Błędy żywieniowe-chorobymetaboliczne-diagnozowanie...

dr Włodzimierz Nowak
AR w Poznaniu

Coraz większej wydajności krów towarzyszy zwykle pogorszenie zdrowotności, wskaźników rozrodu coraz częstsze przypadki chorób metabolicznych, a konsekwencją tego jest skrócenie okresu użytkowania krów i pogorszenie opłacalności produkcji mleka.

W ostatnich latach pogłębił się dystans pomiędzy potencjalnymi możliwościami produkcyjnymi krów determinowanymi przez postęp genetyczny a czynnikami poza genetycznymi, środowiskowymi przede wszystkim żywieniem.

Niedostosowanie żywienia do bardzo dużych potrzeb pokarmowych krów wysoko wydajnych jest podstawową przyczyną nasilenia się w ostatnich kilku latach występowania kosztownych dla hodowcy, chorób metabolicznych. W Stanach Zjednoczonych koszty bezpośrednie (koszt leczenia) i pośrednie (zmniejszenie wydajności, pogorszenie wskaźników rozrodu) podstawowych chorób metabolicznych kształtują się następująco:

• gorączka okołoporodowa – 335$,
• ketoza metaboliczna – 145$,
• przemieszczenie trawieńca – 340$,
• zatrzymanie łożyska – 285$.

Prawidłowo prowadzona profilaktyka w znacznym stopniu pozwala ograniczyć występowanie w wysoko produkcyjnych stadach chorób, które mają swoje podłoże w błędach żywieniowych. Od kilkunastu lat trwają badania nad szybkim, tanim, skutecznym profilaktycznym sposobem diagnozowania zdrowotności stad bydła. Często stosowana przez lekarzy weterynarii ocena stanu zdrowotnego krów na podstawie wskaźników hematologicznych (profil metaboliczny), najczęściej przeprowadzana jest w trakcie trwania choroby i przez to ma mniejsze znaczenie w profilaktyce występowania chorób metabolicznych.
Zainteresowania lekarzy weterynarii i żywieniowców skierowane zostały w ostatnich latach w kierunku analizy składu chemicznego mleka jako wskaźnika ułatwiającego profilaktyczną ocenę stanu zdrowotnego krów wysoko wydajnych. Biorąc pod uwagę bardzo dużą interakcję pomiędzy przepływem krwi przez gruczoł mlekowy i sekrecją mleka (500 litrów krwi/ 1 litr mleka), zdaniem Bogina (1995) mleko może być dobrym lustrem stanu metabolicznego i zdrowotnego krowy wysokowydajnej, a zmiany jego składu chemicznego mogą być skutecznym narzędziem w rozpoznaniu wczesnych stadiów chorób metabolicznych bydła. Oprócz podstawowych składników mleka (tłuszcz, białko, laktoza, mocznik) największe perspektywy w profilaktyce i diagnozowaniu chorób będzie miało oznaczenie w mleku zawartości allantoiny, kwasu betahydroksymasłowego, acetonu, potasu, sodu, fosforanów i cytrynianów (Hamman 1996).

Póki co, w comiesięcznym tabulogramie oprócz wydajności mleka hodowca bydła może znaleźć informacje na temat składu chemicznego mleka:

• tłuszczu %,
• białka %,
• mocznika mg/ l,
• oraz liczby komórek somatycznych LKS (tys/ ml).

Czy pozyskane tą drogą dane mogą być użyteczne dla producenta mleka borykającego się na co dzień z problemami związanymi ze zdrowotnością, wskaźnikami rozrodu swoich zwierząt ? Ocena stanu zdrowotnego całego stada jak i pojedynczych krów na podstawie jednej próby mleka pozyskanej raz w miesiącu jest bardzo ryzykowna. Należy się zgodzić z opinią Hammana (1996), który twierdzi, że rzadko chociaż regularnie przeprowadzona ocena nie może być podstawą do wyciągania jednoznacznych wniosków na temat statusu metabolicznego zwierząt. Pamiętając o niedoskonałości tej metody należy podkreślić, że ocena składu chemicznego mleka może być dodatkowym źródłem wiedzy na temat zdrowotności zwierząt. Informacje o charakterze podstawowym które powinny być analizowane przez producenta mleka codziennie, na bieżąco to: skład i wartość pokarmowa dawki pokarmowej, pobranie suchej masy, konsystencja kału, zachowanie zwierząt oraz wskaźniki rozrodu (współpraca z lekarzem weterynarii).

Tłuszcz w mleku

Zawartość tłuszczu w mleku może być cennym wskaźnikiem prawidłowego żywienia krowy szczególnie w pierwszych 3 miesiącach po wycieleniu.
Do prawidłowej analizy danych zawartych w tabulogramach niezbędne jest uwzględnienie czynników pozażywieniowych wpływających na zawartość tłuszczu w mleku.

Rasa:

• jersey 5,2-6,3%,
• cb 4,2-4,6%,
• h-f 3,6-4,1%.

Stadium laktacji:

• zmniejsza się w pierwszym okresie laktacji,
• wzrasta w końcowej fazie laktacji , towarzyszy małej wydajności.

Fazy doju:

• na początku doju mały poziom tłuszczu ok. 2%,
• na końcu doju duża zawartość tłuszczu ok. 5-6%.

Synteza tłuszczu

Podstawowymi prekursorami do syntezy tłuszczu w mleku są następujące składniki zawarte we krwi:

• octany i betahydroksymaślany pochodzące z przemiany węglowodanów w żwaczu (80-90%),

oraz w mniejszym stopniu:

• liporoteidy,
• chylomikrony,
• sterole,
• fosfolipidy,
• glicerol,
• wolne kwasy tłuszczowe.

Mała zawartość tłuszczu w mleku

Zmniejszenie zawartości tłuszczu w mleku poniżej o 0,6% w pierwszych 100 dniach laktacji w porównaniu do średniej w poprzedniej laktacji (lub średniej dla całej obory) po wyeliminowaniu czynników pozażywieniowych może być wskaźnikiem kwasicy metabolicznej.
Optymalne pH żwacza w pierwszej fazie laktacji powinno wynosić 6,3-6,8. Zakwaszenie żwacza (wskaźnik pH< 6,2) zmniejsza aktywność bakterii celulolitycznych, rozkład włókna i produkcję kwasu octowego w żwaczu podstawowego prekursora syntezy tłuszczu w mleku.
Bardzo często tej chorobie metabolicznej towarzyszy opóźnienie inwolucji macicy, pogorszenie zdrowotności racic, zmniejszenie pobrania suchej masy, atonia żwacza, pogorszenie wskaźników rozrodu.
W mleku od zdrowej prawidłowo żywionej krowy różnica pomiędzy zawartością tłuszczu i białka powinna wynosić 0,4%. Większa zawartość białka niż tłuszczu w mleku wskazuje na nieprawidłowy przebieg fermentacji w żwaczu.

Przyczyny małej zawartości tłuszczu w mleku:

• niedobór węglowodanów strukturalnych (włókno surowe, ADF, NDF),
• niewystarczająca pojemność buforowa żwacza,
• nadmiar pasz treściwych głównie ziaren zbóż, charakteryzujących się dużą zawartością skrobi,
• mała zawartość suchej masy w TMR,
• nadmiar kwaśnych kiszonek (o zbyt niskiej zawartości suchej masy),
• brak odpowiedniej struktury dawki, nadmierne rozdrobnienie paszy objętościowej i treściwej,
• żywienie krów młodą zielonką pastwiskową,
• skarmianie tłuszczu niechronionego,
• system żywienia, skarmianie nadmiernych jednorazowych dawek paszy treściwej, łączenie pasz o podobnym charakterze (np. kiszonka z kukurydzy z kiszonką z wysłodków prasowanych).

