Молочні корови — дивовижні істоти. Зокрема й з огляду на швидке збільшення продуктивності сучасною голштинською коровою — від позначки «нуль» до 50 кг молока на день всього лише через 3−4 тижні лактації. Така неймовірна продуктивність вимагає динамічної та інтегрованої адаптації в багатьох тканинах, щоб впоратися зі змінами в забезпеченні поживними речовинами на початку лактації.

Дослідження, проведене Крісом Рейнольдсом з Університету Редінга (Великобританія), показало, що протягом перших 3 тижнів лактації спостерігається помітне збільшення кровотоку в печінці. Його швидкість зростає приблизно з 1100 л на годину до 2220 л. Примітно, що це відбувається у поєднанні з подвійним підвищенням споживання кисню спланхнічними тканинами у той самий період¹. Ці зміни відображають значне підвищення як споживання сухої речовини, так і поглинання поживних речовин у шлунково-кишковому тракті. Така трансформація відбувається паралельно з підвищенням потреби у таких незамінних компонентах, як глюкоза, амінокислоти та жирні кислоти. Ці елементи є вирішальними для синтезу молока молочною залозою.

Упродовж перших 4−8 тижнів лактації молочні корови відчувають негативний баланс поживних речовин, що супроводжується підвищеною сприйнятливістю до захворювань. Саме тому передбачається, що приблизно 30−35% молочних корів можуть мати клінічні прояви захворювання у перші місяць-два після отелення, а успішний перебіг так званого транзитного періоду значною мірою впливає на успіх решти лактації корови.

Проблема, з якою часто стикаються молочні корови на початку лактації, — надмірна мобілізація жирової тканини, що може призвести до посиленого відкладення триацилгліцеролу в печінці. Цей стан зазвичай називають ліпідозом або ожирінням печінки. У той час як незначне підвищення рівня триацилгліцеролу в печінці не обов’язково може негативно вплинути на подальшу продуктивність, у корів із більш вираженим ліпідозом, що варіюється від помірного до надмірного рівня, знижується продуктивність і самопочуття. Ця ситуація також підвищує ймовірність передчасного вибракування. Приблизно у 40−45% дійних корів помірний або важкий ліпідоз печінки розвивається у перші 3 тижні лактації.

Недавнє дослідження Університету Флориди, опубліковане в Journal of Dairy Science, проливає нове світло на ліпідоз печінки та його вплив на продуктивність молочних корів². У цьому дослідженні автори обстежили групу з 329 корів, щоб встановити зв’язок між концентрацією триацилгліцеролу в печінці протягом першого тижня після отелення та його подальшим впливом на здоров’я, продуктивність і наслідки.

Результати дослідження показали, що як тільки концентрація триацилгліцеролу в печінці перевищує діапазон 4−7%, ризик виникнення захворювання зростає, а продуктивність знижується. Хоч вони і не встановлюють причинно-наслідкового зв’язку, все ж дозволяють припускати, що стратегії зменшення накопичення триацилгліцеролу в печінковій тканині може принести користь молочним коровам.

Одним із потенційних рішень для полегшення синдрому жирної печінки є збільшення експорту триацилгліцеролу з печінки, що вимагає посиленого синтезу ліпопротеїнів дуже низької щільності (ЛПДНЩ). Холін — поживна речовина, яку було ідентифіковано в 1850-х і згодом визнано необхідним компонентом раціону ссавців з огляду на його ключову роль у сприянні синтезу різних сполук. До них відносяться фосфоліпіди, сфінголіпіди та нейромедіатори. Як виявилося, синтез і виділення ЛПДНЩ печінкою вимагають наявності фосфоліпідів, багато з яких підпадають під категорію фосфатидилхолінів.

За збігом обставин, на початку 1920-х, коли канадський учений Фредерік Бантінг був на порозі відкриття інсуліну, його експериментальна модель включала собак з видаленою підшлунковою залозою. Примітно, що у цих собак розвинувся печінковий ліпідоз, за яким спостерігав один зі студентів Бантінга — Чарлз Бест. Саме він згодом отримав міжнародне визнання як науковець, який провів подальші дослідження та продемонстрував, що додавання фосфатидилхоліну до раціону депанкреатизованих собак пом’якшує тяжкість ліпідозу печінки. Ці новаторські відкриття спонукали до дослідження холіну як важливої поживної речовини в раціоні людини.

