2020-06-29
653
Диагностика болезней обмена веществ
КЕТОЗ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КОРОВ И ОВЦЕМАТОК
Понятие о кетозе как о нозологической форме начало утверждаться в ветеринарной литературе в середине прошлого столетия. Случаи кетоза описывали под различными названиями: алиментарная кетонурия суягных овец, токсикоз беременных, послеродовая эклампсия, молочная лихорадка, ацетонемия, токсемия молочных коров, белковая интоксикация, токсемия суягных овцематок.
Сейчас под кетозом понимают болезнь жвачных животных, которое характеризуется преимущественным нарушением углеводно-липидного и белкового обмена, сопровождаемая накоплением в организме кетоновых тел, поражением вследствие этого центральной нервной и гипофиз – надпочечниковой систем, щитовидной железы, печени, сердца, почек и других органов. Называть кетоз кетонемией (ацетонемией) или кетонурией (ацетонурией) не верно, так как такое название не отражает в полной мере сущность болезни, а только указывает на один из её симптомов. Так же неправомочно название «кетозы», так как болезнь одна – кетоз.
По литературным данным кетоз встречается у молочных коров, суягных овцематок, буйволиц и других жвачных животных. Согласно нашим исследованиям заболевание кетозом так же встречается и у лактирующих овцематок (Кондрахин И.П., Сенчук И.В., 2009). Появление кетоза у моногастричных животных как болезни, ставится учеными под сомнение.
Кетоз суягных овцематок – тяжелое заболевание, характеризующиеся усиленным распадом эндогенных жиров и белков, развитием кетонемии, токсемии, дистрофии печени и других органов. Сообщений о кетозе лактирующих овцематок в доступной литературе нами не отмечено.
Кетоз и жировой гепатоз являются наиболее распространенным заболеваниями овец и высокопродуктивных коров.
Но обобщенная статистика о распространении кетоза и гепатодистрофии молочных коров и суягных овцематок у нас в стране отсутствует.
Schafer M. и Lippmann R. (1988) при исследовании состояния обмена веществ у овцематок в округе Лейпцига (Германия), установили, что кетоз суягных овцематок является самой распространенной болезнью обмена веществ. Так, клинический кетоз овец был обнаружен у 38,9% поголовья, субклинический кетоз – 30,9%, патология печени – у 10,9%.
Кетоз наиболее часто встречается у крупного рогатого скота там, где имеется высокопродуктивное поголовье коров. В США, по данным J.C. Shaw (1956), регистрируется около 1 млн заболеваний кетозом (4 % поголовья).
Исследованиями на протяжении 1966–1975 годов С. Симеонов (1978) установил, что в Болгарии у 22,4% высокопродуктивных коров отмечается субклинический и у 4,6% клинический кетоз. Наиболее высокая заболеваемость констатирована среди коров красной болгарской породы, красных датских коров, а самая низкая – среди фризских коров. В некоторых округах имеется фермы, неблагополучные в отношении кетоза, количество больных клинической формой коров у них бывает 7–29,2 % от количества поголовья.
Согласно данным V.A. Paavo et al. (1993) в центральной Финляндии субклинический кетоз имеет широкое распространение и наносит большие убытки.
Экономический ущерб от кетоза коров значительный: он складывается из снижения молочной продуктивности, яловости маточного поголовья, увеличения заболеваемости и падежа телят. По данным некоторых авторов при кетозе коров удой снижается на 564–598 кг. За счет удлинения сервис-периода от каждой больной кетозом коровы недополучают 0,151–0,156 теленка.
Этиология и патогенез кетоза и гепатодистрофии
Согласно современным научным представлениям кетоз коров является полиэтиологичным заболеванием, основными причинами которого может быть дефицит энергии в первые дни после отела и в фазу интенсивной лактации; избыток белка в рационе, особенно на фоне недостатка сахара; скармливание недоброкачественных силоса и сенажа, содержащих повышенное количество масляной кислоты. Эти же факторы являются причинами кетоза овцематок, однако возможность возникновения кетоза овцематок на фоне белкового перекорма экспериментально не доказана и реально вряд ли существует. Наоборот, недостаточное белковое питание овцематок приводит к развитию кетоза.
