Ацидозы и здоровье рубца
Здоровая и эффективная функция рубца — краеугольный камень молочного животноводства. Стабильная работа рубца зависит от такого ключевого фактора, как уровень рН содержимого. Этот параметр влияет на численность популяции микроорганизмов и физиологические функции этого органа (руминация, всасывающая способность и др.). Уровень рН в рубце у коров колеблется в течение суток. Кислотно-щелочной показатель содержимого может отклоняться на 0,5–1 единицу, что является нормой. Как же контролировать рН содержимого рубца?
Дмитрий Воронов, кандидат ветеринарных наук, начальник научно исследовательского отдела холдинга «Алникор»,
Андрей Сенько, кандидат ветеринарных наук, начальник консультационного отдела холдинга «Алникор»
В рубце рН зависит от доступных углеводов, поступающих в рубец с кормом. Легкоусвояемый крахмал повышает доступность свободной глюкозы и стимулирует рост бактерий, которые, вырабатывая летучие жирные кислоты (ЛЖК): уксусную, пропионовую и масляную, способствуют снижению рН. Во время расщепления крахмала бактерии также производят молочную кислоту, которая более чем в 10 раз сильнее других ЛЖК. Ее избыток приводит к резкому падению рН. Поэтому часто к термину «ацидоз» добавляют «молочнокислый».
Повышение доступности свободной глюкозы стимулирует развитие одной группы бактерий рубца, которые конкурируют за субстрат, чтобы дальше развиваться. Эта конкуренция регулирует рост бактерий, продуцирующих именно молочную кислоту (Streptococcus bovis, Lactobacillus spp.).
В противоход накоплению молочной кислоты в рубце у коровы природа создала механизм компенсации и противодействия. При ацидозе появляется субстрат в виде молочной кислоты, и микроорганизмы начинают активно ее усваивать и расти. Например, так делают Selenomonas spp., Anaerovibrio spp., Propionibacterium spp., Megasphaera elsdenii, Entodinium spp., Enterococcus faecium, Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae. Эта микрофлора «поедает» молочную кислоту, снижая ее концентрацию.
Тем не менее кислоты, образующиеся в процессе ферментации, могут быть усвоены не только за счет микробов. Они или пассивно всасываются через стенки рубца, или нейтрализуются углеводными и фосфорными буферами, которые в существенных количествах содержатся в слюне. Эти буферы отвечают за (внимание!) 30–40 % процесса нейтрализации кислот в рубце. Например, за сутки в рубец и сетку со слюной попадает 300–350 г бикарбоната натрия (Phillips N., 2010).
Благодаря этим механизмам у КРС, в рационе которого не более 50 % концентрированного корма, рН рубца остается в диапазоне 5,7–7,0. То есть в условных пределах нормы.
Жвачка стимулирует секрецию слюны, что приводит к увеличению притока в рубец буферных веществ. Это предотвращает быстрое снижение рН и способствует улучшению здоровья рубца. Увеличение производства слюны не зависит от снижения значения рН в рубце, зато почти полностью зависит от количества клетчатки.
Понятие «клетчатка» многозначно и предполагает определение следующих фракций:
- нейтрально-детергентная клетчатка (НДК, англ. NDF);
- кислотно-детергентная клетчатка (КДК, англ. ADF);
- эффективная клетчатка (ЭфК, англ. peNDF).
Клетчатка, по сути, представлена такими структурными углеводами, как лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза. При проведении анализа корма проба варится в нейтральном растворе детергента (растворителя). Эту обработку переносят только растительные вещества гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин. Поэтому они обобщены в показатель НДК.
После обработки в сернистом (кислотном) растворе детергента остается в основном лигнин (это более «грубая» фракция клетчатки, которая с трудом переваривается даже в рубце или вовсе не усваивается в ЖКТ). Такую фракцию называют КДК.
