Корова в переходный период: изменения процессов ферментации в рубце и всасывающей способности его стенок

Это самый критический период для молочной коровы, от которого зависят ее продуктивность и здоровье (Grummer 1995, Goff and Horst 1997). Чтобы животное могло достичь того уровня продуктивности, который заложен на генетическом уровне, сохранив при этом здоровье, важно следить за состоянием его рубца. Если рубец функционирует неправильно, падает потребление корма, животное становится восприимчивым к ряду метаболических заболеваний. Результатом становится резкое сокращение надоев.

Рубец сухостойной коровы

Рацион коровы в сухостойный период обычно состоит из большого количества фуража. Микробная популяция рубца при таком питании характеризуется низкой концентрацией лактат-производящих бактерий (расщепляющих крахмал) и лактат-потребляющих бактерий (превращающих лактат в ацетат и пропионат) и высокой концентрацией целлюлолитических бактерий. Длина сосочков рубца, необходимых для всасывания летучих жирных кислот (ЛЖК), уменьшается.

Подготовка к периоду лактации
У коровы, производящей порядка 35 кг молока в сутки, потребность в энергии может вырасти в два и больше раз (с 60 МДж ЧЭЛ/день на поздних сроках беременности до 150 МДж ЧЭЛ/день – в пик лактации). Строгий рацион предродового периода сменяется рационом «на усмотрение» коровы, чтобы покрыть ее потребность в энергии и питательных веществах в период лактации. Потребление сухого вещества при таком энергонасыщенном рационе ведет к резким изменениям в процессах ферментации в рубце (Martens 2010). Тем не менее, переходный период часто ассоциируется со снижением потребления корма, тогда как потребность в энергии и питательных веществах увеличивается более чем два раза. Постепенное сокращение произвольного потребления коровой сухого вещества (DMI) начинается за три недели до отела и ускоряется в последние семь дней до родов. Вытекающие отрицательный энергетический баланс, недостаток глюкозы и белков необходимо быстро устранить, чтобы привести в оптимальное состояние здоровье и продуктивность животного. Субоптимальное функционирование рубца тут же сказывается на энергоснабжении и балансе энергии и в течение одних суток отражается на надоях.

Функции рубца в переходный период коровы
Рубец должен адаптироваться к новым потребностям коровы в энергии и питательных веществах. Если рацион новотельной коровы, состоящий из большого количества фуража, резко изменен на  рацион, состоящий из концентрированных кормов, у животного может развиться рубцовый ацидоз, так как лактат-производящие бактерии размножаются гораздо быстрее, чем лактат-потребляющие.

В результате растет концентрация молочной кислоты, а уровень pH – резко падает. Если сосочки рубца развиты недостаточно, летучая жирная кислота всасывается плохо, а уровень pH в рубце продолжает падать, что уничтожает или деактивирует простейших и бактерий. Подострый ацидоз рубца – метаболическое нарушение, при котором падает  pH рубца и всасывание летучих жирных кислот. При этом заболевании также происходит выработка эндотоксина, что может привести к снижению потребления корма и дальнейшему отрицательному энергетическому балансу.

Факторы, влияющие на функцию рубца
Существует несколько факторов, оказывающих влияние на функцию рубца: естественная структура кормов и их компонентов, расщепляемость кормов, микробные процессы, внутрирубцовые условия, стенки рубца, а также слюноотделение, всасывание летучих жирных кислот и питательных веществ. Кроме того, время и частота кормления оказывают воздействие на микробиоту рубца.

Микробная популяция рубца
Большинство питательных веществ, полученных коровой, - «продукты» микробной ферментации или трансформации, а не то, что она на самом деле съела. Микробная популяция рубца всегда находится в очень динамичном состоянии и сильно зависит от изменения рациона. Основной причиной изменения микробной популяции рубца и процессов ферментации в период ранней лактации является количество, тип и качество поступаемых в организм углеводов.

<…>
В дальнейшем происходит сокращение периода задержания корма и бактерий в рубце. Чем интенсивнее процессы ферментации – тем выше производство летучих жирных кислот и ниже уровень pH. Уровень pH рубца чаще находится на отметке 6,8, буферная способность ниже 6,0 недостаточна. Основным последствием снижения уровня pH в рубце ниже 6 является резкое снижение переваримости волокон. Рубцовым бактериям требуется время и способность, чтобы адаптироваться к таким изменениям.

Адаптивная способность эпителия рубца
Эпителий – основной буферный механизм рубца в период ранней лактации. Адаптация рубца к рациону коровы в период ранней лактации включает изменения ферментной активности, увеличение количества и размера сосочков и увеличение скорости передвижения ионов (Etschmann et al, 2009). Рост и развитие сосочков рубца в переходный период сильно зависят от хорошего всасывания летучих жирных кислот. От формы сосочков зависит размер поверхности рубца, способного абсорбировать ЛЖК. Исследования показывают, что корова обладает высокой способностью адаптировать стенки рубца к внутрирубцовым условиям ферментации (Bannink, 2008). Ранняя функциональная адаптация без роста эпителия рубца может стать первым шагом в борьбе с изменившимися процессами ферментации. Функциональная адаптация к новому рациону может произойти через неделю  после его ввода, тогда как структурная адаптация (сосочков рубца) – шесть недель спустя.

Повышенное потребление коровой энергии и белка приводит к ускоренному переносу Na, Mg и Ca, быстрому всасыванию ЛЖК и секреции бикарбоната (Etschmann et al, 2009). Исследования также показывают причастность таких факторов, как концентрации ЛЖК (особенно бутирата) и гормонов (ИФР-1 или инсулина).  Адаптационный переходный период меньше 10 дней способствует концентрации ЛЖК в рубце из-за чего эпителий теряет буферную способность.

Рекомендуемое питание в переходный период
Чтобы дать возможность рубцу задействовать микробиоту, а стенкам – адаптироваться к предстоящему периоду лактации, как минимум за две недели до отела рекомендуется придерживаться легких рационов, содержащих поддающиеся быстрой ферментации компоненты, в отличие от рационов раннего сухостойного периода. Важно сделать возможным «добровольное» потребление корма, чтобы избежать подострый ацидоз рубца и последующее снижение надоев.