Влияние защищенного метионина на здоровье молочных коров

Влияние защищенного метионина на здоровье молочных коров

Несмотря на то, что тема аминокислотного питания молочных коров набирает все большую популярность в России, мы все еще сталкиваемся с тем, что производители молока не в полной мере понимают, что это такое и какие преимущества может получить хозяйство. Многие специалисты по-прежнему считают защищенный от распада в рубце метионин кормовой добавкой, которую используют либо в качестве средства профилактики кетозов и жировой дистрофии печени в транзитный период, либо для увеличения надоев, если другие способы не помогают.

Это не совсем верно. Метионин, как и любые другие аминокислоты, является питательным веществом, по которому также необходимо балансировать рацион — подобное уже давно практикуется в свиноводстве и птицеводстве.

Для молочных коров, как и для других жвачных животных, метионин является еще и первой лимитирующей аминокислотой, то есть при его недостатке снижается эффективность использования кормового белка. Связано это с тем, что все источники протеина, которые чаще всего используются в рационах, уступают по содержанию метионина белку рубцовой микрофлоры — наиболее полноценному для коровы (рис. 1).

Причем речь в данном случае идет о нерасщепляемом в рубце протеине, поскольку аминокислотный профиль белка, расщепляемого микрофлорой, не имеет особого значения для коровы: он будет «разобран» до более простых соединений, а затем «собран» уже в микробный протеин. Иными словами, расщепляемый в рубце белок — это источник азота для микрофлоры, нерасщепляемый — дополнительный источник аминокислот для коровы. Таким образом, при использовании любого источника транзитного протеина следует обязательно вводить в рацион защищенный метионин.

Если же говорить об эффектах, которые данная аминокислота оказывает на животных, то, учитывая, что метионин — это единственная аминокислота, с которой начинается синтез любого белка, его нехватка может негативно сказываться практически на всех процессах, протекающих в организме, будь то синтез молочного протеина, рост плода или синтез гормонов. Влиянию метионина на молочную продуктивность и содержание белка в молоке уже было посвящено множество статей за рубежом и несколько на русском языке. Основной эффект, оказываемый метионином на молочную продуктивность, связан как раз с увеличением эффективности использования транзитного протеина. Однако, помимо участия в синтезе белка, метионин сам по себе играет важную роль в регуляции множества других физиологических процессов (рис. 2).

Например, метионин является предшественником таких веществ, как таурин и глутатион — основных антиоксидантов в организме животного. Он также необходим для выведения жиров из печени и их окисления. В данной статье мы подробнее рассмотрим все эти и многие другие функции метионина, оказывающие непосредственное влияние на здоровье молочных коров.

Насколько важны аминокислоты в транзитный период?

В период перед отелом потребление коровами сухого вещества может снижаться, несмотря на то что потребность в питательных веществах, наоборот, увеличивается для поддержания роста плода, плаценты и тканей молочной железы. В первые недели после отела потребление корма также может оставаться на низком уровне, при том что потребности животного продолжают расти в связи с начавшейся лактацией и необходимостью восстановления после отела. Сочетание этих двух факторов приводит к отрицательному балансу питательных веществ и энергии, а также дефициту некоторых макроэлементов, что, в свою очередь, может вести к ухудшению функции печени и иммунитета и возникновению субклинического кетоза и других расстройств обмена веществ. В этот период организм животного мобилизует собственные резервы, в частности жиры, белки и гликоген. Общая масса протеина, который мобилизуется в начале лактации, может достигать 20 кг на одну корову. Большая часть этого протеина поступает из периферических тканей, в основном скелетных мышц и, в меньшей степени, из кожных покровов за счет угнетения синтеза белков в этих тканях и усиленного протеолиза, то есть расщепления белков. Высвободившиеся в результате этих процессов аминокислоты активно используются для синтеза белка молока, получения ряда других биологически активных веществ или глюконеогенеза для получения глюкозы.

Влияние метионина на здоровье печени

В период позднего сухостоя для обеспечения организма коровы энергией, необходимой для перестройки обмена веществ перед отелом и лактацией, начинается мобилизация жиров из жировой ткани. В кровь они поступают в виде неэстерифицированных или, проще говоря, свободных жирных кислот (НЭЖК или СЖК), в печени из СЖК синтезируются триглицериды.

Когда недостаток энергии значителен и концентрация СЖК в крови существенно повышается, начинает снижаться чувствительность клеток к инсулину, что негативно влияет на их способность усваивать глюкозу, а это, в свою очередь, ведет к снижению аппетита.

В результате снижения потребления сухого вещества дефицит энергии только усиливается и стимулирует еще более интенсивную мобилизацию жира. В итоге в клетках печени коровы в транзитный период может накапливаться большое количество жиров, что является одним из основных факторов риска развития послеотельных осложнений. Накопление жиров в печени происходит в большинстве случаев из-за недостаточного синтеза липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП), которые являются основным переносчиком триглицеридов в организме (рис. 3).

Грюммер в 1993 году предположил, что синтез ЛПОНП из триглицеридов нарушается при недостатке в печени метионина. Метионин необходим для синтеза таких веществ, как аполипопротеины B и фосфатидилхолин, которые, в свою очередь, необходимы для формирования ЛПОНП. Так, внутривенное введение коровам в начальной фазе лактации L-метионина в качестве предшественника фосфатидилхолина приводило к увеличению образования ЛПОНП и снижало количество жиров в печени.

Фактор нехватки метионина также может служить ограничением для использования защищенных жиров в качестве энергетической добавки в транзитный период, поскольку для получения из них энергии или для транспортировки к другим органам задействуются те же процессы, что и для собственных жировых запасов тела.

Взаимосвязь между уровнем свободного метионина в плазме крови в первые две недели после отела и тяжелой формой жировой дистрофии печени была также обнаружена Шибано и Кавамура в 2006 году. В этом исследовании сравнивались концентрации десяти аминокислот, включая метионин, бета-гидроксимасляной кислоты (БОМК), которая является одним из кетоновых тел, и свободных жирных кислот в плазме крови коров с жировой дистрофией и с нормальной функцией печени («больных» и «здоровых» соответственно). Уровень БОМК после отела у животных первой группы был существенно выше.

Концентрация СЖК у «больных» коров также сильно возрастала, хотя достоверных различий между группами обнаружено не было. Концентрация большей части свободных аминокислот в крови животных с жировой дистрофией печени имела тенденцию к снижению в течение первых 14 дней после отела. При этом только уровень метионина существенно различался у «больных» и «здоровых» коров: у первых он был достоверно ниже (табл. 1). Эти данные позволяют предположить, что развитие жировой дистрофии печени в транзитный период связано в первую очередь с недостатком метионина.

Помимо участия в синтезе ЛПОНП, метионин играет еще одну важную роль в жировом обмене. Он необходим для синтеза карнитина (рис. 2 и 3) — вещества, которое является ключевым при транспорте свободных жирных кислот внутрь митохондрий для их последующего окисления и получения энергии.

Более того, на данный момент известно, что карнитин имеет также ряд других важных функций в организме, таких как защита от окислительного стресса, поддержание окисления субстрата в бурой жировой ткани (данный процесс обеспечивает теплопродукцию и играет важную роль в терморегуляции) и регуляция распределения энергии в организме.

Результаты опыта, проведенного в 2014 году рабочей группой Осорио, демонстрируют влияние рационов, обогащенных защищенным метионином, на здоровье печени, окислительный стресс и иммунный статус коров в транзитный период. В данном эксперименте было задействовано три группы животных, получавших одинаковые рационы в периоды с 50-го по 21-й день до ожидаемого отела, в течение 21 дня до ожидаемого отела (поздний сухостой), а также в первые 28 дней после отела (новотёл). Контрольная группа коров получала только базовые рационы, а две другие в период позднего сухостоя и новотела дополнительно получали защищенный метионин: 1-я опытная — МетаСмарт®, 2-я опытная — Смартамин® M. Соотношение переваримого лизина к переваримому метионину в опытных группах составляло 2,8 : 1. У коров, которым скармливали обогащенные метионином рационы, содержание карнитина в крови было существенно выше, а концентрация фосфатидилхолина, наоборот, имела тенденцию к снижению (табл. 2). Это может свидетельствовать о том, что организм животных обеих опытных групп обладал более высокой способностью и к окислению жиров и к их выведению из печени в составе ЛПОНП.

Помимо этого, в плазме крови коров опытных групп после отела наблюдалась более высокая концентрация альбумина, основная часть которого также производится в печени.

Опираясь на полученные результаты, авторы исследования сделали вывод, что защищенный от распада в рубце метионин способствует улучшению работы печени.

Роль метионина в защите организма от окислительного стресса и воспалительных процессов

На данный момент уже хорошо известно, что воспалительные процессы играют важную роль в возникновении послеотельных осложнений, однако факторы и пути развития воспалений в этот период еще не до конца ясны. В качестве самой очевидной причины можно указать различные инфекционные агенты, но они тем не менее далеко не всегда являются инициаторами возникающих в организме воспалительных процессов и связанных с ними осложнений. В частности, очень высокую частоту возникновения подобных осложнений у коров с упитанностью свыше 3,5 баллов (по 5-балльной шкале) сложно списать исключительно на инфекции.

В данном случае причинами запуска воспалительных процессов могут служить не только инородные вещества и микроорганизмы или травмы, но и соединения, образующиеся в самом организме в процессе жизнедеятельности. К таким соединениям относятся активные формы кислорода (АФК) и липопероксиды (ЛП).

Активные формы кислорода включают в себя ионы кислорода, свободные радикалы и различные пероксиды, например, перекись водорода. Они всегда в небольшом количестве образуются в митохондриях клеток печени при протекании обменных процессов, и некоторые из них могут играть роль медиаторов важных внутриклеточных сигнальных путей. Однако при повышенной концентрации они вступают во взаимодействие с другими веществами внутри клетки, окисляя их и вызывая повреждение самой клетки и ее гибель. Этот процесс называется окислительным стрессом. Именно при воздействии АФК на внутриклеточные жиры и образуются липопероксиды.

Повышение интенсивности обменных процессов вследствие увеличения потребностей в энергии и питательных веществах в период после отела ведет к росту образования активных форм кислорода, что наряду с увеличением концентрации свободных жирных кислот при мобилизации жировых запасов вызывает повышенное образование липопероксидов. Этот процесс особенно активно протекает именно у коров с высокой упитанностью, что подтверждается высокой концентрацией маркеров перекисного окисления жиров (ТБК-реактивных продуктов) в плазме крови таких животных. Кроме того, образование ЛП повышается у животных при жировой дистрофии печени на фоне недостатка метионина и/или холина. Липопероксиды запускают воспалительные каскады, которые, в свою очередь, нарушают процессы обмена питательных веществ. Например, они повреждают митохондриальные ДНК, белки и мембраны, вызывая повреждение ткани печени и нарушения в энергетическом обмене.

Помимо окислительного повреждения клеток печени и участия в формировании липопероксидов, активные формы кислорода также губительно влияют на иммунные клетки и могут снижать способность иммунной системы противостоять инфекциям. Кроме того, АФК вызывают повреждение тканей молочных желез, что приводит к росту содержания соматических клеток в молоке.

Организм защищается от воздействия АФК при помощи ферментов, которые называются антиоксидантами. Двумя основными антиоксидантами являются глутатион и таурин, и оба эти соединения синтезируются только с участием метионина (рис. 2). Сильное воспаление или недостаточная антиоксидантная защита могут привести к серьезным повреждениям тканей. Помимо защиты организма от окислительного повреждения, глутатион и таурин выполняют ряд других важных функций. Так, например, таурин является регулятором постоянства внутренней среды клетки, ключевым компонентом в передаче нервных импульсов и одним из компонентов желчи, то есть необходим для нормального усвоения жиров и жирорастворимых витаминов. Таким образом, это соединение оказывает положительный эффект на сердечно-сосудистую, пищеварительную, эндокринную, иммунную, нервную и репродуктивную системы.

Глутатион выполняет еще больше жизненно важных функций. В их числе синтез простагландинов — важных регуляторов работы организма, передача нервных импульсов, экспрессия генов, синтез ДНК и белков. Глутатион в определенной концентрации необходим для нормального деления клеток и роста тканей, таких как гепатоциты (печеночная ткань), трофобласты (наружная клеточная масса зародыша), лимфоциты и клетки эпителия кишечника. Он также играет важную роль в сперматогенезе, созревании спермы и развитии яйцеклеток, то есть влияет на репродуктивную функцию как самцов, так и самок. Кроме того, глутатион критически важен для активации Т-лимфоцитов и полиморфноядерных лейкоцитов, а также для синтеза цитокинов — все это необходимо для формирования успешного иммунного ответа при столкновении с инфекциями.

Таким образом, обеспечение коров в транзитный период метионином, необходимым для синтеза антиоксидантов, может помочь животным поддержать здоровье в течение последующей лактации. Влияние защищенного метионина на способность противостоять окислительному стрессу демонстрируется в упомянутом ранее исследовании Осорио 2014 года. В результате проведения опыта было установлено, что у животных, получавших защищенный метионин, концентрация в крови церулоплазмина и сывороточного амилоида А была существенно ниже, чем у коров контрольной группы. Указанные соединения являются своего рода индикаторами воспалительных процессов: чем сильнее воспаление, тем выше их концентрация в крови. Соответственно у животных, получавших Смартамин® М или МетаСмарт®, интенсивность воспалительных процессов была ниже.

Кроме того, у животных опытных групп наблюдался лучший антиоксидантный статус, о чем свидетельствуют более высокая концентрация глутатиона и повышенная способность к поглощению радикалов кислорода (СПРК) (табл. 3).

Еще раньше, в 2010 году, группа исследователей под руководством Ардалана достоверно установила положительный эффект от введения Смартамина® М в рацион в транзитный период, выразившийся в снижении частоты проявления проблем со здоровьем (табл. 4).

Это исследование также наглядно продемонстрировало, что комбинация защищенного метионина и холина оказывает гораздо больший положительный эффект на здоровье, чем каждое из этих веществ по отдельности.

Резюме. Метионин, в силу особенностей кормления, — наиболее значимая аминокислота для молочных коров. Он является ключевым фактором для эффективного использования кормового протеина и синтеза всех белков в организме животного. Кроме того, он выступает регулятором ряда обменных процессов и выполняет множество жизненно важных функций. Более чем двадцатилетний опыт применения защищенного метионина в кормлении коров доказывает, что его правильное балансирование в рационах может не только положительно повлиять на показатели продуктивности и качества молока, но и улучшить работу печени и оптимизировать иммунный и антиоксидантный статус. Это, в свою очередь, позволит поддержать здоровье животных в транзитный период, помочь легче его преодолеть и улучшить тем самым прибыльность молочной фермы.

® Владелец торговых знаков

Смартамин® и МетаСмарт® — компания

«Адиссео Франс САС», Франция

ООО «Адиссео Евразия»:

129110, Москва,ул. Щепкина, д. 42,

стр. 2А, 2-й этаж, помещение 1, комната 1

Тел.: +7 (495) 268-04-75

www.animal-nutrition.ru | www.adisseo.com