Биохимико-экологическая особенность адаптации липидного метаболизма у жвачных
Комбикорма и кормовые добавки
+7(86130) 4-30-61
Краснодарский край     г. Тимашевск
  • Акция 1
  • Акция 2
  • Акция 3
Корзина пуста

Биохимико-экологическая особенность адаптации липидного метаболизма у жвачных

Душкин Е.В., Парапонов С.Б., Мундяк И.Г.

ООО Премикс

В процесс эволюции жвачные животные приобрели исключительную способность существовать на растительном корме как единственном для них источнике энергии и питательных веществ. Пути, по которым закрепилась эта адаптация, значительно различается между видами, но одна существенная черта присуща всем травоядным – это наличие в пищеварительном тракте симбиотических микроорганизмов.

Важными характеристиками особенностей метаболизма жвачных животных, в том числе и коров, являются показатели липидного обмена. Микробиальное переваривание клетчатки и других питательных веществ в преджелудках животных оказывает глубокое влияние на природу образуемых и используемых метаболитов-субстратов. В результате относительное значение некоторых ключевых процессов, прежде всего липогенеза, у жвачных существенно отличается от аналогичных процессов у нежвачных.

Функциональные особенности липидов проявляются в том, что они служат основной формой запасания энергии в организме. Существенные отличия имеются у жвачных животных и в использовании питательных веществ на окисление и отложение их в соответствии с изменившимися способами пищеварения и конечными продуктами переваренного корма. Преформированные кислоты поступают в кровь из двух источников: всасываются из пищеварительного тракта в результате переваривания липидов корма и синтезируются в жировой ткани – главном месте синтеза жирных кислот у жвачных животных. Скорость синтеза жирных кислот срезами жировой ткани жвачных в 20 и более раз выше скорости синтеза кислот срезами печени (Hud, Allen, 1973; Ingle, Bauman, Garrigus, 1972; Liepa, Bietz, Liender, 1978).

В отношении липидного метаболизма жвачные представляют собой уникальную группу млекопитающих животных, у которых эволюционное развитие этой функции достигло своей высшей стадии (Shorland et al., 1962). Так, если у моногастричных животных состав жировых депо в большой степени зависит от состава жира рациона, то у жвачных, напротив, даже потребление значительного количества ненасыщенных жирных кислот не оказывает заметного влияния на степень насыщенности запасных липидов организма. Эта специфика состава жира жвачных обусловлена процессами превращения липидов в их преджелудках. Значение функции рубца в переваривании жира трудно переоценить, поскольку в составе жирных кислот липидов корма наибольший процент приходится на долю ненасыщенных кислот; напротив, насыщенных кислот в корме намного меньше (Garton, 1967).

Процессы липолиза в рубце осуществляются под влиянием весьма активных микробных липаз, не обладающих, в сравнении с панкреатической липазой, специфичностью в отношении гидролиза первичных или вторичных связей на молекулу глицерида. Поэтому в рубце не происходит накопления моно- или диглицеридов: конечными продуктами превращения липидов является свободные высокомолекулярные жирные кислоты и ЛЖК, образовавшиеся при сбраживании глицерола.

Еще одной уникальной особенностью жвачных является то, что переваривание и всасывание липидов протекает непрерывно, в связи с чем у них не обнаруживается алиментарной липемии. У жвачных мицелярная форма липидов перед их всасывании в кишечнике образуется под влиянием лизолецитина, в то время как у моногастричных животных эту функцию выполняют моноацилглицеролы (Garton, 1967).

Как известно, характерной особенностью жвачных животных является их способность образовывать большие количества летучих жирных кислот в преджелудках. Часть этих кислот используется на энергетические нужды организма, некоторое количество (пропионат) – на синтез углеводов, а остальная часть (ацетат) – на синтез липидов. При наличии глубоких превращений липидов в пищеварительном тракте важное значение у жвачных приобретает процессы липогенеза, в частности, из низкомолекулярных предшественников. Механизмы липогенеза, наряду с глюконеогенезом, в первую очередь обусловливают особенности метаболизма у жвачных животных.

Являясь частью репродуктивного цикла, лактация у коров в значительной степени определяет направление обмена веществ в организме. Вскоре после отела, развивается состояние так называемой доминанты лактации, в течение которой обмен веществ в теле матери практически полностью подчинен процессу молокообразования в вымени. В начале лактации (первые две недели и более) высокопродуктивные коровы не могут потреблять с кормом того количества энергии и питательных веществ, которое адекватно расходу их на образование составных частей молока. Возникающий дефицит питательных веществ в начале лактации коровы покрывают за счет тканевых резервов, обеспечивая тем самым почти половину затрат энергии, расходуемой на образование компонентов молока. В этот период высокопродуктивная корова может расходовать из тканей тела более 300 г белка и до 1000 г жира в сутки (Овчаренко и сотр., 1975). По другим наблюдениям высокий удой у коров обеспечивался, кроме энергии корма, путем мобилизации 2 кг жира тела в день (Исламова, 1968; Chapman et al., 1985). В условиях доминанты лактации липогенетическая активность жировой ткани падает, а молочной железы возрастает. Вместе с тем мобилизация резервных липидов, кроме положительного влияния, при резко выраженной степени, имеет и свои отрицательные стороны: она может тормозить потребление корма, угнетать жирсинтезирующую функцию молочной железы, предрасполагать коров к заболеванию кетозом, проявиться меньшим энергетическим эффектом в синтезе молока, чем при использовании энергии непосредственно из корма. По ряду данных (Emery, 1979; Vernon, Cleg, Flint, 1985), за период ранней лактации у коров расходуется до 60 кг тканевых липидов.

