Воспроизводство крупного рогатого скота

Эндофиты продуцируют токсины (эрготные алкалоиды, лолины и перамины), которые являются представителями многочисленных алкалоидов спорыньи, но эрговалин является основным эргопептиновым алкалоидом, который, как полагают, ответственен за индукцию токсикоза. Концентрация алкалоидов спорыньи наиболее высока в семенах овсяницы тростниковой, и достигает максимума летом и ранней осенью, когда присутствуют семенные головки.⁴⁶ Засуха и дождливые условия, а также применение азотных и фосфорных удобрений, как правило, повышают концентрацию эрговалина.⁴² С овсянным токсикозом у крупного рогатого скота связано несколько синдромов, включая летний спад, овсяную стопу (рис. 65.7) и жировой некроз (липоматоз). Самым убыточным из них является летний спад. Как следует из названия, клинические проявления этого состояния чаще всего наблюдаются в летние месяцы, когда температура окружающей среды выше 31°C.⁴² У пораженного крупного рогатого скота обычно становится грубым шерстный покров, потрепанный внешний вид, снижается потребление корма, и выработка молока при снижении веса отъема у телят, оплодотворяемости, наблюдается беспокойство/ нервозность, птиализм (гиперсаливация) и повышенная частота дыхания.^42,47

Механизм действия

Алкалоиды спорыньи являются агонистами дофаминового рецептора D2 и имитируют эндогенное ингибирование тонуса лактотропов гипофиза дофамином, тем самым ингибируя секрецию пролактина из передней доли гипофиза.⁴² Снижение пролактина в сыворотке крови относительно подтверждается результатами исследований, в которых скоту скармливали корма, зараженные алкалоидом спорыньи. Поэтому концентрации пролактина в сыворотке крови могут быть использованы в качестве диагностического индикатора присутствия эндофитных токсинов.

Влияние на воспроизводство

Гормон пролактин играет важную роль в росте молочной железы, выработке молока, функции желтого тела, секреции гонадотропина, липогенезе, гомеостазе меди и иммунной модуляции. Снижение выработки пролактина, вызванное дофаминергическими эффектами D2 эрговалина и других алкалоидов спорыньи, может вызывать агалактию при родах, особенно у лошадей. Крупный рогатый скот и другие жвачные животные продуцируют плацентарный лактоген, который может преодолеть первоначальное отсутствие стимуляции пролактина во время родов.

Однако, более низкие концентрации пролактина в сочетании с уменьшенным потреблением корма могут привести к снижению молочной продуктивности у этих видов.⁴² Пролактин также играет важную роль в секреции гонадотропина и функции и развитии желтого тела. У животных, подвергшихся воздействию алкалоидов спорыньи, было зарегистрировано снижение концентрации лютеинизирующего гормона и простагландинов.⁴⁸ Проглатывание эндофит-положительной овсяницы и эргопептидное воздействие были связаны с низкой выработкой прогестерона у крупного рогатого скота и лошадей. Снижение прогестерона, а также прочий дисбаланс репродуктивных гормонов могут привести к трудностям при поддержании ранней беременности у крупного рогатого скота и проблемам на поздних сроках беременности у кобыл.⁴²

В дополнение к своим дофаминергическим эффектам алкалоиды спорыньи также действуют как сильные серотонинергические агонисты и агонисты α2-адренергических рецепторов на кровеносных сосудах, особенно артериолах. Считается, что вазоконстрикция периферических сосудов наряду с нарушением регуляции гипоталамического терморегуляторного центра из-за снижения секреции пролактина способствует гипертермии, наблюдаемой в некоторых случаях летнего спада в жаркие летние месяцы. В зимние месяцы токсикоз может привести к "овсяной стопе" - состоянию, вызванному вазоконстрикцией периферических сосудов дистальных конечностей, как следствие комбинированного воздействия эрговалина и низких температур окружающей среды. Также могут быть затронуты нижняя часть хвоста и кончики ушей и дистальный отдел конечностей (чаще всего задние конечности между венчиком и путовым суставом).⁴²