Работами Л.Н. Червякова (1966) установлено, что основная причина кетоза коров – это нарушение рубцового пищеварения на почве неполноценного предшествующего кормления. Расстройство пищеварения в рубце провоцирует изменение соотношение летучих жирных кислот в сторону увеличения массовой доли масляной кислоты и уменьшения уксусной и пропионовой кислот с одновременным изменением значения рН. Такие изменения в рубцовом пищеварении происходят под влиянием высококонцентратного кормления коров и при низком сахаро-протеиновом отношении.
Причиной субклинического кетоза у овец является дефицит энергии и переваримого протеина в рационах.
Еще в работах В.А. Берестова (1961) указывается, что содержание суягных овцематок на малобелковом рационе приводит к снижению концентрации общего белка в сыворотке крови и вызывает положительную реакцию мочи на ацетон, что свидетельствует об усилении кетогенеза.
Основополагающим фактором повышенного кетогенеза у коров и овцематок является несбалансированность рациона по переваримому протеину, сахару, крахмалу и клетчатке. Усугубляющей причиной является скармливание силоса с повышенным содержанием масляной кислоты (0,3 %).
Недостаточное количество углеводов в рационе ведет к уменьшению образования ЛЖК, в основном за счет ацетата и пропионата. Повышенное содержание бутирата способствует кетогенезу. Усиленный распад протеина в рубце ведет к повышенному образованию аммиака, который не успевает использоваться микрофлорой, и поэтому в значительных количествах всасывается в кровь, вызывая токсемию и нарушая реакции в цикле Кребса. Эти нарушения рубцового метаболизма приводят в конечном итоге к стойким ацидотическим явлениям в организме жвачных животных. При повышении уровня сахара до 1,3 г на 1,0 г переваримого протеина происходит увеличение в содержимом рубца концентрации ЛЖК.
Предрасположенность жвачных животных к заболеванию кетозом обусловлена рядом физиологических особенностей метаболических процессов:
- наличием рубцового пищеварения, поступлением в организм углеводов не в виде глюкозы, а в виде ЛЖК;
- возможностью всасывания в кровь большого количества аммиака;
- вероятностью попадание в рубец избыточного количества масляной кислоты с недоброкачественным силосом или сенажом.
В результате деятельности ферментов микрофлоры рубца сахар и крахмал корма расщепляются практически полностью, клетчатка – более чем на половину. Особенность метаболизма жвачных животных – это использование большого количества низкомолекулярных жирных кислот, которые являются продуктами расщепления углеводов. Основными из них являются: уксусная, пропионовая и масляная. Эти кислоты могут образовываться в рубце в процессе распада углеводов. При оптимальном режиме кормления в рубце создаются наилучшие условия для жизнедеятельности микрофлоры, что обуславливает следующее соотношение летучих жирных кислот в содержимом рубца: 65% – уксусной, 20% – пропионовой и 15% – масляной кислот. На соотношение ЛЖК большое влияние оказывает структура рациона.
М.Ф. Кулик с соавт., ссылаясь на данные Балча (1955, 1958), сообщают, что энергетическая ценность ЛЖК, которые образуются за сутки в рубце коровы, составляет 8140–17980 ккал. Для удовлетворения потребности высокопродуктивной корове требуется около двух килограммов глюкозы. У жвачных животных легкопереваримые углеводы кормов (дисахариды, крахмал) практически полностью потребляются микрофлорой рубца, поэтому за счет поступления из пищеварительного тракта обеспечивается только около 10% потребности организма в глюкозе, а остальные 90% удовлетворяются за счет глюконеогенеза. Установлено, что из летучих жирных кислот выраженным глюкогенным эффектом обладает только пропионовая кислота. Введение в рубец уксусной кислоты не вызывает увеличение глюкозы в крови. Масляная кислота обладает мощным кетогенным действием. Из этого следует, что при условии нарушения поступления в организм достаточного количества пропионовой кислоты и избыточном введении масляной создаются условия для угнетения глюконеогенеза и повышения кетогенеза.
