Úvod / Informácie / Živočíšna výroba / Hovädzí dobytok

Riziká negatívnej energetickej bilancie u dojníc

06-06-2014
Prof. Dr. MVDr. Pavol Mudroň, PhD., DipECBHM | Pavol.Mudron@uvlf.sk
Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie v Košiciach
(zdroj: Slovenský chov, február 2014, str. 31-33)

Úvod

Prechodné obdobie od konca gravidity po ukončenie rannej fázy laktácie je u dojníc spojené so zvýšeným rizikom výskytu metabolických a infekčných ochorení. V poslednom období ich nazývame produkčné ochorenia a dávame ich do súvislosti s rozsiahlymi metabolickými a imunitnými zmenami, ktorým sú dojnice v tomto časovom úseku vystavené. Popri fyziologických zmenách, ktoré úzko súvisia s ukončením gravidity a začiatkom laktácie, sa dojnice len ťažko vyhnú nadmernej mobilizácii telesného tuku a nadmernému zvýšeniu koncentrácie voľných mastných kyselín v krvi. Oba javy sú známe ako príčiny stukovatenia pečene a hyperketonémie (ketózy). Ukazuje sa však, že zvýšené koncentrácie voľných mastných kyselín môžu cez negatívny účinok na bunky imunitného systému nepriamo prispievať aj k rozvoju ďalších zdravotných porúch, najmä tých, ktoré sú spojené s účinkom infekčných agensov. Poznanie týchto súvislostí môže pomôcť pri zlepšení manažmentu zdravia dojníc a tým prispieť k lepším chovateľským výsledkom.

Negatívna energetická bilancia

U dojníc prechodné obdobie zahŕňa 3 týždne pred a 3 týždne po otelení a predstavuje dramatickú fyziologickú, nutričnú, metabolickú a imunologickú zmenu z nelaktujúceho štádia do stavu enormnej syntézy a sekrécie mlieka. Dojnice sa musia metabolicky prispôsobiť náhle zvýšeným energetickým nárokom, ktoré vznikajú následkom tvorby mlieka. Produkcia mlieka kladie totiž extrémne nároky na prísun sacharidov pre syntézu laktózy v mliečnej žľaze, ktorá spotrebúva takmer všetku voľnú glukózu. Tento proces sa spúšťa už pred otelením a súvisí s hromadením kolostra v mliečnej žľaze a záverečnou fázou rastu plodu. Je známe, že dojnice majú počas posledného týždňa gravidity útlm apetítu a návrat k dostatočnému príjmu sušiny môže trvať až jeden týždeň po otelení. Na príjem krmiva môže mať vplyv celý rad faktorov. Najviac uvádzané sú kŕmna dávka, manažment, prostredie, úžitkovosť a fyziologický stav dojnice, ktorý zahŕňa všetky metabolické a hormonálne procesy ovplyvňujúce centrum sýtosti v hypotalame. Toto reaguje na signály, ktoré prichádzajú najmä z bachora (náplň – fyzikálna regulácia), čreva (peptidy – endokrinná regulácia) a oxidácie energetických zdrojov (metabolická regulácia). Hlavným zdrojom metabolických signálov je pečeň, ktorá z krvi získava voľné mastné kyseliny (VMK), glycerol, laktát, aminokyseliny, propionát a butyrát a využíva ich na produkciu energie vo forme ATP. Jeden z významných substrátov, ktorý môže negatívne ovplyvňovať centrum sýtosti a tým potláčať chuť do žrania je propionát. Príčinou je jeho extrémne silná stimulácia oxidácie v Krebsovom cykle, ktorá má negatívny dopad na príjem krmiva. Tento účinok sa zvyšuje s rastom koncentrácie acetylkoenzýmu A v mitochondriách pečene, k čomu často dochádza pri lipomobilizácii.

Nerovnováha medzi príjmom a tvorbou energie a jej potrebou tak vytvára negatívnu energetickú bilanciu so všetkými sprievodnými javmi. Reakciou organizmu dojníc na túto nerovnováhu je mobilizácia energetických zdrojov z tkanív, pričom najväčším zdrojom je tukové tkanivo. Primárne ide o kontrolovaný stav, keď pri poklese zásob glukózy nastáva zníženie hladiny inzulínu v krvi, čím sa otvára priestor pre mobilizáciu tukových rezerv – lipolýzu. Aktivácia lipáz v adipocytoch vedie k uvoľneniu voľných mastných kyselín, ktoré sú potom naviazané na albumín transportované krvou na miesta ich energetického využitia. Za fyziologických okolností vedie zvýšená hladina VMK k stabilizácii glukózy v krvi, ktorá môže byť tak využívaná hlavne na syntézu a sekréciu mlieka.

Dojnice sa úspešne adaptujú na negatívnu energetickú bilanciu, keď je lipomobilizácia primerane regulovaná a VMK sú uvoľňované v takých množstvách, ktoré môžu byť kompletne využité pre energetické potreby. Nezriedka však dochádza k zlyhaniu adaptácie a výsledkom sú rôzne metabolické poruchy. Ukázalo sa, že keď koncentrácia VMK v krvi je po otelení nad 0,6 mmol/l, treba počítať s približne o 600 litrov menšou produkciou mlieka počas laktácie. Príčinou je nadmerná záťaž pečene akumulovanými VMK, čo jej znemožňuje naplno využiť kapacitu hepatocytov na glukoneogenézu, a tým dodať mliečnej žľaze dostatok energetických zdrojov. Nadmerné množstvo VMK vedie totiž k nahromadeniu triglyceridov v pečeni a táto potom nemá možnosť kyseliny oxidovať v potrebnom rozsahu. Ako východisko z núdze nasleduje nasmerovanie VMK na syntézu ketolátok, ktoré slúžia ako energetický zdroj pre nervové tkanivo a svaly. Ich zvýšenú hladinu označujeme ako hyperketonémia alebo acetonémia, častejšie však pracujeme s termínom ketóza. Pri tomto procese zohráva určitú úlohu aj rezistencia tkanív na inzulín, ktorá sa vyskytuje u dojníc v popôrodnom období. Pretože tukové tkanivo patrí medzi tri tkanivá, ktoré sú pri resorpcii glukózy odkázané na inzulín, dá sa predpokladať, že za stavu inzulínovej rezistencie bude oveľa ľahšie uvoľňovať VMK. Zistenie, že rezistenciu na inzulín zvyšuje u dojníc zvýšená hladina VMK naznačuje, že ide o mechanizmus, ktorý má zabezpečiť prísun glukózy primárne do tkanív, ktoré na jej resorpciu nepotrebujú inzulín, predovšetkým do mliečnej žľazy. Ostatné tkanivá sú potom odkázané na ketolátky, ktoré im dokážu poskytnúť potrebnú energiu.

Z pohľadu jednotlivej dojnice sa ukazuje, že hlavným dôvodom prečo dochádza k zlyhaniu adaptácie na stav negatívnej bilancie pri vylúčení takých faktorov ako je nedostatočná kŕmna dávka alebo obmedzený prístup dojnice ku krmivu, je buď narušenie zdravotného stavu zvieraťa, a tým zníženie schopnosti prijímať krmivo, alebo, a to je pravdepodobne najčastejší dôvod, došlo k vytvoreniu nadmerných zásob telesného tuku počas poslednej fázy laktácie. Tento tuk je veľmi ľahko mobilizovateľný a významnou mierou prispieva k príliš silnému nárastu koncentrácie VMK v krvi. V našich chovoch nie je zriedkavý jav, že dojnice na začiatku zasušenia majú kondičné skóre veľmi blízko hodnote 5, hoci toto by nemalo nikdy presiahnuť 3,5.

Negatívna energetická bilancia a zápalové procesy

Zvýšená lipomobilizácia predstavuje rizikový faktor nielen metabolických porúch, ale aj oslabenia imunity a rozvoja infekčných chorôb. Dojnice sú v prechodnom období vystavené dramatickým zmenám v účinnosti imunitného systému, ktoré súvisia najmä s metabolickou záťažou a stresom. Ich ochrana pred infekciou je postavená na aktivite komplexnej siete imunitných buniek, ktoré koordinujú svoju činnosť so zápalovými mediátormi. Zápal predstavuje kritickú zložku obrannej reakcie, od ktorej závisí, či patogén dokáže vyvolať chorobu. Ide o komplexnú reakciu rozpoznania antigénu, produkcie prozápalových signálnych molekúl (NO, eikozanoidy, cytokíny), migrácie leukocytov a možnej eliminácie patogéna. Cytokíny a eikozanoidy, uvoľnené počas lokálnej zápalovej reakcie, však môžu vyvolať aj systémovú zápalovú reakciu, ktorá je spojená s tvorbou proteínov akútnej fázy v pečeni, zvýšenou telesnou teplotou, zrýchleným pulzom a zníženým príjmom krmiva.

Funkcie imunitných buniek (lymfocyty a neutrofily) môžu byť priamo narušené účinkom voľných mastných kyselín a ketolátok. Prechodný nedostatok glukózy môže zase nepriamo ovplyvniť funkčnosť týchto buniek, nakoľko nemajú pri takomto stave dostatok energie na svoju bunkovú aktivitu a syntézu cytokínov. Pri lipomobilizácii sa z tukového tkaniva uvoľňujú predovšetkým nasýtené mastné kyseliny (palmitová, stearová) a mononenasýtená kyselina olejová. Zároveň sa v krvi dojníc zaznamenáva pokles polynenasýtených mastných kyselín (PUFA), ktorým bol dokázaný priaznivý účinok na funkcie imunitných buniek. Voľné mastné kyseliny v experimentoch potlačili viaceré funkcie mononukleárnych buniek a neutrofilov, a zároveň prejavili „prozápalovú“ aktivitu, ktorá môže u dojníc v prechodnom období buď limitovať zápalový proces potrebný na potlačenie skutočnej infekcie, alebo môže prispieť k tomu, že zápalová reakcia nadobudne rýchlejšie systémový charakter (prehĺbenie nechutenstva) alebo systémový zápal bude mať silnejší priebeh.

Zvýšené VMK môžu nemalou mierou prispieť aj k zvýšeniu oxidačného stresu, ktorý je sprevádzaný nadmernou tvorbou kyslíkových reakčných látok (voľné radikály a neradikály). Tieto látky sú schopné priamo poškodzovať imunitné bunky a tak oslabiť ochranu organizmu pred infekciou. K ich zvýšenej tvorbe dochádza aj pri nadmernom príjme VMK pečeňou, ktorá potom uvoľňuje zvýšené množstvá hydroperoxidov.

Zápalová reakcia môže na druhej strane významnou mierou prispieť k rozvoju alebo prehĺbeniu negatívnej energetickej bilancie. Počas rozvoja infekčných procesov, ako sú napr. mastitída alebo metritída, dochádza k významnému zvýšeniu prozápalových cytokínov (TNF-α, IL-1β, IL-6), ktoré vyvolávajú systémovú zápalovú reakciu. TNF-α vedie k mobilizácii tukových zásob a následne k zvýšeniu VMK v krvi. Tento účinok nespočíva len v poklese chuti do žrania v priebehu zápalu, ale je spôsobený priamym lipolytickým účinkom tohto cytokínu. Účinok TNF-α môže dokonca potlačiť inhibičný vplyv inzulínu na lipázy, čo môže znamenať pokračujúcu lipomobilizáciu aj napriek prísunu substrátov pre glukoneogenézu (propionát, propylénglykol, glycerol). Navyše, každá zápalová reakcia v organizme znižuje funkčnú kapacitu pečene, ktorá potom nedokáže zabezpečiť primeranú oxidáciu VMK, syntézu lipoproteínov a transport triglyceridov, ako aj glukoneogenézu, čo samozrejme vedie k prehĺbeniu stavu negatívnej energetickej bilancie.

Negatívna energetická bilancia a reprodukcia

V chovoch s vysokoúžitkovými dojnicami nie je zriedkavé, že sa nedarí dosahovať optimálne reprodukčné ukazovatele. Ukázalo sa, že nadmerná metabolická záťaž v prechodnom období vedie nevyhnutne aj k ovplyvneniu reprodukčných procesov a reprodukčného zdravia dojníc. U dojníc s koncentráciami VMK vyššími ako 0,3 mmol/l pred pôrodom treba počítať so zvýšeným výskytom zadržania lôžka a metritíd (Obr. č.1 a 2). Úspešnosť prvej inseminácie klesá až o 50 % vtedy, keď dojnice majú zvýšené hladiny ketolátok počas prvých dvoch týždňov po otelení.  Okrem toho bol v súvislosti s negatívnou energetickou bilanciou zaznamenaný pokles pulzov luteinizačného hormónu, spomalenie zrenia dominantného folikulu, pokles hmotnosti žltého telieska, nízke hladiny estrogénu a progesterónu, neskorší nástup cyklu, tichá ruja (nízky estrogén) a zvýšenie embryonálnej mortality. K týmto javom dochádza v dôsledku zníženého uvoľňovania GnRH v hypotalame, čo je priama reakcia tzv. „palivového detektora“ v 4. mozgovej komore na nedostatok energie. Vysokoúžitkové dojnice sú geneticky nastavené na tvorbu mlieka a preto pri oslabenej substrátovej ponuke obmedzia iné aktivity, vrátane reprodukcie.

