Без рубрики Блог Инфекция

Метаболический профиль коров или как с помощью биохимии крови оценить состояние здоровья коров в транзиторный период?

Суббота, Май 20, 2017
Метаболический профиль коров или как с помощью биохимии крови оценить состояние здоровья коров в транзиторный период?Like7

Возьмите себе на вооружение                           

  • Метаболический профиль можно использовать для индивидуальной и групповой оценки состояния кормления коров сопоставляя его с оценкой рационов кормления.
  • Чтобы оценить состояние новотельной коровы, следует собрать образцы от животных в первую, вторую, третью и четвёртую недели лактации.
  • Смешав образцы крови от разных коров одной группы можно сэкономить деньги на лабораторных исследованиях.
  • Интерпретация объединенных образцов отличается от интерпретации отдельных проб.

Введение

Анализы крови от отдельных животных обычно используются для диагностики заболеваний у молочного скота. Ветеринары, фермеры и консультанты по вопросам кормления, похоже, заинтересованы в извлечении соответствующей информации относительно кормления стада и состояния здоровья из анализов крови. В этом подходе традиционно использовался Комптоновский тест метаболического профиля (The Compton Metabolic Profile, CMP) (10). Первоначальная цель CMP заключалась в следующем:

  1. Мониторинг метаболического состояния стада;
  2. Помощь в диагностике метаболических нарушений и заболеваний
  3. Определение коров с повышенным метаболизмом (10, 11). «Метаболический профиль» определяется как серия конкретных аналитических тестов, выполняемых в комбинации и используемых в качестве диагностического средства (7).

CMP включал в себя сбор 7-10 образцов крови из 3 предопределенных групп молочных животных, то есть сухостойных, на пике лактации и в средине лактации, для измерения уровня определённых метаболитов (10). По результатам исследований для каждой соответствующей группы рассчитывали средние значения для каждого метаболита и сравнивали с эталонными значениями. Семь животных считаются минимально выбранными, чтобы быть статистически значимыми для интерпретации. Как и следовало ожидать, 13 индивидуально отобранных проб для биохимических исследований от 21 коровы является чрезвычайно дорогостоящим (от 200 до 400 долларов США) даже при использовании автоматизированного оборудования.

         Как правило, CMP имел позитивные отклики в качестве диагностической помощи в исследованиях за пределами Соединенных Штатов (2, 5, 10). Напротив, результаты метаболических профилей в исследованиях, приведённых в США, были не имели потенциальной диагностической ценности (1, 8, 9). Применение этой диагностической процедуры в стаде было поставлено под сомнение относительно его обоснованности и чувствительности при определении конкретной проблемы, а также ее общей стоимости. К сожалению, во многих стадных ситуациях, анализы крови используются преимущественно вместо других более подходящих диагностических процедур, таких как оценка рациона и клинических обследований, и без учета надлежащей техники для обеспечения достоверной диагностической информации. Однако анализ метаболитов крови может выявить некоторую полезную информацию, если ее правильно интерпретировать в сочетании с оценкой животных и рационов. Цель этой презентации будет состоять в том, чтобы рассмотреть применение и интерпретацию модифицированной процедуры метаболического профиля для использования при диагностике метаболических проблем у коров в транзитный период.

Анализ профиля кормления

Целью любого профилирования метаболитов является получение среднего значения и определение динамических изменений по переходам. Больший размер выборки обычно лучше отражает ситуацию в стаде. Первоначально стоимость является основным сдерживающим фактором для крупных животных; Однако почему бы не объединять выборки, поскольку нас интересует среднее значение, а не отдельные коровы? Образцы могут объединяться исходя из соответствующих физиологических состояний, чтобы можно было интерпретировать динамические изменения в группе в течение определенного периода времени. Например, для решения проблем новотельных коров, образцы могут быть собраны у недавно запущенных коров (> 7 дней после запуска), коров позднего сухостоя (<2-3 недели до отела) и новотельных коров (<45 дней лактации). Другие подходящие объединённые выборки могут быть определены с учетом конкретной проблемы, подлежащей решению. Путем объединения образцов вы получаете информацию от большего количества животных за гораздо меньшую стоимость. Вместо стандартных 21 образца для расчета по 3 группам вы можете направить в лабораторию 3 объединенных образца, которые состоят из 10 — 20 проб крови от отдельных животных. Единственной отрицательным моментом этого подхода является потеря статистической оценки, то есть отклонения показателей в группе животных. Однако это не является серьезным ограничением при правильной интерпретации. Недавние исследования показали, что объединенные пробы имеют одно и то же значение для большинства метаболитов по сравнению со усреднённым показателем по группе (13). Правильная идентификация соответствующих групп животных или объединённых проб очень важна, для получения полезных данных.

