
С18:2	30,67 + 2,41	33,01 + 2,54	28,33 + 2,42	30,67 + 1,35
С18:3	4,71 + 0,88	6,21 + 0,87	3,10 + 0,46	4,67 + 0,90
У С18	65,54 + 2,12	67,73 + 1,49	63,50 + 1,56	65,59 + 1,22
У С16 и С18	83,97 + 0,75	83,05 + 0,28	85,82 + 0,46	84,28 + 0,81
>С18	8,47 + 0,35	5,27 + 0,34	10,13 + 0,59	7,96 + 1,43
насыщенные	46,69 + 2,47	40,23 + 2,52	52,99 + 2,08	46,64 + 3,68
ненасыщенные	53,31 + 2,47	59,77 + 2,52	47,01 + 2,08	53,36 + 3,68
в т.ч. моно-	17,93 + 1,12	20,54 + 0,87	15,58 + 0,80	18,02 + 1,43
поли-	35,38 + 2,93	39,22 + 3,38	31,48 + 2,87	35,36 + 2,23
И.Н.Л.	0,92 + 0,09	0,71 + 0,07	1,17 + 0,10	0,93 + 0,13

Теперь если иметь в виду, что примерно Ѕ пальмитиновой кислоты синтезируется непосредственно в молочной железе (Dils, 1983), то можно предположить, что липогенез в молочной железе наиболее активно происходит у животных 2-ой группы, по сравнению с животными 1-ой и 3-ей групп, у которых, как мы видим из табл. 3 он во многом обеспечивается за счет жирных кислот, поступающих из крови. Обратная тенденция наблюдается в содержании в крови олеиновой, линолевой и линоленовой кислот по сравнению с концентрацией их в молоке. Например при самом высоком содержании этих кислот в крови у коров 2-ой группы, наличие их в молоке было ниже чем у животных остальных групп. Из этого можно предположить, что, по-видимому, из-за более активной десатурации стеариновой кислоты, имеющей место в молочной железе коров 2-ой группы, эти животные были лучше себя обеспечивали незаменимыми жирными кислотами с 18-ю углеродными атомами.

Приведенные выше данные о жирнокислотном составе липидов крови коров, которые являются одним из основных предшественников жира молока, и которые являются основной формой транспорта энергетических метаболитов, свидетельствуют о наличии хорошо скоординированной системы адаптивных реакций, направленных на поддержание внутреннего гомеостаза организма.

3. Показатели липидно-углеводного обмена и продуктивность коров при разных уровнях питания в первую треть лактации

Основные различия между группами коров нашего производственного опыта заключались в том, что 2 группа получала рацион на 15% выше, а 3 группа на 15% ниже рекомендованного уровня энергии и протеина по сравнению контрольными животными.

Испытуемые уровни энергетического и протеинового питания коров оказали существенное влияние на их молочную продуктивность в период раздоя. Коровы с повышенным уровнем питания (2-ая группа) имела достоверно более высокий среднесуточный удой; по сравнению с удоем контрольной группы на 12% и третьей группы на 32%. В течение опытного периода у коров второй и контрольной групп имело место увеличение продуктивности, у животных третьей группы величина удоя практически не возросла (таблица 4).

Групповые различия между коровами наблюдались также и по жирномолочности. Коровы второй группы имели несколько меньшую в сравнении с другими группами жирность молока, что вполне объяснимо в виду известной отрицательной корреляции между величиной удоя и жирностью молока. Заметно большая жирность молока у коров третьей группы не компенсировала секреции молочного жира в целом за период опыта. У коров второй и контрольной группы в течение периода исследований количество молочного жира было постоянно растущей величиной вследствие, очевидно, повышения удоев. У коров третьей группы из-за незначительного повышения удоев с течением лактации количество молочного жира не увеличилось. За исследуемый период коровы второй

группы секретировали на 13,27 кг больше молочного жира, чем животные контрольной группы, и на 19,93 кг больше, чем коровы третьей группы (Р?0,05 и Р?0,01 соответственно).

Таблица 4.

Динамика продуктивных качеств коров второй серии исследований

группы коров	месяцы лактации	Среднее значение
	1-ый	2-ой	3-ий
суточный удой, кг
1	14,68 + 0,65	16,84 + 0,71*	18,74 + 0,65**	16,75 + 0,50
2	16,89 + 0,69	20,54 + 0,53**	21,90 + 0,47**	19,78 + 0,63
3	14,46 + 0,14	14,76 + 0,22	15,67 + 0,19**	14,96 + 0,13
жирность молока, %
1	5,23 + 0,16	4,91 + 0,19	4,63 + 0,05**	4,92 + 0,09
2	5,12 + 0,19	4,73 + 0,16	4,45 + 0,05	4,76 + 0,04
3	5,14 + 0,10	4,99 + 0,08	4,72 + 0,05**	4,95 + 0,06
белковость молока, %
1	3,81 + 0,12	3,66 + 0,12	3,63 + 0,16	3,70 + 0,02
2	335 + 0,15	3,45 + 0,13	3,63 + 0,05	3,48 + 0,07
3	4,05 + 0,09	3,75 + 0,08	3,56 + 0,07	3,78 + 0,06
живая масса тела, кг
1	512,50+10,82	486,25 + 10,68	475,00 + 10,18	491,25+11,11
2	506,88 + 8,50	490,00 + 7,79	485,00 + 7,32	493,96 + 6,62
3	493,13 + 9,11	462,50 + 8,81	432,50 + 8,81	462,71 + 17,5