Niebezpieczna duża zawartość tłuszczu w mleku

Większa zawartość tłuszczu o 0,6% w pierwszym okresie laktacji 0-100 dni od średniej w poprzedniej laktacji (lub średniej z obory) powinna również zaniepokoić hodowcę.
Niefizjologiczne podwyższenie zawartości tłuszczu w tym okresie może wskazywać na występowanie bardzo kosztownej dla kieszeni i uciążliwej dla hodowcy choroby metabolicznej – ketozy. Zwiększona zawartość tłuszczu w mleku wynika z podwyższonej zawartości betahydroksymaślanów w surowicy jednego z podstawowych prekursorów syntezy tłuszczu mleka.
Ketozie metabolicznej towarzyszy zwykle zmniejszenie pobrania suchej masy, zaburzenie w funkcjonowaniu wątroby (otłuszczenie), dramatyczne pogorszenie wskaźników rozrodu. W mleku i surowicy krwi obserwuje się podwyższoną zawartość związków ketonowych.

Przyczyny nadmiernej zawartości tłuszczu w mleku:

• niska koncentracja energii w dawce pokarmowej po wycieleniu, nadmiar włókna, ADF i NDF,
• zbyt mała dawka paszy treściwej,
• zbyt późne wprowadzenie do dawki po wycieleniu znaczących ilości paszy treściwej,
• małe pobranie suchej po wycieleniu,
• zbyt dobra kondycja krów w okresie zasuszenia BCS > 3,75,
• nieprawidłowe przygotowanie żwacza w końcowym okresie zasuszenia do trawienia węglowodanów niestrukturalnych po wycieleniu,
• nadmiar tłuszczu niechronionego,
• ubogie żywienie mineralno-witaminowe (niedobór Co, witamin z grupy B),
• słaba jakość kiszonek, duża zawartość kwasu masłowego >0,5% w suchej masie i azotu amonowego > 10% całkowitej zawartości N,
• skarmianie kiszonek które uległy rozkładowi tlenowemu.

Białko w mleku

Synteza białka mleka:

• prekursorami syntezy białka są aminokwasy egzogenne i endogenne dostarczane do gruczołu mlecznego z krwią,
• synteza de novo w gruczole mlecznym – 90% (kazeina, laktoalbumina, laktoglobulina),
• 10% białka w mleku pochodzi z białka osocza.

Zawartość białka w mleku jest stabilna, podlega małym wahaniom, dlatego diagnozowanie zdrowotności krów na jego podstawie zawartości ma mniejsze znaczenie.

Czynniki pozażywieniowe wpływające na zawartość białka w mleku:

* Rasa:
        - jersey 3,8-4,4%,
        - c-b 3,5-3,8%,
        - h-f 3,2-3,6%,

* Stadium laktacji:
        - zawartość białka wzrasta stopniowo przez cała laktację,

* Fazy doju:
        - wpływ faz doju na zawartość białka jest umiarkowany.

Mniejsza zawartość białka o 0,4% od średniej w poprzedniej laktacji w mleku pochodzącym z kontrolnych udojów w pierwszych 100 dniach laktacji może wskazywać na niewystarczającą koncentrację energii w dawce pokarmowej lub na niedobór ilościowy i jakościowy białka w dawce pokarmowej. Zjawisko zmniejszenia ilości białka w mleku krów otrzymujących zbyt mało energii w paszy, tłumaczy się pogorszeniem syntezy białka mikrobiologicznego w żwaczu oraz zmniejszonym wchłanianiem azotu aminowego z przewodu pokarmowego i zwiększeniem glukoneogenezy z aminokwasów (Barej 1976). Przeciętnie 10-20% glukozy pochodzi z przemian aminokwasów głównie z alaniny i kwasu glutaminowego, jednak w niektórych przypadkach nadmiernego deficytu energii nawet połowa glukozy powstaje z aminokwasów w procesie glukoneogenezy. Niedobór energii w żywieniu krowy może więc istotnie zmniejszyć zawartość białka w mleku poprzez ograniczenie ilości dostępnych aminokwasów do jego syntezy.