Для того чтобы данные из объединенных выборок были релевантными, все коровы должны быть представлены одинаково. Образцы должны быть взяты только у визуально нормальных животных, чтобы более точно представить популяцию для оценки состояния питания. Если необходимо, вы можете объединить животных как с клиническими признаками определённых болезней, так и здоровых животных в данной группе для сравнения. Чтобы иметь возможность адекватно интерпретировать переход из одного физиологического состояния в другое в один момент времени, все животные должны быть потреблять один рацион и находиться в одной среде управления. Это означает, что новотельные коровы, отобранные сегодня, получили тот же самый рацион, что и ранние сухостойные коровы. Если в последнее время было сделано изменение в рационе, то сравнение между физиологическими состояниями может быть нецелесообразным. Если никаких изменений не было сделано, сравните динамические изменения в группе коров для конкретных метаболитов в соответствии с клиническими признаками и оценкой рациона.

Оценка энергетического баланса организма.

Энергетический баланс является одним из самых важных факторов кормления, влияющих на здоровье, лактацию и репродуктивную функцию животных. Традиционно мы отслеживаем изменения в энергетическом балансе за счет изменения массы тела и изменения кондиций тела с течением времени. Эта процедура не может быть достаточно чувствительным инструментом при работе с коровой в переходной период. Однако контроль показателей состояния тела по-прежнему является важным инструментом управления, особенно при оценке изменений состояния тела на протяжении лактации. Другим параметром, который может быть полезен при оценке энергетического статуса, является концентрация кетоновых тел. В настоящее время наиболее часто используется измерение содержания в крови бета-гидроксибутирата (beta-hydroxybutyrate (BOHB)). Однако определение концентрации BOHB может быть недостаточно чувствительным методом так как он может поступать в организм из кормовых источников. Третий метод — традиционная процедура исследования, которая в последнее время получила большой интерес в этой области. Это измерение неэстерифицированных жирных кислот (nonesterified fatty acids (NEFA)) для определения энергетического баланса организма. Многие исследования показали хорошие корреляции между энергетическим балансом и концентрацией NEFA в сыворотке крови. Концентрация NEFA в сыворотке является отображает процесс расщепления жировой ткани в ответ на отрицательный энергетический баланс. Циркулирующие NEFA поглощаются и метаболизируются в энергию печенью и другими тканями организма. Концентрация NEFA также непосредственно отражает количество жировой прослойки (жира), в данный момент. Чрезмерно высокие концентрации NEFA в следствии отрицательного энергетического баланса приводят к жировой инфильтрации печени, что связано с более высокой частотой проявления метаболических заболеваний в послеродовой период (3, 4, 6). Исходные значения для NEFA основаны на данных из лаборатории клинического питания штата Мичиган (таблица 1). Клинический опыт свидетельствует о том, что концентрация NEFA в сыворотке более чувствительна к изменениям энергетического баланса по сравнению с оценкой состояния тела в ситуациях с коровами в переходной период.

Таблица 1. Предлагаемые значения для общего холестерина и неэстерифицированных жирных кислот (NEFA) сыворотке молочных коров.

Метаболиты сыроватки

Ранний период сухостоя

Поздний период сухостоя

Новотельная

корова

Общий холестерин, мг/дл

> 80

> 75

> 100

NEFA, mEq/L

 

< 0.325

< 0.40

< 0.6

Оценка протеинового профиля

Оценить состояние протеинового профиля немного сложнее, чем энергетический баланс. В настоящее время нет единого

метаболита, который непосредственно отражает статус белка. В результате для оценки состояния белка нужно измерить несколько параметров, включая азот мочевины крови (blood urea nitrogen

 BUN), креатинин, общий белок, альбумин и креатинкиназу (Ck). Концентрации азота мочевины находятся под влиянием широкого

спектра взаимосвязанных параметров, в том числе: потребление белка рациона и разлагаемость его в рубце; аминокислотный состав; потребление белка относительно потребности; функции печени и почек; распаду мышечной ткани; количество углеводов в рационе и разлагаемость их в рубце. Креатинин используется для

оценки функции почек и влияние на значения BUN. Общий белок и альбумин отражают доступность протеина, и их концентрация снижается в условиях дефицита белка. Однако это происходит в течение определённого периода времени. Альбумин имеет относительно короткий период полураспада и может отражать дефицит белка в течение месяца или двух. Креатинкиназа высвобождается из мышц, когда они

катаболизируются или травмируются. В большинстве ситуаций с дефицитом белка в рационе кормления значения BUN будут низкими (<10

Мг / дл) с нормальной концентрацией альбумина (> 3,5 г / дл) у коров в раннем периоде сухостоя. Коровы в позднем периоде сухостоя будут

иметь низкий или умеренный уровень BUN, более низкий альбумин и повышенные значения Ck. Новотельные коровы обычно имеют низкий

BUN и низкий альбумин (<2,5 г / дл). Новотельные коровы, похоже, не в состоянии должным образом противостоять заболеваниям. Дефицит белка у новотельных коров может привести к гибели животных от метритов, мастита, некробактериоза или других инфекций если их не лечить антибиотиками. Эта ситуация объясняется тем, что в организме не хватает аминокислот нужных для поддержки иммунной системы. Таким образом организм коровы становится уязвимым ко всем патогенным факторам влияния. 

Оценка функции печени

Мы все слишком хорошо знакомы с процессом жировой инфильтрации печени у коров в переходной период. Много было написано о негативной роли чрезмерной жировой инфильтрации и её связи с заболеваниями в послеродовой период. Жировая инфильтрация печени является естественным процессом перехода молочной коровы в

лактацию, но она должна быть под контролем.

Функцию печени можно оценить с помощью различных ферментов

(Гамма-глутамилтрансфераза [GGT], аспартатаминотрансфераза [AST], сорбитолдегидрогеназа [SDH] и общей концентрации билирубина в крови. К сожалению, повышение любого из этих параметров не специфично и не означают ничего более, чем-то что произошли определённые повреждения в печени. Значения билирубина более характерны для проблем, связанных с оттоком желчи, чем при прямом повреждении клеток печени. Значения печёночных ферментов должно быть интерпретировано в сочетании с результатами общего холестерина и NEFA.

Как описано выше для баланса энергии, NEFA поступают в кровь в результате липолиза. Уровень NEFA в печени находится в прямой зависимости от их концентрации в крови. В печени, NEFA могут либо частично метаболизироваться в кетоновые тела, либо использоваться другими тканями для энергетического обмена, или же они могут быть использованы для синтеза жира. Высокие значения NEFA приводят к

повышенные уровня кетоновых тел и ожирению печени. Жир в печени либо накапливается в клетках печени и инициирует печеночный липидоз (жирная печень) или выводится из печени.

Чтобы жир выводился из печени, необходим белок. Жир транспортируется в крови в виде липопротеинов. Это единственный способ растворить их в крови. Липопротеины субстанция, которая транспортирует жир из печени, идентифицируется как липопротеин очень низкой плотности (VLDL).

В структуре VLDL значительное количество холестерина. Таким образом, общий сывороточный холестерин косвенно указывает на присутствие VLDL в крови и, следовательно, измеряет способность печени производить VLDL. Если производство VLDL нарушено, наступает жировая инфильтрация печени.

Поэтому описанные в таблице значения представляют собой значения холестерина, которые характеризуют условия, при которых производство VLDL ограничено, и вероятна развивается жировая инфильтрация. Некоторые исследователи предложили оценить соотношение NEFA и холестерина по этой причине (6).

Оценка макроэлементов

Макроэлементы кальций (Ca), фосфор (P), калий (K), магний (Mg), натрий (Na), хлор (Cl) и сера (S) представляют большой интерес в связи с влиянием на развитие таких заболеваний как послеродовой парез, залёживание и синдром ослабленной коровы. К сожалению, большинство этих минералов жестко регулируется в организме с помощью различных гомеостатических процессов. Концентрация в крови макроэлементов не отражают статуса кормления, когда гомеостатическая система функционирует должным образом. Фосфор, К, Mg и S представляют собой макроэлементы, концентрация которых в крови несколько

чувствительна к изменениям в рационе. Концентрации натрия и хлора изменяются при почечной недостаточности, а также при дефиците этих элементов в рационе. Оценка концентрации Ca в около отельный период помогает понять насколько хорошо работает система регуляции кальция и прогнозировать развитие клинической или субклинической гипокальциемии. За исключением 2 недель до и 2 недель

после отела, уровень Ca в крови как правило не имеет диагностической ценности потому что система регуляции кальция интактна.

Поэтому концентрации макроэлементов в крови необходимо тщательно интерпретировать в свете того, как работает система регуляции этих элементов.