Понятие эффективной клетчатки было введено, чтобы подчеркнуть физические свойства определенной части НДК, длинные частицы которой (больше 1 см) побуждают корову жевать и выделять слюну, предотвращая снижение рН рубцовой жидкости. То есть содержание ЭфК в рационе имеет решающее значение для здоровья жвачных и может быть увеличено за счет роста содержания НДК (путем повышения доли грубоволокнистых кормов в рационе) или путем увеличения длины резки компонентов корма (не менее 1 см).
Жвачка и выделение слюны
Естественно, добавление объемистых кормов лучше «с точки зрения» коровы: одновременно уменьшается содержание крахмала в рационе, в результате чего снижается скорость ферментации. Это основа профилактики ацидоза! Но корма, которые наиболее эффективны в продлении времени жвачки (сено, солома), содержат мало питательных веществ. Зоотехническая служба пытается свести к минимуму содержание грубых кормов, отдавая преимущество концентратам, которые поедаются и пережевываются быстрее, чем объемистые корма (табл. 1). В этом случае выделение слюны ограничено: меньше жвачки — меньше слюны; минимум буферных веществ из слюны попадает в рубец, что приводит к выраженному изменению рН и возникновению ацидоза рубца.
Суточное выделение слюны, по разным данным, колеблется в пределах 80–180 л. Установлен факт выделения у высокопродуктивных коров при оптимальном содержании клетчатки до 300 л (Гулсен Я., 2012). Во время жвачки выделяется 40–46 % слюны, в покое — до 30–33 %, при поедании корма — 20–30 %. При этом скорость выделения слюны во время жвачки составляет около 150 мл/мин, а при ее прекращении — до 60 мл/мин.
В подтверждение вышесказанному: на пережевывание одного пищевого кома крупный рогатый скот затрачивает от 40 до 60 (80) жевательных движений (Зайцев В. И. и др.,1964). Количество жевательных движений за сутки у коровы, по разным данным, 2 500–16 200. А по информации ученых Института им. Бабкока (2013), оно может достигать 40–450 тыс. При одинаковом кормлении продолжительность жвачки в расчете на 1 г компонентов клеточной стенки у коров разных пород неодинакова (табл. 2). Самая продолжительная жвачка у джерси, а у черно-пестрой породы, наоборот, относительно короткая.
При непрерывном доступе к корму (как при промышленном содержании коров) отмечается сокращение продолжительности жвачки в расчете на 1 г компонентов клеточной стенки на 56–73 %
Различают два типа ацидоза — острый (клинический) и подострый (субклинический), которые, по сути, являются различными заболеваниями. Острый ацидоз встречается спорадически и редко. Ацидоз субклинический (в англоязычной литературе принята аббревиатура SARA — subacute ruminal acidosis) распространен широко и протекает подостро (хронически).
Этиология острого ацидоза сводится к наличию следующих факторов: содержание в рационе более 50 % концентратов; резкий скачок количества концентратов (более 3 кг) в кормлении сразу после отела; раздача концентратов с разовой порцией более 2 кг; избыток в рационе неклетчаточных (крахмал + сахара) углеводов более 40–42 %.
Причины подострой формы: недостаток в рационе НДК — менее 35 %; дефицит КДК — менее 19 %; нехватка ЭфК — менее 23 %; неправильная структура рациона: в кормосмесимного мелких частиц короче 1 см (более 60 %) и размочаленных частиц.
Факторы, способствующие формированию ацидоза, о которых часто забывают: тепловой стресс, чрезмерная концентрация животных в секции (приводит к росту конкуренции за корма, жадному и неравномерному поеданию), раздельное скармливание отдельных видов кормов, несоблюдение режима раздачи кормов, кратковременная адаптация животных к легкопереваримым кормам.
В рамках этой статьи мы намеренно не будем подробно останавливаться на патогенезе, клиническом проявлении и диагностике ацидоза. Отметим лишь узловые этапы. Микроорганизмы конкурируют за доступные субстраты (например, сахара, крахмал), которые необходимы для их роста и развития. Чем больше легкодоступных углеводов, тем больше синтезирующих молочную кислоту бактерий, т. е. Lactobacillus spp., Streptococcus bovis. С увеличением концентрации молочной кислоты рН быстро падает. В случае острого ацидоза критичным считается рН 5,0 и ниже. В итоге наблюдаются полное прекращение поедания корма, колики, тахикардия, слабый пульс, учащенное дыхание, диарея, сонливость, вялость; возможна гибель в течение 24–48 часов.
Субклинический (хронический) ацидоз характеризуется повторяющимися периодами снижения рН. В отличие от острого ацидоза, после каждого снижения значения рН оно возвращается в физиологическую норму. Эти периоды умеренного понижения рН (около 5,0–5,5 ед.), как правило, длятся от нескольких минут до нескольких часов. В этом случае молочная кислота не накапливается в рубце, а снижение рН происходит из-за накопления в рубце летучих жирных кислот (Oetzel G. R., Nordlund K. V., Garrett E. F., 1999).
Критическая величина рН в случае субклинического ацидоза четко не определена. В этом заключается одна из главных проблем подтверждения диагноза. Нет единого мнения, какой уровень рН в рубце можно считать вредным для здоровья и продуктивности коров. Предпочтительным считается рН выше 6,0. Логика такова: ниже этой величины затруднен рост целлюлозолитических бактерий (Shi Y., 2002). Установлено, что сокращение популяции микроорганизмов при подостром ацидозе в большей степени зависит от продолжительности снижения рН, чем от его величины. Чем дольше сохраняется кислый рН в рубце (даже если он не экстремально низок), тем сложнее выживают целлюлозолитические бактерии, тем хуже поддерживать естественный баланс микробиоты в рубце. В итоге это нарушает пищеварение в преджелудках, а значит, снижает продуктивность.
Последствия субклинического ацидоза проявляются в том числе в виде снижения расщепления клетчатки и потребления корма, диареи и пониженного содержания жира в молоке.
Взамен рассуждений о сложности диагностики и подтверждения ацидоза рубца представляем факторы риска, при которых возможно негативное влияние на здоровье стада. Для удобства разделим их на факторы, связанные со стадом, с кормами и с кормлением. Анализ каждого из них поможет предположить с высокой долей вероятности наличие ацидоза у коров.
* При выпасе на пастбище
В целом терапия сводится к ощелачиванию содержимого рубца. При угрозе жизни — промывание рубца 1%-ным раствором хлорида натрия, 2%-ным раствором гидрокарбоната натрия. Не забываем, что, несмотря на объем рубца более 100–120 л, одномоментно рекомендуется вливать порядка 30–40 л жидкости для промывания. Применяют ощелачивающие средства. Взрослым животным: до 1 г кг массы тела магния гидроокиси, смешав с 7–12 л теплой воды, вводят через зонд. Можно повторить (использовать меньшие дозы!) с интервалом 6–12 часов. Если рубец промыт, не следует назначать начальную дозу гидроокиси магния более 225 г. Также можно применить магния оксид — 50–90 г/гол/сутки.
Популярным средством является сода пищевая, которую задают в количестве 150–250 г/гол/сутки совместно с концентратами. Подчеркнем: это терапевтическая доза, а применение в смеси с концентратами продиктовано необходимостью относительно постепенной дачи данного средства.
Эффективны также алюминия гидроксид (30 г/гол сутки) и кальция карбонат (мел) в количестве 60–360 г/гол/сутки.
Одновременно проводят регидратацию и осуществляют борьбу с системным ацидозом: применяют 500–1 000 мл раствора Рингера внутривенно.
С момента, когда ветеринарный специалист увидит улучшение состояния при острой форме ацидоза, актуальным будет назначить внутрь дрожжи, 1–2 л молока или содержимого рубца, полученного от здоровых животных, с целью его заселения симбионтами. Даже охапка сена будет полезна для коровы.