Przyczyny obniżonej zawartości białka w mleku:

• nadmierna, duża zawartość węglowodanów strukturalnych (włókno, ADF, NDF),
• niewystarczająca dawka paszy treściwej,
• niedobór skrobi trudno rozkładalnej w żwaczu dobrze trawionej w jelicie,
• nadmiar tłuszczu niechronionego,
• mała koncentracja białka w dawce pokarmowej,
• białko o nadmiernym rozkładzie w żwaczu,
• niezrównoważona podaż energii i białka do syntezy białka mikrobiologicznego w żwaczu.

Mocznik w mleku

W niektórych krajach europejskich (Niemcy, Holandia, Dania) wprowadzono zawartość mocznika w mleku (MUN – milk urea nitrogen) jako dodatkowy parametr wspomagający ocenę żywienia krów.
Również w naszym kraju coraz częściej comiesięczne tabulogramy poszerzone są o informacje na temat indywidualnej oraz grupowej (fazy laktacji) zawartości mocznika w mleku.

Mocznik znajdujący się we krwi oraz innych płynach ustrojowych, jest syntetyzowany z amoniaku w wątrobie i nerkach. Z kolei amoniak, który ma działanie toksyczne, powstaje w żwaczu w procesie mikrobiologicznego rozkładu białka paszowego. W przeciwieństwie do amoniaku, nawet znaczna koncentracja mocznika w organizmie jest dobrze tolerowana przez organizm przeżuwacza. Detoksykacja amoniaku przez jego konwersje w wątrobie w mocznik jest związana z dużymi nakładami energetycznymi, które mogą pogłębiać deficyt energii tak typowy dla powycieleniowego okresu żywienia krowy wysokowydajnej. Możliwości detoksykacyjne wątroby są ograniczone i wynoszą 2 mmol/ NH₃/ min/ 1kg wątroby. Mocznik znajdujący się we krwi poprzez dyfuzję przedostaje się do innych płynów ustrojowych organizmu, w tym również mleka, gdzie stanowi część związków azotowych niebiałkowych znajdujących się w mleku.

Koncentracja mocznika we krwi ulega znacznym wahaniom w czasie doby, największa jest 4-6 godzin po odpasie, natomiast najmniejsza bezpośrednio przed podaniem paszy.
Opóźnienie zmian zawartości mocznika w mleku w porównaniu do jego zmiany w surowicy krwi wynosi 1-2 godzin. Zawartość mocznika w mleku z pochodzącym z rannego doju może być parametrem charakteryzującym żywienie od popołudniowego doju do pobrania próby mleka i analogicznie rzecz się ma z mlekiem z udoju popołudniowego. Fakt ten ma szczególne znaczenie przy tradycyjnych sposobach żywienia, gdy podstawowe pasze o charakterze energetycznym (kiszonka z kukurydzy) i białkowym (kiszonka z lucerny) skarmia się osobno. Wówczas wyciąganie zbyt daleko idących wniosków na podstawie zawartości mocznika w mleku pochodzącym z jednego udoju jest ryzykowne. Dużo bardziej precyzyjna ocena ma miejsce wówczas, gdy w gospodarstwie stosuje się nowoczesne systemy żywienia krów (TMR i stacje żywienia paszą treściwą) gwarantujące stały, 24 godzinny dostęp do paszy o względnie stałym składzie chemicznym lub gdy mocznik oznacza się w mleku pochodzącym z obu udojów.