Вместо прямого измерения концентрации макроэлементов в крови, целесообразно измерения параметров, непосредственно связанных с функционированием и реакцией системы регуляции это может дать

некоторое представление о статусе кормления. Другие методы определения минерального баланса, такие как выведение с мочой являются более чувствительными показателями состояния кормления.

Оценка микроэлементов и витаминов

 Оценка уровня микроэлементов и жирорастворимых витаминов обычно проводится с использованием крови. Вопрос, который следует задать существует ли прогностическая связь между концентрацией микроэлементов и витаминов в тканях и крови и наличием

дефицита питательных веществ. На первый взгляд можно сказать «да», потому что мы можем видеть низкие концентрации питательных веществ при наличии признаков болезни. Тогда вопрос в том какие именно микроэлементы и витамины выбрать для диагностики.

Чтобы понять проблему здесь, мы должны понять, что микроэлементы и жирорастворимые витамины не концентрируются в одном большом «бассейне» в организме, а распределены по нескольким различным пулам, которые имеют разные функции и доступность. Различные описанные пулы питательных веществ включают хранение и транспортировку этих веществ (12). В результате хранения микроэлементов

и жирорастворимых витаминов в печени, умеренный и кратковременный их дефицит в кормах не имеет критического воздействия на биохимические функции, выполняемые тем или иным элементом. Если дефицит в кормах достаточно продолжительный и истощается пул хранения, то признаки этого мы можем наблюдать в пуле транспорта. Наконец, когда транспортный пул истощён это приводит к тем или иным дисфункциям в организме, что проявляется явными клиническими симптомами заболеваний известных нам из учебников. Но прежде чем мы достигнем стадии клинической болезни, мы увидим

проблемы, связанные с субклиническим течением заболевания, включая повышенную восприимчивость к болезням из-за снижения

иммунитета.

Следующий вопрос, который необходимо рассмотреть, — это способность выбранного маркера измеряться и его связь с

изменениями в концентрации одного или нескольких микроэлементов, или жирорастворимых витаминов. Большинство наших маркеров

в настоящее время определяют концентрацию элементов в цельной крови или сыворотке. Вероятно, они отражают транспортный. В результате они могут быть выше концентраций, связанных с наличием клинического заболевания. Хорошим примером здесь является концентрация меди в сыворотке крови. Если медь в сыворотке не является критически низкой величиной, она не имеет значимого прогностического значения

в оценке заболеваний, связанных с дефицитом этого элемента.

Другим примером является разница между содержанием селена в сыворотке и цельной крови. Значения селена в сыворотке представляют собой транспортный пул и очень чувствительно к изменениям в рационе и мобилизации из печени. С другой стороны, значения селена цельной крови

отображает как транспорт, так и часть пулов биохимических функций. Эта мера менее чувствительна к изменениям в рационе из-за большей доли селена в цельной крови. Он присутствуют в качестве фермента эритроцитов глутатионпероксидазы. Если оценивать, как изменяется уровень селена в сыворотке в связи с изменениями рациона, то результат будет виден только за 2-3 дня. В тоже время в цельной крови изменения появятся лишь через месяц. Это может существенно повлиять на вашу

интерпретацию изменений в рационе. Концентрация микроэлементов в печени являются хорошими маркерами для оценки пула хранения; Однако, они не всегда связаны с наличием болезни. Концентрация микроэлементов в печени может дать понимание адекватности минеральной программы и прогноз на потенциальное развитие болезней. Например, оценка минерального статуса у плода и новорожденных животных. Исследования показали, что плод может концентрировать микроэлементы в своей печени и, следовательно, сравнение со взрослыми значениями

неуместно. Во-вторых, печень плода имеет более низкое содержание сухого вещества, чем материнская печень, а это ещё один аргумент против прямого сравнения. Для плода нужно разрабатывать отдельную шкалу оценки. Очевидно, что нынешние методологии оценки минералов в организме далеки от точного прогнозирования потенциального наличия проблем связанных с дефицитом микроэлементов. Ряд более прогностических маркеров для конкретных пулов питательных веществ

должны быть идентифицированы.

Метаболические профили: Интерпретация результатов

Для отдельного животного значения метаболитов сравниваются со стандартными значениями. Эти контрольные значения обычно достоверны на 95%. Это означает, что у 95% здоровых животных концентрация данного метаболита должна быть в этом диапазоне. Это также

предполагает, что 5% популяции окажется за пределами этого диапазона, но при этом будут здоровыми если мы исключим клинические симптомы.

Ряд факторов, особенно физиологическое состояние и возраст, как было доказано, влияют на концентрацию метаболитов в крови. Контрольные диапазоны часто не учитывают эти различия и, таким образом, могут затруднять интерпретацию полученных результатов.