Obr. 1.: Zadržanie lôžka

Obr. 1.: Zadržanie lôžka

Obr. 2.: Hnisavá metritída

Obr. 2.: Hnisavá metritída

Možnosti diagnostikovania negatívnej energetickej bilancie

Negatívna energetická bilancia (NEB) sa v krvi prejaví predovšetkým stúpnutím hladín voľných mastných kyselín (VMK) a ketolátok. Z praktického hľadiska je na zistenie koncentrácie ketolátok v súčasnosti najviac využívané stanovenie kyseliny β-hydroxymaslovej (BHB). VMK a BHB predstavujú parametre, ktoré vysoko korelujú (pozitívne alebo negatívne) aj s ostatnými metabolickými a imunologickými procesmi v priebehu NEB. Ukazovatele týchto procesov (hormóny, cytokíny) sú však z diagnostického hľadiska menej dostupné, najmä kvôli technickej a finančnej náročnosti. Na stanovenie krvných VMK a BHB je možné využiť spektrofotometrické metódy, ktoré môžu byť aj zautomatizované. Väčšina laboratórií pracuje s prahovou hodnotou VMK 0,4 mmol/l pre dojnice počas 2 týždňov pred otelením a 0,7 mmol/l pre dojnice v rannej laktácii (6 týždňov po otelení). Pre BHB sú to v rovnakom období hodnoty 0,7 mmol/l (pred otelením) a 1,2 mmol/l (ranná laktácia). Zachytenie NEB pomocou analýzy krvi je spojené s nevyhnutnosťou manipulácie s dojnicou, odberom krvi a jej spracovaním v laboratóriu. VMK stúpajú obyčajne už dva dni po otelení a v závislosti od rozvoja lipomobilizácie a energetických potrieb dojnice dochádza následne ku zvýšeniu BHB. Od 2. týždňa po otelení sa môžeme stretnúť už zo stavom, že VMK zvýšené nie sú, ale zvýšené ketolátky ešte stále pretrvávajú. Väčšinou to znamená, že dojnice ukončili mobilizáciu tukov, vyrovnali NEB a pretrvávajúce zvýšené ketolátky sú len zbytkom metabolických udalostí, ktoré tomuto nálezu predchádzali (Tab. č. 1). V krátkom období dôjde k ich „spáleniu“ svalovou činnosťou.

Zvýšené ketolátky je možné u dojníc zachytiť aj vyšetrením moču pomocou diagnostických prúžkov. Ide o veľmi citlivú a špecifickú metódu, ktorá nepredstavuje pre chovateľa mimoriadnu pracovnú alebo finančnú záťaž. Stačí počas dojenia u niektorých dojníc v popôrodnom období zachytiť moč a následne ho vyšetriť. Vyšetrenie je nutné vykonať okamžite, bez zbytočného skladovania moču. Tento postup umožňuje zároveň monitorovať aj pH (kyslosť) moču, čo môže byť využité pri diagnostike bachorových disfunkcií a dislokáciách slezu (paradoxná acidúria).

Veľa rokov bola snaha vyvinúť vhodné testy na zisťovanie ketolátok v mlieku, čo vzhľadom na chemické zloženie tejto tekutiny nebolo jednoduché. Mlieko je okrem toho aj „živá“ emulzia, v ktorej prebiehajú permanentné enzymatické a imunologické procesy. Je plné aktívnych buniek. Vývoj týchto testov dospel pred niekoľkými rokmi do štádia, keď boli na trh uvedené diagnostické prúžky, schopné zistiť prítomnosť zvýšených hladín kyseliny β-hydroxymaslovej v mlieku na základe enzymatickej reakcie. Prax ukazuje, že ich citlivosť a špecifickosť je omnoho nižšia v porovnaní s vyšetrením ketolátok v krvi alebo moči.