У овцематок в последнюю половину суягности и в начале лактации резко возрастает потребность в энергии и пластических веществах. Установлено, что в этот период отмечается повышение способности тонкого кишечника всасывать питательные вещества, фосфор и воду. Скорость всасывания уксусной и пропионовой кислот из рубца у суягных и лактирующих овец выше, чем у яловых. В случае низкого содержания протеина в рационе происходит снижение концентрации общего и небелкового азота в содержимом рубца, наступает ухудшение перевариваемости и использования азотистых веществ корма. Белковое голодание приводит к нарушению эндогенного синтеза витаминов группы В, из которых наиболее важное значение в процессе глюконеогенеза имеет витамин В12. При неадекватном поступлении энергетических и пластических веществ происходит усиленный эндогенный распад жиров, белков и углеводов, что приводит к образованию кетогенных аминокислот (лейцина, изолейцина, фенилаланина, тирозина), накоплению свободных жирных кислот, которые являются главным источником энергии во время голодания. В условиях нехватки глюкозы тормозится цикл трикарбоновых кислот, задерживается использование ацетил-S-КоА из кетогенных аминокислот и жирных кислот, происходит его конденсация и образование кетоновых тел.
Вторым фактором, обусловливающим возможность накопления в организме жвачных животных кетоновых тел, является поступление из преджелудков в кровь избыточного количества аммиака. Микрофлора рубца расщепляет белки растительного и животного происхождения, а также азотсодержащие небелковые вещества собразованием пептидов, аминокислот и аммиака. Эти вещества усваиваются бактериями и простейшими рубца и используются для синтеза микробиального белка. Часть аммиака, которая не утилизировалась микроорганизмами, всасывается через стенку рубца в кровь, и обезвреживается в печени путем синтеза мочевины. При образовании в преджелудках большого количества аммиака, он не полностью усваивается микрофлорой рубца, что приводит к повышенному поступлению его в кровь, оказывая токсическое воздействие на центральную нервную систему, органы эндокринной системы, печень, сердце. Аммиак тормозит реакции цикла трикарбоновых кислот, связывая α-кетоглютаровую кислоту путем аминирования ее в глютаминовую кислоту, в результате чего тормозится генерация щавелевоуксусной кислоты, что приводит к замедлению процесса утилизации активированной уксусной кислоты (ацетил-S-КоА). Молекула ацетил-S-КоА конденсируется с другой молекулой ацетил-S-КоА с образованием ацетоацетил-S-КоА, из которого через несколько стадий образуются ацетоуксусная, β-гидроксимасляная кислоты и ацетон.
Многие ученые связывают возникновение кетоза с поступлением в организм избыточного количества масляной кислоты. Кетонемию у коров вызывали экспериментально – путем введения в рубец масляной и уксусной кислот. Согласно данным литературных источников, опыты по искусственному воспроизведению кетоза у коров проводил С.И. Смирнов (1965) используя для этого введение в рубец коровам уксусной и масляной кислот. Полученные данные были подтверждены экспериментами Н.И. Чумака (1969), изучавшего влияние уксусной кислоты силоса на образование кетоновых тел в организме коров. Проведенные исследования выявили кетогенный эффект этих кислот, который оказался сильнее у масляной кислоты.
Эти исследования были подтверждены в более поздних работах по изучению состояния рубцового пищеварения при кетозе.
При введении масляной кислоты в рубец лактирующим коровам выявляли увеличение концентрации кетоновых тел, гипогликемию. В молоке было установлено снижение содержания лактозы. Возрастание в рубце концентрации масляной кислоты оказывает влияние на липидный обмен, что выражается в увеличении продукции длинноцепочечных жирных кислот, повышении уровня кетоновых тел и снижения содержания глюкозы в крови.
Усиление кетогенеза может происходить при превышении ПДК в кормах рационов тяжелых металлов (кадмия, ртути, свинца, цинка) на 12,5-29,4% за счет снижения функциональной активности и количества микрофлоры рубца. Эти элементы также способны подавлять процессы метаболизма и провоцировать повышение активности АсАТ и АлАТ. Превышение допустимого уровня нитратов в грубых кормах в три раза приводит к замедлению синтеза гликогена в печени.