(** - 0,01; * - 0,05)

Животные всех групп на первом месяце лактации не имели существенных различий по процентному содержанию белка в молоке (таблица 4). В последующие месяцы исследуемого периода у животных 2-й группы процент молочного белка повысился, у контрольной - несколько снизился, а у 3-й - достоверно снизился (Р?0,01).

Исследование поведения живой массы на воздействие разных уровней кормления у новотельных лактирующих коров, показало прямую зависимость динамики живой массы тела и продуктивности от уровня потребления корма.

Динамика основных жирных кислот в молоке у коров второй серии исследований (%). Таблица 5.

Код жирных кислот	первая группа	вторая группа	третья группа
	месяцы лактации	Среднее значение	месяцы лактации	Среднее значение	месяцы лактации	Среднее значение
	1	2	3		1	2	3		1	2	3
<С16	8,62	9,24	11,08	9,64	11,06	12,30	14,36	12,57	7,34	8,58	10,35	8,75
С16:0	25,73	28,86	32,49	29,02	22,20	23,65	24,21	23,35	28,16	32,63	34,61	31,80
С16:1	2,54	2,79	3,15	2,83	2,36	2,38	2,37	2,37	2,67	3,24	3,39	3,10
У С17	1,78	2,02	1,97	1,93	1,98	2,02	1,53	1,99	2,31	2,19	2,68	2,40
С18:0	18,56	19,49	20,62	19,56	19,74	20,24	22,02	20,67	21,19	21,79	24,34	22,44
С18:1	34,41	29,88	24,02	29,44	34,61	32,05	27,70	31,45	29,66	24,32	17,93	23,97
С18:2	3,38	2,99	2,40	2,92	3,97	3,61	3,65	3,74	2,93	2,51	1,90	2,45
С18:3	1,93	2,58	2,32	2,27	1,75	1,72	1,74	1,74	2,28	1,88	1,98	2,05
>С18	3,05	2,15	1,95	2,39	2,33	2,03	1,98	2,12	3,46	2,86	2,82	3,04
У С16	28,27	31,65	35,64	31,85	24,56	26,03	26,58	25,72	30,83	35,87	38,00	34,90
У С18	58,28	54,94	49,36	54,19	60,07	57,62	55,11	57,60	56,06	50,50	46,15	50,91
У С16 и С18	86,55	86,59	85,00	86,04	84,63	83,65	81,69	83,32	86,89	86,37	84,15	85,81
насыщенные	55,81	59,67	65,32	60,27	55,27	57,80	63,02	58,36	59,06	65,46	71,61	65,68
ненасыщенные	44,19	40,33	34,68	39,73	44,73	42,20	37,98	41,64	40,04	34,54	28,39	34,32
И.Н.Л.	1,26	1,48	1,88	1,55	1,24	1,37	1,66	1,40	1,50	1,90	2,52	1,91

В значительной зависимости от питания оказался жирнокислотный состав липидов подопытных коров (таблица 5). Изменилось процентное содержание С_16:0, С_18:0, С_18:1 и С_18:2 кислот. Наблюдалось закономерное повышение с увеличением срока лактации доли коротко- и среднецепочных жирных кислот и более высокий их процент в молочном жира коров второй группы, т.е. при более обильном кормлении животных. С повышением нормы кормления увеличивается пропорция насыщенных жирных кислот в липидах молока.

Разные уровни питания достоверно не изменили пропорцию стеариновой кислоты в молочном жире, но при повышенном уровне питания определенно снижается доля олеиновой кислоты и вся сумма С₁₈ кислот. Напротив, доля полиненасыщенных кислот в молочном жире заметно выше у животных с дефицитным уровнем питания. Компенсаторной реакцией организма на эти условия питания является мобилизация энергии из тканей в форме жирных кислот с преобладанием их составе ненасыщенных компонентов.

Средние численные значения исследуемых метаболитов в крови коров этой серии исследований приведены в таблице 6. У животных 2-й группы концентрация глюкозы в крови была достоверно выше, чем у животных 1-й и 3-й групп. Можно допустить, что принятая на сегодня норма кормления для коров контрольной группы и тем более дефицитный уровень кормления для 3-й группы во время интенсивной лактации не может обеспечить организм энергией и субстратами, в частности глюкозой. Даже на основе этого фрагмента исследований глюкозу можно рассматривать в качестве одного из первых факторов лимитирования биосинтеза молока у коров в раннюю фазу лактации.