Патофизиологические особенности теплового стресса у коров с гепатобилиарными нарушениями

УДК 619:616.36;636.2.034
DOI 10.33861/2071-8020-2022-3-21-23

Кузьминова Е.В., Рудь Е.Н., Семененко М.П., Абрамов А.А., Рогалева Е.В.
ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии», г. Краснодар

Молочное скотоводство в России является ведущей отраслью сельского хозяйства и его развитие имеет большое значение в обеспечении продовольственной независимости страны. Интенсификация современного отечественного животноводства сопряжена с рисками роста несоответствия между физиологическими возможностями животных и имеющимися параметрами их кормления и содержания, что способствует возникновению нарушений обмена веществ и является серьезной предпосылкой для появления многих болезней, в том числе, гепатопатий [3, 12].

Печень является центральным органом химического гомеостаза организма, в котором происходит огромное количество биохимических реакций, выполняются жизненные функции - участие в метаболизме белков, углеводов, липидов, пигментов, витаминов и других веществ, экскреция желчи, обезвреживание токсинов, депонирование микроэлементов и многое другое. Печень также играет важную роль в химической терморегуляции организма, поэтому при нарушении ее функции у животных ухудшаются механизмы, направленные на поддержание постоянной температуры тела [4, 7, 9, 10].

По способности регулировать температуру своего тела животные делятся на две большие группы: пойкилотермные и гомойотермные. Температура тела пойкилотермных животных (хладнокровных, беспозвоночных, рыб, земноводных и пресмыкающихся) непостоянна. В отличие от пойкилотермных, гомойотермные животные (теплокровные млекопитающие и птицы) сохраняют постоянный тепловой баланс между теплопродукцией и теплоотдачей, и соответственно поддерживают постоянную температуру тела. В экстремальных условиях изменений температуры окружающей среды гомойотермные животные реагируют реакцией стресса (температурный тепловой или холодовой стресс) [5, 8].

Тепловой стресс - это результат дисбаланса между притоком тепла из окружающей среды и его выделением организмом. Причиной теплового стресса является высокая температура окружающей среды, особенно при низкой или повышенной влажности и метаболической нагрузке. Противоречие между высокой молочной продуктивностью современных пород крупного рогатого скота и низкой термотолерантностью их организма развивается на фоне продолжающегося глобального потепления климата. По результатам метеорологических наблюдений средние показатели потепления климата на территории России выше глобальных. Разность между максимумом и минимумом среднегодовой температуры в стране достигает 3-4°С, в то время как для земного шара величина этого показателя лишь немного превосходит 1°С. В результате глобальное потепление превращает климат Краснодарского края практически в тропический, а 40-градусная жара в регионе длится как минимум месяц. Учитывая, что для большинства современных пород крупного рогатого скота зона комфорта находится в диапазоне температур окружающей среды от +4 до +20°С, а для высокопродуктивных коров от +9 до +16°С, то воздействие теплового стресса обусловливает ухудшение здоровья коров, снижение их резистентности, репродуктивных качеств и молочной продуктивности [1, 2, 6, 11, 13, 14, 15].

Решение проблемы включает ряд взаимосвязанных звеньев, каждый из которых нуждается в тщательном изучении. К их числу относится исследование механизмов влияния теплового стресса на организм высокопродуктивных молочных коров с гепатобилиарными нарушениями для выяснения процессов их адаптации к действию температурного фактора, что в дальнейшем позволит разрабатывать адекватные стратегии фармакокоррекции организма животных в условиях длительного воздействия высоких температур окружающей среды.

Цель работы - изучить влияние теплового стресса на молочную продуктивность и гормональный статус коров с гепатобилиарными нарушениями.

Материалы и методы исследования. Исследования проводились на коровах голштинской породы, содержащихся в хозяйстве, расположенном в Красноармейском районе Краснодарского края.

Период по изучению патофизиологических изменений в организме коров при тепловом стрессе определяли на основании расчётных показателей температурно-влажностного индекса (ТВИ) с учетом среднесуточной температуры и влажности окружающей среды. Показатель ТВИ менее 68 указывает на то, что скот находится в зоне комфорта; от 72 до 79 - животные испытывают умеренный тепловой стресс; от 80 до 89 - высокий тепловой стресс; более 90 - крайне высокий тепловой стресс; ТВИ свыше 100 - возможен летальный исход.