Глубокое понимание физиологической регуляции данного питательного вещества имеет решающее значение для

интерпретации. Концентрация микроэлементов в крови или сыворотке меняется с задержкой при нарушении кормления так как они мобилизуются из печени при дефиците в рационе. Это свидетельствует о том, что минеральный статус по микроэлементам может быть лучшим индикатором адекватности кормления, тогда как измерение минерально-специфической ферментативной активности лучше отражает наличие явных клинических нарушений по сравнению с концентрациями в крови. Концентрация минералов в крови изменяется под влиянием болезни. По мере того, как мы лучше понимаем факторы, влияющие на метаболиты, мы можем корректировать и лучше оценивать статус кормления.

В отличие от оценки индивидуальных проб животных, среднее значение метаболита для сборной пробы не может быть точно так же оценено по контрольной шкале.

При интерпретации объединенных проб необходимо:

Помнить, что измеренная величина показателя представляет собой совокупность животных с показателями выше и ниже среднего. При оценке объединённых проб нужно придерживаться средины эталонного диапазона. Например, если общая концентрация кальция (Ca) в сыворотке у новотельных коров равна 9 мг / дл и эталонный диапазон составляет от 9 до 12 мг / дл, это может быть истолковано как предрасположение к развитию субклинической гипокальциемии, тогда как в индивидуальной пробе это считается нормальным.

Измеренное среднее значение 9 мг / дл представляет группу с приблизительно 50% индивидуума у которых значения выше и ниже этого показателя. Это говорит о том, что у ряда коров концентрация Ca в сыворотке будет ниже нормального диапазона. Разумеется, интерпретация результатов метаболического профиля должна быть рассмотрена в свете существующих проблем в стаде. Если группа имеет клинические признаки соответствующие субклинической гипокальциемиемии, например, медленное увеличение потребления корма и производство молока, случаи

смещения сычуга и кетоза, это бы подтверждало результаты метаболического профиля.

Без формирования средней выборки коров для объединённой пробы вы не сможете реально определить, насколько значимы различия между показателями крови и насколько они отличаются от средних. При наличии разных метаболитов, таких как BUN, Ca, Mg или глюкоза, есть вариант

что один образец будет достаточно низким или высоким и исказит среднее значение. Метаболиты с высокой изменчивостью (широкий диапазон значений) будут иметь меньшее диагностическое значение по сравнению с метаболитами с низкой изменчивостью (табл. 2).

Таблица 2. Классификация метаболитов крови относительно их диапазона значений (изменчивости) и диагностическое значение.

Низкая изменчивость.

Высокое диагностическое значение

Умеренная изменчивость и

диагностическое значение

Высокая изменчивость.

Низкое диагностическое значение

Альбумин, Общий белок

Холестерин

Кератинкиназа

Кальций, Фосфор, Магний

  BUN

 

Печёночные ферменты

Натрий, Хлор, Калий

Глюкоза

 

NEFA

 

Кетоновые тела

 

 

Анотация

Традиционное метаболическое профилирование молочного стада тянет за собой огромные финансовые вложения с получением неудовлетворительного результата во многих случаях. За это ответственны индивидуальные и стадные изменения концентрации метаболитов крови. Кроме того, корова обладает развитой системой противовесов, которая способна поддерживать нормальную

физиологическую функцию организма несмотря на серьозные нарушения в кормлении, дефиците питательных веществ и действия факторов, приводящих к заболеваниям.

 В результате действия физиологических механизмов регуляции, простой анализ концентрации метаболитов в крови не отображает точного состояния кормления и фертильности. Новый подход к метаболическому

профилированию, которое включает объединение большего количества проб, группирование животных относительно физиологического состояния и стадии лактации, был предложен для того чтобы улучшить интерпретацию концентрации метаболитов в сыворотке крови. Очень важно помнить, что метаболический профиль почти бесполезен, если не рассматривается вместе с оценкой состояния животных, кондиций тела,

тщательным анализом рациона. Использован вместе с другими средствами аудита технологии на ферме он может стать чрезвычайно полезным диагностическим инструментом в оценке кормления молочного скота. Только тогда, когда оценивается вся технология на ферме использование метаболических профилей даст полезную диагностическую информацию.

 

Автор оригинальной статьи: Robert J. Van Saun, DVM, MS, PhD, Diplomate, ACT and ACVN Department of Veterinary Science Penn State University

Перевод и адаптация: Др. Вадим Прядко

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *