Влияние фитобиотиков на количество соматических клеток при тепловом стрессе

Высокий уровень соматических клеток в молоке указывает на плохое состояние вымени животного и низкое качество молока, что вызывает серьезную обеспокоенность в условиях современного высокопродуктивного животноводства. Около 70% потерь и расходов, связанных с маститами животных, составляют потери молочной продуктивности. Повреждение тканей вымени приводит к уменьшению активности эпителиальных клеток, и, следовательно, снижает их производительную способность.

Последние исследования, направленные на поиск решения проблемы маститов через корректировку рациона, показывают тесную взаимосвязь баланса витамина Е и здоровья вымени. Так, переизбыток или недостаток витамина Е в организме может отрицательно сказываться на общей предрасположенности к возникновению мастита. Витамин С, выступающий в качестве антиоксиданта, является ключевым фактором процесса переработки витамина Е. Так α-токоферол (Витамин Е) поглощает прокси – радикалы, и разрушаясь образовывает α-токофероксильный свободный радикал, который затем вновь перерабатывается в α-токоферол под воздействием аскорбиновой кислоты.

Исследования подтверждают нарушения баланса витамина С в периоды, когда животное подвержено заболеваниям молочной железы. Снижение концентрации витамина свидетельствует об истощении запаса водорастворимых антиоксидантов организма во время ухудшения состояния здоровья животных, как следствие – снижении эффективности витамина E и общем снижении уровня резистентности к заболеваниям.

Запас водорастворимых антиоксидантов критически важен для здоровья коров. Витамин Е является не единственным источником свободных радикалов, и механизм его обращения – лишь частный случай работы окислительно-восстановительных реакций организма. Так, в организме животных постоянно образуются и другие свободные радикалы – активные формы кислорода (АФК) – супероксид-анионы (О2-), перекись водорода (Н2 О2 ), свободные гидроксильные радикалы (ОН) и другие продукты аэробного метаболизма. С одной стороны, АФК выполняют множество необходимых функций. К примеру, помогают иммуноцитам удалять патогены или выступают в качестве передатчика межклеточного обмена информацией. С другой стороны, повышенное содержание АФК усугубляет метаболические дисфункции и вызывает гибель клеток. АФК способны разрушать клеточные молекулы, включая липиды, белки и ДНК. Механизмом контроля в данном случае выступают ферментативные и не ферментативные антиоксиданты способные уравновесить реакции окисления.

Когда производство АФК в организме превышает нейтрализующую способность антиоксидантов, возникает оксидативный стресс организма.

Одной из наиболее важных причин возникновения оксидативного стресса является тепловой стресс. Коровы в период жаркого лета демонстрируют отрицательный энергетический баланс и более низкий антиоксидантный статус по сравнению с коровами в период холодной зимы. Во время теплового стресса в сыворотке крови животных фиксируется повышенные концентрации кортизола и белка. Как следствие, фиксируется снижение продуктивности и иммунитета животных, рост количества соматических клеток в молоке.

Эти данные подчеркивают важность поиска альтернативных путей решения проблемы маститов и высокой соматики в стаде. Так, коррекция рациона должна быть направлена на повышение эффективности витамина Е и собственного иммунитета животного путем корректировки баланса антиоксидантов через применение качественных кормовых добавок – фитобиотиков.  

Фитобиотики широко известны как растительные биологически активные соединения, источниками которых служат растения. В мировой практике медицины и ветеринарии фитобиотики широко применяются с целью повышения устойчивости организма к инфекциям, предотвращения заболеваний, снижения последствий теплового стресса, снижения интенсивности воспалительных процессов. Кроме того, разные растительные биологически активные соединения способны действовать в синергии друг с другом как антиоксиданты, что позволяет применять их совместно для усиления эффекта и предотвращения процессов бесконтрольного разрушения клеток.

Так, основным источником природных антиоксидантов считаются продукты агропромышленного производства – виноградная косточка и зеленый чай. Экстракты зеленого чая и виноградной косточки богаты проантоцианидами, представляющими из себя флаван-3-ольные звенья. Другими веществами, обеспечивающими высокую антиоксидантную активность данных растений, являются содержащиеся в составе флавоноиды и катехины. Уникальность состава данных растительных компонентов позволяет применять их для увеличения продуктивности молочных животных. Так, применение растительных экстрактов, содержащих в составе богатую флавоноидами виноградную косточку, показывает положительную корреляцию с увеличением надоев.

Другим источником растительных флавоноидов является Байкальский шлемник (Scutellaria baicalensis). В то время как другие растения демонстрируют преимущественно антиоксидантную активность, флавоноид Байкальского шлемника – байкалин – имеет уникальные свойства. S. Baicalensis имеет долгую историю использования в качестве лекарственного растения благодаря своей обширной биологической и фармакологической активности. Содержащийся в корнях растения байкалин демонстрирует противомикробное, противовоспалительное, жаропонижающие и обезболивающее действия. В животноводстве применяется для увеличения привесов молодняка и повышения продуктивности. Ключом к антиоксидантному механизму байкалина является его способность к регуляции ядерного фактора производства эритроида 2-р45 (Nrf2). Nrf2 является основным фактором транскрипции, который регулирует клеточный окислительный ответ. Так он может индуцировать активность антиоксидантного реактивного белка (Ares) и ингибировать образование окислительных свободных радикалов (АФК). Благодаря этому сохраняется стабильность внутриклеточной среды, окислительный стресс в организме животных снижается.  

Если потенциал отдельных антиоксидантов изучен достаточно хорошо, то использование их фармакокинетических взаимодействий в составе цельного продукта открывает большой потенциал. Так, комплексные продукты, содержащие в себе комбинацию витамина С и основных растительных источников флавоноидов демонстрируют устойчивое увеличение продуктивности за лактацию и снижают поражение печени. В свою очередь исследований, изучающих влияние комбинации растительных источников антиоксидантов на количество соматических клеток в молоке в периоды теплового и оксидативного стрессов в условиях промышленного животноводства, практически нет.

С целью оценки влияния фитобиотиков на количество соматических клеток в период теплового стресса был выбран комбинированный продукт производства компании ССРА (Франция) – Аксион Старт. Данный продукт содержит в составе экстракты трех растительных источников антиоксидантов: зеленого чая, виноградной косточки и байкальского шлемника. В качестве компонента увеличивающего антиоксидантную активность продукта в состав включен защищенный витамин С, что позволяет применять продукт в качестве кормовой добавки направленный на поддержание обменных процессов организма и повышение эффективности использования витамина Е.

Для проведения производственного опыта была выбрана площадка крупного предприятия Пермского края, ежегодно испытывающего последствия теплового стресса животных в виде увеличения количества соматических клеток в молоке. Общее количество животных, принимавших участие в производственном опыте, составило 1 600 дойных голов голштинской породы.

Животные содержались в условиях общего беспривязного комплекса. Опыт проводился в летний период, с июля по сентябрь 2023 года. Контроль результатов обеспечивался тестированием на количество соматических клеток при помощи вискозиметрического анализатора соматических клеток в сыром коровьем молоке «Соматос – В». Животные получали кормовую добавку Аксион Старт в количестве 25 грамм на голову в соответствии с инструкцией производителя. Аксион Старт применялся в транзитный период, начиная со второго сухостоя – 21 день до отела, и весь период раздоя животных – 120 дней после отела. Кормовую добавку с экстрактами фитобиотиков вносили в кормосмесь совместно с концентратной частью рациона.

Для определения эффективности продукта было произведено сравнение среднемесячного количества соматических клеток в молоке между аналогичными периодами 2022 и 2023 г.г. с учетом климатических условий в регионе. Данные о погоде были получены благодаря датчикам метеостанции аэропорта Пермь находящимся рядом с площадкой предприятия. Метеорологические станции в аэропортах по всему миру регулярно публикуют метеосводки METAR с почасовой фиксацией температуры, что позволяет оценить тяжесть условий внешней среды для животных.

При обзоре данных по количеству соматических клеток и температуре внешней среды, за период с июня по сентябрь 2022 года была подтверждена проблема с ростом количества соматических клеток при тепловом стрессе у животных. Так, июнь 2022 года был преимущественно прохладным. Количество соматических клеток находилась на уровне в 249 тысяч на миллилитр сырого молока. При интенсивном росте температуры количество соматических клеток увеличилось в июле и августе на 38% и 37% соответственно относительно их уровня в июне. Падение показателя в сентябре было не значительным, так как дневная температура с июля по август держалась преимущественно в диапазоне 25 – 30 °C и более, а период восстановления животных после теплового стресса может занимать до трех месяцев. (Рис. 1)

Летний период 2023 года в Пермском крае демонстрировал более высокие температуры, чем тот же период 2022 года. Если среднедневные температуры июня 2023 года незначительно превышают пики того же месяца 2022 года, то в июле – августе 2023 года ежедневные периоды полуденной жары регулярно преодолевали отметку в 30 °C. Таким образом, животные испытывали больший тепловой стресс и на начало производственного опыта, в июне 2023 года, количество соматических клеток в молоке составляло 289 тысяч на миллилитр. Ожидаемый рост количества соматических клеток в молоке превосходил уровень, которого данный показатель достиг в 2022 году в связи с более тяжелыми условиями окружающей среды. Применение кормовой добавки Аксион Старт позволило удержать рост соматических клеток, а также значительно снизить их количество к сентябрю 2023 года – до уровня в 270 тысяч на миллилитр сырого молока. (Рис. 2)

Применение природной кормовой добавки для контроля процессов окисления клеток в период теплового стресса позволило продемонстрировать позитивную динамику по удержанию роста количества соматических клеток в молоке в 2023 году. Несмотря на более высокую температуру, животные демонстрировали устойчивость к стрессу и быстрое восстановление организма в сентябре. Так, количество соматических клеток в молоке в сентябре 2023 было на 22% ниже, чем в сентябре 2022 года. Период с июля по август показал позитивное снижение количества соматических клеток в 2023 году, в сравнении с аналогичным периодом 2022 года. Так, количество соматических клеток в июле 2023 года было ниже на 11%, а в августе 2023 года ниже на 13%, относительного того же месяца 2022 года. (Рис. 3)