Диагностика подострого ацидоза у коров после отёла

В 2021 г. группа исследователей из Федерельного научного агроинженерного центра ВИМ исследовала взаимосвязь между показателями моторной активности, фактором pH, рубцовой и ректальной температурой в течение 10 дней после отёла, а также изучила перспективы использования данных показателей в роли симптомов для диагностирования подострого ацидоза рубца. Измерения были получены с помощью болюса с датчиками, предназначенными для мониторинга здоровья коров. Двигательную активность, рН-фактор и температуру рубца 10 коров измеряли в течение 10 дней с интервалом в каждые 60 секунд. Далее, исследователи рассчитали средние значения полученных показаний, которые были разделены на 2 группы в соответствии с интервалом измерения каждые 12 часов. Ректальную температуру измеряли с помощью ветеринарного термометра каждые 12 часов (в 8 утра и в 8 вечера). В результате было получено 200 измерений.

Описательная статистика выборки была рассчитана с использованием программы SPSS Statistics. Увеличение моторной активности снижает уровень рН рубца. Снижение рН-фактора среды рубца приводит к повышению температуры рубца. Существует положительная статистически значимая корреляция между температурой рубца и прямой кишки. Нозологию подострого ацидоза можно предсказать, измерив двигательную активность и ректальную температуру молочных коров.

Суть проблемы

Подострый ацидоз рубца (ПАР) — широко распространенное заболевание крупного рогатого скота и других жвачных животных, характеризующееся повышенной выработкой молочной кислоты в рубце и кислотно-щелочным дисбалансом в теле. Это происходит из-за употребления большого количества корма, богатого легкоусвояемыми углеводами, но с недостаточным количеством грубых кормов (Дорош, 2007). Симптомы подострого ацидоза у крупного рогатого скота очень разнообразны. Первая стадия характеризуется потерей аппетита, слабой или иногда полностью отсутствующей моторикой рубца, падением температуры тела ниже нормы с возможным последующем повышением из-за воспаления рубца. Животные могут страдать от тахикардии (учащенного сердцебиения), диареи и анурии (дизурии) (Михайлова и др., 2017).

Кислотность корма определяет коэффициент рН среды в рубце. Генглер и др. (2010) наблюдали значительную отрицательную корреляцию (R2 = 0,77) между фактором рН среды рубца и его температурой. Когда рН-фактор среды рубца снизился, было замечено повышение температуры в области рубца. Поэтому, измеряя температуру в области рубца, можно оценить уровень рН, что обеспечивает своевременную диагностику подострого ацидоза (Alzahal et al., 2008). Как показывает практика, в нескольких методах используется рН-фактор среды рубца крупного рогатого скота.

К недостаткам получения содержимого с помощью зонда относятся риск попадания слюны в образец, сложность процедуры и тот факт, что образец "берётся" с поверхности кормовой массы в рубце (коэффициент рН на поверхности и в середине может варьироваться). В предыдущих исследованиях было установлено, что при попадании слюны в образец рубцовой жидкости показатели рН оказались на 0,5 единицы выше (Strabel et al., 2007).

Недавно специалисты разработали болюсы с датчиками для измерения рН-фактора, температуры и двигательной активности. Эти болюсы вводятся перорально в рубец коровы, чтобы контролировать эти показатели на протяжении всей жизни. Полученные показания передаются на приемопередатчик (Keunen et al., 2002), а затем в облачное хранилище для обработки с использованием алгоритмов и математических моделей и, наконец, отображаются в виде графика в приложении или интерпретируются в текстовые сообщения (Alzahal et al., 2008). Надежность мониторинга рН-фактора рубца в режиме реального времени по сравнению с другими методами оценки риска подострого ацидоза значительно выше (Gasteiner et al., 2012).

Этот метод оценки рН-фактора рубца крупного рогатого скота использовался в нескольких научных исследованиях. Даффилд и др. (2004) описали и оценили метод непрерывного долгосрочного мониторинга рН-фактора среды рубца, в котором используется устройство беспроводной передачи данных. Антанайтис и др. (2018) обнаружили, что показания температуры и рН среды рубца можно использовать для прогнозирования успешности воспроизводства. Антанайтис и др. (2016) выявили корреляцию между ректальной температурой, температурой в области рубца и фактором рН среды в рубце. Данное исследование направлено на определение взаимосвязи между показателями двигательной активности, рН-фактором, температурой в области рубца и ректальной температурой в течение 10 дней после отела, а также на анализ целесообразности изучаемых параметров.