Согласно обобщенным литературным данным процесс образования кетоновых тел в организме животных представляется следующим образом. При метаболизме углеводов, жиров, а также ряда аминокислот в качестве промежуточного продукта образуется уксусная кислота. В процессе обмена веществ она возникает в клетках и тканях не в виде свободной молекулы, а в виде соединения с коферментом ацетилирования, — ацетил-S-КоА. Активированная уксусная кислота не накапливается в организме, а по мере образования подвергается дальнейшему окислению в цикле трикарбоновых кислот или используется для синтеза жирных кислот. Начальной реакцией в цикле трикарбоновых кислот является реакция конденсации ацетил-S-КоА с ЩУК. Реакции трикарбонового цикла протекают нормально при условии равновесия образования ацетил-S-КоА и ЩУК. Часто реакция окисления ацетил-S-КоА блокируется недостатком ЩУК, источником которой являются главным образом гликоген, глюкоза и некоторые аминокислоты. Если происходит замедление этой реакции, ацетил-S-КоА из-за своей чрезвычайной активности начинает попарно конденсироваться с образованием ацетоацетил-S-КоА. Затем ацетоацетил-S-КоА взаимодействует с третьей молекулой ацетил-S-КоА, образуя β-гидрокси-β-метил-глутарил-КоА. Полученная молекула β-гидрокси-β-метил-глутарил-КоА способна расщепляться на ацетоуксусную кислоту и ацетил-S-КоА. Под действием специфической дегидрогеназы ацетоуксусная кислота восстанавливается в β-гидроксимасляную кислоту, часть ее декарбоксилируется и превращается в ацетон. Таким образом, при торможении реакции конденсации ацетил-S-КоА с щавелевоуксусной кислотой образуется β-гидроксимасляная, ацетоуксусная кислоты и ацетон. Так как в нормальных условиях образование ацетил-S-КоА немного превышает его утилизацию, кетоновые тела постоянно в небольшом количестве находятся в организме животного.
Местом синтеза кетоновых тел у жвачных является главным образом печень, почки и молочная железа. Так же установлено, что стенка рубца продуцирует большое количество ацетоуксусной и β-гидроксимасляной кислот. Главное место в их окислении занимает печень, однако метаболизм кетоновых тел происходит также в миокарде, легких, почках, мышцах, головном мозге и молочной железе. Почечного порога кетоновые тела не имеют.
Стало известно, что интенсивность процессов кетогенеза у высокопродуктивных коров гораздо выше, чем у низкопродуктивных. Особенно склонны к развитию кетоза коровы с удоем более 5000 кг молока за лактацию. В фазу интенсивной лактации усиливается расход глюкозы на образование молока (в среднем 45–72 г на 1 кг); в это время животное потребляет большое количество концентрированного корма, что способствует образованию в рубце повышенного количества уксусной и масляной кислот – предшественников ацетил-S-КоА.
У высокопродуктивных коров уровень кетоновых тел в молоке выше, чем у менее продуктивных. Между кетонемией, кетонолактией и кетонурией существует определенная зависимость и прямая связь. Имеется обратная корреляционная зависимость между содержанием сахара и кетоновых тел.
Между содержанием кетоновых тел в крови и молоке больных кетозом коров выявлена положительная корреляционная зависимость. Некоторые авторы предлагают использовать количественное определение концентрации ацетона в молоке в качестве показателя уровня гиперкетонемии у лактирующих коров. При кетонемии устанавливают наличие ацетона в выдыхаемом воздухе.
У здоровых животных подавляющее большинство кетоновых тел приходится на β-оксимасляную кислоту – около 85%, а её отношение к ацетону и ацетоуксусной кислоте составляет 6:1 и более. При развитии кетоза происходит увеличение содержания кетоновых тел в основном за счет увеличения относительной доли наиболее токсичных веществ – ацетона и ацетоуксусной кислоты. Содержание суммы ацетон+ацетоацетат выше 30 % (норма 10–20 %) от общего количества кетоновых тел свидетельствует об усиленном кетогенезе.