Золотое правило для профилактики ацидоза: избегать резких изменений рациона. Это значит: не допускать скачка количества концентратов в рационе; не давать более 2–3 кг концентратов за раз; при смене рациона обеспечить не менее 50 % грубых кормов (силоса, сенажа, сена); при влажном рационе и недостатке клетчатки обеспечить рацион соломенной резкой 3–5 см в количестве 1–2 кг/гол/сутки.
Постепенный переход от рациона в сухостойный период, содержащего значительное количество грубых кормов, на кормление для лактирующих коров, которое содержит много концентрированного корма, помогает поддерживать концентрацию молочной кислоты на низком уровне. Бактерии, которые разлагают молочную кислоту, растут довольно медленно, поэтому они нуждаются в определенном количестве времени, чтобы адаптироваться к новому корму и изменениям в рационе коров. Повторимся: к новому корму адаптируются бактерии, а не корова! Таким образом, молочная кислота, вырабатываемая после поедания концентрированных кормов, может быстро метаболизироваться и не накапливается в рубце.
Профилактика также предполагает ограничение потребления коровой легкоферментируемых углеводов, добавление буферных добавок и приучение коров к кормам, содержащим большие дозы концентратов. Самый эффективный способ замедления скорости ферментации в рубце — повышение содержания грубых кормов, т. к. они потребляются медленнее, чем концентраты. Чем больше грубых кормов, тем выше содержание физически эффективной клетчатки, стимулирующей жвачку и выделение слюны, которая является буфером для кислот, производимых в процессе ферментации.
Можно использовать кормовые добавки против ацидоза. Они обычно содержат бикарбонат натрия (соду), дрожжи, рубцовый пробиотик, карбонатные отложения водорослей Lithothamnion sp., мел, антибиотики и др. Лизунцы (в первую очередь прессованные) стимулируют выработку слюны, что также будет актуальным для противоацидозного эффекта. Все это важно дать корове, особенно в первые 4–6 недель после активного кормления концентратами. Одна оговорка: давать нужно продолжительное время.
Исследования, опубликованные в 2002 году (Nocek et al.), показывают повышение рН в рубце после применения препаратов на основе Saccharomyces cerevisiae. Эти микроорганизмы используют молочную кислоту, кислород и эффективно борются с ацидозом. В то же время применение пробиотиков на основе Selenomonas ruminantium и Megasphaera elsdenii находится под вопросом (хотя такие добавки существуют). Проблема в том, что данные микроорганизмы характеризуются плохой адаптацией при попадании в рубец извне (Dirksen, 1985; Owens et al., 1996).
Применение антибиотиков актуально для предотвращения подострой формы и имеет цель контролировать производство молочной кислоты такими микроорганизмами, как Streptococcus bovis и Lactobacillus spp. Механизм следующий: антибиотики сокращают популяцию вышеназванных бактерий, а значит, уменьшается и выработка ими молочной кислоты. К этой группе относятся препараты на основе монензина, ласалоцида, салиномицина, наразина и др.
И еще один элемент профилактики ацидоза, на который часто не обращают внимания, — регулярное скармливание кормов в виде кормосмеси (грубые корма + концентраты + премикс + профилактические добавки). Это долж- но проводиться примерно в одно и то же время. Формат кормосмеси препятствует активному поеданию больших количеств концентрированных кормов за короткое время. Увеличение частоты подхода к кормовому столу в течение суток может уменьшить колебания рН после каждого кормления, т. к. корова будет поедать меньше корма (меньшие порции за раз) в более медленном темпе. При этом увеличение частоты кормления способствует повышению потребления сухого вещества и в конечном итоге может привести к менее значительным колебаниям рН, чем более редкие кормления.
Решение задач, связанных с лечением и профилактикой ацидоза у коров в стаде, должно быть комплексным. Подходите к этой теме со знанием в области физиологии работы рубца и ориентируйтесь на лучшее.