Сравнительное исследование концентрации бета-гидроксимасляной кислоты в крови с содержанием кетонов в моче у новотельных коров с разным уровнем гликемии

УДК 616.15-074:616.153.455-008.61/.64:636.2.
DOI 10.33861/2071-8020-2022-6-7-8

Васильева С.В., Карпенко Л.Ю. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины»,
г. Санкт-Петербург

Отёл является важным рубежом в физиологическом цикле коровы, так как происходит чрезвычайно резкая перестройка метаболизма, направленная на активный лактогенез. Продукция молока является весьма энергозатратным процессом, и учитывая, что скорость секреции молока быстро нарастает сразу после отёла, вполне обосновано энергетическое голодание у новотельных коров [1, 4]. Убольшинства коров в транзитный период после отёла возникает физиологически обоснованный отрицательный баланс. При соблюдении оптимального режима кормления новотельных коров и обеспечения их легкоусвояемыми углеводами и глюкопластическими веществами этот период проходит естественным образом и спустя месяц после отёла потеря массы останавливается [6, 8]. В тех случаях, когда «энергетический провал» не компенсируется должным образом, в организме коровы запускается компенсаторный механизм, направленный на обеспечение процесса окислительного метаболизма быстродоступными субстратами, которыми в сложившейся ситуации становятся кетоновые тела [3, 11]. В первую очередь, активируется липомобилизация и процесс бета-окисления жирных кислот, что компенсирует дефицит энергии, но жирные кислоты окисляются медленнее глюкозы ввиду гидрофобности, и они не могут обеспечить энергией головной мозг, так как не проникают через гематоэнцефалический барьер [2, 5]. Но из жирных кислот образуется достаточно большое количество молекул ацетил-КоА, часть которых вливается в цикл трикарбоновых кислот, а другая часть идёт на кетогенез [7, 9].

Необходимо отметить, что кетогенез как таковой не является патологическим процессом, его активация является компенсаторной мерой для обеспечения интенсивно работающих легко окисляемыми субстратами, в первую очередь, бета-гидроксимасляной кислотой. Окисление этой молекулы приводит к образованию 27 АТФ, что является хорошей альтернативой глюкозы, учитывая, что она содержит на два углеродных атома меньше, чем глюкоза. Ацетоуксусная кислота также может быть использована в реакциях окислительного метаболизма, но её энергоёмкость на три молекулы АТФ меньше, чем у бета-гидроксибутирата. Эти молекулы легко проникают через гематоэнцефалический барьер, что даёт возможность снабжать энергией головной мозг, что актуально при дефиците глюкозы и глюкопласти-ческих веществ. В процессе кетогенеза может образоваться и ацетон, который не окисляется, а выводится из организма с различными экскретами, в том числе, с мочой и молоком. В норме количество ацетона крайне низкое, однако увеличение его образования свидетельствует о наступлении декомпенсации метаболизма кетоновых тел и о риске развития более глубоких нарушений метаболизма с включением печени [4, 10, 11].

Сегодня в животноводческих хозяйствах применяются экспресс-методы определения уровня глюкозы и бета-гидроксимасляной кислоты в крови и исследование ацетона в моче.

Нами была поставлена цель изучить содержание бета-гидрокси-масляной кислоты и глюкозы в крови и ацетона в моче у новотельных коров и выявить закономерности взаимосвязи данных показателей.

Материалы и методы исследований. Исследования были проведены на базе одного из животноводческих хозяйств Ленинградской области в период с февраля по апрель 2022 года. У коров на пятый день после отёла отбирали кровь из хвостовой вены, а также мочу.

Кровь исследовали кондуктометрическим методом с использованием портативного анализатора CareSens Dual на содержание глюкозы и бета-гидроксимасляной кислоты (BHB). В моче измеряли содержание ацетона с использованием полуавтоматического оптико-электронного прибора для анализа мочи CL-50.

Результаты исследований и их обсуждение. В соответствии с полученными результатами было сформировано три группы коров по содержанию в крови бета-гидроксимасляной кислоты: группа № 1 -0,4-1,0 ммоль/л, группа № 2 - 1,1-1,5 ммоль/л, группа № 3 - 1,65,1 ммоль/л.

Критерий формирования групп был выбран в связи с нормативными значениями бета-гидроксимасляной кислоты. Принято считать, что кетоз отсутствует при концентрации BHB менее 1,0 ммоль/л. Однако клинический кетоз развивается при более высоких значениях бета-гидроксибутирата - свыше 1,5 ммоль/л.

Результаты проведенных нами исследований проб крови и мочи у новотельных коров представлены в таблице 1.

Таблица 1 Содержание глюкозы в крови и ацетона в моче при различных уровнях бета-гидроксимасляной кислоты в крови у коров

№ группы животных	Бета- гидроксибутират в крови, ммоль/л	Кетоны в моче, ммоль/л	Глюкоза в крови, ммоль/л
1	0,73±0,05	0,03±0,03	3,04±0,11
2	1,31±0,05	0,14±0,08	3,26±0,14
3	2,62±0,3	2,47±0,72	2,29±0,16

Как видно из данных таблицы 1, значительное возрастание количества ацетона в моче наблюдается у коров третьей группы на фоне наивысшего содержания бета-гидроксимасляной кислоты в крови. Причём значение ацетона в группе № 3 достоверно выше, чем показатель в группах № 1 и № 2 (в обоих случаях P<0,01). В отношении концентрации глюкозы можно отметить, что слабая степень возрастания бета-гидроксибутирата не оказывает на неё влияние, однако при выраженной кетонемии (группа № 3) наблюдается выраженное снижение показателя на 24,7% (P<0,01) в сравнении с группой № 1 и на 29,8% (P<0,001) в сравнении с группой № 2.

Далее нами были проанализированы результаты по содержанию ацетона в моче и сформированы три группы: группа № 1 - отсутствие ацетона, группа № 2 - 0,3-0,7 ммоль/л, группа № 3 - 1,5-8,0 ммоль/л (табл. 2, рисунок 1).

Таблица 2 Содержание бета-гидроксимасляной кислоты и глюкозы в крови при различных уровнях ацетона в моче у коров

№ группы животных	Количество коров в группе, голов	Кетоны в моче, ммоль/л	Бета- гидроксибутират в крови, ммоль/л	Глюкоза в крови, ммоль/л
1	16	0	0,93±0,08	3,13±0,11
2	7	0,49±0,06	1,59±0,12	3,07±0,15
3	7	3,29±0,86	2,94±0,37	2,04±0,11

Анализируя данные, представленные в таблице 2, можно отметить, что более чем у половины исследуемых коров ацетон в моче не определялся. Самое низкое значение концентрации бета-гидроксимасляной кислоты, при котором выявили кетонурию, соответствовало 1,0 ммоль/л. Однако у семи коров с результатом бета-гидроксибутирата от 1,1 до 1,4 ммоль/л ацетон в моче не определялся. Характер изменения бета-гидроксимасляной кислоты в целом определяется, как однонаправленный по отношению с уровнем ацетона в моче при сравнении среднегрупповых показателей (оба показателя достоверно отличаются при сравнении групп № 2 и № 3, P<0,01). Уровень глюкозы в группе 3 достоверно ниже, чем в группе 1 - на 46,6% и 2 - на 49,5% (в обоих случаях P<0,001).

Рис. 1. График зависимости содержания глюкозы и бета-гидроксибутирата от показателей уровня кетонурии

При детальном рассмотрении диаграммы (рисунок 1) можно отметить, что при незначительном содержании ацетона в моче (до 0,5 ммоль/л) снижение уровня глюкозы в крови не наблюдается. Однако при уровне ацетона в моче 1,5 ммоль/л и выше выявляется устойчивая тенденция к гипогликемии. У коров, имеющих содержание кетонов в моче свыше 1,5 ммоль/л концентрация бета-гидроксимасляной кислоты находится в пределах 2,3-5,1 ммоль/л.

Выводы. На основании проведённых исследований можно сделать следующие выводы:

1. Увеличение концентрации бета-гидроксимасляной кислоты свыше 1,5 ммоль/л в крови сопровождается выделением ацетона с мочой у коров и характер изменения показателей проявляет однонаправленность.

2. Выраженная гипогликемия у коров выявляется при содержании бета-гидроксимасляной кислоты в крови от 2,3 ммоль/л и при уровне кетонурии от 1,5 ммоль/л.

На основании выводов можно сделать заключение о наступлении фазы декомпенсации в метаболизме новотельной коровы и о развитии клинического кетоза при уровне бета-гидроксибутирата свыше 1,5 ммоль/л. Проведённые исследования позволяют утверждать, что при уровне бета-гидроксимасляной кислоты от 1,0 до 1,5 моль/л в организме коровы компенсируется энергетическое голодание за счёт активации кетогенеза, но дальнейшее увеличение продукции кетоновых тел выводит из-под контроля практически все виды обмена, при этом считаем необходимым применение лечебных мероприятий для сохранения жизни животного.

Список литературы:

1. Васильева С.В. Взаимосвязь гиперпродукции бета-гидроксимасляной кислоты и интенсивности глюконеогенеза у коров в ранний новотельный период на фоне субклинического и клинического кетоза// Нормативно-правовое регулирование в ветеринарии. 2022. № 3. С. 62-65 (DOI 10.52419/issn2782-6252.2022.3.62).

2. Calderon D.F., Cook N.B. The effect of lameness on the resting behavior and metabolic status of dairy cattle during the transition period in a freestall-housed dairy herd// J. Dairy Sci. 2011. Vol. 94. No. 6. P. 2883-2894.

3. Clinical biochemistry of domestic animals/ Ed. by: J. J. Kaneko, J. W. Harvey, M. L. Bruss// 6th ed. NY: Academic Press. 2008. 928 p.

4. Elevated non-esterified fatty acids and в—hydroxybutyrate and their association with transition dairy cow performance/ J.A McArt., D.V. Nydam, G.R. Oetzel [et al.]// Vet J. 2013. Vol. 198. No. 3. P. 560-570.

5. Gluconeogenesis in dairy cows: the secret of making sweet milk from sour dough/ J.R. Aschenbach, N.B. Kristensen, S.S. Donkin [et al.]// IUBMB Life. 2010. Vol. 62. No. 12. P. 869-877.

6. Gonzalez L.A., Tolkamp B.J., Coffey M.P., Ferret A., Kyriazakis I. Changes in feeding behavior as possible indicators for the automatic monitoring of health disorders in dairy cows// J. Dairy Sci. 2008. Vol. 91. No. 3. P.1017-1028.

7. Interactions between negative energy balance, metabolic diseases, uterine health and immune response in transition dairy cows/ G. Esposito, P.C. Irons, E.C. Webb [et al.]// Anim. Reprod. Sci. 2014. Vol. 144. P. 60-71.

8. Mahrt A., Burfeind O., Heuwieser W. Evaluation of hyperketonemia risk period and screening protocols for early-lactation dairy cows. J. Dairy Sci. 2015. Vol. 98. No. 5. P. 3110-3119.

9. Pregnant Cows and Heifers Blood Profile Comparison/ A.I. Kozitcyna, L.Yu. Karpenko, A.A. Bakhta [et al.]// Advances in Engineering Research. 2018. P. 391396.

10. Study of metabolic processes in cows with hyperbilirubinemia in the postpartum period/ A. Nikitina, S. Vasileva, R. Vasilev [et al.]// FASEB Journal. 2022. Vol. 36. No. S1. P. 3431.

11. Vasilieva S.V., Vasiliev R.M. Influence of subclinical ketosis in cows on formation of colostral immunity in calves// Medical Immunology. 2021. Vol. 23. No. 4. P. 981-986.

Резюме. Продукция молока является весьма энергозатратным процессом, и учитывая, что скорость секреции молока быстро нарастает сразу после отёла, вполне обосновано энергетическое голодание у новотельных коров. У большинства коров в транзитный период после отёла возникает физиологически обоснованный отрицательный баланс. В случаях, когда «энергетический провал» не компенсируется должным образом, в организме коровы запускается механизм, направленный на обеспечение процесса окислительного метаболизма быстродоступными субстратами, которыми в сложившейся ситуации становятся кетоновые тела. Авторами изучено содержание бета-гидроксимасляной кислоты и глюкозы в крови и ацетона в моче у новотельных коров на пятый день после отёла и выявлена закономерность взаимосвязи показателей. Увеличение концентрации бета-гидроксимасляной кислоты свыше 1,5 ммоль/л в крови сопровождалось выделением ацетона с мочой у коров и характер изменения показателей проявлял однонаправленность. Определено, что при незначительной концентрации ацетона в моче (до 0,5 ммоль/л) снижение концентрации глюкозы в крови не наблюдалось. Выраженная гипогликемия у коров выявляется при содержании бета-гидроксимасляной кислоты в крови от 2,3 ммоль/л и при уровне кетонурии от 1,5 ммоль/л и выше. Данные методы исследования на сегодняшний день применяются в некоторых животноводческих хозяйствах, поэтому практикующим специалистам важно правильно интерпретировать и применять полученные результаты. Проведённые в рамках данной статьи исследования позволили выявить контрольные точки значений бета-гидроксимасляной кислоты в крови, при которых происходят процессы декомпенсации обмена веществ и начинается кетоз.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, коровы, отёл, глюкоза, бета-гидро-ксимасляная кислота, ацетон, анализ крови, анализ мочи, кетоз, гипогликемия.

Сведения об авторах:

Карпенко Лариса Юрьевна, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой биохимии и физиологии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины»; 196084, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, 5; тел.: 8-921-9981291; e-mail: l.u.karpenko@mail.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Васильева Светлана Владимировна, кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры биохимии и физиологии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины»; 196084, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, 5; тел.: 8-904-6399033; e-mail: svvet@mail.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей