Сезонное влияние на качество молозива и эффективность передачи пассивного иммунитета у новорожденных телят
Аннотация
Молозиво является богатым источником питательных веществ, особенно иммунологических компонентов, которые обеспечивают пассивный иммунитет новорождённым. Целью данного исследования было оценить влияние качества молозива крупного рогатого скота и веса телят в разные сезоны года на передачу пассивного иммунитета у телят. Для оценки качества молозива были использованы 2 744 коровы породы Голштин, многоплодные особи, у которых концентрации иммуноглобулинов (Ig) классифицировались как низкие (<20 мг/мл), средние (20-50 мг/мл) и высокие (50-140 мг/мл). Телята были разделены по весу на группы: весом менее 40 кг и более 40 кг. Молозиво, предназначенное для новорожденных, собиралось после первого послеродового доения, затем пастеризовалось при 60 °C в течение 60 минут.
В результате было получено молозиво со средней концентрацией Ig 78 мг/мл. Средняя концентрация сывороточного белка у исследуемых животных составила 6,3 г/дл. Успешной считалась передача пассивного иммунитета, когда уровень сывороточного белка превышал 5,5 г/дл во все сезоны года; у 90,2% телят концентрации достигли показателей, соответствующих успешной передаче иммунитета. Сезон года и качество молозива способствуют успешной передаче пассивного иммунитета.
Ключевые слова: молозиво, развитие, иммуноглобулин, молоко, сывороточный белок.
Введение
Климатическое потепление и тепловой стресс стали серьезными вызовами для молочной промышленности, поскольку они негативно влияют на разнообразные продуктивные и репродуктивные функции у молочных коров (Lendez et al., 2021). Тепловой стресс в период поздней беременности также снижает концентрацию иммуноглобулинов (Ig) и процент общего белка в молозиве (Dahl et al., 2020), что может осложнить передачу пассивного иммунитета у животных, рожденных от коров, находящихся в состоянии теплового стресса (Seyed Almoosavi et al., 2020).
Молозиво крупного рогатого скота представляет собой смесь компонентов сыворотки крови и секрета молочной железы, основными составляющими которого являются белки и жир, составляющие примерно 90% от общего содержания твердых веществ (Godden et al., 2019). Кроме того, молозиво крайне важно для здоровья новорожденных телят, так как оно выполняет как питательную функцию, так и предоставляет основные питательные вещества, такие как жиры, белки и минералы, которые способствуют морфологическому развитию и функциональному созреванию кишечника (Ghaffari et al., 2021).
Качество и правильное управление молозивом являются ключевыми компонентами для обеспечения успешной передачи пассивного иммунитета у новорожденных (Kertz et al., 2017). Плохие гигиенические условия могут увеличить восприимчивость новорожденных к болезням и привести к повышению уровня смертности (Barry et al., 2019). Хотя молозиво содержит широкий спектр иммунологических и питательных компонентов, концентрация Ig считается эталоном для оценки его качества, которое считается высоким при уровне Ig выше 50 г/л. Уровень Ig в молозиве может значительно варьироваться у разных коров (Godden et al., 2019).
Особое значение для новорожденных телят имеет передача иммунитета через молозиво, так как их иммунная система не получает антител из кровеносной системы матери из-за барьерной функции плаценты (Kalbermatter et al., 2021). Пассивная передача иммунитета через молозиво матери имеет решающее значение для здоровья и выживания телят в первые недели жизни. Кормление молозивом — важнейший шаг для повышения здоровья телят, что связано с физиологией и метаболизмом крупного рогатого скота (Lora et al., 2018).
Неудача в пассивной передаче иммунитета (ППИ) связана с увеличением заболеваемости, смертности и снижением скорости роста телят. ППИ происходит, когда животное не поглощает достаточное количество Ig, даже если оно получает молозиво с высоким содержанием иммуноглобулинов. Такие случаи имеют высокую вариабельность в уровнях пассивной передачи (Lora et al., 2018). Поэтому правильное управление кормлением молозивом критически важно для устойчивого молочного производства.
