Способ активации энергетического обмена и коррекции метаболизма у коров
METHOD FOR ACTIVATION OF ENERGY METABOLISM AND CORRECTION OF METABOLISM IN COWS

Изобретение относится к ветеринарии и касается способов активации энергетического обмена и коррекции метаболизма у коров с применением комплексной энергометаболической композиции.
В настоящее время для восполнения дефицита энергии у высокоудойных коров в качестве богатых энергией глюкопластических средств не без успеха позиционируются пропиленгликоль и глицерин. Пропиленгликоль и глицерин - это многоатомные спирты. Внешне пропиленгликоль и глицерин выглядят практически одинаково. Они бесцветны, не имеют запаха, сладкие, сиропообразные. Основное различие между пропиленгликолем и глицерином заключается в том, что пропиленгликоль имеет две группы -ОН, тогда как глицерин имеет три группы -ОН.
Применение пропиленгликоля и глицерина в качестве кормовых энергетиков преследует цель быстрого восполнения энергетических потребностей организма высокоудойных коров, что приводит к увеличению удоев, содержания жира и белка в молоке, снижает интенсивность вовлечения в энергетический обмен жировых запасов собственного тела и развитие кетоза.
Механизм действия кормового (экзогенного) пропиленгликоля и глицерина заключается в том, что всасываясь из пищеварительной системы (рубца), они гематогенным путем поступают в печень, где вовлекаются в энергетический обмен. То есть, по скорости глюкогенного действия кормовой {экзогенный) глицерин значительно опережает эндогенный, который образуется в организме при липолизе. Вполне очевидно, что при применении кормового глицерина в определенной степени снижается лишь интенсивность эндогенного гидролиза жиров. Что касается пропиленгликоля, то в энергетическом обмене известен синтез глюкозы из глицерина, но не из пропиленгликоля. Таким образом, пропиленгликоль, прежде чем он будет вовлечен в энергетический обмен, должен превратиться в глицерин, а это дополнительные энергетические затраты организма. По всей видимости, этот аспект учитывают в животноводстве стран Европы и предпочтение отдают глицерину, а не пропиленгликолю (Подобед Л.И. Какие энергетики для высокопродуктивных коров предпочтительнее? Ж. Эффективное животноводство. №4, 2018. С. 70-73).
Тем не менее, в реалиях производства, попытки достичь высокой молочной продуктивности с применением пропиленгликоля и глицерина, как правило, отрицательно отражаются на здоровье коров (Подобед Л.И. Какие энергетики для высокопродуктивных коров предпочтительнее? Ж. Эффективное животноводство. №4, 2018. С. 70-73). Во многом причиной является то, что пропиленгликоль и глицерин - это жироподобные энергетики. В условиях интенсивного эндогенного липолиза, что проявляется у новотельных коров при выходе их на пик молочной продуктивности, применение пропиленгликоля или глицерина за счет более высокой скорости вовлечения в энергетический обмен (синтез глюкозы) лишь частично снижает интенсивность эндогенного липолиза. При этом, по факту, высокая жировая нагрузка на печень остается на прежнем уровне. В конце концов, это нисколько не уменьшает риск развития жировой патологии печени. Многочисленные клинические наблюдения свидетельствуют о том, что активное применение пропиленгликоля или глицерина в транзитный период не приводит к увеличению продолжительности хозяйственного использования высокопродуктивных коров и снижению показателей жировой гепатологии (Подобед Л.И. Какие энергетики для высокопродуктивных коров предпочтительнее? Ж. Эффективное животноводство. №4, 2018. С. 70-73).
Таким образом, применение в качестве кормовых энергетиков пропиленгликоля и глицерина является далеко не оптимальным подходом восполнения энергетических потребностей организма и, более того, сопряжено с риском развития патобиохимических процессов и жировой гепатологии. Тем не менее, потенциальная энергоемкость жиров, в том числе жироподобных энергетиков, значительно выше, чем у углеводов. Так, при окислении одной молекулы глюкозы производится 38 молекул АТФ, а при окислении одной молекулы жира - 130 молекул АТФ. Собственно этот аспект и делает привлекательным использование пропиленгликоля и глицерина в качестве кормовых энергетиков. Однако при этом не учитывается еще один существенно важный аспект. Дело в том, что при окислении жира требуется куда больше кислорода, чем при окислении углеводов. То есть при окислении жиров налицо высокая кислородная зависимость. А это, между прочим, ключевой аспект энергетического обмена. От того, по какому пути пойдет синтез энергии, зависит конечный выход энергии. Дело в том, что при аэробном окислении одной молекулы глюкозы синтезируется 38 молекул АТФ, т.е. в 19 раз больше чем при анаэробном гликолизе. Вполне очевидно, что ввиду крайне низкой энергетической продуктивности, анаэробный гликолиз способен воспроизвести энергию лишь для минимального обеспечения жизнеспособности организма. Еще один немаловажный аспект связан с тем, что в условиях анаэробиоза синтез энергии идет с образованием большого количества побочных продуктов энергетического обмена: лактата, кетокислот, холестерина. При большом накоплении они становятся ядовитыми для организма, что и без того ухудшает метаболизм и клинический статус животных. В конце концов, животные (коровы) быстро слабеют, теряют продуктивность, и многих из них приходится выбраковывать. К сожалению, вплоть до последнего времени этот аспект не принимался во внимание не только животноводами, но и в медицине и ветеринарии. Отсюда трудно разрешимые проблемы энергетического обмена, метаболизма, здоровья людей и животных.
Вполне очевидно, что в попытке решения проблемы энергетического обмена животноводы идут по традиционному (кормовому) пути, в основу которого положен ввод в рацион богатых энергией кормовых добавок. Однако на примере пропиленгликоля и глицерина такой подход негативно отражается на здоровье коров, так как сопряжен с риском развития патобиохимических процессов и жировой гепатологии. По всей видимости, этот аспект был принят во внимание и в настоящее время на основе пропиленгликоля и глицерина осуществлены и осуществляются разработки многокомпонентных кормовых энергетиков. Однако при включении в состав пропиленгликоля или глицерина многочисленных, зачастую дефицитных, компонентов, это заметно отражается на цене конечного продукта. При этом никуда не исчезает проблема побочного действия пропиленгликоля и глицерина. К тому же из-за высокой стоимости, теперь уже многокомпонентные кормовые энергетики становятся еще менее доступными для широкого применения в животноводстве.
Необходимо снизить побочное действие пропиленгликоля и глицерина. Возможность потенцирования энергетической и метаболической активности пропиленгликоля показана при разработке комплексного энергометаболического состава на основе пропиленгликоля и янтарной кислоты (Патент РФ №2674682 от 28.12.2018 «Энергометаболический состав для профилактики и лечения кетоза и жирового гепатоза» от 28.12.2018). По сути, схожий результат получен при разработке энергометаболического состава на основе глицерина и янтарной кислоты (Патент РФ №2645769 от 28.02.2018 «Энергометаболической состав для профилактики и лечения кетоза и гепатоза у коров»).
Результаты клинических опытов свидетельствуют о том, что включение в состав пропиленгликоля и глицерина янтарной кислоты или ее солей-сукцинатов позволяет получить качественно новые продукты, обладающие не только энергетической, но и метаболической активностью.
Однако в процессе клинических испытаний вышеуказанных энергометаболических составов выяснилось, что их метаболическая активность значительно повышается при параллельном применении цианокобаламина. Время от времени животноводы и ветеринары практикуют ввод цианокобаламина в рацион кормления животных. Показанием для его применения чаще всего обусловлено извращением аппетита, реже - при белковом перекорме, еще реже - при токсикозах. В биохимическом аспекте цианокобаламин (Витамин В12) является одним из важнейших эссенциальных для живого организма витаминов. Витамин В12 отличается более высокой активностью, чем другие витамины группы В. Потребности в нем у жвачных можно компенсировать за счет его ввода уже на уровне миллионной доли грамма на килограмм.
Витамин В12 - единственный водорастворимый витамин, который депонируется в тканях печени в течение относительно длительного периода времени. Соответственно, симптомы дефицита витамина В12 проявляются только спустя значительное время, когда развиваются явные клинические признаки В-12 витаминной недостаточности.
Фармакодинамика цианокобаламина сложная. Он незаменимый участник энергетического обмена Выполняет каталитические функции при синтезе практически всех незаменимых аминокислот (Мозгов И.Е. Фармакология. М. «Колос»,1974. С. 213-214).
Витамин В12 помогает превращать белки, жиры и углеводы в «топливо» для живого организма. Без него люди и животные часто испытывают хроническую усталость.
Исключительно велика роль витамина В-12 для лактирующих коров. Дело в том, что синтезируемая в рубце коров пропионовая кислота, (основной предшественник для образования глюкозы) тесно связана с витамином В-12. При дефиците витамина В-12 ухудшается усвоение пропионовой кислоты организмом животного, что быстро приводит к энергетическому дефициту, и как следствие, снижению молочной продуктивности и качества молока При В-12 недостаточности у коров развиваются такие заболевания как молочная лихорадка, кетоацидоз и ожирение печени. Витамины группы В образуются в результате бактериального синтеза в пищеварительной системе. Качественное изменение рациона кормления коров в современном промышленном животноводстве породило проблему В-витаминной недостаточности. В настоящее время отечественные и зарубежные исследователи приходят к пониманию, что бактериальный синтез в пищеварительной системе витаминов группы В, среди которых наиболее активным считается В-12 цианокобаламин, уже не способен обеспечить потребности высокопродуктивных коров.
Возможность применения янтарной кислоты для активации аэробного пути синтеза энергии и цианокобаламина для улучшения процессов рубцового пищеварения, в том числе в части усвоения пропионовой кислоты, позволила бы активизировать энергетический обмен, снизить риск развития патобиохимических процессов в условиях активного эндогенного липолиза и белкового перекорма.
Задачей изобретения является активация энергетического обмена и метаболизма у коров применением энергометаболической композиции на основе янтарной кислоты, многоатомных спиртов (пропиленгликоля, глицерина), и цианокобаламина.
В ходе патентного поиска и обзора научно-технических источников информации не выявлено сведений об энтеральном применении цианокобаламина и янтарной кислоты для активации энергетического обмена, в том числе для потенцирования энергетической активности пропиленгликоля и глицерина и снижения их побочного действия - риска развития патобиохимических процессов у коров.
При определении энтеральной дозировки цианокобаламина учитывали рекомендации по его инъекционному применению, которая в максимальной дозе составляет 10 мкг/кг массы тела. В экспериментальных опытах на клинически здоровых телятах двухмесячного возраста были апробированы дозировки цианокобаламина в 50 и 100 мкг/кг. При разовом энтеральном применении цианокобаламина в наиболее высокой дозе 100 мкг/кг, побочного действия выявлено не было. При энтеральном применении цианокобаламина в комплексе с 1,5 г янтарной кислоты наблюдали более выраженное улучшение аппетита, по сравнению с выпойкой цианокобаламина в моноформе. Таким образом, разовая дозировка цианокобаламина с янтарной кислотой при энтеральном применении коровам вполне может составлять порядка 100 мкг/кг.
Для подтверждения соответствия предлагаемого изобретения заявителем проведены контролируемые научно-производственные опыты. Испытуемые композиции в разовой дозе включали следующие компоненты.
Композиция №1. Глицерин - 150 г, янтарная кислота - 15 г, цианокобаламин - 0,5-1 мг. Разведение в питьевой воде до объема 500 мл.
В качестве сравнения использовали глицерин (150 г) в комплексе с янтарной кислотой (15 г), вода питьевая до 500 мл.
Композиция №2. Пропиленгликоль 150 г, янтарная кислота - 15 г, цианокобаламин - 0,5-1 мг. Разведение в питьевой воде до объема 500 мл.
В качестве сравнения использовали водные раствор пропиленгликоля (150 г) в комплексе с янтарной кислотой (15 г), вода питьевая до 500 мл.
Контрольная композиция №3. Янтарная кислота - 15 г, цианокобаламин - 0,5-1 мг, вода питьевая до 500 мл
Комплекс янтарная кислота с цианокобаламином получали при внесении соответствующих навесок в питьевую воду с последующим нагреванием до полного растворения.
Объектом для клинических испытаний являлись новотельные высокоудойные коровы (удой по предыдущей лактации порядка 6000 кг молока) симментальской породы Льговской опытно-селекционной станции в Курской области.
В подопытные группы включали коров на 9-10 сутки после отела при наличии клинически выраженных симптомов ацидоза рубца. У таких животных риск развития патобиохимических процессов наиболее вероятен. В этой связи отбор по клиническим симптомам дополнительно подтверждали результатами биохимических исследований крови. Основными биохимическими показателями, которые служили для отбора животных, являлись резервная щелочность, уровень содержания кетоновых тел, глюкоза. Испытуемые композиции выпаивались принудительно с кратностью раз в два дня (на 1-3 - 5-7 сутки).
Клинические наблюдения. Выраженные изменения в клиническом статусе стали проявляться уже на вторые сутки у коров, которым выпаивались композиции, содержащие янтарную кислоту. Они стали несколько бодрее. Повысился интерес к корму. Жвачка стала более активная. При этом более позитивные изменения наблюдали у коров, которым выпаивался глицерин в комбинации с янтарной кислотой. Несколько слабее эффект улучшения клинического состояния наблюдали у коров, которым выпаивалась композиция пропиленгликоль + янтарная кислота. На третьи сутки видимой разницы в клиническом состоянии коров, которым выпаивались комбинации пропиленгликоль (глицерин) + янтарная кислота + цианокобаламин по отношению к особям, которым выпаивались комозиции без цианокобаламина, не выявлено. В этот же период у коров 2,3.4,5 групп обозначились показатели роста молочной продуктивности и повышения содержания жира в молоке. Разница в клиническом состоянии стала проявляться на 5 сутки. У коров (2 и 4 группы), которым выпаивались комбинации энергетиков с цианокобаламином, аппетит был гораздо лучше.
Что касается коров (6 группа), которым выпаивался в моноформе цианокобаламин, некоторые позитивные изменения (повышение аппетита и слабая жвачка) обозначились лишь на 7-10 сутки. Результаты клинических наблюдений представлены в таблице 1.
Биохимические и гематологические исследования. Исходный биохимический статус коров. Показатели общего белка, общего билирубина, основных ферментов переаминирования аспартат-аминотрансферазы (АсАТ) и аланин-аминотрансферазы (АлАТ), находились в пределах верхней границы физиологических значений или выше. Кетоновые тела, триглицериды, холестерол выше нормы, что указывало на интенсивный липолиз. Что касается ферментов переаминирования АсАт и АлАт, то роль данных ферментов сводится к передаче аминогрупп между аминокислотами и кетокислотами. В крови животных активность обоих ферментов очень мала. Их повышенные показатели в крови коров могут свидетельствовать как о нарушении метаболизма жиров в печени, так и повышенном накоплении кетокислот.
Показатель резервной щелочности бы ниже нормы. Низкий уровень резервной щелочности наглядно свидетельствовал о развитии патобиохимических процессов по типу метаболического ацидоза и кетоацидоза (повышенный уровень кетоновых тел). Показатель глюкозы был в пределах нижних физиологических значений. Эти данные свидетельствовали о том, что энергетические и метаболические процессы в печени идут на пределе ее функциональных возможностей. При этом высокие исходные значения кетоновых тел, на фоне низкого показателя резервной щелочности свидетельствовали о том, что окислительные процессы в печени идут преимущественно при недостаточном кислородном обеспечении. Отсюда низкий уровень глюкозы и повышенный уровень кетоновых тел. Что касается повышенного уровня белка, то это скорее было результатом белкового перекорма за счет ввода в рацион повышенного количества концентратов зерновых. Высокий уровень белка в крови может обозначить проблему интенсивного образования аммиака и мочевой кислоты.
При контрольных биохимических исследованиях на 7-10 сутки были выявлены следующие изменения, которые представлены в таблице 2. Обращает на себя внимание снижение уровня белка во всех группах коров, которым выпаивались композиции с янтарной кислотой. При этом в рационе кормления концентраты зерновых остались на прежнем уровне, то есть протеиновая нагрузка на печень нисколько не уменьшилась. Далее показатели триглицеридов, холестерола, кетоновых тел приобрели выраженную тенденцию к снижению. При этом жировой прессинг на печень за счет применения кормового глицерина и пропиленгликоля никак не уменьшился. В то же время отмечена тенденция роста показателя глюкозы. Это свидетельствовало о том, что окислительные процессы в печени идут в условиях достаточного кислородного обеспечения и не сопровождаются накоплением побочных продуктов энергетического обмена в виде кетокислот, лактата, холестерола. На это указывает тенденция роста резервной щелочности у коров 1, 2, 3, 4, 5 групп. О нормализации метаболической функции печени у коров этих групп могут указывать тенденции снижения уровня ферментов переаниминирования (АлАт и АсАт), общего билирубина, кетоновых тел. Что касается цианокобаламина, то у коров (6 группа), которым выпаивался в моноформе цианокобаламин, позитивно значимых биохимических изменений по факту не отмечено. Напротив, у коров второй и четвертой групп, которым выпаивалась композиция пропиленгликоль (глицерин) + янтарная кислота + цианокобаламин, биохимические показатели на 10 сутки имели более выраженные позитивные значения по сравнению с аналогичными показателями 3 и 5 групп. Следует отметить, что в этот период уровень эритроцитов и гемоглобина у коров 1, 2, 4 был тоже выше, чем у особей других групп. С одной стороны, это вполне очевидно обусловлено позитивным фармакологическим действием цианокобаламина на эритропоэз, а с другой стороны, сам процесс эритропоэза тоже энергетически затратный. В этой связи, без энергии стимуляция эритропоэза за счет применения цианокобаламина недостаточно эффективная. Собственно это и наблюдалось у коров шестой группы, которым цианокобаламин применялся в моноформе.
Что касается конечного результата, а именно энергетической продуктивности и патобиохимических процессов, то проведенные клинические наблюдения и результаты биохимических и гематологических исследований наглядно подтверждают, что применение в моноформе наиболее потенциально емких энергетиков пропиленгликоля и глицерина без активации аэробного синтеза энергии - малопродуктивный подход к восполнению энергетических потребностей организма высокопродуктивных коров. Кроме того, такой подход сопряжен с риском развития патобиохимических процессов по типу метаболического ацидоза и кетоацидоза. Таким образом, выдвинутая гипотеза по активации энергетического обмена подтвердилась в клинических исследованиях с применением наиболее энергоемких субстратов, в данном случае пропиленгликоля и глицерина. На фоне экзогенного пропиленгликоля и глицерина применение янтарной кислоты и цианокобаламина обеспечило и активацию аэробного синтеза энергии и ускоренный синтез эритроцитов -клеток крови ответственных за перенос кислорода в клетки.