Dysmetabolic predictive markers of pregnancy and calving complications in cows
Dysmetabolic predictive markers of pregnancy and calving complications in cows
Abstract
The aim of the research is to study the mechanisms of dysmetabolic prognostic markers for complications during pregnancy and calving in cows at high-tech dairy farms.
Research methodology — the study was conducted at modern dairy farms in Leningrad (2,345 milking cows), Volgograd (3,756 milking cows) and Saratov (4,563 milking cows) Oblasts of the Russian Federation.
Blood samples were taken from non-milking cows 45, 30 and 15 minutes before feeding in the morning, and from the jugular vein immediately after calving, using Vacuette™ vacuum tubes (Austria). The blood was analysed using a licensed Abacus Junior Pse 90 Vet automatic veterinary haematology analyser (manufactured in Germany) and a certified Chem Well combi Models 2902 and 2910 blood biochemistry analyser (manufactured in Florida, USA). The Mann-Whitney test and the Kruskal-Wallis one-way rank-sum test were used to analyse the quantitative indicators.
Results: It was found that ceruloplasmin levels in this highly productive dairy herd (over 15 tonnes of milk per lactation) ranged from 35.28±3.08 to 49.62±3.16 mg/dl, in the blood of cows with clinical symptoms of pregnancy complications and pathological calving, on average from 25.57±1.42 to 33.81±1.23 mg/dL, and in the control group — clinically healthy animals during the same study period — ceruloplasmin levels ranged from 19.55±0.43 to 20.94±0.55 mg/dL; the obtained data are statistically significant (p<0.05). The study made it possible to get a positive C-reactive protein test in the examined groups of animals in cases of pregnancy complicated by placental insufficiency followed by retained placenta during delivery. It was confirmed that there was a 1.55-fold increase in the concentration of mannose dialdehyde, a 1.8–2.2-fold increase in the amount of ketodiene intermediates, and a 1.75-fold increase in conjugated trienes in the blood of cows with pregnancy complications and pathological calving (PC/PC).
Scientific novelty — the obtained data provide conclusive evidence of an energy imbalance in the bodies of cows during the final stages of gestation, resulting in the development of metabolic complications during pregnancy and the birthing process. The results of the article should be taken into account when working with dairy cattle in similar dairy farms during the peak lactation period of high-yielding animals.
1. Введение
При использовании современных промышленных технологий ведения молочного скотоводства, наблюдается изменение функционального напряжения организма животного, его тканей и органов, особенно четко данное состояние проявляется в период беременности и родов . В подобных условиях на высокотехнологичных молочных предприятиях массово отмечаются репродуктивные патологии, приводящие к длительному бесплодию коров, что сопровождается большими финансовыми издержками , .
Несмотря на многочисленные публикации , в программы разведения молочных коров некоторых молочных предприятий экспресс-тестов репродуктивных патологий и заболеваний новорожденных телят в неонатальный период не существует четкого соглашения о том, как оптимально данные заболевания прогнозировать в будущем.
Резюмируя отмеченные изменения в организме беременных высокопродуктивных коров в сухостойный период С.В. Федотов и др. ; S. Surinder et. al. и А.V. Filatova et. al. считают, что основным механизмом нарушения завершения процесса беременности и родов у самок является оксидантный стресс, который обуславливает патологический процесс в организме самок. Поэтому требуется коррекция энергетического баланса необходимая для завершения процесса беременности.
Молочный скот, по данным исследований Н.А. Слесаренко и др. и C.C. Karstrup et. al. испытывает дисбаланс, сопровождающийся снижением концентрации энергетических веществ, изменением уровня метаболических гормонов и инсулиноподобного фактора роста. Данные, опубликованные , свидетельствуют о том, что отрицательный энергетический баланс, возникший в дородовый период, может привести к клиренсу бактерий из эндометрия и вызвать гнойно-катаральный процесс воспаления после отела, что может привести к персистенции бактерий и микроскопических грибов. При этом, по данным , истощение глюкозы или глутамина после родов уменьшает способность тканей эндометрия противостоять агрессивности бактерий, а впоследствии воспалительным реакциям.
Согласно данным некоторых исследователей , , при осложнении беременности ПЭ/Э нет четкого понимания протокола лечения и тактики профилактики, а также восстановления воспроизводительной способности, которые у сверхпродуктивных молочных коров еще недостаточно изучены.
2. Методы и принципы исследования
Работа выполнена в 2016…2025 гг. в современных высокотехнологичных молочных предприятиях Ленинградской, Саратовской и Волгоградской областей. Для дифференциальной диагностики осложнения беременности синдромом «преэклампсия/эклампсия», абортом и преждевременных родов, а также родильного пареза, задержания последа и пролапсиса матки использовали общепринятую методику диспансерного обследования сухостойных коров .
В вакуумные пробирки Vacuette™ (Австрия) пробы крови брали у сухостойных коров за 45, 30 и 15 дней до предпологаемого отела утром до кормления и в родах после рождения теленка из яремной вены. Кровь исследовали на лицензированном ветеринарном автоматическом гематологическом анализаторе Абакус Джуниор Pse 90 Vet (Automatic Veterinary производство Германия) и сертифицированном биохимическом анализаторе крови Chem Well combi Models 2902 and 2910 (производства USA, Florida).
Иммунотурбиметрическим методом осуществляли определение уровня церулоплазмина автоматическим планшетным анализатором ИФА (Германия, Human GmbH) и набором реагентов (Италия, SENTINEL DIAGNOSTICS).
Методом латекс-агглютинации проводили качественное определение содержания С-реактивного белка применяя набор реагентов (Россия, ООО «ОЛЬВЕКС ДИАГНОСТИКУМ»). Определение в моче цифровых показателей ВН (β-оксимасляная кислота) /АсАс (ацетоуксусная кислота с ацетоном), ОКТ (общие кетоновые тела) осуществляли по общепринятым методам описанных в . В полученных образцах крови анализировали по общепринятым методикам, описанным в работе . Для анализов результатов количественных показателей использовали тест Манна-Уитни, а также ранговый однофакторный индекс Крускела-Уоллиса. Чувствительность полученных результатов, рассчитывали в процентах по формуле:
где:
x — количество коров с положительным результатом теста в подгруппе с осложнением беременности в сухостойном периоде;
у — количество животных с отрицательным результатом теста в той же подгруппе.
Специфичность отрицательных результатов среди коров с патологией матки, их долю определяли по формуле:
где:
b — количество животных с отрицательным результатом теста;
z — количество больных животных с положительным результатом теста в той же подгруппе.
При статистической обработке использовали пакет программ STATISTICA (StatSoft Inc., США, версия 7.0), адаптированный к ПK Microsoft Excel 2000 SPSS 10.0.5 for Windows.
3. Основные результаты
Исследования, проведенные в современных молочных предприятиях, использующих различные технологии роботизированного доения молочного скота, показывают, что у коров голштинской породы чаще возникают осложнения течения беременности и родов в среднем 26,0±4,74% случаев, рисунок 1.
Рисунок 1 - Инцидентность заболеваемости коров осложнением беременности и родов у разных молочных пород
Согласно полученным данным, самые большие значения показателей ВН (β-оксимасляная кислота) /АсАс (ацетоуксусная кислота с ацетоном), ОКТ (общие кетоновые тела) в моче были выявлены у коров с осложнением течения беременности, абортом, родильным парезом и задержанием последа — 3,92±0,44 ммоль/л, 3,15±0,31 и 2,42±0,22 ммоль/л соответственно, таблица 1.
Таблица 1 - Диагностическая значимость интерфейса предиктивных биохимических маркеров мочи сухостойных коров с осложнением беременности и родов
Показатели | Чувствительность | Специфичность | Прогноз положительного результата | Прогноз отрицательного результата |
Превышение уровня АсАс свыше 2,0 ммоль/л | 0,80 | 0,90 | 0,90 | 0,75 |
Снижение ОКТ менее 3,0 ммоль/л | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,65 |
Снижение ВН менее, 2,0 ммоль/л | 0,50 | 0,55 | 0,55 | 0,45 |
Снижение показателя ВН/АсАс | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 |
Анализ результатов образцов мочи, полученных от сухостойных коров, положительно реагирующих на кетоновые тела после рангового однофакторного анализа Крускела-Уоллиса сегментации отдельных биохимических цифровых показателей, свидетельствует о том, что наблюдается повышение уровня кетоновых тел в 2,27 раза и снижения концентрации глюкозы в 5,87 раза, а буферных оснований в 1,49 раза, что доказывает основную роль энергетического дисбаланса в этиопатогенезе репродуктивных патологий у коров в послеродовый период.