Под влиянием повышенного количества кетоновых тел происходит вовлечение в патологический процесс центральной нервной и эндокринной систем, сердца, яичников, почек и других органов. Увеличение содержания кетоновых тел и возрастание в них доли токсичного ацетона и ацетоуксусной кислоты приводит к дистрофии печени, которая является наиболее подверженным дистрофическим процессам.
Отмечается, что степень поражения центральной нервной системы зависит от уровня поражения гепатоцитов и сопровождаемым повышением концентрации эндотоксинов.
Установлено, что при кетозе коров происходит развитие жировой дистрофии печени, которая проявляется увеличением в сыворотке крови концентрации общего билирубина и активности СДГ.
Дистрофия печени ведет к нарушению синтеза гликогена, в связи с чем значительно увеличивается поступление в этот орган высших жирных кислот, что создает предпосылки для усиленного синтеза триглицеридов и отложения жира в гепатоцитах.Установлено, что в процессе жировой инфильтрации печени у лактирующих коров происходит снижение глюконеогенеза, что усугубляет дефицит глюкозы в организме.
Недостаток глюкозы ведет к усилению глюконеогенеза прежде всего за счет жиров, что, в свою очередь, приводит к значительному образованию ацетил-КоА и кетоновых тел. Повышенная концентрация кетоновых тел приводит к подавлению эндогенного синтеза глюкозы, что может усугубить дефицит энергии. Экспериментально установлено, что понижение уровня кальция на фоне кетонемии приводило к нарушению синтеза глюкозы.
При резко выраженной патологии печени может наблюдаться гипокетонемия как следствие нарушения окисления высших жирных кислот и, следовательно, образования кетоновых тел.
При кетозе устанавливают понижение уровня гликогена в печени.
При кетозе овцематок установлено снижение реактивности иммунной системы. Уровень неспецифической резистентности у сухостойных коров зависит от концентрации кетоновых тел в организме. У животных с высоким содержанием кетоновых тел в крови (2,8±0,26 ммоль/л) из-за развития метаболической иммуносупрессии, снижаются показатели гуморальных и особенно клеточных факторов резистентности. При субклиническом кетозе у коров отмечается снижение фагоцитарной активности нейтофилов на 6,7 %, индекса фагоцитоза – на 22,2 %. Между уровнем кетоновых тел и количеством Т-лимфоцитов установлен отрицательный коэффициент корреляции, который равен – 0,83.
Накопление в крови кетоновых тел и других недоокисленных продуктов обмена, а так же вследствие потери с мочой натрия, образующего соли с ацетоуксусной и β-оксимасляной кислотами, вызывает развитие метаболического ацидоза, что характеризуется уменьшением водородного показателя, дефицитом буферных оснований, снижением парциального давления углекислого газа и увеличением парциального давления кислорода.
Доказано, что предрасполагающим этиологическим фактором развития кетоза у коров является ожирение в сухостойный период. У ожиревших коров отмечается жировая дистрофия печени.
При кетозе происходит поражение щитовидной и паращитовидных желез: кетоновые тела угнетают функциональную активность этих желез, уменьшая выделение кальцитонина и паратгормона, что при длительном течении вызывает развитие вторичной остеодистрофии. Понижение уровня кальция сопровождается повышением концентрации ионов магния и калия в крови. Выявлено влияние кетоновых тел на эндокринную регуляцию в организме. Установлена взаимосвязь между содержанием глюкозы, ЛЖК рубца, кетоновых тел, энергетического обмена и активностью щитовидной железы. С увеличением уровня ацетоуксусной кислоты понижается концентрация в крови тироксина. При кетозе происходит повышение выработки гидрокортизона надпочечниками. С повышением концентрации в крови β-оксимасляной кислоты снижается уровень кортизола и общего эстрогена, так же отмечается понижение уровня инсулина. Имеются сообщения о повышении уровня кортизола при кетозе овцематок до 10 пг/мл. Есть сведения о стимуляции выработки инсулина под действием β-оксимасляной кислоты.
При недостаточном протеиновом кормлении овцематок в последнюю стадию суягности происходит снижение качества молозива и значительное понижение выживаемости ягнят.
