Состояние физиологической адаптации продуктивных животных на фермах промышленного типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии -МВА имени К.И. Скрябина»

Состояние физиологической адаптации продуктивных животных на фермах промышленного типа

Physiological adaptation's state of productive animals from industrial-type farms

Ипполитова Татьяна Владимировна, заведующая кафедрой физиологии, фармакологии и токсикологии имени

А. Н. Голикова и И. Е. Мозгова, доктор биологических наук, профессор.

Ippolitova Tatyana Vladimirovna, Head of the Department of Physiology, Pharmacology and Toxicology named after

A.N. Golikov andI.E. Mozgov, Doctor of Biological Sciences, Professor.

Олешкевич Анна Анатольевна, профессор кафедры информационных технологий, математики и физики,

доктор биологических наук; доцент.

Oleshkevich Anna Anatol'evna, Professor of the Department of Information Technologies, Mathematics and Physics,

Doctor of Biological Sciences.

Аннотация

Проведены исследования состояния процессов адаптации у коров в трёх однотипных по технологии хозяйствах с различной продуктивностью. Было установлено, что физиологические факторы (вид, возраст, функциональное состояние) и технологические приёмы содержания (размер групп, частота перемещений и перегруппировок, способ раздоя и доения) вызывают различное напряжение физиологических функций. По реакции центральной нервной, симпатоадреналовой и сердечно-сосудистой систем определены критические периоды становления адаптационных реакций в онтогенезе. Активация симпатоадреналовой системы (САС) происходит пофазно и имеет циклический характер. Резервные возможности симпатоадреналовой системы (САС) определяют уровень её функционирования. Максимальная активность симпатоадреналовой системы отмечается в зависимости от стадии лактации - в период сухостоя и в новотельный период. По количественным параметрам содержания катехоламинов выделено 5 уровней реагирования САС коров. Внутри каждого уровня изменение САС-активности имеет следующие стадии: покой, активацию трёх степеней и истощение уровня. Установлено, что в раннем онтогенезе в период активации САС степень её проявления зависит от качества нервных процессов, что может служить тестом для раннего отбора животных с сильным типом высшей нервной деятельности, устойчивых к действию экстремальных факторов.

Ключевые слова: адаптация, напряжение, продуктивные животные, фермы. адаптация продуктивный корова

Summary

Studies of adaptation processes in cows from three households of various productivity, but at the same time, of similar technology 's type have been carried out. It was found that the physiological factors (type, age, functional state) and technological methods of maintenance (group size, frequency of movements and rearrangements, the method of milking and milking) cause different stress physiological functions. According to the reaction of the central nervous, sympathoadrenal and cardiovascular systems, critical periods of formation of adaptive reactions in ontogenesis were determined. Sympathoadrenal system (SAS) activation occurs in phases and has a cyclical nature. Reserve SAS-features determine the level of its functioning., Maximum SAS-activity is noted according to the stages of lactation: during the period before calving and in the new-calving period. According the quantitative indicators of the catecholamine 's content 5 levels of SAS-response in cows were identified. Within each level, the change in the SAS-activity has the following stages: rest, three degrees of its activation, and depletion of the level. It was established that in early ontogenesis during the period of SAS-activation, the degree of its manifestation depends on the quality of the nervous processes. This can serve as a test for the early selection of animals with a strong type of higher nervous activity that are resistant to extreme factors.

Key words: adaptation, stress, productive animals, farms

Введение

Одна из важнейших биологических особенностей живого организма заключается в существовании периодов развития, когда диапазон адаптационных реакций уменьшается, а чувствительность организма к экзогенным воздействиям повышается. В современных условиях проблема адаптации сельскохозяйственных животных к различным технологическим и экологическим воздействиям имеет актуальное значение как для физиологии, так и для ветеринарии и зоотехнии. Исследование высокопродуктивных животных показывает значительное изменение функционального состояния организма в условиях промышленной технологии: нарушение обмена, возникновение сердечно-сосудистой патологии, эндокринные расстройства репродуктивных функций [1, 5]. Рассматривать их болезни можно и следует как болезни адаптации, которые появляются, когда приспособительная реакция организма становится неадекватной и выступает в роли патогенного фактора. При этом у различных особей исходный уровень активности эндокринной и нервной систем, а также характер реагирования на разные стрессорные агенты, различны [4, 9, 10]. Высокая продуктивность животных сочетается с низкой устойчивостью к изменениям технологии, что ведёт к развитию напряжения физиологических функций, возникновению патологии и ранней выбраковке животных. В связи с развитием заболеваний и, как следствие, снижением продуктивности, срок использования коров в молочном животноводстве в настоящее время может составлять 2-3 лактации. Увеличение сроков эксплуатации дойных коров - один из путей повышения рентабельности молочного животноводства.