Для проведения исследований при показателе ТВИ менее 68 по принципу парных аналогов было сформировано две группы коров, находящихся на 2-3 месяце лактации (по 30 голов в каждой): первая группа - здоровое поголовье; вторая - с гепатобилиарными нарушениями. Для формирования выборок предварительно проводилось клиническое обследование дойного стада и биохимический анализ крови. Наличие патологии печени у коров подтверждалось проведением УЗИ-исследования гепатобилиарной системы.

УЗИ-диагностика проводилась с помощью ветеринарного ультразвукового сканера PS-380V (Россия, длина волны датчика 5,0 мГц), при которой оценивались эхогенность, структура и звукопроводимость паренхимы ткани печени.

Пробы крови для исследований отбирались у 10 коров из каждой группы в начале эксперимента (в весенний период - при ТВИ менее 68) и через два месяца (в летний период при развитии у коров теплового стресса - при ТВИ выше 72). В сыворотке крови определялась концентрация гормонов - на иммунологическом анализаторе «Multiscan FC» с использованием коммерческих наборов производства ЗАО «НВО Иммунотех».

В период эксперимента ежедневно велся учет молочной продуктивности по всем животным. Для определения качественных показателей молока в начале и конце опыта отбиралась средняя проба из суточного молока от коров за три смежных дня, в которой определялась массовая доля жира и белка на приборе «Лактан», лактоза - на анализаторе «АКМ-98».

Полученные в опытах цифровые данные обрабатывались с использованием пакета статистических программ Statistica 10.0. Достоверность различий между сериями определялась с помощью t-критерия Стьюдента.

Результаты исследования и их обсуждение. В результате проведенных исследований установлено, что в летний период в Красноармейском районе Краснодарского края крупный рогатый скот постоянно находится в условиях теплового стресса с преобладанием по степени тяжести умеренного теплового стресса. За учитываемый период наиболее высокий ТВИ зарегистрирован в июле с доминирующими показателями выше 72, а в ряде случаев - выше 80.

В течение периода наблюдений одна корова из группы животных с гепатобилиарными нарушениями была отправлена на вынужденный убой (в первой декаде июля при ТВИ выше 80). При диагностическом вскрытии у животного был поставлен диагноз - жировой гепатоз.

Если рассматривать в сравнительном аспекте по группам данные по молочной продуктивности коров, то на начало опыта у животных с гепатобилиарными нарушениями суточные удои были ниже, чем у здорового поголовья на 21,3% (табл. 1).

Таблица 1 Динамика показателей молочной продуктивности и качественного состава молока коров при тепловом стрессе (M±m, n=30)

Показатели	Группы
	1 - здоровые		2 - с гепатопатологией
	начало опыта	конец опыта	начало опыта	конец опыта
Суточный удой, кг	31,3±1,86	26,4±2,01*	25,8±3,05	21,9±2,14
Массовая доля жира, %	3,58±0,01	3,16±0,02**	3,26±0,03	2,95±0,05*
Массовая доля белка, %	3,29±0,06	3,21±0,04	3,14±0,07	2,82±0,02*
Массовая доля лактозы, %	4,85±0,07	4,78±0,11	4,69±0,09	4,51±0,05
Количество соматических клеток, тыс / мл	148,9±11,5	189,4±10,3	165,3±15,6	234,7±12,8

Примечание: различия достоверны; * - р<0,05, ** - р<0,01 по отношению к фоновым данным

При развитии теплового стресса в обеих группах зарегистрировано снижение молочной продуктивности относительно фоновых показателей: у здорового поголовья - на 18,6%; у коров с гепатопатоло-гией - на 17,8%. Возможно, этот результат объясним тем, что у коров с гепатобилиарными нарушениями изначально были более низкие удои (при недостаточном уровне приспособительно-компенсаторных реакций) и в дальнейшем, под влиянием теплового стресса, снижение молокообразования в их организме происходило не так выражено, как у здоровых животных.

Органолептической оценкой молока значимой разницы между здоровыми животными и с гепатобилиарными нарушениями, а также в результате воздействия теплового стресса, выявлено не было. Молоко было белого цвета с желтоватым оттенком, однородной консистенции, без посторонних включений, с запахом, свойственным натуральному свежему молоку, сладковатое на вкус.

На начало опыта в химическом составе молока у коров с патологией печени относительно здоровых животных регистрировались более низкие концентрации жира и белка при разнице в абсолютных значениях по жиру - 0,32% и белку - 0,15%. В содержании лактозы достоверной разницы не выявлено, а количество соматических клеток было выше на 9,9%.

При развитии теплового стресса у коров происходит снижение жирности молока и содержания белка. Так, разница по их уровню в конце опыта относительно фоновых данных в абсолютных значениях составила: в первой группе по жиру - 0,42% (р<0,01), по белку - 0,08%; во второй группе по жиру - 0,31% (р<0,05), по белку - 0,32% (р<0,05). Уровень лактозы имел тенденцию к снижению с незначительными изменениями от данных, полученных в начале опыта - на 0,07% (первая группа) и 0,18% (вторая группа). Таким образом, тепловой стресс у коров влияет на уровень лактозы в молоке значительно меньше, чем на содержание белка и жира.

Проведенными исследованиями установлено, что вместе с повышением температуры окружающей среды увеличивалось и количество соматических клеток в молоке, поскольку разница у здорового поголовья составила 40,5 тыс./мл или 21,4%, у коров с гепатобилиарными нарушениями - 69,4 тыс./мл или 70,4%.

Корреляционным анализом для таких характеристик как суточный удой, количество соматических клеток, массовая доля жира, белка и лактозы в молоке с ТВИ установлена обратная зависимость, а для количества соматических клеток - прямая. Рассчитанный коэффициент корреляции, близкий по абсолютному значению к 1, демонстрирует высокую взаимосвязь между переменными. Отдельно отмечается наличие слабой связи между массовой долей лактозы в молоке и ТВИ, особенно для здоровых животных.

К факторам, свидетельствующим о напряжении адаптационного потенциала организма, относят уровень гормонов в крови. Основным показателем стресса и адаптации является уровень глюкокортикоидов - гормонов коры надпочечников, секреция которых стимулируется адренокортикотропным гормоном (АКТГ). Ведущим по количеству и биологической активности глюкокортикоидом является кортизол.

Проведенными исследованиями установлено, что фоновый уровень кортизола в сыворотке крови коров с гепатобилиарными нарушениями был в 1,6 раз выше, относительно здоровых животных (табл. 2).

Таблица 2 Динамика содержания гормонов в крови коров при тепловом стрессе (M±m, n=10)

Показатели	Группа
	1 - здоровые		2 - с гепатопатологией
	начало опыта	конец опыта	начало опыта	конец опыта
Кортизол, нмоль/л	38,54±5,42	57,80±4,35*	63,14±4,66	87,06±5,27*
АКТГ, пг/мл	106,15±1,13	108,72±2,29	104,71±1,27	104,42±1,42
Трийодтиронин (Т3), нмоль/л	3,36±0,53	4,94±0,32**	3,16±0,25	3,48±0,44
Тироксин (Т4), нмоль/л	87,08±4,02	80,47±3,12	85,55±5,65	82,85±6,77

Примечание: различия достоверны; * - р<0,05, ** - р<0,01 по отношению к фоновым данным

Возможно, ключевое звено этих изменений связано с тем, что основной метаболизм кортизола происходит в печени и нарушение функциональной активности этого органа приводит к снижению катаболизма кортизола в организме, обуславливая повышение его уровня в сыворотке крови. При влиянии хронического теплового стресса на молочный скот концентрация кортизола в сыворотке крови коров достоверно увеличилась - в первой группе на 33,3%, во второй группе - на 27,5% относительно фоновых данных.

При изучении содержания АКТГ в сыворотке крови коров выявлено, что в начале опыта разница между здоровыми и больными животными составила всего 1,2%. В последующем при тепловом стрессе у здоровых коров происходило незначительное нарастание концентрации гормона - на 2,4%, а в группе животных с патологией печени этот показатель практически не изменился. Эти патофизиологические процессы, возможно, объясняются тем, что кортизол по механизму обратной связи ингибирует образование АКТГ и по достижении уровня кортизола достаточного для нормальной защитной реакции организма нарастание образования АКТГ прекращается.

