Избыточная продукция ацетоуксусной и бета-гидроксимасляной кислот приводит к состоянию метаболического ацидоза (кетоацидоза). У жвачных животных концентрация бета-гидроксимасляной кислоты в 10 раз выше, чем концентрация ацетоуксусной кислоты.
У жвачных животных синтез кетоновых тел имеет место в слизистой оболочке преджелудков из масляной и уксусной кислот, откуда они поступают в различные органы и ткани, в частности, в сердечную и скелетные мышцы, где используются в качестве источника энергии, особенно при дефиците глюкозы.
Мозг жвачных содержит все необходимые ферменты, которые позволяют нервной ткани использовать кетоновые тела как источник энергии при снижении уровня глюкозы в крови. Мозг использует как глюкозу, так и кетоновые тела, для продукции АТФ. Это очень важно при голодании животного, так как использование белков в этих целях требует большего времени. У жвачных мозг неспособен ограничивать использование глюкозы, даже при длительном голодании и кетоновые тела таким образом не являются альтернативным источником энергии для мозга.
На ранних стадиях голодания использование кетоновых тел сердечной и скелетными мышцами сохраняет глюкозу для поддержания функций нервной системы. При более длительном голодании повышение в крови уровня ацетоуксусной и бета-гидроксимасляной кислоты обеспечивает их эффективное использование мозгом для получения энергии, который имеет низкую способность окисления высокомолекулярных жирных кислот. Высокий уровень бета-гидроксимасляной кислоты в крови указывает на дефицит энергии кормов рациона.
Состояние избыточной концентрации кетоновых тел в крови животного носит название кетонемии (ацетонемии). При этом концентрация кетоновых тел может достигать 100 мг%. В таком случае кетоновые тела обнаруживаются в моче (кетонурия, ацетонурия), в выдыхаемом воздухе коров. Все это свидетельствует о развитии кетоза (повышенного образования кетоновых тел). При кетозе параллельно с повышением концентрации кетоновых тел в крови происходит и повышение их содержания в молоке (кетолактия). Если в норме это содержание не превышает 5 мг%, то в случае кетоза их концентрация увеличивается в 3– 5 раз, что позволяет использовать реактив Лестраде, порог чувствительности которого составляет 10 мг% кетоновых тел, в диагностических целях.
Однако при хронических кетозах уровень кетоновых тел в крови, молоке и моче может лишь незначительно превышать норму. Концентрация кетоновых тел в крови наивысшая в случаях необходимости больших затрат энергии, например, у высокоудойных коров, но в то же время при недостаточности энергии кормов рациона. При таких обстоятельствах секреция инсулина снижается и липолитические гормоны – адреналин, гормон роста – могут оказывать свой липолити-
ческий эффект, вызывая образование больших количеств свободных жирных кислот, превышающих потребность цикла трикарбоновых кислот.
Таким образом, непосредственной причиной кетоза у жвачных животных являются нарушения баланса и функций гипофизонадпочечниковой системы, что приводит к блокированию использования углеводов организма при переходе от грубых кормов к концентратам, при отелах, после отела, при лактации. В этих случаях снижается активность цикла трикарбоновых кислот в тканях и молекулы ацетилКоА, не успевая «сгорать» в цикле реакций, идут на избыточное образование кетоновых тел.
Чтобы вызвать кетоз у молочных коров, необходимо иметь одновременно фактор мобилизации липидов и дефицит глюкозы и глюкозообразователей (пропионовая кислота, глицерин, аланин и др.). Такая ситуация часто наблюдается при использовании рационов с низким содержанием углеводов. Кетоз не развивается у коровы до тех пор, пока не происходит увеличение свободных жирных кислот в крови в результате липолиза триглицеридов в жировой ткани. В этом случае образуется значительное количество молекул ацетил-КоА, тогда как концентрация щавелевоуксусной кислоты понижается при дефиците углеводов. Щавелевоуксусная кислота синтезируется из пировиноградной кислоты, продукта гликолиза. При длительном голодании щавелевоуксусная кислота расходуется на образование глюкозы путем глюконеогенеза, а следовательно, она недоступна для реакции с ацетилКоА. Таким образом, без должного уровня щавелевоуксусной кислоты цикл трикарбоновых кислот не способен полностью окислять повышенное количество молекул ацетил-КоА, а поэтому они используются на синтез кетоновых тел.
Кетозы имеют место у высокоудойных коров, и первым клиническим признаком является частичный или полный отказ поедания концентратов, хотя животные продолжают поедать сено, силос. Затем коровы становятся вялыми, апатичными, руминация прекращается и резко снижается удой молока. В выдыхаемом воздухе наличие запаха ацетона.
Кетозы могут наблюдаться у молочных коров как высокой, так и низкой упитанности. Клинические кетозы характеризуются гипогликемией, повышением уровня кетоновых тел, свободных жирных кислот и бета-гидроксибутирата в крови. Гликемия может достигать 30 мг% (1,65 ммоль/л), поэтому при кетозах рекомендуются внутривенные введения растворов глюкозы (100–200 г в виде 10–20% раствора 1–2 раза в сутки), а также оральное введение животному пропионовой кислоты совместно с пропиленгликолем в течение 2–5 дней. В этом случае пропионовая кислота более быстро нормализует уровень сахара в крови, тогда как пропиленгликоль оказывает пролонгированное действие.
Использование при кетозах пропионовой кислоты объясняется следующим образом. При кетозах нарушен углеводный обмен, а значит, нарушен синтез щавелевоуксусной кислоты – ключевой участник цикла Кребса. При этом распад жиров приводит к появлению больших количеств молекул ацетил-КоА, которые не могут быть окислены до СО2 и Н2О в реакциях цикла Кребса. В этой ситуации катаболизм пропионовой кислоты, вводимой в организм животного, приводит к повышению уровня щавелевоуксусной кислоты и к усилению активности реакций цикла Кребса. В результате, «излишки» молекул ацетил-КоА не поступают в реакции синтеза кетоновых тел.
Поскольку кетозы – это нарушения энергетики организма животного, связанные с повышенной продукцией молока, поэтому профилактика и контроль болезни основывается на должной диете. Особенно опасными являются для коров рационы, содержащие избыток силоса с масляной ферментацией, высоким уровнем азота, или корма с большим избытком белков.
Следует указать на изменение величины рН крови при кетозах в кислую сторону вследствие накопления ацетоуксусной и бета-гидроксимасляной кислот (ацидоз). Эти сдвиги, выявляемые на основании определения резервной щелочности крови, неизбежно сказываются на активности ферментов, так как каждый фермент имеет свой определенный оптимум рН. Нарушения активности ферментов неизбежно находят отражение в обменах веществ в целом, что и является причиной выраженного снижения молочной продуктивности животных.
При одновременном повышении в крови коров концентрации свободных жирных кислот, билирубина, трансаминазной активности при снижении концентрации глюкозы, альбумина, холестерина, инсулина возможно развитие субклинического ожирения печени (жировая дистрофия, жировой гепатоз). Эта патология имеет место у высокопродуктивных коров с высоким уровнем обмена веществ как результат несбалансированности рационов по уровню энергии в период стельности. У коров с высокой упитанностью низкий запас гликогена и мобилизация жиров из жировых депо организма после отела приводят к накоплению ацетил-КоА в печени. Избыточные количества ацетата в печени приводят к нарушению нормальных функций этой железы с признаками жировой дистрофии. Синтез альбумина в печени угнетается, что находит отражение в низком уровне этого белка в плазме крови. Свидетельством поражения печени является так же очень высокое отношение АЛТ/АСТ в пробах крови этих животных. При этом частые нарушения функций суставов, остеодистрофии, кетозы являются явным свидетельством развития у таких животных состояния метаболического стресса.
Отдельные коровы продолжают сохранять аппетит, другие находятся в состоянии депрессии, их движения становятся не координированными. С целью контроля ожирения печени у коров следует избегать