Физиологи различают несколько стадий как адаптации, так и дезадаптации. Стадиями адаптации являются преадаптация, или физиологическое напряжение; устойчивая адаптация; дезадаптация и реадаптация. В свою очередь, дезадаптация - это частичная или полная утрата животным способности приспосабливаться к условиям внешней среды, нарушение взаимодействия организма со средой. Выделяют четыре уровня дезадаптации, отражающих глубину дезадапти- рованности [6]:

Нижний уровень - скрытый, латентный уровень проявления признаков дезадаптации.

«Половинный» уровень - начинают проявляться дезадаптивные пертурбации. Некоторые отклонения становятся возвратными: то возникают, обнаруживают себя, то исчезают, чтобы вновь появиться.

Устойчиво входящий - отражает глубину, достаточную для разрушения прежних адаптивных связей и механизмов.

Закрепившаяся дезадаптация - имеет очевидные признаки результативности.

Физиологическая адаптация организма к различным условиям содержания направлена на обеспечение нормальной жизнедеятельности при высокой продуктивности. Дезадаптация, как следствие нарушения регуляторных механизмов, сопровождается снижением продуктивности, а, следовательно, удорожанием продукции. В состоянии устойчивой адаптации [2] совершенствуются механизмы регуляции, устанавливается новый уровень функционирования органов и систем (без напряжения), используются функциональные резервы - возникает адаптированность организма. Основными чертами системного структурного следа стадии устойчивой адаптации следует считать, во-первых, изменение аппарата нейрогуморальной регуляции на всех уровнях; увеличение фонда двигательных навыков. Во-вторых, - одновременное увеличение мощности и экономичности функционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения. В-третьих, - повышение функциональной мощности и экономности стресс-реализующей системы, уменьшение её мобилизации при нагрузках и стрессах, что позволяет длительно поддерживать адекватный уровень гормонов при физической нагрузке. Согласно данным, полученным нами в предварительных исследованиях при мониторинге рентабельных хозяйств, у части животных при высокой продуктивности отмечается высокая устойчивость и к технологическим, и физиологическим нагрузкам. В основе этих различий лежит разная степень адаптации животных к условиям содержания. Однако до настоящего времени нейрогуморальные и электрофизические тесты оценки функционального состояния крупного рогатого скота в условиях промышленной технологии разработаны недостаточно, не изучены параметры гомеостаза коров при физических и технологических нагрузках. В связи с чем изучение адаптационных механизмов и путей их регуляции является фундаментальной проблемой современной физиологии и биологии, что и определило направление исследований.

Материалы и методы

Были проведены исследования состояния процессов адаптации у коров в трёх однотипных по технологии хозяйствах с продуктивностью 3000-4000,5000-7000 и 8000-10000 л за лактацию. Объектом исследования были нетели и коровы чёрно-пёстрой породы. Возраст животных варьировал от 3 до 7 лет (всего 57 голов). Изучали состояние животных в связи с возрастом, сезонными и суточными биоритмами, типом высшей нервной деятельности (ВНД), беременностью, лактацией, уровнем молочной продукции, в покое и при технологических нагрузках: доение, пневмомассаж вымени, фиксация, перестановки, взвешивание.

В группах аналогов (по возрасту, стадии лактации, стельности, условий содержания, продуктивности и кормления) было от 8 до 15 животных. Для формирования групп совместно с ветслужбой хозяйств проводили комплексную диспансеризацию. В опыты брали клинически здоровых животных. Продуктивность учитывали при проведении контрольного доения ежемесячно и за весь период лактации, а в случае необходимости, регистрировали удой за каждое доение на полиграфе с помощью 100-граммового молокомера.

Степень адаптации определяли по реакции центральной нервной (электродермо- графия), симпатоадреналовой (по уровню в крови и экскреции с мочой катехоламинов) и сердечно-сосудистой (стандартной электрокардиографией) систем у коров разного возраста и функционального состояния (стельность, лактация).

Статистическую обработку данных проводили в пакете прикладных программ Statist^a 6.0. Достоверными считали различия при р < 0,05.