Материалы и методы

Исследование проводилось на десяти дойных коровах голштинской породы (Россия, Ярославская область, ОАО Агрохолдинг "Вощажниково"). В общей сложности стадо состояло из 1317 дойных коров. Группа из десяти голов была сформирована в соответствии со следующими критериями: все коровы имели послеродовой период до 10 дней, одинаковый рацион и условия содержания, возраст 2-3 лактации и вес не ниже 350 кг, средний удой молока на пике лактации составляет 30 (±3) кг/сут. Ежедневный рацион состоял из сена люцерны (2,5 кг), кукурузного силоса (16,0 кг), сенажа люцерны (12,0 кг), пропиленгликоля (0,2 кг), глицерина (0,15 кг) и комбикорма (8,78 кг).

Перед исследованием отобранные коровы были обследованы в соответствии с порядком клинического исследования и были признаны полностью здоровыми. Средняя масса тела исследуемых коров составила 534 (±2,05) кг. Клинические признаки подострого ацидоза (диарея, снижение аппетита и низкий уровень жевания) не наблюдались. Двигательная активность, температура и рН-фактор измерялись с помощью внутренней системы мониторинга здоровья крупного рогатого скота (Smaxtec animal care GmbH, Грац, Австрия), которые были предварительно установлены у исследуемых коров. Болюсы вводили перорально коровам массой более 350 кг. Выбранный материал корпуса из поликарбоната был устойчив к воздействию рубцовой жидкости, а внутренний защитный металлический корпус предотвращал механические повреждения. Болюсный рН-метр был откалиброван с использованием буферного раствора перед введением.

Данные отслеживались с помощью радиопередатчика в диапазоне ISM (433 МГц). Полученные показания двигательной активности, рН -фактора и температуры в области живота передавались через базовую станцию на сервер через GSM или Ethernet кабельный модуль. Сервер обрабатывал переданные данные с использованием алгоритмов и математической модели и отображал результаты в виде графиков и сообщений на компьютере или мобильном телефоне. Показания десяти коров снимались в общей сложности в течение 10 дней с интервалом измерений каждые 60 секунд. Весь массив измеренных показателей передавался на сервер каждые 10 минут. Затем были рассчитаны средние значения полученных показаний и разделены на 2 группы в соответствии с интервалом измерений каждые 12 часов. Все данные были загружены с базы данных системного программного обеспечения. Ректальную температуру измеряли с помощью ветеринарного термометра (Термометр Genia Digiflash для домашних и крупных животных, Сент-Илер-де-Шалеон, Франция) два раза в день (в 8 утра и 8 вечера), всего было проведено 200 измерений.

Описательная статистика выборки (среднее арифметическое ± стандартная ошибка) была рассчитана с использованием программы Windows, IBM SPSS Statistics 23 (IBM..., 2017). Взаимосвязь между показателями анализировалась с использованием коэффициента Пирсона и уравнения линейной регрессии: y =bx + a, где x - независимая переменная (предиктор), y - зависимая переменная (переменная ответа); b - угловой коэффициент (градиент оцениваемой линии), а a - свободный член (пересечение) линии оценки, т. е. y, когда x = 0. Коэффициент детерминации (R2) был определен как статистическая мера близости данных к установленной линии регрессии. Данные считались достоверными со статистической точки зрения при Р<0,05.

Результаты

Средний показатель рН среды в рубце составлял 6,40 (±0,14), а температура в рубце составляла 39,41°C (±0,17). Средний уровень индекса двигательной активности составил 9,05 (±1,63), а ректальная температура - 39,42°C (±0,17). Взаимосвязь между показателями ректальной температуры, двигательной активностью, температурой и фактором рН среды рубца десяти голштинских коров, имеющих одинаковый рацион и условия содержания, наблюдавшимися в ходе исследования, представлена в таблице 1.

Выявлены следующие корреляции: отрицательная статистически значимая корреляция (r = -0,932, P<0,01) между фактором рН среды рубца и двигательной активностью. Увеличение двигательной активности способствует снижению рН-фактора в области рубца. Выявлена положительная статистически значимая корреляция (r =0,647, P<0,001) между температурой в области рубца и двигательной активностью. Увеличение двигательной активности приводит к повышению температуры в области рубца. Была обнаружена положительная статистически значимая корреляция (r=0,628, P<0,001) между ректальной температурой и двигательной активностью. Увеличение двигательной активности приводит к повышению ректальной температуры. Наблюдалась отрицательная статистически значимая корреляция (r = -0,932, P<0,001) между температурой в рубце и фактором рН среды в рубце. Снижение рН-фактора среды рубца приводит к повышению температуры в области рубца. Была обнаружена отрицательная статистически значимая корреляция (r = -0,140, P<0,05) между ректальной температурой и фактором рН среды рубца.

Снижение рН-фактора в окружающей среде рубца приводит к повышению ректальной температуры. Выявлена положительная статистически значимая корреляция (r =0,864, P<0,001) между ректальной и руминальной температурой. По мере повышения температуры в области рубца повышается и ректальная температура. Анализ линейной регрессии (Рис.1) показал регулярное линейное повышение температуры в рубце наряду со снижением уровня рН в рубце (y = 38,96 + 0,83*x).

Рис. 1. Анализ корреляции между рН и температурой в рубце десяти исследуемых голштинских коров, имеющих одинаковый рацион и условия содержания;

Примечания: RPH: рН рубцовой среды, RT - температура рубцовой среды.

Обсуждение

Результаты исследования показали отрицательную статистически значимую корреляцию (r = -0,263, P<0,01) между фактором рН среды рубца и двигательной активностью. Калюжный (1996) в своей исследовательской работе указывает, что на начальном этапе развития подострого ацидоза коровы проявляют беспокойное поведение (возбуждение). Это особенно актуально для коров в послеотельный период, когда они наиболее подвержены заболеваниям из-за ослабленного иммунитета. Эти коровы характеризовались низким коэффициентом рН, и через некоторое время у них появились первые признаки подострого ацидоза (диарея, анурия и лихорадка). В заключение он заявляет, что мониторинг двигательной активности коров в послеродовой период может способствовать своевременному выявлению подострого ацидоза.

В настоящем исследовании также подтвердилась гипотеза о высокой корреляции между фактором рН и температурой в области рубца крупного рогатого скота, выдвинутая Альзахалом и др. (2008), а также Антанайтисом и др. (2016) в их научных работах. Результаты их исследования показали отрицательную статистически значимую связь между температурой в рубце и фактором рН среды в рубце. Альзахал и др. (2008) получили корреляцию r = -0,46 между фактором рН и температурой окружающей среды рубца, используя устройство для одновременного мониторинга температуры и фактора рН окружающей среды рубца у молочных коров. Тем не менее, этот результат, возможно, был получен из-за близкого расположения двух датчиков. 

Авторы получили уравнение для прогнозирования уровня рН среды рубца путем мониторинга температуры в рубце и, таким образом, обсудили возможность использования температуры в рубце в качестве индикатора для выявления подострого ацидоза у коров. Антанайтис и др. (2016) наблюдали отрицательную статистически значимую корреляцию r = - 0,199 между фактором рН среды в рубце и температурой в рубце с использованием системы мониторинга состояния здоровья SmaXtec. Они пришли к выводу, что нозологию подострого ацидоза можно предсказать, измерив температуру в области рубца. Бьюли и др. (2008) сообщили в своей исследовательской работе, что они получили высокую корреляцию (r = 0,65) между температурой в области рубца и прямой кишки у молочных коров, поскольку использовали большое количество парных образцов, взятых в течение нескольких сезонов. Альзахал и др. (2008) сообщили о значительном повышении температуры в области рубца из-за скармливания большого количества зерна по сравнению со смешанным рационом из сена.

Бернс и др. (2002) провели аналогичное исследование с коровами перед охотой. В результате Сиверс и др. (2005) получили корреляцию r = 0,50 между рубцовой и ректальной температурой. Более того, в своем предыдущем исследовании они использовали болюсы для мониторинга здоровья крупного рогатого скота и получили высокую корреляцию (r = 0,92) между рубцовой и ректальной температурой (Sievers et al., 2005). Дриллих и др. (2001) в своем исследовании пришли к выводу, что регулярное измерение температуры тела может быть очень полезным для ежедневного мониторинга здоровья крупного рогатого скота.

Выводы

Из полученных результатов можно сделать следующие выводы. Данное исследование доказало, что увеличение двигательной активности способствует снижению рН среды рубца. В свою очередь, увеличение физической активности приводит к повышению температуры рубцовой среды. Также увеличение физической активности приводит к повышению ректальной температуры. 

Снижение рН рубца приводит к повышению температуры как самого рубца, так и ректальной температуры. Линейный регрессионный анализ показал регулярное линейное повышение температуры среды в области рубца с уменьшением ее рН (y = 38,96 +0,83*x). 

Результаты исследования подтвердили выдвинутую Калюжным гипотезу о том, что подострый ацидоз можно предсказать путем измерения двигательной активности животных, а также гипотезу, выдвинутую Антанайтисом и др. о том, что измерение ректальной температуры также может помочь предсказать сокращение подострого ацидоза у молочных коров. 

Болюсная система, используемая для измерения подвижности, температуры и рН, оказалась очень полезной для мониторинга физиологического состояния КРС. Однако для того, чтобы система давала точные рекомендации животноводам, необходимо доработать существующие для этих целей математические модели и алгоритмы, которые обеспечивали бы своевременное выявление отклонений в показателях их здоровья. Этот вопрос требует дальнейшего исследования.

Авторы: Дорохов А.С., Иванов, Я.А., Кирсанов В.В., Павкин Д.Я., Владимиров Ф.Е.
Источник: https://www.scielo.br/j/abmvz/a/Fp95Fm7LgVR6XQY7Ln5DPws/?lang=en&amp;format=pdf