Přechodné období mezi stáním na sucho a laktací je pro dojnice náročné zejména proto, že dochází k mnoha hormonálním a metabolickým změnám v souvislosti s porodem a laktací. V tomto období dochází k intenzivní mobilizaci tukových zásob, které poskytují energii a prekurzory pro syntézu mléka. Játra jsou velmi důležitým orgánem, který převádí energetické rezervy z tukové tkáně do mléčné žlázy.
Pokud výživa dojnice není správná, může dojít k přetížení jater mobilizovaným tukem a objevují se poruchy související s energetickým metabolismem, jako je ztučnění (steatóza) jater a ketóza. Jeden z předních vědců, G. R. Oetzel, v roce 2007 uvedl: “Od konce devadesátých let se ketóza stala nejvýznamnějším metabolickým onemocněním dojnic ve Spojených státech. Z hlediska klinického významu předčila bachorovou acidózu a mléčnou horečku.”
Již mnoho studií si kladlo za cíl zjistit, jaká je nejvhodnější krmná dávka před porodem z hlediska řízení energetického metabolismu a snížení pravděpodobnosti vzniku steatózy jater a ketózy. Nedávno publikovaný přehled literatury (Grummer, 2011) ukazuje, že změna základní krmné dávky v přípravě na porod může mít omezenou schopnost zlepšovat zdravotní stav dojnice po porodu, její užitkovost a plodnost. Alternativním přístupem je použití krmných aditiv s cílem upravit energetický metabolismus dojnice a předcházet tak metabolickým poruchám. Cílem tohoto příspěvku je poskytnout přehled o fyziologii metabolických poruch souvisejících s energetickým metabolismem a doplňkových látkách, které lze použít pro zlepšení energetického metabolismu dojnice a její užitkovosti.
Steatóza jater a ketóza
Energie z tukové tkáně je mobilizována především ve formě neesterifikovaných mastných kyselin (NEMK). Nejvýraznější zvýšení hladiny NEMK a nejvyšší koncentrace NEMK se objevují v okoloporodním období a jsou důsledkem hormonálních změn spojených s porodem, snížením příjmu krmiva v době porodu a zvýšením potřeby energie pro laktaci. Po otelení se koncentrace NEMK sníží, ale dokud je kráva v negativní energetické bilanci, nevrátí se na hodnotu, která byla v první polovině období stání na sucho. Rychlost poklesu koncentrace NEMK po otelení závisí na intenzitě a trvání negativní energetické bilance. Příjem NEMK játry závisí na koncentraci NEMK v krvi a rychlosti toku krve do jater. Obojí se zvyšuje v době porodu a krátce po porodu.
Mastné kyseliny mohou být buď oxidovány, nebo esterifikovány na glycerol a dochází ke tvorbě triacylglycerolů (TAG). Mastné kyseliny, které jsou podrobeny oxidaci, mohou být oxidovány úplně až na oxid uhličitý (CO2) nebo částečně oxidovány na ketolátky. Mastné kyseliny, které jsou esterifikovány, mohou být buď ukládány do jater jako TAG, nebo exportovány jako složka lipoproteinu s velmi nízkou hustotou (VLDL).
Ze čtyř metabolických drah, do nichž mohou vstoupit mastné kyseliny, jsou dvě pro krávu příznivé (úplná oxidace a export jako VLDL), kdežto dvě jsou potenciálně škodlivé (ukládání ve formě TAG a částečná oxidace na ketolátky). Tok mastných kyselin příznivými drahami je bohužel limitován. K úplné oxidaci mastných kyselin dochází za účelem získávání energie (ve formě ATP) pro jaterní buňky. Jaterní buňky potřebují pouze omezené množství ATP. Kdysi panoval názor, že hladina glukózy v organismu určuje, kolik mastných kyselin bude úplně nebo částečně oxidováno, ale toto tvrzení bylo vyvráceno (Drackley et al., 2001).
Export VLDL z jater je u přežvýkavců pomalý proces (Kleppe et al., 1988). Protože “dobré” dráhy jsou v podstatě naplněny, když dojde k nadměrnému příjmu mastných
kyselin játry, je vysoce pravděpodobné, že dojde k ukládání triacylglycerolů v játrech (tj. ztučnění jater) a zvýšené tvorbě ketolátek (tj. ketóze). Výzkumy provedené v naší laboratoři (Cadorniga-Valino et al., 1997) a na Iowa State University (Young et al., 1990) ukazují, že ukládání TAG pravděpodobně předchází tvorbě ketolátek při “zahlcení” drah během nadměrného příjmu NEMK jaterní tkání. Ke ztučnění jater obvykle dochází již v době porodu, kdežto ketóza obvykle vzniká až několik týdnů po otelení (Grummer, 1993).