Если в период глубокой стельности (сухостоя) коров их энергетические и пластические затраты определяются интенсивностью роста плода, то в новотельный период – интенсивным синтезом и секрецией компонентов молока, с одной стороны, и неадекватным экзогенным поступлением питательных веществ и энергии – с другой. Интенсивное использование в это время внутренних жировых и белковых резервов для покрытия возникающего дефицита энергии и пластических веществ сопровождается так называемым «сдаиванием» животных и рядом существенных метаболических, сдвигов в липидном обмене, определяющих последующую продуктивность и состояние здоровья высокопродуктивных коров (Broster, 1968; Broster et al., 1970; Дмитроченко, 1974; Денисов, 1975; Олль, 1975; Надальяк, Решетов, 1978; Решетов, Надальяк, 1979).

Контроль распределения питательных веществ по «каналам метаболизма» осуществляется по двум типам регуляции: давно известному в физиологии гомеостазису и недавно постулированному гомеорезису (Ньюсхолм, Старт, 1977; McNamara, 1986). Под гомеорезисом понимается регуляция, направленная на преимущественное распределение и направление питательных веществ к данному органу (или системе органов) в период максимального его (их) активности. Можно предположить, что коровы молочного направления продуктивности отличаются от менее продуктивных животных степенью выраженности гомеоретического контроля своих функций через посредство эндокринной системы. Животные разного уровня продуктивности различаются, по-видимому, также по способности к мобилизации тканей (прежде всего жировых резервов) в периоды недостаточного поступления энергии с кормом и по скорости развития в этих условиях функции потребления корма, что проявляется в уровнях, динамике и составе энергетических и ключевых пластических метаболитов в крови и тканях. Очевидно, что генетическая и фенотипическая обусловленность физиологических и метаболических реакций указывает на потенциальную возможность использования их в селекционной оценке животных, на перспективу включения их, наряду с гормонами, в селекционные индексы для отбора и прогнозирования продуктивности животных.

Главная задача исследований в этой области состоит в количественном описании и выяснении регуляторных факторов адаптационных процессов в жировой ткани. Продолжительность и величина этих адаптаций, по-видимому, зависит от выделения энергии с молоком, потребления энергии с кормом, генотипа и эндокринного статуса самого животного. Однако на сегодня мало известно об эндокринных, биохимических и генетических механизмах, лежащих в основе регуляторно-метаболических адаптаций у высокопродуктивных животных.

Метаболические адаптации в жировой ткани, как показано в ряде недавних исследований (McNamara, 1988; McNamara, 1991; Waltner, McNamara, Hillers, Brown, 1994), проявляются изменениями процессов липолиза и липогенеза, сдвигами соотношения в организме гормонов и изменениями реактивности тканей на эндокринные и другие модуляторы. Однако экспериментальных данных в этом разделе физиологии и биохимии пока недостаточно. Между тем такие исследования позволили бы лучше понять вклад тканевых липидных резервов в общую энергетику организма и образование молока, что пополнило бы теорию липидного метаболизма коров и имело бы значение для обоснования подготовки животных к отелу и последующего их раздоя.

Поддержание жизнедеятельности организма сопровождается затратами энергии. Потребность в ней не всегда и не в полной мере может быть удовлетворена за счет поступления извне (с кормом). Так, к примеру, интенсивная селекция молочного скота с целью повышения надоев привела к тому, что генетическая способность продуцировать молоко в период ранней лактации превышает способность животного потреблять достаточное количество корма для удовлетворения потребности в энергии. В этот период высокопродуктивные животные находятся в состоянии отрицательного энергетического баланса. Поддержание высокой молочной продуктивности, несмотря на недостаточное потребление энергии с кормом, обеспечивается использованием энергии, запасенной в тканях.

Общее функциональное состояние организма, отражается в параметрах динамического гомеостаза внутренней среды, оказывает значительное влияние на продуктивность животных, и компоненты внутренней среды, которые могут способствовать, препятствовать или не оказывать существенного влияния на степень реализации потенциальных наследственных задатков продуктивности животных (Штомпель, 1987; Линг, 1988). Поэтому данные о связи активности метаболитов обмена веществ и удоя коров мы рассматриваем как результат селекционного сочетания показателей продуктивности и внутренней среды, которое непосредственно связано с реабилитацией липидного обмена в новотельный период, и которое в разных популяциях и группах животных (породах) всегда будут разными.

В последние годы повсеместно в молочном животноводстве как в нашей стране, так и за рубежом наблюдается выраженная тенденция к возу и разведению импортных гольштино-фризских коров, отличающихся высокой молочной продуктивностью, но относительно низкой экологической и физиолого-биохимической устойчивостью. Однако недавние сравнительные исследования показали, что некоторые породы с гораздо меньшей живой массой (джерсеи, айрширы) по крайней мере не уступают гольштинофризам по продуктивной эффективности и адаптационной устойчивости. В нашей стране предположительно такой породой животных является ярославский скот (Душкин, 1993; 2007). Ярославская порода крупного рогатого скота известна как порода молочного направления продуктивности, сочетающая высокие удои с высоким содержанием жира в молоке, хорошей приспособленностью к климату России и местным условиям кормления и неприхотливостью к условиям содержания (Моноенков, 1974). Вместе с тем, ярославские коровы весьма отзывчивы на улучшение условий кормления (Душкин, 1993, 2007). Эти качества определяют не только необходимость их породного сохранения, но и требуют более глубокого изучения генетических, физиологических и метаболических параметров ярославских коров, а также других отечественных пород скота.