Менеджмент и лечение

Крупный рогатый скот, испытывающий клинические признаки летнего спада, должен быть удален с зараженного эндофитом пастбища или его рацион должен быть разбавлен путем кормления дополнительными зерновыми или фуражом без овсяницы.⁴² Крупный рогатый скот с гангренозным дерматитом (овсяная стопа) можно лечить антибиотиками для предотвращения вторичных инфекций. Укрытия или ветрозащитные ограждения также могут быть полезны для минимизации последствий холодной погоды. Домперидон - антагонист дофамина D2, используется для лечения отравления алкалоидами спорыньи у кобыл с агалактией и длительной жеребостью. Экспериментально было показано, что домперидон ослабляет некоторые клинические признаки овсяничного токсикоза у телок, в том числе уменьшение снижения веса, и повышает концентрации прогестерона в крови. Эти результаты свидетельствуют о том, что лечение крупного рогатого скота с овсяничным токсикозом может иметь клинические и экономические преимущества.⁴⁹

Эрготизм

Эргот (спорынья) - это общий термин, относящийся к группе паразитических грибов, принадлежащих к роду Claviceps, прежде всего Claviceps purpurea, которые заражают рожь, ячмень, пшеницу, овес и другие злаковые зерна.⁴⁴ Заражение зерен C. purpurea приводит к колонизации стенки или основания завязи зерна грибковым мицелием. Мицелий продуцирует липкий экссудат, называемый медоносной росой, содержащий конидии (споры, производимые бесполым путем). После прорастания в затвердевшей медоносной росе (склероций) конидии могут передаваться и заражать другие семена через насекомых или прямым контактом.^44,45 Признаки эрготизма - различные токсические эффекты эрготных алкалоидов, производимых Claviceps spp. - развиваются вследствие потребления токсичных уровней зараженных спорыньей зерен.⁴⁴

Клинические признаки эрготизма в основном обусловлены эргопептиновым классом алкалоидов спорыньи, которые включают эрготамин, эргокристин, эргозин, эргокорнин, эргокриптин и эрговалин. Алкалоиды спорыньи действуют как агонисты серотониновых рецепторов из-за сходства их молекулярных структур с биогенными аминами, допамином (дофамином) , серотонином и гистамином.^44,45 Результатом агонистической активности алкалоидов спорыньи является вазоконстрикция. Другие потенциальные эффекты включают стимуляцию матки и допаминергическую активность в отношении D2-рецепторов, что приводит к снижению секреции пролактина.⁴⁵ Документированные случаи эрготизма в Соединенных Штатах редки, потому что процессы измельчения и очистки успешно удаляют зерна, зараженные спорыньей.⁴¹

Известно, что алкалоидная токсичность спорыньи вызывает четыре различные формы заболевания у домашнего скота: 1) кожные и гангренозные поражения хвоста и конечностей; 2) гипертермия и потеря продуктивности; 3) репродуктивная недостаточность и 4) менее распространенная и часто обсуждаемая неврологическая форма.^2,45 Гангренозная форма отравления спорыньей представляет собой хроническую форму интоксикации эрготными алкалоидами. Клинические признаки гангренозного эрготизма включают острую хромоту с отеком и гиперемией. Поражения чаще всего встречаются на задних конечностях, хотя в некоторых случаях могут поражаться все четыре конечности; тем не менее, некроз обычно локализован ниже путового сустава, но иногда распространяется на плюсну.²⁰ Вазоконстрикция мелких артерий и артериол из-за мощных α2адренергических агонистических эффектов эрговалина вызывает ишемию и некроз дистальных отделов конечностей, кончиков ушей и дистальной трети хвоста. Эта гангренозная форма чаще всего встречается в зимние месяцы из-за обострения сосудосуживающих эффектов в холодную погоду.⁴⁵ Гипертермическая форма заболевания является наиболее распространенной формой эрготизма и чаще всего наблюдается в летние месяцы, когда погода теплая.⁴⁴ Неврологическая форма эрготизма, по-видимому, редка и может быть связана с острой интоксикацией большими дозами алкалоидов спорыньи.⁴⁵

Менеджмент и лечение

При подозрении на эрготизм, зараженные зерна должны быть удалены. Эффективного лечения эрготизма у крупного рогатого скота не существует, хотя животные с гипертермической формой должны восстанавливаться через некоторое время.⁴⁵

Афлатоксины

Афлатоксины (B1, B2, G1 и G2, названные по названию их синей или зеленой флуоресценции в ультрафиолетовом свете) представляют собой группу структурно родственных соединений дифуранокумарина, продуцируемых в основном Aspergillus flavus и Apergillus parasiticus. Афлатоксины можно найти во всем мире, и они часто контаминируют корма для животных и сельскохозяйственные культуры в теплых субтропических и тропических климатических условиях при соответствующих условиях.^40,41,43 Зерна, хранящиеся в условиях высокой влажности (>14%), при высоких температурах (>20°C) или неправильно высушенные, подвержены риску заражения.⁵⁰ Штаммы Aspergillus flavus проникают в поврежденную растительную ткань и преимущественно продуцируют афлатоксин B1, который считается наиболее токсичным и канцерогенным афлатоксином.⁴³

Все животные подвержены токсическому воздействию афлатоксинов, хотя различия в чувствительности видов все же существуют.

Восприимчивость может варьироваться в зависимости от породы, возраста, дозы, пищевого статуса и продолжительности воздействия.⁵⁰ Крупный рогатый скот и другие жвачные животные считаются относительно устойчивыми по сравнению с моногастрическими видами. Однако, молодые телята подвержены большему риску развития клинического токсикоза по сравнению со взрослыми животными.⁴³

Афлатоксины в основном гепатотоксичны, но могут также оказывать иммунодепрессивное, канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие.⁴³ Было показано, что некоторые афлатоксины проникают через плаценту у лабораторных животных и людей. Сообщалось о снижении фертильности у самцов за счет снижения выработки сперматозоидов, эмбриональных потерях, гибели плода и возможных тератогенных эффектах при афлатоксикозе, особенно в отношении афлатоксина В1 и G1 у животных.⁵¹ Аборты у коров редко встречаются при афлатоксикозе, но спорадические вспышки в стаде связывали с потреблением кормов, загрязненных афлатоксином B1, B2, G1 и G2.⁴³ Однако, негативное влияние на воспроизводство, повидимому, не связано с какой-либо прямой активностью афлатоксинов в яйцеклетке или эмбрионе, но оно связано с изменением материнского гомеостаза.⁴¹

Лечение

Специального лечения афлатоксикоза не существует. Вместо этого к пораженным животным применяют поддерживающую и симптоматическую терапию. Зараженный корм следует удалить и заменить на корм без афлатоксина.⁵¹

Зеараленон

Зеараленон является мощным эстрогенным микотоксином, продуцируемым грибом Fusarium graminearum и множеством других видов Fusarium. Зеараленон загрязняет зерна злаков, включая кукурузу и, в меньшей степени, пшеницу, ячмень, сорго, просо, рис и овес при определенных условиях окружающей среды и хранения.³⁹ Зеараленон может оказывать глубокое влияние на репродуктивную функцию из-за его эстрогенного действия. Клинические признаки, связанные с токсичностью зеараленона, чаще всего регистрируются у свиней, хотя признаки также могут наблюдаться у жвачных животных. Клинические симптомы интоксикации зеараленоном имитируют эстрогенную стимуляцию и могут включать снижение фертильности, аномальные эстральные циклы, отек вульвы, вагинит, снижение выработки молока и увеличение молочной железы. Телки, по-видимому, более восприимчивы к воздействию зеараленона, чем взрослые коровы.^41,52 Тем не менее, у стельных коров существует вероятность аномального развития эмбриона или плода с возможной гибелью плода, абортом и дистоцией.² Считается, что зеараленон и его производные (α- и β-зеараленол) оказывают токсическое действие путем конкурентного связывания со специфическими эстрогеновыми рецепторами и модификации стероидных метаболитов. Зеараленон и α- и β-зеараленол имеют химическую структуру, очень похожую на природный эстроген.⁵³ Зеараленон и его метаболиты могут напрямую связываться с цитоплазматическими рецепторами эстрадиола-17β и транслоцировать сайты рецепторов в ядро, где стимуляция РНК приводит к синтезу белка и клиническим признакам эстрогенизма.⁵² β-зеараленол, по-видимому, является основным метаболитом зеараленона у крупного рогатого скота, в отличие от α-зеараленола, который преобладает у большинства других видов, включая свиней.²

Лечение

Лечение интоксикации зеараленоном основано на удалении зараженных кормов и замене их высококачественными чистыми кормами. Клинические признаки обычно проходят в течение 3–7 недель. Профилактика роста Fusarium spp. и последующего образования зеараленона может быть достигнута путем поддержания низких концентраций влаги (15–16%).⁵²

Фитоэстрогены

Фитоэстрогены являются биологически активными нестероидными растительными соединениями, которые сходны по структуре или функции с эстрогенами млекопитающих и могут конкурировать за рецепторы эстрогена на клетках.^4,54 Растительные эстрогены могут оказывать широкое воздействие как на людей, так и на животных. Фитоэстрогены обнаружены в ряде бобовых, включая люцерну (Medicago sativa), соевые бобы (Glycine max L.), красный клевер (Trifolium pratense), подземный клевер (Trifolium subterraneum), белый клевер (Trifolium repens), а также клевер гибридный (Trifolium hybridium) и Люцерну изменчивую (Medicago spp.).^4,39,55 Концентрации фитоэстрогенов в растительном материале могут значительно различаться. Эстрогенные соединения часто вырабатываются в ответ на экологические или физиологические стрессовые факторы растений, такие как грибковая инфекция, заражение насекомыми и истребление животными. Также было показано, что концентрации фитоэстрогена увеличиваются в прохладных влажных условиях.⁵⁴ Было идентифицировано более 100 молекул фитоэстрогена. Фитоэстрогены подразделяются на несколько категорий в зависимости от их химической структуры. Категории фитоэстрогенов включают изофлавоны, флавоны, куместаны, стильбены и лигнаны.^54,56 Соединения изофлавонов можно найти в высоких концентрациях в соевых бобах, красном и белом клевере. Куместрол (мощный эстрогенный фитоэстроген) можно обнаружить в люцерне, а также в ростках белого клевера и сои.⁵⁴ Стильбены содержатся в какао- и виноградосодержащих продуктах, а лигнаны распространены в семенах льна.^56,57 Попадая в организм, фитоэстрогены всасываются в рубце посредством активности резидентной (постоянно населяющей) микрофлоры. Из-за структурного сходства с эндогенными гормонами фитоэстрогены могут связываться с ядерными рецепторами.⁵⁶ Хотя фитоэстрогены могут имитировать эстрадиол-17β (E2), их действие не всегда одинаковое.⁵⁸ Аффинность ( родственность) фитоэстрогенов к рецепторам ERα и рецепторам ERβ относительно слабая по сравнению с эндогенным E2.⁵⁶ Тем не менее, фитоэстрогены могут присутствовать в организме в гораздо более высоких концентрациях (до 100 раз выше), чем эндогенные эстрогены, что обеспечивает потенциально глубокие эффекты. Фитоэстрогены могут оказывать агонистическое, частичное агонистическое или антагонистическое действие в зависимости от концентрации E2.^56,57

Токсические эффекты фитоэстрогенов зависят от дозы, пути воздействия, продолжительности и кратности воздействия.⁵⁷ Системы органов у молодых животных, по-видимому, более чувствительны к фитоэстрогенам, чем у взрослых. Сообщалось о бесплодии в стадах коров, которых кормили силосом из красного клевера, содержащим изофлавоны и люцерны, содержащей куместаны.⁵⁸ Однако, крупный рогатый скот, по-видимому, менее чувствителен, чем овцы, к фитоэстрогенному действию клеверных кормов.⁵⁴ Эффекты, производимые высокими концентрациями фитоэстрогенов, могут включать клинические признаки гиперэстрогенемии (нимфомания, кистозные яичники, опухание половых органов, бесплодие, нарушение поддержания беременности) или антиэстрогенные эффекты, такие как гипоплазия гонад и признаки анэструса, в зависимости от действия фитоэстрогена на эстрогенные рецепторы.

Высвобождение эндометрием матки простагландина PGF2α регулируется окситоцином, прогестероном и эстрадиолом (E2) у жвачных животных и вызывает лютеолиз и регрессию желтого тела. В исследовании, проведенном Mlynarczuk et al. фитоэстрогены

куместрол, даидзеин и генистеин стимулировали гены, ответственные за синтез предшественников окситоцина (нейрофизин-I/окситоцин) и посттрансляционный синтез окситоцина, PGA (пептидил-глицин-α-амидирование монооксигеназы) в клетках гранулезы и лютеиновых клетках у коров. Эти фитоэстрогены стимулировали секрецию окситоцина из фолликула яичника и желтого тела. Предполагается, что вызванное фитотоксином высвобождение окситоцина на ранних сроках стельности или во время имплантации может привести к преждевременному лютеолизу, образованию персистентного желтого тела и последующему нарушению поддержания беременности и ранней эмбриональной смерти.^54,55

Менеджмент и лечение

Чтобы предотвратить или минимизировать потенциальные репродуктивные проблемы, следует проверить корма на содержание изофлавонов и куместрола, а корма с высоким содержанием фитоэстрогенов можно заменить на корма с низким или нулевым их уровнем. После того, как корма, пораженные фитоэстрогенами, исключены из рациона крупного рогатого скота, животные, как правило, возобновляют нормальный репродуктивный цикл в течение 4–6 недель.⁵⁴

Микроэлементы и тяжелые металлы

Тяжелые металлы и микроэлементы являются распространенными загрязняющими веществами в окружающей среде и, если они присутствуют в достаточном количестве, могут оказывать значительное воздействие на здоровье и репродуктивную функцию домашнего скота. Тяжелые металлы включают элементы, которые при соответствующих условиях необходимы для нормального функционирования организма, такие как железо, медь, цинк и хром, а также токсичные элементы, которые не имеют биологических функций. Многие минералы имеют решающее значение для здоровья животных, их выживания и продуктивности благодаря важной роли, которую они играют в физиологических, структурных и регулирующих функциях организма. Однако, потребление чрезмерного количества минералов может привести к острому отравлению или хроническому отравлению, когда животные потребляют более низкие концентрации в течение продолжительных периодов времени.⁵⁹ Потенциально токсичные тяжелые металлы включают свинец, ртуть, кадмий, хром, мышьяк и никель. Загрязнение окружающей среды микроэлементами, токсичными металлами и металлоидами (полуметаллами) часто объясняется добычей полезных ископаемых, промышленными отходами, урбанизацией и интенсификацией методов ведения сельского хозяйства (активное использование пестицидов и гербицидов). Перенос тяжелых металлов из загрязненных почв в растения и последующие уровни пищевой цепи могут представлять значительный риск для здоровья как животных, так и людей. Клинические проявления интоксикации микроэлементами и тяжелыми металлами могут варьироваться в зависимости от элемента, здоровья животного и степени воздействия. Некоторые тяжелые металлы были идентифицированы как потенциально тератогенные и абортивные у животных.⁶⁰ Но у крупного рогатого скота чаще всего встречается отравление свинцом и мышьяком.