Исследованиями установлено, что уровень церулоплазмина колебался у сухостойных коров с осложнением беременности и впоследствии патологии родов от 25,57±1,42 до 33,81±1,23 мг/дл, а в группе коров с физиологическим течением беременности и родов уровень церулоплазмина находился в диапазоне от 19,55±0,43 до 20,94±0,55 мг/дл., рисунок 2.
Рисунок 2 - Изображение межгрупповых различий уровня церулоплазмина у сухостойных коров с репродуктивными патологиями
Рисунок 3 - Графические межгрупповые различия в количестве сухостойных коров с положительным результатом тестов на С-реактивный белок
Рисунок 4 - Межгрупповые различия в содержании стероидных гормонов в крови сухостойных коров с осложнением течения беременности и родов
Таблица 2 - Диагностическая значимость интерфейса предиктивных показателей прогестерона, кортизола и тестостерона сухостойных коров с осложнением течения беременности и родов
Показатели | Чувствительность | Специфичность | Прогноз положительного результата | Прогноз отрицательного результата |
Превышение уровня кортизола более 20,0 нг/мл | 0,85 | 0,90 | 0,90 | 0,45 |
Превышение уровня прогестерона более 5 нг/мл | 0,85 | 0,75 | 0,75 | 0,60 |
Снижение индекса Шмидта | 0,55 | 0,55 | 0,55 | 0,45 |
Превышение уровня тестостерона более 0,5 нг./мл | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 |
Полученный цифровой материал изменения показателей щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы отражены в данных рисунка 5.
Рисунок 5 - Межгрупповые различия в концентрации щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы у сухостойных коров с осложнением течения беременности и родов
Для выявления значимости и достоверности метаболического дисбаланса как диагностических критериев у сухостойных коров определялась как доля животных с патологией, у которых отмечался позитивный результат, когда патология совпадает с положительным результатом, а ложноотрицательные случаи, когда у больных был получен отрицательный результат, таблица 3.
Таблица 3 - Диагностическая значимость предиктивных биохимических показателей сухостойных коров с осложнением беременности и родов
Показатели | Чувствительность | Специфичность | Прогноз положительного результата | Прогноз отрицательного результата |
Превышение уровня церуло-плазмина свыше 50 мг/дл | 0,85 | 0,90 | 0,90 | 0,75 |
Повышение уровня щелочной фосфатазы 100 Ед/л | 0,85 | 0,70 | 0,75 | 0,65 |
Снижение ЛДГ менее 80,0 Eд./л | 0,55 | 0,50 | 0,55 | 0,45 |
Содержание прогестерона, кортизола и тестостерона в крови сухостойных животных осложнением беременности и родов связано с утратой клетками-мишенями эндометрия возможности рецепции половых гормонов готовности к секреторной функции .
4. Обсуждение
Установленные в ходе этой работы данные раскрывают механизм развития у сухостойных коров осложнения беременности и прогноза патологии родов на фоне оксидантного стресса. Уровень церулоплазмина у сухостойных коров с осложнением беременности и родов был достоверен между больными коровами с выявленными маркерами патологических процессов. Осуществленное исследование позволило после применения рангового однофакторного анализа Крускела-Уоллиса получить достоверные различия по положительному тесту на С-реактивный белок в межгрупповых исследованиях. Осложнение беременности у сухостойных коров и родов приводит метаболические процессы к отрицательному балансу в функционировании, повышенному выделению кортизола и тестостерона и увеличению их концентрации. Тем временем после проведения t-теста Манна-Уитни содержание прогестерона остается довольно существенным, что не обеспечивает процессы метаболизма при осложнении беременности и родов и его необходимо снижать. Материалы текущей работы предлагаем учитывать в будущем, при исследовании сухостойных коров с осложнением беременности и патологией родов как концепцию развития синдрома «оксидантный стресс» при такой патологии метаболического процесса в пиковом значении транзитного периода у высокопродуктивного молочного скота.
5. Заключение
Полученные данные доказано свидетельствуют об энергетическом дисбалансе в организме коров на последних сроках гестации, следствием которого происходит развитие дисметаболических осложнений в течении беременности и родового процесса. Результаты статьи следует принимать во внимание при работе с молочным скотом в подобных молочных предприятиях в пиковом значении лактации высокопродуктивного животного.