Určitú možnosť posúdenia nedostatku energie v organizme dojníc poskytujú aj výsledky analýzy zložiek mlieka, ktoré vykonávajú plemenárske služby. Na nedostatok energie poukazuje najmä nízke percento bielkovín v mlieku, pričom doposiaľ pracujeme s hranicou 3,2 %. Posledné výsledky z kontroly úžitkovosti však ukazujú, že väčšina holštajnských stád je už s priemerným percentom bielkovín v mlieku pod touto hranicou. Je pravdepodobné, že hranica 3,2 % bude musieť byť posunutá smerom dole.

Tabuľka č. 1. Koncentrácie voľných mastných kyselín (VMK) a kyseliny β-hydroxymaslovej (BHB) u dojníc v rannej laktácii v rozmedzí dvoch týždňov.

Dojnica
VMK
mmol/l
BHB
mmol/l
Norma
0,20–0,50
do 1,00
 
Deň 1
Deň 8
Deň 15
Deň 1
Deň 8
Deň 15
1
2,13
0,50
0,38
2,42
2,63
0,64
2
1,36
1,19
0,32
1,23
0,66
0,61
3
0,70
1,38
0,34
0,35
0,59
0,79
4
1,05
0,57
0,24
0,52
0,38
0,47
5
1,12
0,69
0,50
0,62
0,36
0,61
x
1,27
0,87
0,36
1,03
0,92
0,62
 sd
0,53
0,39
0,10
0,85
0,96
0,11

 

Korekcia negatívnej energetickej bilancie

Nie je jednoduché nájsť rozumnú mieru medzi akceptáciou „fyziologicky“ vzniknutej negatívnej energetickej bilancie a potrebou vykonať také opatrenia, aby nastúpená lipomobilizácia neprekročila u dojníc únosnú mieru, t. j. aby nedošlo k ďalšiemu prehĺbeniu nedostatku energie (nechutenstvo) a rozvoju zdravotných komplikácií (zápaly, dislokácie slezu, poruchy reprodukcie). Kvalitne zostavená kŕmna dávka, ideálne ponúkaná viac ako dvakrát denne, dostatočne obohatená o špecifické látky, ktoré sú nevyhnutné pre energetický metabolizmus a pre správnu činnosť bachora (kobalt, fosfor, niacín, antioxidanty), zohľadňujúca aj fakt, že nárazová tvorba propionátu obmedzuje príjem sušiny, poskytuje spolu s bezstresovým prostredím možnosť spontánneho zvládnutia tejto metabolickej záťaže. Stály monitoring ketolátok v moči umožní získať dobrý prehľad o aktuálnej situácii lipomobilizácie a hyperketonémie.

Ak dôjde u dojnice alebo skupiny dojníc k zjavnému nechutenstvu, je nutné pristúpiť k opatreniam, ktoré pomôžu zvieratám zvládnuť negatívnu energetickú bilanciu. Tu sa ako najúčinnejšie ponúkajú podávanie glukózy intravenózne, perorálna aplikácia glukoplastických látok (dať prednosť glycerolu pred propionátom) a injekčné podanie prípravkov na báze fosforu a kobalamínu. Súčasne je nutné liečiť možné primárne alebo sekundárne ochorenia.

Na prevenciu negatívnej energetickej bilancie sa používajú aj tzv. bachorové modifikátory, ktorých úlohou je najmä stimulovať tvorbu propionátu. Najznámejší je monenzín, ktorý sa v našich podmienkach využíval hlavne ako antikokcidikum u hydiny. Sledovania u dojníc ukázali, že monenzín zvyšuje produkciu mlieka, mliečnej bielkoviny a redukuje riziko ketózy, zároveň však pri dlhodobom používaní zvyšuje riziko dystókií (ťažké pôrody) a zadržania lôžka. Preto sa odporúča obmedziť jeho podávanie len na obdobie 3 týždňov.

Záver

Negatívna energetická bilancia je „fyziologickou“ súčasťou popôrodného obdobia vysokoprodukčných dojníc, ktoré boli intenzívnym šľachtením nastavené na masívnu produkciu mlieka. Je obdivuhodné, akých výkonov sú tieto dojnice schopné. Je potrebné včas zistiť, či nebola únosná hranica metabolickej záťaže prekročená a v prípade potreby okamžite prijať účinné opatrenia. Zlyhanie v tejto oblasti má za následok závažné zdravotné problémy, ktoré často vedú k nežiaducemu vyradeniu dojnice z chovu.