Результаты исследований и обсуждение

Физиологическая адаптация - механизм взаимодействия организма с факторами окружающей среды и технологическими факторами содержания и эксплуатации животных - определяет уровни функционирования систем организма, а в итоге, и резистентность, и продуктивность животных [5]. Адаптация, в определённых пределах, предотвращает истощение систем [1]. Однако, у продуктивных животных на фермах промышленного типа часто наблюдается дезадаптация, что ведёт к снижению продуктивности и рентабельности животноводства.

Исследование сердечно-сосудистой системы (ССС) позволило выявить (табл. 1, 2) следующее. На фермах промышленного типа 56,5 % коров имеют нормальные физиологические реакции, что соответствует состоянию удовлетворительной адаптации; 33 % - неполной или частичной адаптации, т. н. «пограничные состояния», где возможно развитие заболеваний; а третья группа, 9-10 % коров, находится в состоянии неудовлетворительной адаптации и истощения адаптационных механизмов. Это группа соответствовала физиологическому состоянию животных в стадии субклинических и клинических заболеваний.

В результате у продуктивных животных выявлено три типа реагирования на условия содержания и эксплуатации: 1) нормальные физиологические реакции - устойчивая адаптация, 2) напряжение систем - состояние неустойчивой адаптации, и 3) перенапряжение функции - срыв гомеостаза.

У нетелей состояние регуляторных процессов характеризуется напряжением ССС. Срыва гомеостаза не выявлено, что, на наш взгляд, обусловлено более лабильными механизмами регуляции и меньшей нагрузкой, чем у коров-первотёлок (отсутствие лактации). Функционирование сердечно-сосудистой системы коров 4-6-летнего возраста характеризуется состоянием удовлетворительнойТаблица 1

Возрастные особенности амплитуды (мВ) зубцов электрокардиограммы коров (IIIS)

Таблица 2

Амплитуда (мВ) зубцов электрокардиограммы коров разного возраста (ПК) (продолжение)

адаптации при оптимальном соотношении центральных и автономных регуляторных механизмов при вегетативном равновесии, и только у части животных проявляется напряжение системы.

У нормотоников старших возрастов (более 6 лет) размах вариации кардиоинтервалов достоверно ниже, чем у коров 3-летнего возраста, что свидетельствует об усилении тонуса ПВНС у коров 4-6 лет. Индексы напряжения у коров 3-6-летнего возраста с нормальной ЧСС примерно равны, а при брадикардии - выше у коров 6-летнего возраста. При тахикардии - у коров 3 лет.

Вегетативное равновесие у коров 3-летнего возраста более вариабельно, что указывает на наличие больших резервных возможностей ССС при одновременном усилении напряжения организма. При тахикардии коровы 3-летнего возраста интенсивнее реагируют на развитие тахикардиального синдрома, чем коровы старших возрастов.

У коров функциональная активность САС (табл. 3) максимально проявляется в первую лактацию. Впервые выявлены периоды напряжения физиологических функций в зависимости от функционального состояния дойных коров. При этом активация САС происходит пофазно и имеет циклический характер. Резервные возможности симпатоадреналовой системы определяют уровень её функционирования. По стадиям лактации максимальная активность симпатоадреналовой системы отмечается в период сухостоя (перед отёлом) и в новотельный период. По количественным параметрам содержания катехоламинов выделяется 5 уровней реагирования САС коров. Внутри каждого уровня изменение активности САС имеет следующие стадии: покой, активацию трёх степеней и истощение уровня.

Исследуя электрокардиограммы коров, выявлены 3 группы животных: 1-я - 26 коров с нормальной ЭКГ; 2-я - 17 коров с выраженной синусной тахикардией, что связано с возбуждением симпатической нервной системы; 3-я - 14 коров с характерным расщеплением комплекса ЭКГ, что свидетельствует при клинически здоровом состоянии об электрической асистолии вследствие возбуждения парасимпатической нервной системы.

У коров-первотёлок с нормальной ЭКГ, без изменений частоты сердечных сокращений, средний уровень адреналина в крови равен 1,78 нг/мл, норадреналина - 0,09 нг/мл, ДОФА - 1,80 нг/мл. У коров с выраженной тахикардией, т. е. с возбуждением симпатической системы, уровень адреналина равен 0,87 нг/мл, норадреналина - 0,05 нг/мл, резко увеличен уровень ДОФА до 1,495 нг/мл, что говорит об активации САС и выбросе катехоламинов в кровь. У коров с электрической асистолией уровень адреналина равен 1,24, норадреналина - 0,083 нг/мл, из чего следует, что САС возбуждена незначительно. Наряду с этим, у коров с синусной тахикардией отмечено сильное снижение уровня эозино- филов, что говорит о развитии реакции напряжения у этих животных. Подобные же изменения количества эозинофилов отмечены и в группе коров с возбуждением парасимпатической нервной системы. Достоверных изменений в красной крови в исследованных группах животных не отмечено.