Молочні корови з жировою дистрофією печінки демонструють нижчу концентрацію фосфатидилхоліну в плазмі. Хоча фосфатидилхолін може ендогенно синтезуватися тканинами, ймовірно, потреба в ньому протягом перехідного періоду є більшою, ніж надходження з харчових джерел та ендогенного синтезу, зокрема тому що для ендогенного синтезу потрібні метильні групи, що утворюються такими сполуками, як метіонін, і яких може бракувати на початку лактації.

Жуйні тварини, на відміну від нежуйних, стикаються з обмеженнями в доступності холіну з харчових джерел через його розщеплення мікробами рубця. Таким чином, добавка захищеного від розщеплення в рубці холіну набуває особливого значення.

Попри загальне визнання холіну як необхідної поживної речовини для більшості ссавців, відповідно розроблених рекомендацій щодо його згодовування лактуючим або сухостійним коровам досі немає.

Роль холіну в метаболізмі ліпідів у печінці

Під час численних експериментів в Університеті Флориди вивчалась роль холіну в метаболізмі ліпідів у печінці. Дослідники використовували модель обмеження згодовування корму для симулювання негативного балансу поживних речовин, який зазвичай відчувають молочні корови у перші тижні лактації^3,4,5,6. Започаткування використання цієї моделі можна віднести до Ріка Груммера (Університет Вісконсіна). Він продемонстрував, що застосування «захищеного» холіну дозволило зменшити ступінь накопичення триацилгліцеролу у печінці сухостійних корів.

У наступних експериментах у Флориді, у яких загалом було задіяно 187 корів пізнього сухостою, тваринам умисно згодовували на 40% менше енергії від рівня, необхідного як для підтримання життєдіяльності, так і тільності. Такий обмежений режим годування тривав протягом 9 днів і мав на меті викликати ожиріння печінки у корів. Раціони, які згодовувались коровам, містили різну кількість іонів холіну (продукт ReaShure^®) — в діапазоні від 0 до 25,8 г/день. Також коровам давали добавку захищеного від розщеплення в рубці метіоніну протягом періоду обмеженого годування, таким чином відтворюючи точне споживання метаболізованого метіоніну, яке відбувалося б, коли б корови споживали 11 кг сухої речовини щодня.

Введення холіну як складової раціону привело до суттєвого зниження концентрації триацилгліцеролу в печінці — на 31,7% — при одночасному збільшенні концентрації глікогену на 54,2%. Важливо, що результати впливу були прямо пропорційні кількості іонів холіну, введених з кормом.

Також заслуговує на увагу результат ще одного експерименту: у корів, які отримували добавку 25,8 г/день іонів холіну (захищена від розщеплення в рубці форма), було зафіксовано підвищену печінкову секрецію багатих на триацилгліцерол ліпопротеїнів⁵. Цей висновок узгоджується із спостереженнями, отриманими в ході досліджень за участю нежуйних тварин, і підкреслює важливість холіну в підтриманні синтезу та подальшого експорту ліпідів з печінки через виробництво ЛПДНЩ.

Введення «захищеного» холіну в раціон під час періоду обмеженого згодовування викликало модифікації експресії багатьох генів у печінковій тканині, зокрема тих, які пов’язані з ліпідним обміном. Ці зміни в моделях експресії генів вказують на зниження ліпогенезу в печінці та одночасне покращення експорту ліпідів^4,5,6. Це явище проливає світло на механізм зниження ліпідозу печінки, що спостерігається у корів, які отримували «захищений» холін.

Добавка «захищеного» холіну і засвоюваність жиру

Холін є складовою фосфатидилхолінів, що належать до фосфоліпідів, і є важливими компонентами як клітинних мембран, так і ліпопротеїнів. Ці фосфоліпіди відіграють ключову роль у сприянні всмоктуванню та транспортуванню ліпідів. Чим ближче до отелення, тим менше корови споживають сухої речовини, після отелення споживання поступово збільшується. Дослідження, проведене Ленсом Баумгардом з Університету штату Айова, показало, що раптові зміни споживання сухої речовини можуть порушити структуру слизової оболонки шлунково-кишкового тракту, що призведе до змін цілісності кишкового епітелію. Це, у свою чергу, впливає на засвоєння поживних речовин⁷.

Моделі, що включають обмеження споживання корму, було використано для симуляції порушень у кишковому тракті, які відображають природне зниження споживання сухої речовини під час перехідного періоду. У недавньому дослідженні в Університеті Флориди вивчали вплив добавки «захищеного» холіну на засвоюваність жиру у молочних корів⁶. Під час експерименту досліджувались 33 корови голштинської породи перед отеленням. Їх розділили на дві групи, одна отримувала 0 г/день іонів холіну, а друга — 25,8 г/день добавки протягом 9 днів обмеження споживання корму.

На дев'ятий день корів позбавили корму, а замість цього дали суміш насичених жирних кислот, щоб оцінити засвоюваність жиру. Через 6 годин після того, як корови спожили жирні кислоти, було взято зразки надвименної лімфи для аналізу. Результати показали, що при споживанні захищеного холіну збільшувалась засвоюваність жиру та концентрація триацилгліцеролу як у крові, так і в лімфі.

Це свідчить про те, що додавання холіну коровам, які мають негативний баланс поживних речовин, потенційно може покращити транспортування та всмоктування жирних кислот у кишечнику.

«Захищений» холін і продуктивність та здоров’я

Попри наявність великої кількості літератури, в якій детально описано різні клітинні механізми, на які впливає холін, постійно виникає запитання: чи може його вплив на синтез фосфоліпідів, функцію печінки і транспортування поживних речовин покращити здоров’я та продуктивність? Адже експерименти проводяться на окремих коровах, включають зміну раціону і вимагають ретельного підходу до годівлі, а тому є проблема з обмеженим розміром вибірки, що може бути стримувальним фактором для всестороннього вивчення зміни раціону на здоров’я та відтворення.

Щоб подолати це обмеження, науковці використовують мета-аналітичні методи, об'єднуючи результати багатьох опублікованих досліджень. У 2020 році було проведено системний огляд доступної літератури з подальшим всебічним мета-аналізом, який вивчав вплив добавки «захищеного» холіну під час транзитного періоду⁸. Цей аналіз охопив 20 публікацій, включаючи 21 експеримент із загальною кількістю транзитних корів 1313. Корови були рандомно розподілені для додаткового згодовування різної кількості іонів холіну («захищений» холін) перед отеленням, починаючи з 0 г/день.

Результати мета-аналізу показали, що додавання холіну в перехідний період помітно збільшувало надої (скориговане за енергією молоко) — у середньому на 2,2 кг/день. Крім того, спостерігалася тенденція до зниження випадків затримки плаценти та маститу серед корів, які отримували добавку, порівняно з коровами, які її не отримували.

Цікаво, що зміна скоригованого за енергією надою та вихід молочних компонентів демонстрували лінійну залежність від кількості добавки іонів холіну до порогового значення 25,2 г/день. Точна оптимальна доза добавки іонів холіну залишилась невизначеною через ту ж само лінійну залежність.

Мета-аналіз також показав, що на реакцію організму корів на холін впливало надходження метаболізованого метіоніну у раціоні після отелення. Цей зв’язок був очікуваним з огляду на біохімічну взаємодію холіну й метіоніну в організмі, що впливає на метаболізм 1-вуглецю та синтез фосфатидилхоліну. Навіть коли дійний раціон забезпечував метаболізований метіонін на рівні 2,60% метаболізованого білка, додавання «захищеного» холіну все одно збільшувало надій (з поправкою на енергію).

Заслуговує на увагу спостереження, яке випливає з мета-аналізу, — брак літератури, яка б досліджувала роль додаткового холіну у нетелей. Зазвичай вони становлять приблизно 30−35% сухостійного поголів'я на молочних фермах. Хоча очікується, що ці тварини також можуть отримати користь від добавки холіну під час транзитного періоду, питання залишається відносно недослідженим.

Дія «захищеного» холіну і кондиція корів

Беручи до уваги роль холіну в метаболізмі ліпідів у печінці та його потенціал щодо зниження ризику жирової дистрофії печінки, фахівці з годівлі та ветеринари нерідко пропонують додавати холін переважно жирним коровам, у яких підвищений ризик розвитку стеатозу печінки. Щоб дослідити це питання, було проаналізовано дані двох рандомних експериментів. У них корів розподілили на дві групи: одна отримувала 0 г/день іонів холіну, друга — 12,9 г/день (продукт ReaShure^®). Згодовування холіну почалось приблизно з 255 дня тільності і тривало до 21 дня після отелення⁹. Мета полягала в тому, щоб з'ясувати, чи впливала вгодованість тварин при переведенні у групу пізнього сухостою на реакцію організму на добавку холіну.

Під час експерименту дослідники спостерігали за 215 повновіковими тільними коровами. При цьому, перед початком експерименту двічі проводилась оцінка вгодованості кожної тварини. Середній бал вгодованості становив 3,51, коливаючись від 2,69 до 4,25.

Результати аналізу показали, що незалежно від показників стану вгодованості перед отеленням, добавка холіну під час транзитного періоду 12,9 г/день давала стійкий позитивний ефект. Надої у фізичному вираженні зросли на 1,8 кг/добу, вихід жиру — на 0,08 кг/добу, справжнього протеїну — на 0,04 кг/добу. При цьому, надій, скоригований за вмістом енергії, був більшим на 1,9 кг/добу, а скоригований за жирністю молока (3,5%) — на 2,1 кг/добу. Крім того, корови, які отримували холін, демонстрували кращу конверсію корму в молоко незалежно від балу кондиції перед отеленням. Отже, дослідження засвідчує, що транзитні корови позитивно реагують на «захищений» холін за будь-якої кондиції.

Реакція на холін виходить за межі періоду прийому добавки

Дослідження в Університеті Флориди, а також нещодавнє, проведене Баррі Бредфордом в Університеті штату Мічиган, показали, що корови, які отримували «захищений» холін під час перехідного періоду, демонструють підвищену молочну продуктивність під час споживання добавки, і цей ефект зберігається протягом кількох тижнів після закінчення її згодовування^10,11,12.

В одному з експериментів коровам давали холін у період пізнього сухостою і до 21 дня доїння. У результаті споживання добавки надій зріс на 2,1 кг/день, що тривало до 40 тижнів лактації. В іншому експерименті спостерігалося збільшення надоїв на 2,0 кг/ день завдяки «захищеному» холіну, що спостерігалось протягом 25 тижнів лактації.

Ці результати узгоджуються з висновками інших спостережень, коли в раціон корів транзитного періоду додавали холін, що, як правило, позитивно впливало на здоров’я та метаболізм, згодом поширюючись на молочну продуктивність і мало ефект поза межами періоду згодовування добавки. Проте точний механізм, що лежить в основі цього тривалого ефекту, ще належить точно з’ясувати.

Загалом досягнуто значного прогресу в розумінні холіну як поживної речовини для молочних корів. Введення захищених від розщеплення в рубці продуктів, що містять хлорид холіну, полегшило дослідження різних аспектів механізму дії холіну в рамках проміжного метаболізму ліпідів у молочних корів. Цей прогрес також уможливив дослідження важливих питань щодо ролі холіну в підтримці здоров’я печінки та підвищенні продуктивності під час критичного для корів транзитного періоду.

Хоча точне оптимальне дозування холіну для оптимізації продуктивності та здоров’я молочних корів ще остаточно не встановлено, наявні дані однозначно демонструють позитивний вплив згодовування іонів холіну («захищений» холін) на рівні до 25 г/ день протягом транзитного періоду. Застосування добавки має не тільки ліпотропний ефект у печінковій тканині, але й демонструє відчутне покращення продуктивності та здоров’я. Ці висновки в сукупності надають переконливі докази того, що холін слід вважати необхідною поживною речовиною в раціоні молочних корів перехідного періоду.

¹ Reynolds, C. K., P. C. Aikman, B. Lupoli, D. J. Humphries, and D. E. Beever. 2003. Splanchnic metabolism of dairy cows during the transition from late gestation through early lactation. J. Dairy Sci. 86:1201−1217. doi.org/10.3168/ jds. S0022−0302(03)73704−7.

² Arshad, U., and J.E.P. Santos. 2022. Hepatic triacylglycerol associations with production and health in dairy cows. J Dairy Sci. 105:5393−5409. doi.org/10.3168/ jds.2021−21 031.

³ Zenobi, M. G., T. L. Scheffler, J. E. Zuniga, M. B. Poindexter, B. A. Barton, J. E. P. Santos, and C. R. Staples. 2018. Feeding increasing amounts of ruminally-protected choline reduced fatty liver in nonlactating, pregnant Holstein cows in negative energy status. J. Dairy Sci. 101: 5902−5923. doi.org/10.3168/ jds.2017−13 973.

⁴ Arshad, U., A. Husnain, M. B. Poindexter, R. Zimpel, M. C. Perdomo, and J. E. P. Santos. 2023. Effect of source and amount of rumen-protected choline on hepatic metabolism during induction of fatty liver in dairy cows. J. Dairy Sci. 106: accepted in press. doi.org/10.3168/ jds.2023−23 270.

⁵ Arshad, U., A. Husnain, M. B. Poindexter, R. Zimpel, C. D. Nelson, and J. E. P. Santos. 2023. Rumen-protected choline reduces hepatic lipidosis by increasing hepatic triacylglycerol-rich lipoprotein secretion in dairy cows. J. Dairy Sci. 106: accepted May 2023.

⁶ Arshad, U. 2023. Choline: a required nutrient for hepatic metabolism and performance in dairy cows. Ph.D. dissertation. Department of Animal Sciences, University of Florida, Gainesville, Florida.

⁷ Kvidera, S. K., E. A. Horst, M. V. Sanz Fernandez, M. Abuajamieh, S. Ganesan, P. J. Gordon, H. B. Green, K. M. Schoenberg, W. E. Trout, A. F. Keating, and L. H. Baumgard. 2017. Characterizing effects of feed restriction and glucagon-like peptide 2administration on biomarkers of inflammation and intestinal morphology. J. Dairy Sci. 100:9402−9417. https://doi.org/10.3168/jds.2017−13 229.

⁸ Arshad, U., M. G. Zenobi, C. R. Staples, and J. E. P. Santos. 2020. Meta-analysis of the effects of supplemental rumen-protected choline during the transition period on performance and health of parous dairy cows. J. Dairy Sci. 103:282−300. doi.org/10.3168/jds.2019−16 842.

⁹ Bollatti, J. M., M. G. Zenobi, B. A. Barton, C. R. Staples, and J. E. P. Santos. 2020. Responses to rumen-protected choline in transition cows do not depend on prepartum body condition. J. Dairy Sci. 103:2272−2286. doi.org/ 10.3168/jds.2019−17 302.

¹⁰ Zenobi, M. G., R. Gardinal, J. E. Zuniga, A. L. G. Dias, C. D. Nelson, J. P. Driver, B. A. Barton, J. E. P. Santos, and C. R. Staples. 2018. Effects of supplementation with ruminally protected choline on performance of multiparous Holstein cows did not depend upon prepartum caloric intake. J. Dairy Sci. 101:1088−1110. doi.org/10.3168/ jds.2017−13 327.

¹¹ Bollatti, J. M., M. G. Zenobi, N. A. Artusso, G. F. Alfaro, A. M. Lopez, B. A. Barton, C. R. Staples, and J. E. P. Santos. 2020. Timing of initiation and duration of feeding rumen-protected choline affects performance of lactating Holstein cows. J. Dairy Sci. 103:4174−4191. doi.org/ 10.3168/jds.2019−17 293.

¹² Swartz. T. H., B. J. Bradford, L. K. Mamedova, and K. A. Estes. 2022. Effects of dietary rumen-protected choline supplementation during an intramammary lipopolysaccharide challenge in periparturient dairy cattle. J. Dairy Sci. 105(Suppl. 1):86. (Abstr.).

ТОВ «Біохем-Україна»

Тел./факс: +380 4420624 07

                                      E-пошта: ukraine@biochem.net

                                      www.biochem.net

У 2023 році плануємо випуск шести номерів — традиційно наприкінці кожного парного місяця. Повертаємось до друкованого формату, надаємо можливість оформити передплату на електронну версію, частково публікуватимемо матеріали у відповідній рубриці на сайті www.milkua.info. Більше інформації щодо передплати: 067 445 19 59 або 068 994 40 30 (Viber).