Wbrew rozpowszechnionej w naszym kraju opinii, zawartość mocznika w mleku nie wskazuje jednoznacznie na koncentrację białka w dawce pokarmowej. O ilości i jakości białka w każdym nowoczesnym systemie wartościowania energii i białka dla przeżuwaczy żywienia (INRA, DLG, AAT-PBV) decyduje ilości białka trawionego w jelicie, a nie koncentracja amoniaku w żwaczu, której odzwierciedleniem jest poziom mocznika w mleku. Koncentracja amoniaku w żwaczu uzależniona jest od wielu czynników i tylko w części zależy ona od koncentracji białka w dawce pokarmowej. Analizując zawartość mocznika w mleku można ocenić przebieg fermentacji w żwaczu czyli zrównoważenie podaży energii i białka niezbędne do efektywnej syntezy białka mikrobiologicznego w żwaczu.
Optymalna koncentracja mocznika w mleku ma stosunkowo szeroki zakres, wynosi 150-300 mg/ l. Jednak trudno uzyskać wydajność > 9 000 kg mleka w laktacji, przy średniej koncentracji mocznika w mleku w pierwszych 100 dniach laktacji poniżej 200mg/l.
Zdaniem Rajala-Schultza i in. (2001) większa zawartość mocznika w mleku od 350 mg/l może istotnie pogorszyć wskaźniki rozrodu, szczególnie skuteczność pierwszej inseminacji.

Czynniki poza żywieniowe wpływające na zawartość mocznika w mleku:

• wydajność mleka – większej wydajności towarzyszy wyższy poziom mocznika w mleku,
• stadium laktacji – na początku i końcu laktacji mniejsza zawartość mocznika w mleku niż środkowym okresie laktacji,
• liczba laktacji – zawartość mocznika u krów wieloródek jest większa niż u krów pierwiastek,
• rasa - zawartość mocznika w mleku krów Jersey jest o 15% większa od poziomu mocznika w mleku h-f.

Nadmierna zawartość mocznika w mleku wskazuje na:

• nadmiar białka w dawce,
• niedobór łatwo fermentujących węglowodanów w żwaczu, niedobór BTJE,
• nadmiar białka ulegającego zbyt szybkiemu rozkładowi w żwaczu, nadmiar BTJN,
• małe pobranie wody,
• straty ekonomiczne, niewykorzystanie potencjalnych możliwości dawki pokarmowej,
• nadmierne obciążenie wątroby procesami detoksykacyjnymi, straty energii.

Mała zawartość mocznika w mleku może oznaczać:

• niedobór białka w dawce pokarmowej,
• nadmiar łatwo fermentujących węglowodanów w żwaczu,
• nieprawidłowo zbilansowana dawka pokarmowa,
• straty ekonomiczne, niewykorzystanie potencjalnych możliwości produkcyjnych krów.

Interpretacja wyników nie powinna być pochopna, należy ją poszerzyć o analizę ilościową i jakościową dawki pokarmowej. Również ocena zawartości białka w mleku może pomóc w wyciągnięciu wniosków. Wyniki zbiorcze, grupowe uwzględniające podział na okresy laktacji są lepszym wskaźnikiem prawidłowego żywienia niż bardzo zróżnicowane wyniki indywidualne od poszczególnych krów. Również codziennie (lub co drugi dzień) przeprowadzone określenie zawartości mocznika przez niektóre mleczarnie w mleku zbiorczym może być dodatkowym źródłem informacji dla producenta mleka.

Perspektywy profilaktyki występowania chorób metabolicznych i diagnozowania zdrowotności krów na podstawie składu chemicznego mleka.

Badania nad oceną składu chemicznego mleka jako skutecznego narzędzia do bieżącej oceny wskaźnika stanu zdrowotnego krów zmierzają w dwóch kierunkach. Pierwszy to możliwość codziennej analizy składu chemicznego w czasie doju oraz drugi wybór składników chemicznych, które lepiej by  odzwierciedlały status metaboliczny krowy. Zdaniem Hamanna (1996) w niedalekiej przyszłości szybki postęp metod analitycznych stworzy realne możliwości monitorowania stanu zdrowotnego na postawie indywidualnej codziennej oceny analizy składu chemicznego mleka. Tsenkova i in. (1994) twierdzą, że metody chemiczne oparte na spektroskopii w bliskiej podczerwieni NIRS już wkrótce umożliwią określenie zawartości tłuszczu, białka i laktozy (on line) w czasie doju.
Jeśli chodzi o wybór innych składników chemicznych mleka, których analiza mogłaby być użyteczna w profilaktyce, to największe zainteresowania związane są z oznaczaniem w mleku związków ketonowych i allantoiny.

Związki ketonowe w mleku

Koncentracja związków ketonowych (acetonu, kwasu betahydroksymasłowego) w mleku jest bezpośrednio związana z ich poziomem w surowicy krwi (w mleku jest 2 razy mniej niż w surowicy krwi i 8 razy mniej niż w moczu). Ponadnormatywny poziom związków ketonowych w mleku może wskazywać na subkliniczną lub kliniczną ketozę. W niektórych mleczarniach w USA standardowe oznaczanie ciał ketonowych w mleku jest dodatkowym testem diagnostycznym.
Poziom związków ketonowych w mleku w przeliczeniu na aceton (Rutkowiak 1987):

• ketoza subkliniczna – 0,51-1,72 mmol/l , 3-10 mg/ 100ml,
• ketoza kliniczna –  >1,72 mmol/l, > 10mg/ 100ml.

Allantoina

Allantoina jest końcowym metabolitem puryn, syntetyzowana jest w wątrobie, a jej poziom w moczu jest skorelowany poziomem kwasów nukleinowych czyli syntezą białka mikrobiologicznego w żwaczu. Tylko prawidłowe zbilansowanie pod względem jakościowym i ilościowym, zarówno energii i białka w żwaczu, gwarantuje wykorzystanie potencjalnych możliwości mikroorganizmów żwacza i maksymalną syntezę bardzo cennego białka mikrobiologicznego. Pomimo małego poziomu allantoiny w mleku (około 100 razy mniejsza zawartość niż w moczu), od kilku lat trwają badania nad możliwością wykorzystania oceny zawartości allantoiny w mleku jako parametru charakteryzującego prawidłową, efektywną fermentację w żwaczu (Gonda i Lindberg 1997).

Podsumowanie

Umiejętna analiza składu chemicznego mleka może być cennym źródłem dodatkowych informacji na temat stanu zdrowotnego krów, jakkolwiek wyciąganie wniosków nie popartych dodatkowymi obserwacjami o charakterze podstawowym może być obarczone dużym błędem.

Literatura

1. Barej W., 1976. Fizjologiczne podstawy użytkowania bydła. PWRiL Warszawa.
2. Bogin E., 1995. Rapid testing in the evaluation of milk quality using dry chemistry technology. Proc. Third International Mastitis Seminar, Tel Aviv, 50-54.
3. Gonda H.L., Lindberg J.E., 1997. Effect of diet on milk allantoin and its relationship with urinary allatoin in dairy cows. J. Dairy Sci 80, 364-373.
4. Hamann J., 1996, Potential developments in milking and milk quality. Proc. Symp. Milk. Synthesi, Secretion and Removal in Ruminants Berne, Switzerland ,142-147.
5. Rajala-Schultz P.J., Saville W.J.A., Fazer G.S., Wittum T.E., 2001, Assciation between milk urea nitrogen and fertility in Ohio dairy cows. J .Dairy Sci. 84, 482-489.
6. Rutkowiak B., 1987. Zaburzenia trawienne i metaboliczne w stadach krów mlecznych. PWRiL.
7. Tsenkova R.N.,Yordanov K.I., Itoh K., Shinde Y., Nishibu J., 1994., Near- infrared spectroscopy of indvidual cow milk as a means for automated monitoring of udder health and milk quality. NMC Annual Meeting Proceedings, 202-211.