В зависимости от степени активации сим- патоадреналовой системы были определены количественные достоверно различимые значения содержания в крови животных адреналина, норадреналина и ДОФА, что может служить тестом функционального состояния САС.

Установлено, что в период активации САС степень её проявления зависит от качеств нервных процессов (табл. 1, 2, 4, 5). Это состояние отражает вегетативный гомеостаз, степень сбалансированности симпатических и парасимпатических стаза и адаптации в растущем организме [3, 7, 8], а также может служить тестом для раннего отбора животных с сильным типом высшей нервной деятельности, устойчивых к действию экстремальных факторов.

Таким образом, исследования показали, что физиологические факторы: вид, возраст, тип, функциональное состояние (стельность, лактация) и технологические приёмы содержания (размер групп, частота перемещений и перегруппировок, способ раздоя и доения) вызывают различное напряжение физиологических функций от состояния оптимальных до напряжения систем. По реакции центральной нервной, симпатоадреналовой и сердечно-сосудистой систем определены основные периоды напряжения функций в связи со стельностью и лактацией:

предотёльный период,

отёл,

новотельный период.

Пример содержания в крови и уровня экскреции с мочой катехоламинов у коров разного возраста

Таблица 3

Выявлены особенности реакции САС у коров с разными типами ВНД. Уровень адреналина в крови выше у животных со слабой нервной системой (р < 0,05). Доля влияния силы нервных процессов на уровень адреналина в крови достоверно составляет 6,2 % (р < 0,05). Баланс возбуждения и торможения оказывает влияние на симпатическое звено САС: активность симпатического звена САС выше у животных с разной степенью неуравновешенности нервной системы. Уровень норадреналина выше у животных с уравновешенной нервной системой с преобладанием возбуждения. Экскреция норадреналина прямо пропорциональна степени неуравновешенности возбуждения и торможения.

Из чего следует, что подвижность нервной системы оказывает влияние как на активность адреналового звена, так и симпатического звена САС. При этом достоверно установлено, что тип высшей нервной деятельности не оказывает влияния на резервные возможности САС.

В дальнейших исследованиях была определена степень напряжения адаптационных процессов у коров с низкой, средней и высокой продуктивностью. Следует подчеркнуть, что активность симпатоадреналовой системы оказывает значительное влияние на молочную продуктивность коров. Так, у высокопродуктивных коров активность адреналового звена ниже в период раздоя и устойчивой лактации, чем у коров с продуктивностью менее 4500 л, что свидетельствует о большей степени напряжения обмена. Активность симпатического звена у высокопродуктивных коров ниже, чем у низкопродуктивных.

Методами математической статистически подтверждена объективность выявленной закономерности. Выявлена обратная корреляционная зависимость (коэффициент корреляции r = -0,87; p < 0.05) между молочной продуктивностью и активностью САС. Увеличение активности САС по мере нарастания срока лактации опережает снижение молочной продуктивности.

Также были установлены тесная обратная корреляция (r = -0,89) между активностью адреналового звена САС и уровнем молочной продуктивности, что позволяет прогнозировать хозяйственно полезные качества коров-первотёлок по первому месяцу лактации.

При исследовании адаптационных механизмов САС, нервной и сердечно-сосудистой систем у клинически здоровых коров на промышленных фермах выявлены 3 типа реагирования на условия содержания и эксплуатации: нормальная реакция, состояние неустойчивой адаптации и перенапряжение функций.

По данным электрокардиограммы 56,5 % коров на ферме промышленного типа имеют нормальные реакции, соответствующие состоянию удовлетворительной адаптации. 33 % животных соответствуют состоянию неполной или частичной адаптации (пограничные состояния). В этой группе возможно предсказать развитие заболеваний. А 9-10 % коров находится в состоянии неудовлетворительной адаптации и истощения

Реакции центральной нервной системы (электродермография) в зависимости от типа и особенностей ВНД

Таблица 4

Таблица 5

Электродермограмма у коров сильных типов ВНД

адаптационных механизмов. Данная группа животных -- группа субклинических и клинических заболеваний.

Следует выделить понятие «цена адаптации» организма коровы к интенсивным нагрузкам, определяющее сроки длительного использования с высокой продуктивностью, либо быструю выбраковку, «ранний износ». Среди высокопродуктивных коров лишь часть обладает способностью к длительной устойчивости продуктивности без изменения функциональных резервов организма в зоне физиологического оптимума. Этот вопрос подлежит дальнейшему изучению. У части коров высокая продуктивность вызывает напряжение функциональных систем или неустойчивую адаптацию. Длительная эксплуатация животных невозможна, вследствие нарушения регуляций и срыва адаптационных механизмов.

Заключение

Таким образом, на базе нескольких хозяйств с однотипной технологией были проведены комплексные физиологические и клинико-лабораторные исследования лактирующих коров и молодняка. После анализа полученных результатов установлены параметры и нормативы функционирования сим- патоадреналовой, нервной и сердечно-сосудистой систем в зависимости от возраста, продуктивности и стадии лактации.

Повышение показателя экскреции катехоламинов у нетелей до 5,7 нг/мл и выше характеризует напряжение симпатоадрена- ловой системы.

Превышение показателя экскреции катехоламинов у коров 4-6-летнего возраста 4,8 нг/мл характеризует напряжение симпа- тоадреналовой системы, а уровень экскреции менее 2,6 нг/мл характеризует состояние удовлетворительной адаптации при оптимальном соотношении центральных и автономных регуляторных механизмов.

Вегетативное равновесие у коров 3-летнего возраста более вариабельно, что указывает на наличие больших резервных возможностей ССС при одновременном усилении напряжения организма.

Основными периодами напряжения функций в связи со стельностью и лактацией являются предотельный период, отёл и новотельный период.

У высокопродуктивных коров активность адреналового звена в целом ниже, чем у низкопродуктивных; особое снижение выявлено в периоды раздоя и устойчивой лактации.

Увеличение активности САС при росте срока лактации может служить индикатором снижения молочной продуктивности.

Следовательно, можно говорить о том, что установлены механизмы адаптационных реакций у сельскохозяйственных животных в связи с функцией симпатоадреналовой системы.

Список литературы

Афанасьева А. И. Адаптация ягнят западносибирской мясной породы в связи с сезоном их рождения / А. И. Афанасьева, С. Г. Катаманов, Н. Ю. Буц // Овцы, козы, шерстяное дело. 2014. № 2. С. 9-11.

Граевская Н. Д. Спортивная медицина: курс лекций и практические занятия / Н. Д. Граевская [Электронный ресурс] 2004. https://sinref.ru

Кассиль Г. Н. Значение катехоламинов при оценке тонуса симпатоадреналовой системы и реактивности в норме и патологии / Г. Н. Кассиль // Цепные нейрогуморальные реакции и симпатоадреналовая система. Л., 1968. С. 108-112.

Краснов В. Н. Расстройства аффективного спектра / В. Н. Краснов М.: Практическая медицина, 2011. 432 с.

Мохов Б. П. Адаптация сельскохозяйственных животных и птицы / Б. П. Мохов, В. В. Егорова, З. Л. Семерханов, Т. Б. Солозобова, Л. К. Николаева. Ульяновск, 2004. 160 с.

Стоименов Й. А. Психиатрический энциклопедический словарь // Й. А. Стоименов, М. Й. Сто- именова, П. Й. Коева [и др.]. К.: «МАУП», 2003. 1200 с.

Шайхелисламова М. В. Симпатоадреналовая система и кора надпочечников в пре- и пубертатный периоды развития человека / М. В. Шайхелисламова, Ф. Г. Ситдиков, А. А. Ситдикова, Л. Ю. Кузьмина, Ф. В. Валеева // Онтогенез. 2008. Т 39, № 2. С. 116-124.

Шайхелисламова М. В. Соотношение функциональной активности симпатоадреналовой системы и коры надпочечников у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе / М. В. Шайхелисламова, А. А. Ситдикова // Вестник ТГГПУ 2007. №2-3. С. 9-10.

Kawa S. A brief historicity of the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders: issues and implications for the future of psychiatric canon and practice / Kawa S., Giordano J. // Philos. Ethics Humanit. Med. 2012. Vol. 7. P. 2.

Pierre J. M. The borders of mental disorder in psychiatry and the DSM: past, present, and future / J. M. Pierre // J. Psychiatr. Pract. 2010. Vol. 16, № 6. P. 375-386.

Размещено на Allbest.ru