При сравнении уровня тиреоидных гормонов у здоровых коров и с больной печенью при фоновых исследованиях достоверной разницы установлено не было, по Т3 она составила 6,3 % и по Т4 - 1,8%. В результате воздействия теплового стресса (при сочетании продолжительного светового дня с высокой температурой и влажностью воздуха) к концу опыта изменения по группам носили разноплановый характер: уровень Т3 в первой группе здоровых коров превосходил исходный показатель на 32% (р<0,01), а во второй группе у коров с гепатопато-логией разница составила 9,2% в сторону увеличения; в концентрации тироксина у здоровых животных выявлено незначительное увеличение гормона - на 3,7%, а у коров с гепатобилиарными нарушениями, наоборот, зарегистрировано снижение его уровня на 3,3%. Возможно, сочетание повышенных значений влажности и температуры окружающей среды обусловливает снижение содержания кислорода во вдыхаемом животными воздухе, что активизирует систему гипофиз -щитовидная железа, и в результате периферической конверсии образуется больше активного Т3, уровень которого в крови повышается, при этом содержание Т4 снижается. Также можно предположить, что на динамику гормонов влияет развитие беременности у коров, инициирующей мобилизацию всех внутренних резервов организма, в том числе и эндокринных.

Таким образом, при тепловом стрессе коров наиболее значимым изменениями в гормональном статусе является нарастание содержания кортизола и трийодтиронина в крови, которые способны мобилизовать резервы организма и тем самым участвовать в устранении нарушений гомеостаза, вызванных действием стрессового фактора.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о том, что в летний период в условиях Краснодарского края молочный скот находится в условиях теплового стресса, с преобладанием по степени тяжести умеренного теплового стресса. При воздействии теплового стресса у коров снижается их молочная продуктивность. Корреляционным анализом для таких характеристик как суточный удой, количество соматических клеток, массовая доля жира, белка и лактозы в молоке с ТВИ установлена обратная зависимость, а для количества соматических клеток - прямая. О напряжении адаптационного потенциала организма коров при тепловом стрессе свидетельствует увеличение концентрации кортизола, при этом содержание АКТГ значимо не изменялось. При тепловом стрессе у коров происходит нарастание содержания трийодтиронина в крови, который способен мобилизовать резервы организма и тем самым участвовать в устранении нарушений гомеостаза, вызванных действием стрессового фактора.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-316-90009.

Список литературы:

1. Бардин М.Ю., Ранькова Э.Я., Платова Т.В., Самохина О.Ф., Антипина У.И. Обзор современного состояния и изменений климата РФ / Использование и охрана природных ресурсов в России. 2020. № 3 (163). С. 69-77.
2. Вторый С.В., Ильин Р.М. Влияние внешних погодных условий на продуктивность коров при привязном содержании / Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 2 (99). С. 269-277.
3. Головань В.Т., Куликова Н.И., Ярмоц А.В. Интенсификация скотоводства (зоотехнический аспект): монография / Краснодар, 2020. 463 с.
4. Гринь В.А., Абрамов А.А., Семененко М.П., Кузьминова Е.В., Рогалева Е.В., Рудь Е.Н. Клиническая эффективность гепатотропной терапии острого паренхиматозного гепатита коров / Ветеринария Кубани. 2020. № 2. С. 6-8.
5. Забудский Ю.И., Голикова А.П., Федосеева Н.А. Повышение термотолерантности сельскохозяйственной птицы с помощью теплового тренинга в пренатальный период онтогенеза (обзор) / Сельскохозяйственная биология. 2012. Т. 47. № 4. С. 14-21.
6. Кислов А.В., Суркова Г.В. Влияние глобального потепления на климатические ресурсы России / Экономика. Налоги. Право. 2021. Т. 14. № 4. С. 6-14.
7. Кузьминова Е.В., Семененко М.П., Шахмеликьян Т.А. Современные подходы к лечению гепатопатий крупного рогатого скота / Вестник ветеринарии. 2011. № 4 (59). С. 135-137.
8. Макарук М.А., Мотузко Н.С., Островский А.В. Патология терморегуляции: Уч.-мет. пособие для студентов факультета ветеринарной медицины / Витебск: УО ВГАВМ, 2005. 28 c.
9. Мерзленко Р.А., Добрунов Р.А., Зуев Н.П., Позднякова В.Н. Клинико-гематологические показатели и морфофункциональное состояние печени коров при гепатозе / Вестник НГАУ. 2013. № 2 (27). С. 104-109.
10. Никулин И.А., Шумилин Ю.А., Нижегородов М.Ю. Клинико-иммунологический статус коров при гепатозе / В сборнике: Актуальные вопросы ветеринарной медицины. Материалы Сибирского Международного конгресса. Новосибирск, 2005. С. 324-325.
11. Рудь Е.Н., Кузьминова Е.В., Семененко М.П., Абрамов А.А., Рудь Н.А. Проблема теплового стресса в молочном животноводстве / Ветеринария Кубани. 2020. № 3. С. 10-11.
12. Тузов И.Н., Григорьева М.Г. Современные проблемы в скотоводстве: учеб. пособие / Краснодар: КубГАУ, 2016. 117 с.
13. Школьник И.М., Мелешко В.П., Кароль И.Л. Ожидаемые изменения климата на территории Российской Федерации в XXI веке / Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2014. № 575. С. 65-118.
14. Fabris T.F., Laporta J., Skibiel A.L., Corra F.N., Senn B.D., Wohlgemuth S.E., Dahl G.E. Effect of heat stress during early, late, and entire dry period on dairy cattle / J Dairy Sci. 2019 Jun; 102 (6): 5647-5656. 10.3168/jds.2018-15721.
15. Tao S., Orellana R.M., Weng X., Marins T.N., Dahl G.E., Bernard J.K. Symposium review: The influences of heat stress on bovine mammary gland function. / J Dairy Sci. - 2018 Jun; 101 (6): 5642-5654. 10.3168/jds.2017-13727.

Резюме. В статье отражены результаты по изучению патофизиологических особенностей теплового стресса у коров с гепатобилиарными нарушениями. На основе температурно-влажностного индекса (ТВИ), рассчитанного по показателям среднесуточной температуры и влажности окружающей среды показано, что в летний период в условиях Краснодарского края молочный скот находится в условиях теплового стресса, с преобладанием по степени тяжести умеренного теплового стресса. Для проведения исследований при ТВИ менее 68 по принципу парных аналогов было сформировано две группы коров, по 30 голов в каждой: первая группа - здоровое поголовье; вторая - с гепатобилиарными нарушениями. Пробы крови отбирали у 10 коров из каждой группы в начале эксперимента (зона комфорта по ТВИ) и по его окончанию (тепловой стресс). Установлено, что при тепловом стрессе у коров снижается их молочная продуктивность на 17,8-18,6 %. Корреляционным анализом для таких характеристик как суточный удой, количество соматических клеток, массовая доля жира, белка и лактозы в молоке с ТВИ установлена обратная зависимость, а для количества соматических клеток - прямая. О напряжении адаптационного потенциала организма коров при тепловом стрессе свидетельствует увеличение концентрации кортизола в сыворотке крови на 27,5-33,3 %, при этом фоновый уровень данного гормона у коров с гепатобилиарными нарушениями был в 1,6 раз выше, относительно здоровых животных. Содержание адренокортикотропного гормона значимо не изменялось. При тепловом стрессе у коров происходит нарастание содержания трийодтиронина в крови, который способен мобилизовать резервы организма и тем самым участвовать в устранении нарушений гомеостаза, вызванных действием стрессового фактора.

Ключевые слова: тепловой стресс, крупный рогатый скот, коровы, гепатобилиарные нарушения, молочная продуктивность, гормоны, кортизол, адаптация, трийодтиронин, гомеостаз, температурно-влажностной индекс.

Сведения об авторах:

Кузьминова Елена Васильевна, доктор ветеринарных наук, доцент, главный научный сотрудник отдела фармакологии ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии»; 350004, г. Краснодар, ул.1-я Линия, 1; тел.: 8-918-4198369; e-mail: niva1430@mail.ru.

Семененко Марина Петровна, доктор ветеринарных наук, доцент, заведующая отделом фармакологии ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии»; 350004, г. Краснодар, ул.1-я Линия, 1; тел.: 8-918-4612663; e-mail: sever291@mail.ru.

Абрамов Андрей Андреевич, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник отдела фармакологии ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии»; 350004, г. Краснодар, ул. 1-я Линия, 1; тел.: 8-902-4061527; е-mail: abramov1527@mail.ru.

Рогалева Евгения Викторовна, доктор ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник отдела фармакологии ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии»; 350004, г. Краснодар, ул. 1-я Линия, 1; тел. 8-952-8287972; е-mail: jane-tyapkina@yandex.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Рудь Екатерина Николаевна, аспирант отдела фармакологии ФГБНУ «Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии»; 350004, г. Краснодар, ул. 1-я Линия, 1; тел.: 8-918-9590349; e-mail: rudkaterina@bk.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей