Клинико-морфологические и биохимические проявления полимикотоксикозов у высокопродуктивных коров

УДК 619:591.4:577.1:636.2.034:632.4.01/08
DOI 10.33861/2071-8020-2020-4-14-17

Шкуратова И.А., Дроздова Л.И., Белоусов А.И. Федеральное государственное бюджетное
научное учреждение «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский
центр Уральского отделения Российской академии наук», г. Екатеринбург

Введение. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) заражение кормов микотоксинами представляет серьезную угрозу современному животноводству, поскольку около 25% сельскохозяйственных культур ежегодно поражаются микотоксинами [7, 8]. Повышение научного интереса к данной проблеме вызвано низким адаптационным потенциалом высокопородных животных, в условиях негативного влияния фактора некачественного кормления. [4]. Кроме того, необходимость изучения кормовых токсикозов продиктована ужесточением требований к экологической и биологической безопасности продукции сельского хозяйства как в Российской Федерации, так и в развитых странах [10]. Регулярно проводимый микотоксикологический мониторинг кормов и сырья для их производства показывает, что проблема микотоксикозов сохраняет свою актуальность уже несколько десятилетий. Исследованиями Донник И.М., Безбородовой Н.А. (2008-2018 годы) установлено, что в Уральском регионе в среднем 34% кормов и кормового сырья поражены токсичными метаболитами плесневых грибов [1]. Другие исследователи указывают, что загрязненность кормов микотоксинами в различных регионах Российской Федерации значительно варьирует, находясь в диапазоне от 34,6 до 79,5% [6].

Считается, что жвачные животные менее чувствительны к микотоксинам, чем моногастричные. Доказана роль некоторых штаммов простейших, обладающих свойствами детоксикации микотоксинов, также некоторые компоненты корма могут приводить к деградации, дезактивации и связыванию токсичных молекул плесневых грибов [9]. Малые дозы микотоксинов являются причиной низкой продуктивности и повышенной чувствительности животных к инфекционным и другим заболеваниям [2]. Установлено, что при одновременном поступлении в организм нескольких микотоксинов, либо их комбинаций с другими токсикантами развивается синергетический эффект, обусловливающий значительное повышение токсичности [3, 5]. В этой связи особую опасность для молочного скота представляют корма, загрязненные несколькими видами плесневых грибов, которые способны вырабатывать различные токсины.

Целью настоящего исследования было изучение патогенетических особенностей развития метаболических и морфологических изменений у высокопродуктивных коров при полимикотоксикозах.

Материалы и методы исследований. Работа выполнена в отделе экологии и незаразной патологии ФГБНУ УрФАНИЦУрО РАН в рамках Государственного задания по направлению 160 Программы ФНИ государственных академий наук на 2013-2020 годы по теме: «Разработать научно-обоснованную систему диагностики, профилактики и лечения незаразных болезней сельскохозяйственных животных и птицы с целью получения экологически безопасной и качественной продукции животноводства» (№ 0773-2020-0002).

Исследования проведены в Уральском регионе на популяции высокопродуктивных голштинизированных коров (n=3 564).

Для комплексной оценки влияния метаболитов плесневых грибов на организм высокопродуктивных коров проведена интегральная оценка параметров животных, получавших корма, загрязненные разными видами микотоксинов. Оценивали клинический статус, биохимический профиль и морфологические изменения внутренних органов. Для лабораторного скрининга отбирали коров с молочной продуктивностью 7 000-9 000 кг молока, 3-4 лактации в лактирующий период. Кровь отбирали у коров из подхвостовой вены в пробирки с активатором свертывания. Всего исследовано 364 пробы сыворотки крови. Биохимический анализ плазмы крови выполняли на автоматическом биохимическом анализаторе Chem Well-2910 Combi фирмы Awaveness Technology (USA) с использованием стандартных наборов реактивов фирм Vital Diagnostics Spb (Россия), DIALAB GmbH (Австрия). Достоверность выполнения измерений подтверждена контрольными материалами, рекомендованными производителями реактивов.

В кормах определяли содержание микотоксинов (фумонизин, Т-2 токсин, деоксиниваленол, зеараленон, охратоксин, афлатоксин) методом иммуноферментного анализа на приборе «Sunrise-BesicTecan» с использованием тест-систем Ridascreen (компания R-Biopharm, Германия) в соответствии с МУ «Методические указания по экспресс определению микотоксинов в зерне, кормах и компонентов для их производства», утвержденными Министерством сельского хозяйства Российской Федерации 10.10.2005 №5-1-14/1001.

Для гистологического исследования отбирали кусочки печени, почек у вынуждено убитых животных. Материал фиксировали в 10%-м нейтральном водном растворе формалина в течение 24 часов, производили заливку в парафин по стандартным общепринятым методикам. Срезы получали на микротоме МС-3 (толщина срезов составила 5-7 мкм) и помещали в пихтовый бальзам под покровное стекло. Окрашивание полученных препаратов производили с применением красителей - гематоксилин Эрлиха и 1%-й свежеприготовленный водно-спиртовой эозин. Изучение микроструктуры образцов на гистологических препаратах и их фотографирование на цифровую фототехнику проводили на световом микроскопе Leica DM750 (Германия) при разных увеличениях с применением фотокамеры ICC50.

Результаты исследований и их обсуждение. Рацион высокопродуктивных коров состоял из кормовой смеси, приготавливаемой в кормовых кухнях предприятий. Анализ показал, что в кормовой смеси присутствовали ассоциации грибов следующих родов: Aspergillus spp. + Fusarium, Aspergillus spp. + Penicillium spp. + Mucor spp, Fusarium + Pencillium, Mucor spp. + Fusarium + головневые. Значительно реже встречалась ассоциация Fusarium + Mucor spp. Постоянное поступление в организм животных даже незначительных количеств токсичных грибов оказывает крайне негативное влияние на показатели здоровья, что, в свою очередь, отражается на молочной продуктивности коров.

Клинический осмотр 3 564 высокопродуктивных коров показал, что у значительного числа имеются признаки диареи (76,8%) и дегидратации, признаки геморрагического гастроэнтерита были выявлены у 13,4% животных. Зарегистрировано снижение молочной продуктивности в среднем на 13,0±2,3%, а также отмечено снижение потребления корма. Дополнительные исследования, включающие общий анализ мочи, с использованием визуальных тест-полосок NONAPHAN (n=112) показали, что у 76,8% коров имеются признаки метаболического ацидоза (рН мочи менее 6,5). У 21,4% исследованных коров регистрировали умеренную протеинурию, что является следствием поражения почечных клубочков или канальцев. Гиперстенурию выявили более чем у 70,0% исследованных коров. Данная клиническая картина является следствием развития олигурии, дегидратации, а также заболеваний, сопровождающихся диарейным синдромом. Выраженная кетонурия регистрировалась у 39,3% обследованных коров.

Биохимическими исследованиями установлены значимые отклонения основных параметров метаболического профиля животных. Так, более чем у 80,0% коров регистрировали тяжелые нарушения кислотно-основного состояния - развитие ацидоза. Содержание бикарбонатов в среднем составило 16,6±4,1 ммоль/л, что на 36,2% меньше, чем у здоровых коров (26,0±4,9 ммоль/л). Интоксикация сопровождалась развитием воспалительного процесса, что выражалось диспротеине-мией - накоплением глобулиновой фракции при умеренном снижении количества альбуминов. Так, среднее количество глобулинов в крови коров, имеющих признаки микотоксикоза, составило 51,7±10,1 г/л, тогда как в группе здоровых животных показатель определяли на уровне 44,1±7,2 г/л. Разница между группами составила 17,1%.

Повышенный уровень хлоридов в плазме крови был установлен у 46,0% коров, что указывало на развитие у обследованных животных дегидратации. Наряду с явлениями гиперхлоремии регистрировали значительное повышение содержания неорганического фосфора в крови у 33,3% коров (среднее значение по группе - 2,5 ммоль/л). Установлено снижение уровня общего кальция в крови - 2,0-2,1 ммоль/л у 20,0% коров. Диагностируемое смещение кальций-фосфорного соотношения являлось следствием функциональных нарушений в почках.

Установлено, что полимикотоксикоз сопровождался развитием гипогликемии. Так, у 60,0% обследованных коров регистрировали признаки снижения концентрации глюкозы в сыворотке крови. Как известно, гипогликемия у крупного рогатого скота служит одним из основных признаков развития интоксикации [11].

Установлено, что полимикотоксикозы сопряжены с поражением гепатобилиарной системы у 86,7% животных. Биохимические показатели крови свидетельствовали об обширном гепатоцеллюлярном поражении (развитие синдрома цитолиза), что выражалось в достоверном повышении активности аспартатаминотрансферазы на 28,7%, щелочной фосфатазы на 30,9% и лактатдегидрогеназы на 14,3% по сравнению с клинически здоровыми коровами. Так, активность АСТ у коров с признаками микотоксикоза составила 123,7±30,5 Ед/л, активность ЩФ и ЛДГ - 76,6±16,6 Ед/л и 917,2±144,2 Ед/л, соответственно. Активность глутаматдегидрогеназы была значительно выше у животных с полимикотоксикозами, составляя в среднем 74,08±18,37 Ед/л, что на 108,0% превышает количество фермента в крови группы клинически здоровых животных. Важной особенностью при данном виде токсемии являлось наличие признаков холестаза, о чем свидетельствовало повышение активности гаммаглутамилтрансферазы в сыворотке крови коров с признаками микотоксикозов. Так, активность ГГТП у коров с клиническими признаками микотоксикоза в среднем находилась на уровне 26,1±6,2 Ед/л, тогда как активность ГГТП у клинически здоровых коров составила 14,5±5,3 Ед/л.

Установлено, что при полимикотоксикозе содержание креатинина в сыворотке крови существенно возрастает. Так, у клинически больных животных концентрация креатинина в среднем на 22,0% выше аналогичных показателей крови здоровых коров: 103,1±14,1 мкмоль/л, против 84,5±11,8 мкмоль/л. Кроме того, у животных регистрировались признаки азотемии, выражающиеся значительным накоплением в крови мочевины - 7,86±1,6 ммоль/л, что в среднем на 117,2% превышало физиологические показатели здоровых коров. Повышение концентрации мочевины явилось следствием активной утилизации поступающего при рубцовой ферментации аммиака, при использовании максимальных резервов орнитинового цикла [12].

Гистологические исследования внутренних паренхиматозных органов, полученных от животных с признаками микотоксикозов, указывали на развитие глубоких патологических процессов в них.

Морфологическая картина почек характеризовалась увеличением в объеме почечных клубочков, сосудистая сеть клубочков плотно прилегала к капсуле Боумена-Шумлянского, отмечено активное размножение эндотелиальных клеток капилляров на фоне действия раздражителя, циркулирующего в кровеносном русле. Описанные признаки характерны для интракапиллярного гломерулонефрита (рисунок 1), которых проявляется нарушением фильтрации сосудистых клубочков и накоплением белковых и гиалиновых цилиндров в просвете канальцев, а также формированием камней в просвете канальцев. Также были зарегистрированы случаи геморрагического гломерулонефрита (рисунок 2) с развитием внутрисосудистого гемолиза и тромбообразования, что в дальнейшем у животных клинически проявлялось гематурией.

Рис. 1. Интракапиллярный гломерулонефрит, пролиферация клеток эндотелия капилляров (окраска гематоксилином и эозином; увеличение 400х)

Рис. 2. Геморрагический гломерулонефрит (1 - накопление эритроцитов в мочевом пространстве клубочка; окраска гематоксилином и эозином, увеличение 200х)

В печени были выявлены признаки развития острой желтой атрофии (рисунок 3) и атрофического цирроза в островковой, межостровковой и кольцевой фазах на фоне зернисто-жировой дистрофии. Патогенетический процесс характеризовался поражением эпителия и стенки желчных протоков, провоцируя пролиферацию эпителиальных клеток, появление ложных желчных протоков и разрастания соединительной ткани (рисунок 4). Патогномоничным морфологическим признаком полимикотоксикозов является развитие некротического процесса в печени, проявляющееся наличием ядер гепатоцитов неодинаковой величины, с пикнотическими и гиперхроматическими изменениями на фоне воспаления и усиленной реакции клеток звездчатых ретикулоэндотелиоцитов (рисунок 5, 6). Гистологическими исследованиями установлено варикозное расширение кровеносных сосудов печени, собирательных артерий и вен триады, с признаками расплавления эритроцитарной массы в собирательных венах и обесцвечивание эритроцитов. При нарушении деятельности кровеносных сосудов происходит нарушение микроциркуляции гепатоцитов, приводящее к некрозу тканей печени. В одном случае отмечены признаки септического процесса - наличие лейкоцитов в крови синусоидов печени.

Рис. 3. Стадия острой желтой атрофии печени (1 - формирование фибринозного тромба; окраска гематоксилином и эозином; увеличение 200х)

Рис. 4. Атрофический цирроз в межостровковой и кольцевой фазах (окраска гематоксилином и эозином; увеличение 100х)

Рис. 5. Микронекрозы гепатоцитов и пролиферация клеток соединительнотканной стромы (окраска гематоксилином и эозином; увеличение 400х)

Рис. 6. Портальный некроз гепатоцитов (окраска гематоксилином и эозином; увеличение 100х)

Заключение. Таким образом, проведенные исследования показали, что скармливание кормов, загрязненных различными метаболитами плесневых грибов, приводит к развитию у животных признаков хронической токсемии. Клиническими проявлениями хронической токсемии являются развитие диареи и дегидратации на фоне снижения молочной продуктивности. К метаболическим признакам следует отнести развитие воспалительного процесса - накопление белков глобулиновой фракции, азотемию, метаболический ацидоз и дегидрата цию, гиперферментемию. Морфологическими патогномоническими признаками при полимикотоксикозах являются интракапиллярный и геморрагический гломерулонефрит, микронекрозы гепатоцитов и пролиферация клеток соединительнотканной стромы, приводящая к развитию атрофического цирроза в межостровковой и кольцевой фазах.

Список литературы:

1. Донник И.М., Безбородова Н.А. Мониторинговые исследования микотоксинов в кормах и комбикормовом сырье в Уральском регионе// Аграрный вестник Урала. - 2009. - № 8. - с. 84-89.
2. Ермолаева О.К., Потехина Р.М., Матросова Л.Е., Семенов Э.И. Пораженность кормов грибами рода фузариум// Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2019. - Т. 239. - № 3. - С. 121-124.
3. Папуниди К.Х., Семёнов Э.И., Кадиков И.Р. Проблема сочетанных отравлений животных// Ветеринария и кормление. - 2018. - № 2. - С. 71-74.
4. Ряпосова М.В., Соколова О.В., Безбородова Н.А. Влияние микотоксинов на репродуктивную функцию высокопродуктивных коров// Современные проблемы ветеринарной диетологии и нутрициологии материалы четвертого международного симпозиума, посвященного 200-летию ветеринарного образования в России и 70-летию кафедры кормления животных. Сб. науч. Трудов. - 2008. - С. 229-232.
5. Тремасов М.Я., Сергейчев А.И., Титова В.Ю. Проблема сочетанных микотоксикозов// Материалы Всероссийской научно-практической конференции по актуальным проблемам агропромышленного комплекса. - 2004. - с. 159-161.
6. Чиняева А.Ю. Клинико-морфологический статус кур-несушек при хронических микотоксикозах и применении активной угольной кормовой добавки. - Саранск, 2013. - 147 с.
7. European Commission (EC). Commission recommendation (2006/576/EU) of 17 August 2006 on the presence of deoxynivalenol, zearalenone, ochratoxin A, T-2 and HT-2 and fumonisins in products intended for animal feeding. Off. J. Eur. Union 2006, L229. - pp. 7-9.
8. Food and Drug Administration (FDA). In Mycotoxin Regulatory Guidance. A Guide for Grain Elevators, Feed Manufacturers, Grain Processors and Exporters; National Grain and Feed Association: Washington, DC, USA, 2011.
9. Goncalves B.L., Corassin C.H., Oliveira C.A.F. Mycotoxicoses in Dairy Cattle: A Review// Asian Journal of Animal and Veterinary Advances. - 2015. - vol. 10. - pp. 752-760.
10. Pitt J.I. Biology and ecology of toxigenic Penicillium species// Advances in Experimental Medicine and Biology. - 2002. - vol. 504. - pp. 29-41
11. Radostits O.M., Gay C.C., Hinchcliff K.W. Constable Veterinary medicine - textbook of the diseases of cattle, horses, sheep, pigs and goats (10th ed.) Saunders// Elsevier. - 2007. - pp. 383-673
12. Raja M.M., Raja A., Imran M.M., Santla A.M.I., Devasena K. Enzymes application in diagnostic prospect// Biotechnology. - 2001. - vol. 10 (1). - pp. 51-59.

Резюме. Микотоксикологический мониторинг кормов показывает, что проблема микотоксикозов сохраняет свою актуальность уже несколько десятилетий. Малые дозы микотоксинов являются причиной низкой продуктивности и повышенной чувствительности животных к инфекционным и другим заболеваниям. Установлено, что при одновременном поступлении в организм нескольких микотоксинов, либо их комбинаций с другими токсикантами развивается синергетический эффект, обусловливающий значительное повышение токсичности. В этой связи особую опасность для молочного скота представляют корма, загрязненные несколькими видами плесневых грибов, которые способны вырабатывать различные токсины. Анализ показал, что в кормовой смеси присутствовали ассоциации грибов следующих родов: Aspergillus spp. + Fusarium; Aspergillus spp. + Penicillium spp.+ Mucor spp; Fusarium + Pencillium; Mucor spp. + Fusarium + головневые. Представлены результаты исследования патогенетических особенностей развития метаболических и морфологических изменений у высокопродуктивных коров при полимикотоксикозах. Установлено, что скармливание кормов, загрязненных различными метаболитами плесневых грибов, приводит к развитию у животных признаков хронической токсемии. Клиническими проявлениями являются развитие диареи и дегидратации, значительное снижение молочной продуктивности. Метаболические нарушения характеризуются развитием воспалительного процесса, метаболическим ацидозом, гиперфер-ментонемией, повышением содержания в сыворотке крови количества креатинина и мочевины, что свидетельствует о развитии гепаторенального синдрома вследствие структурного нарушения печени и почек. При гистологическом исследовании выявлено развитие интракапиллярного и геморрагического гломерулонефрита, микронекрозы гепатоцитов и пролиферация клеток соединительнотканной стромы, приводящая к развитию атрофического цирроза в межостровковой и кольцевой фазах.

Ключевые слова: полимикотоксикозы, высокопродуктивные коровы, метаболический профиль, метаболиты плесневых грибов, геморрагический гломерулонефрит, микронекроз гепатоцитов, метаболизм, интоксикация, атрофический цирроз, метаболический ацидоз, токсемия, морфологические признаки.

Сведения об авторах:

Шкуратова Ирина Алексеевна, член-корреспондент РАН, доктор ветеринарных наук, профессор, директор ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2578263; e-mail: shkuratova@bk.ru.

Дроздова Людмила Ивановна, доктор ветеринарных наук, профессор, главный научный сотрудник ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научноисследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2578263; e-mail: drozdova43@mail.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Белоусов Александр Иванович, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник ФГБ-НУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2578263; e-mail: white-knight@mail.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей