Обеспечение оптимального уровня анионно-катионного баланса (DCAD) рациона коров в сухостойный период

Вопросы оптимизации анионно-катионного баланса (DCAD – Dietary cation-anion difference) рациона изучаются уже продолжительное время. В 1922 году Shohl первым предположил, что взаимоотношения минералов связаны с кислотно-щелочным статусом и, что потребление одних веществ в количествах, превышающих содержание других, вызывает нарушение кислотно-щелочного баланса.

При проверке этой гипотезы, обнаружилось, что для кислотно-щелочного гомеостаза животным требуется поддерживать определённое соотношение потребления и выделения веществ, влияющих на кислотность внутренней среды организма. Установлено, что одновалентные ионы макроэлементов: натрий (Na), калий (K) и хлор (Cl) в наибольшей степени влияют на кислотно-щелочной баланс у домашней птицы, а Na, K, Cl и S (сера) – у молочного скота. С тех пор были протестированы другие минеральные вещества в различных соотношениях, чтобы подтвердить, что кислотно-щелочной баланс – важнейший физиологический процесс, контролируемый этими минералами.

Анионы Cl и S обладают отрицательным зарядом, катионы Na и K – положительным. Разница между анионами и катионами, измеряемая в миллиэквивалентах (мЭкв), приводит к положительному или отрицательному значению:

• Положительные значения (больше катионов, чем анионов) ведут к увеличению буферной ёмкости крови и меньшему количеству ионов водорода (щёлочность).
• Отрицательные значения (больше анионов, чем катионов) ведут к уменьшению буферной ёмкости и большему количеству ионов водорода (кислотность).
• Na, K, Cl и S оказывают сильнейшее воздействие на кислотно-щелочной баланс и считаются «сильными ионами».

Появление формулы DCAD

Водородный показатель крови pH определяется количеством зарядов положительных и отрицательных ионов крови. Если из пищеварительного тракта в кровь поступает больше анионов, чем катионов, pH крови возрастает. Mongin (1980) предположил существование трёхсторонней взаимосвязи Na + K - Cl, которая может быть использована для оценки чистого потребления кислоты. Эту формулу назвали «анионно-катионный баланс рациона», т.е. DCAD.

Позже были разработаны и опубликованы многочисленные формулы для подсчёта DCAD в рационе молочного скота и с другими макроэлементами, однако наиболее распространенным стало выражение с четырьмя переменными (Na + K) - (Cl + S), которое применяется во многих программах по расчёту рационов кормления.

Расчёт DCAD

Для того, чтобы вычислить DCAD, сначала требуется перевести концентрации минеральных веществ в мЭкв по следующей формуле:

В примере будет рассчитано содержание (Na + K) – (Cl + S) в рационе с 0,1% Na, 0,65% K, 0,2% Cl и 0,16% S в пересчёте на мЭкв.

В 100 г такого рациона содержится 100 мг Na (0,10% = 0,10г/100г или 100мг/100г), 650 мг K (0,65% K), 200 мг Cl (0,2% Cl) и 160 мг S (0,16% S) на 100 г сухого вещества корма. Таким образом, этот рацион содержит:

Следующий шаг – суммирование мЭкв катионов и вычитание мЭкв анионов из этой суммы:

DCAD = мЭкв(Na+K)-(Cl+S) = 4,3+16,7−5,6−10,0 = +5,4 мЭкв/100 г сухого вещества корма.

Влияние отрицательного DCAD

Опубликовано множество опытов, демонстрирующих, что изменение DCAD в корме напрямую влияет на pH крови и мочи. Установлено, что рацион, уменьшающий pH крови, вызывает повышение концентрации кальция в крови и уменьшает случаи клинической гипокальциемии (молочная лихорадка, родильный парез). Принцип достижения этого эффекта с помощью уменьшения значений DCAD и конечные воздействия на концентрацию кальция в крови при отёле были представлены в работе Block (1984). Так появилась практика скармливания рационов с большим количеством анионов по отношению к катионам для уменьшения случаев клинической молочной лихорадки.

DCAD и содержание кальция в крови при отёле

Начало лактации вызывает мощный и быстрый отток кальция, необходимого для образования молока, из крови. Если этот кальций в крови не будет замещаться с той же скоростью, с какой он удаляется из нее и из костей, путём резорбции или абсорбции кальция кишечником, коровы заболевают гипокальциемией, и у них развивается клиническая молочная лихорадка. Многими авторами отмечено, что уменьшение DCAD до отрицательных значений предотвращает быстрый спад концентрации кальция при отёле. Ученый Giesy, et al. (1997) показал, что когда коровам, которым вводили ЭДТА (этилендиаминтетрауксусную кислоту) для удаления свободного кальция из крови, скармливали рационы с различными уровнями DCAD, животные поддерживали уровень кальция в крови тем лучше, чем сильнее был снижен их DCAD (рисунок 1).

Кормление рационом с отрицательным DCAD вызывает закисление и повышение экскреции кальция с мочой, уменьшая удержание кальция и вызывая усиление выработки сигналов о мобилизации кальция из костей, посылаемых осью витамина Д – паратиреоидный гормон. Затем метаболический ацидоз усиливает мобилизацию кальция из костей.

Другое открытие заключается в том, что слабовыраженный алкалоз (высокий уровень DCAD) снижает способность коровы поддерживать гомеостаз кальция перед отелом, уменьшая силу ответной реакции тканей на паратиреоидный гормон. Рационы с низким DCAD (≤ -5 мЭкв/100 г сухого вещества корма), повышают силу ответной реакции тканей на паратиреоидный гормон благодаря добавлению анионов.

Эффект клинической и субклинической гипокальциемии (молочной лихорадки)

В исследовании 2007 года (USDA, 2009) 83,5% владельцев молочных ферм США указали на клиническую молочную лихорадку, как одну из основных среди других проблем со здоровьем. Её встречаемость составила 4,9%. Исследование показывает, что коровы с клинической молочной лихорадкой производят на 14% меньше молока при последующей лактации, и их продолжительность продуктивного периода снижена приблизительно на 3 года по сравнению со здоровыми животными. Кроме того, коровы, которые восстанавливаются от молочной лихорадки, имеют повышенный риск кетоза, мастита (в особенности колиформного мастита), затруднённых родов, левостороннего смещения сычуга, задержания последа и молочной лихорадки при последующих отёлах.

Помимо этого, и, возможно, даже более важно то, что встречаемость субклинической гипокальциемии (молочной лихорадки) непосредственно после отела может достигать 66% среди многократно телившихся молочных коров. Субклиническая молочная лихорадка возникает, когда клинические симптомы не выражены, однако уровень кальция в крови значительно уменьшается во время отела. Так же, как и в случае клинической молочной лихорадки, субклиническая пониженная концентрация кальция может привести к снижению потребления сухого вещества, тяжелым отелам, кетозу и отслоению плаценты.

Block (1984) отметил, что составление сбалансированных рационов с отрицательными значениями DCAD уменьшает степень выраженности спада концентрации кальция в крови после отела, даже в тех случаях, когда молочная лихорадка отсутствует.

Потребление сухого вещества и производство молока

Эффект снижения DCAD до отрицательных значений в сухостойных рационах оказывает двоякое влияние на потребление сухого вещества. Horst, et al. (1994) отметил, что добавление >300 мЭкв/кг рациона может снизить потребление сухого вещества. Joyce, et al. (1997) показали, что потребление сухого вещества снижено у многократно телившихся коров, получающих в качестве поддержки 471 мЭкв/кг, в то время как Moore, et al. (2000) не обнаружили уменьшения потребления сухого вещества у многократно телившихся коров, получающих в качестве поддержки 329 мЭкв/кг. В своём анализе Charbonneau, et al. (2006) отмечают отрицательное взаимоотношение между DCAD и потреблением сухого вещества. Из процитированной выше литературы можно выделить несколько ключевых моментов:

• Эффект отрицательных значений DCAD на снижение потребления сухого вещества очевиден, когда к рациону добавляется более 300 мЭкв/кг (30 мэкв/100г) анионных солей.
• Нетели более чувствительны к анионным добавкам, чем стельные. Большинство упомянутых исследований проводили с анионными минеральными добавками, которые могут вызывать проблемы с поедаемостью в случаях, когда требуется менее 300 мЭкв/кг.
• Исследование, в котором использовали органическую анионную добавку, не выявило снижения потребления сухого вещества до отела, как это происходит при приёме неорганических солей.

В исследованиях, где оценивалась продуктивность, многократно телившиеся коровы давали больше молока, если перед отелом их кормили рационом с отрицательными значениями DCAD, независимо от наличия или отсутствия симптомов молочной лихорадки. Прирост молочной продуктивности, если коровам скармливали до отела рацион с отрицательным значением DCAD, составляет от 817 л до 1453 л.

Определение оптимального уровня DCAD в рационе перед отелом

Исследования уровня DCAD перед отелом еще продолжаются. В настоящее время рекомендованное целевое значение DCAD составляет от -10 до -15 мЭкв/100 г сухого вещества рациона. Так как уровень DCAD в кормах, как правило, положительный, его понижение возможно только путем использования специально подобранных по составу добавок, содержащих анионы.

Мониторинг DCAD

Так как DCAD и pH мочи напрямую связаны Spanghero (2004) разработал математическую модель, с помощью которой можно предсказать значения pH крови и мочи на основании значения DCAD в рационе коров. Таким образом, многие ветеринары смогут отслеживать pH мочи животных перед отелом и оценивать, является ли значение DCAD оптимальным. Теоретически pH мочи ниже 7,0 у отдельных коров может быть оптимальным. Напротив, pH мочи 5,5 для отдельных животных слишком низок. Общая рекомендация – достигнуть уровня pH мочи от 6,2 до 6,8 у коров голштинской породы и несколько более низких значений у коров джерсейской породы 6,0-6,4.

При интерпретации результатов следует быть внимательным. Поскольку отрицательные и низкие значения DCAD уменьшают pH мочи, то обнаружение более высоких значений pH может указывать на то, что:

• Коровы не потребляют ожидаемого количества сухого вещества корма.
• Общий состав рациона не был скорректирован для новых животных, добавленных в загон.
• Ряд добавок, например, минералы, которые животное может выбрать самостоятельно, не был учтён.
• Содержание минералов в растительном корме изменилось, и не было учтено в используемой формуле для DCAD.

Методы оптимизации DCAD в рационах перед отелом

Переходный рацион с отрицательным значением DCAD скармливается за 21 день до ожидаемой даты отела, что максимизирует продуктивность коровы и минимизирует риски заболеваний.

Необходимые шаги достаточно просты:

• Выбор кормов с низким содержанием K для использования в переходный период.
• Удаление излишков K и Na из рациона, при этом излишком считается любое количество сверх минимальных требований. Соль в свободном доступе и буферные смеси противопоказаны в это время, так как они увеличивают риск гипокальциемии.
• Ввод в рацион анионной добавки, предназначенной для понижения DCAD до уровня от -10 до -15 мЭкв/100г.

Мы надеемся, что информация, подготовленная компанией «Органико», дает углубленное представление о ценности концепции DCAD и преимуществе оптимизации DCAD в рационе сухостойных коров.