Strategie prevence steatózy jater a ketózy
Strategie prevence steatózy jater a ketózy se zaměřují na omezení mobilizace mastných kyselin z tukové tkáně a zvyšování rychlosti exportu VLDL z jater. (Možná existují farmaceutické přípravky, které dokáží zvýšit intenzitu úplné oxidace, ale žádný z nich nebyl ještě povolen. I kdyby ovšem povolen byl, znamenalo by to oddělení oxidace od produkce ATP, a tudíž tvorbu tepla, tedy plýtvání energií.)
Omezení mobilizace mastných kyselin lze dosáhnout podporou vyrovnané energetické bilance nebo chemickou blokádou mobilizace. Obecně platí, že snahy o podporu energetické rovnováhy u krávy byly obvykle realizovány prostřednictvím úpravy složek krmné dávky, kdežto chemické blokády mobilizace bylo dosahováno přidáním krmných aditiv do krmné dávky. Druhá strategie není podporována, protože je v rozporu s “matkou přírodou”. Mobilizace mastných kyselin je součástí homeorhetických procesů pro podporu laktace. Proč bychom ji měli omezovat, zejména v případě, že by šlo zvýšit export VLDL z jater? Export VLDL z jater je vhodnou strategií, protože umožňuje dodávku mastných kyselin do mléčné žlázy a jiných tkání, kde mohou být využity jako zdroj energie nebo pro syntézu mléka.
Krmná aditiva
Protože k nejintenzivnější lipomobilizaci a infiltraci do jater dochází v době porodu, strategie prevence steatózy jater a ketózy by měly být zahájeny již v prepartálním období.
Jak uvádí Grummer (2011), změna krmné dávky, především v době stání na sucho, může mít jen omezený vliv z hlediska prevence steatózy jater a ketózy. Použití doplňkových látek krmných aditiv může proto být přínosné.
Účinky monenzinu byly detailně popsány v jiných studiích (Duffield et Bagg, 2000; Duffield et al., 2008) a v tomto příspěvku se jimi nebudeme detailně zabývat. Ukázalo se, že při podávání monenzinu dochází ke snížení hladiny ketolátek v krvi (Duffield et Bagg, 2000; Duffield et al., 2008), ale ne k poklesu jaterních TAG (Zahra et al., 2006; Chung et al., 2008).
Krmným aditivům, které podporují export VLDL (tj. TAG) z jater, je dávána přednost před těmi, které chemicky blokují lipomobilizaci, protože podporují a nikoli inhibují normální fyziologické procesy laktace. Cholin je jediným aditivem, které prokazatelně podporuje export VLDL z jater a snižuje jaterní triacylglyceroly a ketózu v tranzitním období.
Cholin slouží jako donor metylu v biochemických reakcích a je složkou fosfatidylcholinu (PC). Aminokyselina metionin je donorem metylu pro syntézu cholinu, proto jsou potřeby cholinu a metioninu vzájemně zastupitelné.
Fosfatidylcholin může být syntetizován při trimetylaci fosfatidyletanolaminu nebo přímo z cholinu. Jako složka fosfolipidů je cholin nepostradatelný pro udržování struktury a permeability cytoplazmatické membrány a pro transport lipidů z jater jako komponent lipoproteinů o velmi nízké hustotě (VLDL). U laboratorních zvířat vedl deficit cholinu ke steatóze jater.
Odhaduje se, že v bachoru je degradováno 80–98 % cholinu (Atkins et al., 1988, Sharma et Erdman, 1989). Bachorová produkce cholinu je nepatrná (Erdman, 1992). Byly vyvinuty doplňky chráněného cholinu, u nichž je nižší mikrobiální degradace v bachoru a více cholinu se dostává do tenkého střeva. Takové přípravky smí být v bachoru degradovány jen málo, ale zároveň musí být enkapsulovány tak, aby došlo k postruminálnímu uvolňování cholinu a jeho absorpci. Na trhu je několik druhů chráněného cholinu, ale jen velmi málo z nich je podloženo dostatečným výzkumem, ověřováním a publikacemi ve vědeckých časopisech, které by dokládaly jejich účinnost.
Chráněný cholin (0, 45, 60 nebo 75 g Reashure/den, Balchem Corp.) byl podáván kravám v tranzitním období. Bylo pozorováno neprůkazné snižování jaterních TAG se zvyšující se suplementací cholinu (Piepenbrink et Overton, 2004). Jaterní TAG jsou u dojnic po porodu vysoce variabilním ukazatelem a tato studie možná nezahrnovala dostatečný počet zvířat pro zjištění statisticky významného rozdílu. Proto se naše laboratoř pokusila posoudit, zda hraje cholin roli při prevenci nebo zmírňování steatózy jater. Použili jsme méně variabilní experimentální model, který zahrnoval restrikci příjmu energie u suchostojných krav za účelem vyvolání steatózy jater. Podávání chráněného cholinu v dávce 15 g/den (d) – 60 g Reashure; Balchem Corp. zabránilo vzniku steatózy jater a také přineslo zmírnění již vzniklé steatózy (Cooke et al., 2007). V další studii byla podávána stejná dávka chráněného cholinu (60 g Reashure; Balchem Corp.) dojnicím od 21 dnů pre partum do šesti týdnů post partum. Došlo ke snížení jaterních TAG v 1. týdnu (P = 0,04) a 3. týdnu (P = 0,12) post partum (Zom et al., 2010).
Pokud cholin dokáže zabránit vzniku steatózy jater, měl by být také schopen snížit výskyt ketóz. Pro vyhodnocení dopadů na parametry zdravotního stavu zvířat, jako je výskyt ketózy, je zapotřebí provést studie zahrnující velké množství zvířat ve velkých chovech.
Lima et al. (2007) provedl dvě studie na dvou různých farmách. Na jedné farmě bylo ve studii zahrnuto 363 krav. Dostávaly 0 nebo 15 g/d cholinu v chráněné formě (60 g/d Reashure, Balchem Corp.) od 25. dne před plánovaným termínem otelení do 80 dnů post partum. Dojnice krmené cholinem vykazovaly tendenci k vyššímu příjmu sušiny po otelení (23,9 oproti 22,6 kg/d; P = 0,10) a vyšší produkci FCM (fat-corrected milk – mléko korigované na 4 % obsah tuku) mléka (44,6 oproti 42,8 kg; P < 0,05). Podávání cholinu snížilo (P < 0,05) incidenci ketonurie (10,7 oproti 28,8 %), klinické ketózy (4,0 oproti 11,3 %), a recidivy klinické ketózy (2,3 oproti 6,85 %).
Na druhé farmě byly použity stejné pokusné zásahy, zahrnuty byly ovšem jen prvotelky a pokusné období trvalo jen od 25. dne ante partum do porodu. Příjem sušiny a produkce FCM mléka nebyly ovlivněny podáváním cholinu. Byla pozorována tendence k vyššímu dennímu nádoji u prvotelek ošetřených cholinem (28,7 oproti 27,9 kg/d; P = 0,07). Parametry související s ketózou nebyly ovlivněny. Absence odezvy na druhé farmě mohla být způsobena tím, že cholin nebyl podáván po otelení nebo použitím prvotelek, které jsou méně náchylné k metabolickým poruchám souvisejícím s metabolismem lipidů, nebo také oběma těmito skutečnostmi.
Pokud by podávání chráněného cholinu v tranzitním období zlepšovalo zdravotní stav jater a celého organismu zvířete, pak by bylo logické očekávat zvýšení užitkovosti. Obrázek 2 ukazuje souhrn těchto studií. Ve třech z těchto studií (Janovick et al., 2006, Abeni et al., 2007, Elek et al., 2008) bylo množství metioninu v krmné dávce považováno za limitující. Oproti tomu ve studii, kterou provedli Piepenbrink et al. (2003), se odhadovalo, že metionin převyšuje potřebu zvířat. V každé z těchto studií byla zjištěna pozitivní odezva a v šesti ze sedmi studií byla tato odezva statisticky významná (P < 0,10) buď v případě denního nádoje, nebo v případě produkce ECM (energy-corrected milk, mléko korigované na obsah energie). Produkce mléčného tuku se zvýšila v pěti ze šesti a produkce mléčné bílkoviny ve třech ze šesti studií. Tato data poskytují přesvědčivý důkaz o tom, že chráněný cholin pozitivně ovlivňuje užitkovost, když je podávání cholinu zahájeno před otelením a pokračuje na počátku laktace.
Chróm
Chróm (Cr) je nepostradatelným mikroprvkem pro člověka a zvířata.
Cr je složkou chromodulinu a má schopnost podporovat působení inzulinu. Inzulin je antilipolytický, proto když Cr zesiluje jeho působení, měla by se lipolýza v době suplementace snížit. Cr by tedy působil proti přirozeným fyziologickým mechanismům dojnice a její snaze podpořit laktaci inzulinovou rezistencí. Nabízí se otázka, proč bychom se měli snažit dosáhnout tohoto efektu, když je k dispozici chráněný cholin, který podporuje export mastných kyselin z jater a zabraňuje tak ztučnění jater a ketóze.
Bylo provedeno mnoho pokusů, ve kterých byl Cr podáván dojnicím v tranzitním období (Hayirli et al., 2001; Pechova et al., 2003; Smith et al., 2005, 2008; McNamara et Valdez, 2005; Sadri et al., 2009; Soltan, 2009). Produkce mléka se zvýšila ve čtyřech ze šesti studií o 2,5–5,2 kg/den. Většina těchto studií byla provedena s Cr-metioninem, který nebyl schválen pro použití ve Spojených státech. Jediná studie, ve které byl použit Cr-propionát (schválený pro použití v USA; McNamara a Valdez, 2005), nezjistila signifikantní zvýšení produkce mléka v období suplementace (do 35. dne laktace), ale za období 1–90 dnů post partum byla užitkovost statisticky významně vyšší. Post partální příjem sušiny se také zvýšil ve čtyřech ze šesti studií.
Ve dvou z těchto studií (McNamara et Valdez, 2005 a Soltan et al. 2009) bylo prokázáno, že zvýšení příjmu sušiny bylo pozorováno až po překonání tranzitního období (>35 dnů laktace). NEMK v krvi byly nižší v postpartálním období pouze v jednom z pěti pokusů, ve kterých byly sledovány (Soltan et al., 2009).
Podobně hladiny glukózy v krvi byly vyšší pouze v jednom z pěti pokusů, ale signifikantní rozdíl mezi skupinami byl zjištěn pouze ve 4.–5. týdnu po porodu (Pechova et al., 2002). Postpartální inzulinová senzitivita, zjišťovaná testem glukózové tolerance, byla měřena pouze v jednom pokusu (Hayirli et al., 2001) a výsledky si navzájem odporovaly. Po aplikaci glukózy se snížil vrchol (peak) křivky hladiny glukózy (což ukazuje na zvýšenou senzitivitu), ale rychlost “clearance” odstraňování glukózy z krve byla snížená (což ukazuje na sníženou senzitivitu).
Suplementace Cr nesnížila jaterní triacylglyceroly ve dvou studiích, kde byla sledována (Hayirli et al., 2001; Smith et al., 2008). Souhrnem lze říci, že existuje důkaz o tom, že suplementace Cr zvyšuje příjem sušiny a produkci mléka, ale jen málo důkazů, že k tomu dochází změnou inzulinové senzitivity v tranzitním období.
Niacin
Niacin ve farmakologických dávkách má také antilipolytický účinek. Niacin je generický název, existují dvě formy této látky – kyselina nikotinová a nikotinamid. Výsledky u monogastrů ukazují, že nikotinamid není antilipolytický, ale bachorové mikroorganismy dokáží přeměnit část nikotinamidu na kyselinu nikotinovou.
Rozsáhlá meta-analýza (Schwab et al., 2005) ukazuje, že podávání volného niacinu nemá žádný vliv na hladinu NEMK v krvi. Důvodem je skutečnost, že až 98 % niacinu je degradováno v bachoru. Proto musí být podáván ve formě chráněné před degradací v bachoru. Podávání niacinu chráněného před fermentací v bachoru dojnicím v tranzitním období je ještě velmi málo prozkoumáno.
Dvě nedávné studie ukázaly, že podávání 12 g (Yuan, 2011) nebo 24 g (Morey et al., 2009) niacinu/den (v chráněné formě, NiaShure, Balchem Corp.,) zahájené 21 dnů před otelením, může snížit maximální hladinu NEMK v krvi v den otelení. Jaterní triacylglyceroly nebyly bezprostředně po otelení průkazně nižší v žádné z těchto studií, ale v jedné (Yuan, 2011) byly nižší přibližně o 50 %.
Seznam použité literatury je k dispozici u MVDr. Miloslava Skřivánka, CSc. (Biomin Czech).
Klíčové informace
– Krmná aditiva mohou pomoci při řízení energetického metabolismu a v prevenci metabolických poruch.
– Je dávána přednost zvyšování exportu tuku z jater, protože je tak podporována mobilizace mastných kyselin a dodávka mastných kyselin do mléčné žlázy pro podporu syntézy mléka.
– Podávání krmných aditiv by mělo začít již v prepartálním období, aby bylo dosaženo kontroly nad zvyšováním hladiny neesterifikovaných mastných kyselin (NEMK) v krvi v době porodu a byla regulována hladina NEMK i po porodu. Dojnice pak snáze překoná období zvýšených hladin NEMK během negativní energetické bilance.
Dr. Ric R. GrummerBalchem Corporation
University of Wisconsin
Madison, USA