До настоящего времени проведено мало полных исследований по составу молозива и передаче пассивного иммунитета у новорожденных телят в молочных хозяйствах региона Лагунера. Исследование предполагает, что тепловой стресс у многоплодных коров Голштин снижает качество молозива, что приводит к снижению эффективности передачи иммунитета новорожденным.
Целью настоящего исследования было определить качество молозива у коров Голштин в разные сезоны года и оценить его влияние на пассивный иммунитет у телят этой породы.
Материалы и методы
Место исследования
Исследование проводилось с 1 января по 30 декабря 2018 года на ферме в муниципалитете Матаморос, Коауила. Ферма находится в полупустынном регионе северной Мексики на высоте 1100 метров над уровнем моря, между 25°35'39.0" северной широты и 103°18'35.5" западной долготы. Среднегодовое количество осадков составляет 230 мм, среднегодовая температура — 24 °C, с максимальной температурой в 41 °C в мае и июне и минимальной — -1 °C в декабре и январе, относительная влажность — от 29% до 83%.
Популяция
Из 6200 коров многоплодных пород на ферме было отобрано 2744 коровы. Исключались коровы с преждевременными родами и двойней. За отобранными коровами вели контроль в период родов и доения молозива (в дневное время), а также их содержали на открытых участках в интенсивной системе производства.
Уход за животными
Коров кормили полностью смешанным рационом, содержащим 60% грубого корма и 40% концентрата (на сухое вещество 1,62 Мкал/кг энергии лактоза, 18% сырого протеина), рассчитанным для удовлетворения потребностей коров в период лактации, с удоем >33 кг/день. Кормление осуществлялось четыре раза в день (в 6:00, 10:00, 12:00 и 16:00), при этом ежедневно добавлялось 10% корма для свободного потребления. Коров вакцинировали в соответствии с профилактической программой стада, включая вакцинацию против лептоспироза, клостридиоза, вирусной диареи крупного рогатого скота, инфекционного ринотрахеита, респираторно-синцитиального вируса и парагриппа типа 3.
Сбор и пастеризация молозива
Для проведения исследования данные о родах и анализ качества молозива учитывались по сезонам (весна, лето, осень, зима). Молозиво собирали в первые 24 часа после родов. Плотность измеряли с помощью калострометра (Biogenics Inc., Mapleton, Or., USA®). Молозиво с плотностью ≥50 мг/мл Ig использовалось для формирования партий по 40 литров (n=10). Эти партии пастеризовались при температуре 60°C в течение 60 минут в коммерческом пастеризаторе (Dairytech, Inc., Windsor, Colorado, USA®). После пастеризации молозиво хранили при температуре -20°C в пластиковых пакетах Ziploc® размером 26,8 x 27,3 см (по 2 литра в каждом пакете).
Качество молозива
Для анализа качества молозива определяли его плотность с помощью калострометра (Biogenics Inc., Mapleton, Or., USA®), при температуре 22°C во время измерения. Молозиво с концентрацией Ig <22 мг/мл считалось низкого качества, от 22 до 50 мг/мл — среднего качества, и ≥50 мг/мл — отличного качества (Fleenor & Stott, 1980). Качество молозива анализировалось по сезонам года (весна, лето, осень, зима).
Вес телят
Вес новорожденных телят измеряли с помощью скотовесов (PG-2000, Torrey®). Взвешивание проводилось до первого кормления молозивом.
Передача пассивного иммунитета
Для оценки передачи пассивного иммунитета (ППИ) была выбрана выборка из 2744 телят, которых сразу после рождения отделяли от матерей и содержали индивидуально в металлических клетках, предварительно очищенных и продезинфицированных. Первую дозу молозива телята получали в первые два часа жизни, а вторую дозу — через шесть часов после первой, при этом в каждое кормление теленку давали по два литра молозива.
В течение 24–48 часов жизни у телят брали образцы крови из яремной вены (5 мл на теленка), которые помещались в пробирки Vacutainer® для свертывания при комнатной температуре до отделения сыворотки. Из каждой из 2744 сывороточных проб извлекали по 2 мл для анализа содержания сывороточного белка, который измеряли с помощью рефрактометра (Vet 360, Reichert Inc.®). Результаты выражались в концентрациях сывороточного белка в г/дл и использовались как индикатор ППИ у телят.
Экспериментальный дизайн
Данные по 2744 телятам были организованы по месяцам сбора молозива и взятия образцов крови. Эти данные затем группировались для анализа по сезонам года: январь, февраль и март включены в зиму; апрель, май и июнь — в весну; июль, август и сентябрь — в лето; октябрь, ноябрь и декабрь — в осень. Проводился месячный и сезонный анализ данных, сосредоточенный на качестве молозива (г/л Ig), сывороточном белке и передаче пассивного иммунитета.
Вес телят также оценивался в зависимости от сезонного периода, разделяя животных на группы с весом менее 40 кг и более 40 кг.
Статистический анализ
Для всех переменных проводился дисперсионный анализ с использованием теста Тьюки для сравнения средних значений как по месяцам, так и по сезонам; данные группировались для получения среднего значения из пяти повторений. Значение p≤0.05p \leq 0.05p≤0.05 принималось за статистически значимое. Для анализа данных использовался статистический пакет IBM-SPSS Statistics.
Используемая статистическая модель для анализа по месяцам:
Для анализа по сезонам применялась следующая модель:
Результаты
Популяция
В исследовании среди 2744 случаев родов наибольшее количество родов наблюдалось зимой (34,78%), затем осенью (33,98%), летом (19,67%) и наименьшее количество родов — весной (11,57%). Средний вес новорожденных телят значительно различался (p<0,05) в зависимости от сезона года. Наибольший вес телят регистрировался зимой, а наименьший — весной.
Также был выявлен значительный статистический разброс (p<0,05) по весу телят в разные месяцы года: наименьший вес телят наблюдался в мае, июне и июле (соответственно 35,12, 35,26 и 35,42 кг).
Качество молозива
Качество молозива у многоплодных коров породы Голштин варьировалось в зависимости от сезона года. Статистически значимые различия (p<0,05) были выявлены между весной и осенью по сравнению с летом и зимой; самое низкое качество молозива наблюдалось зимой.
Кроме того, качество молозива варьировалось в зависимости от месяца: самое высокое качество отмечено в апреле, а самое низкое — в феврале.
Передача пассивного иммунитета
Была проведена оценка передачи пассивного иммунитета (ППИ) в разные сезоны года. Самая высокая концентрация сывороточного белка отмечена весной (p<0,05), а самая низкая — осенью. В месячном анализе ППИ также обнаружены значимые различия (p<0,05), при этом наиболее высокие значения сывороточного белка были отмечены в мае, июне и июле (соответственно 6,62, 6,58 и 6,58 г/дл).
Примечание: Разные буквы над столбцами указывают на статистически значимые различия при p≤0.05.
Вес телят и ППИ
При анализе передачи пассивного иммунитета с учетом веса новорожденных телят (менее или более 40 кг) было выявлено, что телята с меньшим весом (менее 40 кг), рожденные летом, имели наибольшую концентрацию сывороточного белка (6,6 г/дл), что значительно выше по сравнению с другими сезонами. Для телят с весом более 40 кг зимний сезон показал вторую по значимости концентрацию белка (6,17 г/дл), уступая только лету.
Обсуждение
На качество молозива влияют различные факторы, включая питание, длительность сухостойного периода, сезон отела, время года и предыдущую продуктивность молока в течение 305 дней (Soufleri et al., 2021). Подобные результаты наблюдались и в других исследованиях, где было установлено, что качество молозива у коров породы Голштин варьировалось в зависимости от сезона года: молозиво было значительно качественнее весной по сравнению с зимой (Genc & Coban, 2017). Исследования показали, что при высоких температурах в конце периода беременности снижается качество молозива, включая средние концентрации иммуноглобулинов, что подтверждено выводами Puppel и др. (Puppel et al., 2019).
Однако существуют исследования, противоречащие этим результатам. Например, в исследовании на ферме с 2500 коровами породы Джерси в Техасе наибольший удой молозива наблюдался в июне, но снижался в осенние и зимние месяцы (Gavin et al., 2018). Было также установлено, что низкие температуры и короткий фотопериод за месяц до отела и в момент отела имеют высокую корреляцию с понижением количества молозива (Gavin et al., 2018). Исследователи предполагают, что сокращение фотопериода может снижать выработку молозива, воздействуя на выработку мелатонина и пролактина — гормонов, участвующих в колострогенезе. В то же время, экспериментально контролируемые исследования не выявили значительного влияния фотопериода на качество или количество молозива (Morin et al., 2010).
Качество молозива определяется уровнем иммуноглобулинов (Ig): чем выше концентрация Ig, тем лучше качество молозива. Высококачественное молозиво имеет концентрацию Ig более 50 г/л (Godden et al., 2019). В данном исследовании минимальная концентрация Ig в молозиве, использованном для кормления телят Голштин, составила 60 г/л.
Объем молозива, полученного при первом доении после отела, оказывает значительное влияние на концентрацию Ig, так как большие объемы молозива (≥9 кг) разбавляют накопленные в молочной железе иммуноглобулины (Pritchett et al., 1991). Также существует обратная связь между концентрацией Ig и количеством молозива на начальном этапе лактации, что указывает на то, что коровы с высоким удоем могут производить молозиво с низким содержанием Ig, даже при первом доении после отела (Morin et al., 1997).
В данном исследовании успешная передача пассивного иммунитета определялась как концентрация сывороточного белка выше 5,5 г/дл. Из 2744 телят 90,2% достигли успешного уровня передачи иммунитета. Сывороточный белок измерялся рефрактометром как показатель концентрации Ig в сыворотке, что является простым методом для оценки успешности передачи пассивного иммунитета (Dunn et al., 2017).
Заключение
В условиях, в которых проводилось данное исследование, можно заключить, что сезон года во время отела существенно влияет на качество молозива, произведенного молочными коровами, что, в свою очередь, непосредственно отражается на передаче пассивного иммунитета новорожденным телятам. Весенние месяцы способствуют более высокой передаче пассивного иммунитета (г/дл), что также влияет на вес новорожденных телят. Важность учета сезонности в управлении молочным скотом подчеркивает необходимость в разработке стратегий, учитывающих сезонные особенности, для оптимизации здоровья и жизнеспособности телят с самого начала их жизни.
Список литературы
ABDULLAHOĞLU E., Duru S., Özlüer A., Filya I. 2019. Factors affecting colostrum quality and calf passive transfer levels in Holstein cattle. Animal Science Papers and Reports, 37(1):29-39. Доступ по ссылке.
BARRY J., Bokkers E.A.M., Berry D.P., de Boer I.J.M., McClure J., Kennedy E. 2019. Associations between colostrum management, passive immunity, calf-related hygiene practices, and rates of mortality in preweaning dairy calves. Journal of Dairy Science, 102:10266-10276. Доступ по ссылке.
BERNABUCCI U., Basiricò L., Morera P., Dipasquale D., Vitali A., Cappelli F.P., Calamari L. 2015. Effect of summer season on milk protein fractions in Holstein cows. Journal of Dairy Science, 98(3):1815-1827. Доступ по ссылке.
BESSER T.E., Garmedia A.E., McGuire T.C., Gay C.C. 1985. Effect of colostral immunoglobulin G1 and immunoglobulin M concentrations on immunoglobulin absorption in calves. Journal of Dairy Science, 68:2033-2037. Доступ по ссылке.
DAHL E.G., Tao S., Laporta J. 2020. Heat stress impacts immune status in cows across the life cycle. Frontiers in Veterinary Science, 7:116. Доступ по ссылке.
SEYED ALMOOSAVI, S.M., Ghoorchi, T., Naserian, A.A., Ramezanpor, S.S., Ghaffari, M.H. 2020. Long-term impacts of late-gestation maternal heat stress on growth performance, blood hormones, and metabolites of newborn calves independent of maternal reduced feed intake. Domestic Animal Endocrinology, 72:106433. Доступ по ссылке.
SHIVLEY C.B., Lombard J.E., Urie N.J., Haines D.M., Sargent R., Kopral C.A., Earleywine T.J., Olson J.D., Garry F.B. 2018. Preweaned heifer management on US dairy operations: Part II. Factors associated with colostrum quality and passive transfer status of dairy heifer calves. Journal of Dairy Science, 101(10):9185-9198. Доступ по ссылке.
SOUFLERI A., Banos G., Panousis N., Fletouris D., Arsenos G., Kougioumtzis A., Valergakis G.E. 2021. Evaluation of factors affecting colostrum quality and quantity in Holstein dairy cattle. Animals, 11(7):2005. Доступ по ссылке.
YAYLAK E., Yavuz M., Özkaya S. 2017. The effects of calving season and parity on colostrum quality of Holstein cows. Indian Journal of Animal Research, 51(3):594-598. Доступ по ссылке.
FLEENOR W.A., Stott G.H. 1980. Hydrometer test for estimation of immunoglobulin concentration in bovine colostrum. Journal of Dairy Science, 63:973-977. Доступ по ссылке.
GHAFFARI M.H., Sadri H., Steinhoff-Wagner J., Hammon H.M., Sauerwein H. 2021. Effects of colostrum feeding on the mRNA abundance of genes related to toll-like receptors, key antimicrobial defense molecules, and tight junctions in the small intestine of neonatal dairy calves. Journal of Dairy Science, 104:10363-10373. Доступ по ссылке.
GAVIN K., Neibergs H., Hoffman A., Kiser J.N., Cornmesser M.A., Amirpour S.H., Martínez-López B., Wenz J.R., Moore D.A. 2018. Low colostrum yield in Jersey cattle and potential risk factors. Journal of Dairy Science, 101:6388-98. Доступ по ссылке.
GENC M., Coban O. 2017. Effect of some environmental factors on colostrum quality and passive immunity in Brown Swiss and Holstein cattle. Israel Journal of Veterinary Medicine, 72(3):28-34. Доступ по ссылке.
GODDEN S.M., Lombard J.E., Woolums A.R. 2019. Colostrum management for dairy calves. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice, 35:535-556. Доступ по ссылке.
JOHNSON J.L., Godden S.M., Molitor T., Ames T., Hagman D. 2007. Effects of feeding heat-treated colostrum on passive transfer of immune and nutritional parameters in neonatal dairy calves. Journal of Dairy Science, 90:5189-5198. Доступ по ссылке.
KALBERMATTER C., Fernandez T.N., Christensen S., Ganal-Vonarburg C. 2021. Maternal microbiota, early life colonization, and breast milk drive immune development in the newborn. Frontiers in Immunology, 12:683022. Доступ по ссылке.
KERTZ A.F., Hill T.M., Quigley J.D., Heinrichs A.J., Linn J.G., Drackley J.K. 2017. A 100-Year Review: Calf nutrition and management. Journal of Dairy Science, 100:10151-10172. Доступ по ссылке.
LENDEZ P.A., Martinez C.L., Nieto F.M.V., Vater A.A., Ghezzi M.D., Mota-Rojas D., Dolcini G.L., Ceriani M.C. 2021. Alterations in TNF-α and its receptors expression in cows undergoing heat stress. Veterinary Immunology and Immunopathology, 235:110232. Доступ по ссылке.
LOMBARD J., Urie N., Garry F., Godden S., Quigley J., Earleywine T., McGuirk S., Moore D., Branan M., Chamorro M., Smith G., Shivley C., Catherman D., Haines D., Heinrichs A.J., James R., Maas J., Sterner J. 2020. Consensus recommendations on calf and herd level passive immunity in dairy calves in the United States. Journal of Dairy Science, 103:7611-7624. Доступ по ссылке.
LORA I., Flaviana G., Contiero B., Dall A.B., Bonfantic L., Stefanic A., Barberio A. 2018. Association between passive immunity and health status of dairy calves under 30 days of age. Preventive Veterinary Medicine, 152:12-15. Доступ по ссылке.
MCGUIRK S.M., Collins M. 2004. Managing the production, storage, and delivery of colostrum. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice, 20(3):593-603. Доступ по ссылке.
MORIN DE, McCoy GC, Hurley WL. 1997. Effects of quality, quantity, and timing of colostrum feeding and addition of a dried colostrum supplement on immunoglobulin G1 absorption in Holstein bull calves. Journal of Dairy Science. 80(4):747-753. Доступ по ссылке.
Morin, D. E., Nelson, S. V., Reid, E. D., Nagy, D. W., Dahl, G. E., Constable, P. D. (2010). Влияние объема молозива, времени после отела до первого доения и фотопериода на концентрацию IgG в молозиве у молочных коров. Journal of the American Veterinary Medical Association, 237, 420-428. Доступ по ссылке.
PUPPEL K., Gołębiewski M., Grodkowski G., Slósarz J., Kunowska-Slósarz M., Solarczyk P., Łukasiewicz M., Balcerak M., Przysucha T. 2019. Composition and factors affecting quality of bovine colostrum: A Review. Animals, 9(12):1070. Доступ по ссылке.
PRITCHETT L.C., Gay C.C., Besser T.E., Hancock D.D. 1991. Management and production factors influencing immunoglobulin G1 concentration in colostrum from Holstein cows. Journal of Dairy Science, 74:2336-2341. Доступ по ссылке.
QUIGLEY J.D., Strohbehn R.E., Kost C.J., O'Brien M.M. 2001. Formulation of colostrum supplements, colostrum replacers and acquisition of passive immunity in neonatal calves. Journal of Dairy Science, 84(9):2059-2065. Доступ по ссылке.
SEYED ALMOOSAVI, S. M., Ghoorchi, T., Naserian, A. A., Ramezanpor, S. S., Ghaffari, M. H. (2020). Long-term impacts of late-gestation maternal heat stress on growth performance, blood hormones, and metabolites of newborn calves independent of maternal reduced feed intake. Domestic Animal Endocrinology, 72:106433. Доступ по ссылке.
SHIVLEY, C. B., Lombard, J. E., Urie, N. J., Haines, D. M., Sargent, R., Kopral, C. A., Earleywine, T. J., Olson, J. D., Garry, F. B. (2018). Preweaned heifer management on US dairy operations: Part II. Factors associated with colostrum quality and passive transfer status of dairy heifer calves. Journal of Dairy Science, 101(10):9185-9198. Доступ по ссылке.
SOUFLERI, A., Banos, G., Panousis, N., Fletouris, D., Arsenos, G., Kougioumtzis, A., Valergakis, G. E. (2021). Evaluation of factors affecting colostrum quality and quantity in Holstein dairy cattle. Animals, 11(7):2005. Доступ по ссылке.
YAYLAK, E., Yavuz, M., Özkaya, S. (2017). The effects of calving season and parity on colostrum quality of Holstein cows. Indian Journal of Animal Research, 51(3):594-598. Доступ по ссылке.
Комментарии (0)