Как работает рубец?

О связи процессов, протекающих в рубце, с продуктивностью коровы и свойствами коровьего молока

Август 2016 г.
Антон Касков
Фото Татьяны Южаниной

Многие процессы, негативно влияющие на здоровье коровы, начинаются в ее рубце. Изменение микрофлоры рубца становится причиной 5,7% случаев низкой продуктивности коров, 29,4% случаев гинекологических заболеваний, 12,5% случаев заболеваний вымени, 14,2% случаев заболеваний конечностей, 10,1% случаев нарушений обмена веществ, 7,5% случаев заболеваний пищеварительной системы и 27,4% случаев иных недугов.

        Об этом 31 марта сообщила в своем докладе на семинаре «Особенности пищеварения и обмена веществ
у высокопродуктивного КРС» в ВятГСХА специалист по животноводству компании «Биотроф» Елена Дубровина
(г. Санкт-Петербург). Предлагаем вашему вниманию запись части выступления Елены Германовны.

*    *    *

        – Известно, что рубец КРС – это место обитания многочисленной и разнообразной микрофлоры. Эта активная микробиоэкосистема дополняет функции организма животного-хозяина, играя основную роль в процессе перева-
ривания кормов, является единственным источником биосинтеза некоторых метаболитов, выполняет функцию защиты от патогенов, продуцируя антимикробные вещества. Состав и жизнедеятельность микроорганизмов-симби-
онтов рубца оказывает влияние на функционирование всех органов и систем макроорганизма.
        В течение последних лет во многих хозяйствах России одновременно с ростом молочной продуктивности коров наблюдают ухудшение их здоровья, преждевременное выбытие, низкие показатели воспроизводства, снижение качества молока. Многие исследователи связывают данные проблемы с нарушениями микробного сообщества рубца.
        Известно, что микрофлора рубца КРС является достаточно сложной симбиотической экосистемой и включает сотни видов бактерий, грибов, метаногенных архей. Известно также, что большинство микроорганизмов рубца – строгие анаэробы, не выдерживающие воздействия кислорода, что затрудняет их изучение. Сегодня уже доказано, что доля неизученных видов микроорганизмов составляет по разным оценкам до 90%.
        В настоящее время установлено, что патогенные бактерии являются постоянными обитателями рубца КРС и могут достаточно долго существовать в организме, не вызывая заболеваний, а также могут быть вытеснены из организма полезными симбиотическими представителями нормальной микрофлоры. Однако при неудовлетвори-
тельных зоогигиенических условиях содержания КРС, плохом качестве скармливаемого корма, при несбалансиро-
ванном кормлении, резкой смене рациона происходит нарушение кишечной микрофлоры КРС: активное размноже-
ние патогенных бактерий и вытеснение ими представителей нормальной микрофлоры со всеми негативными последствиями.

Роль микроорганизмов и их значение для здоровья КРС

Источник – презентация Елены Дубровиной.

*    *    *

С увеличением количества лактаций в рубце коров:

• возрастает количество эубактерий, продуцирующих уксусную кислоту, которая участвует в синтезе жира молока, что приводит к увеличению количества жира в молоке,
• снижается количество вейлионелл, продуцирующих пропионовую кислоту, необходимой для образования глюкозы и лактозы, из которых образуется молоко и молочный белок, что приводит к снижению удоев и содержания белка в молоке,
• снижается содержание патогенов – стафилококков и кампилобактерий (возбудителей мастита), фузобактерий (возбудителей некробактериоза), энтеробактерий (возбудителей гастроэнтеритов).

        Увеличение количества лактаций было отрицательно связано с содержанием в рубце коров вейлионелл, кото-
рые обладают способностью утилизировать кислоты в рубце, включая молочную кислоту, и положительно связано с содержанием в рубце коров эубактерий, которые обладают способностью ферментировать сахара кормов в лету-
чие жирные кислоты, в т.ч. уксусную, масляную, а также в муравьиную.
        Таким образом, с увеличением количества лактаций возрастает количество кислот-продуцирующих микроор-
ганизмов (эубактерий) и уменьшается количество бактерий, способных усваивать органические кислоты (вейлио-
неллы).
        Кроме того, изменение бродильных процессов (увеличение синтеза уксусной кислоты и снижение пропионовой) может быть связано с нарушением сахаро-протеинового отношения в рационе, а именно при белковом перекорме
с одновременным дефицитом в рационе углеводов.
        Стоит отметить, что увеличение количества лактаций коров было отрицательно связано с содержанием патогенов в рубце: стафилококков и кампилобактерий (возбудителей мастита), фузобактерий (возбудителей некробактериоза), энтеробактерий (возбудителей гастроэнтеритов). То есть чем больше было у коров лактаций,
тем меньше наблюдалось патогенов в рубце.

*    *    *

        Величина среднесуточного удоя была выше у коров, у которых в рубце находилось:

• больше полезных целлюлозолитических бактерий (термоанаэробактерий, лахноспир и руминококков) и грибов-хитридиомицетов,
• больше лактатферментирующих вейлионелл, ферментирующих молочную кислоту в пропионовую, что повышает синтез глюкозы, необходимой для производства молока, и одновременно снижает риск развития лактатного ацидоза,
• больше бацилл, обладающих, как правило, многими полезными свойствами, в том числе противомикробной активностью в отношении патогенов, и целлюлозолитическими свойствами,
• ниже количество патогенов – фузобактерий, стафилококков и транзитных бактерий, попадающих в рубец
  с кормом.

        Содержание полезных целлюлозолитических бактерий (термоанаэробактерий, лахноспир и руминококков)
и лактат-ферментирующих вейлионелл было положительно связано с уровнем среднесуточных удоев. Отмечена достоверная положительная связь между количеством бацилл в рубце коров и величиной среднесуточного удоя. Стоит отметить, что бациллы обладают многими полезными свойствами, в том числе противомикробной актив-
ностью в отношении патогенов и целлюлозолитическими свойствами.
        Количество фузобактерий, стафилококков и транзитных бактерий было отрицательно связано с уровнем среднесуточных удоев. Таким образом, чем выше были удои коров, тем больше в рубце наблюдалось целлюлозо-
литиков и меньше патогенов. Данные метаболические процессы в организме коров также тесно связаны
с микробиологическими процессами в рубце.
        Следует отметить, что количество фузобактерий в рубце коров обычно возрастает при лактатном ацидозе, который наблюдается при нарушении ферментативных процессов в рубце: при увеличении ферментации крахмала комбикорма и снижении клетчатки. При этом крахмал кормов ферментируется бактероидами до молочной кислоты, которая затем должна сбраживаться лактатферментирующими вейлионеллами до пропионовой.
        Поскольку в связи с увеличением количества лактаций коров уменьшается количество вейлионелл, молочная кислота не полностью усваивается микроорганизмами и накапливается в рубце. Это приводит к угнетению роста целлюлозолитических бактерий и грибов-хитридиомицетов, чувствительных к подкислению и снижению рН.
        В связи с этим в рубце начинают размножаться патогенные микроорганизмы, не чувствительные к снижению рН, в том числе фузобактерии, основным питательным компонентом которых является молочная кислота. Таким образом, повышенное содержание фузобактерий, стафилококков, транзитной микрофлоры и пониженное – бацилл, целлюлозолитических и лактат-ферментирующих бактерий наблюдается при низком уровне среднесуточного удоя и свидетельствует о повышенном риске развития лактатного ацидоза коров.

*    *    *

        Содержание жира в молоке было выше у коров, у которых в рубце:

• содержание целлюлозолитических термоанаэробактерий, продуцирующих уксусную кислоту, которая участвует в синтезе жира молока, было выше,
• доля лактатферментирующих вейлионелл, которые в основном ферментируют углеводы кормов не в уксусную, а преимущественно в пропионовую кислоту, была ниже,
• количество транзитной микрофлоры, попадающей с кормом, было ниже.

        Содержание полезных целлюлозолитических термоанаэробактерий было положительно связано с количеством жира в молоке. Вероятно, это связано с тем, что целлюлозолитические термоанаэробактерии продуцируют значи-
тельные количества уксусной кислоты, которая участвует в синтезе жира молока. Таким образом, увеличение количества целлюлозолитических термоанаэробактерий приводит к повышению количества жира в молоке.
        При этом количество лактатферментирующих вейлионелл было отрицательно связано с количеством жира в молоке. Вероятно, это связано с тем, что селеномонады в основном ферментируют углеводы кормов не в уксусную, а преимущественно в пропионовую кислоту. Таким образом, увеличение количества вейлионелл приводит к сниже-
нию количества жира в молоке.
        Кроме того, установлено, что количество транзитной микрофлоры отрицательно воздействует на содержание жира в молоке. Повышенное содержание транзитных микроорганизмов, которые в основном представлены псевдомонадами, обычно наблюдается в рубце коров с нарушением состава микробного сообщества (в связи
со снижением рН в рубце).
        В рубце здоровых животных с нормальным рН размножение посторонней микрофлоры, попадающей с кормом, обычно ингибируется. В связи с этим, повышенное содержание посторонней микрофлоры и пониженное – целюло-
золитических бактерий в рубце коров может свидетельствовать о нарушении состава микробного сообщества в рубце и риске возникновения лактатного ацидоза.
        Таким образом, чем выше содержание целлюлозолитических микроорганизмов, а также чем ниже содержание лактатферментирующих вейлионелл и транзитной микрофлоры в рубце коров, тем выше содержание жира
в молоке.

*    *    *

        Содержание белка в молоке было выше у коров, у которых в рубце:

• было выше содержание амилолитических бактероидов (ферментирующих крахмал комбикорма), лактатферментирующих вейлионелл, бацилл, бифидобактерий, кампилобактерий и стафилококков,
• пониженное количество полезных целлюлозолитических термоанаэробактерий, эубактерий, молочнокислых бактерий, транзитной микрофлоры и некультивируемых бактерий.

        Данное соотношение микроорганизмов в рубце для животных, в рационе которых повышенное количество концентратов, и может свидетельствовать о повышенном риске развития лактатного ацидоза.
        Установлена положительная связь между количеством белка в молоке и содержанием бактероидов, лактатфер-
ментирующих вейлионелл, бацилл, бифидобактерий, кампилобактерий и стафилококков, а также отрицательная – с долей термоанаэробактерий, эубактерий, молочнокислых бактерий, транзитной микрофлоры и некультивируемых бактерий.
        Полученная связь обусловлена особенностями метаболизма бактерий в рубце коров. Бактероиды – амило-
литические бактерии, ферментирующие крахмал комбикормов в основном до молочной кислоты, которая затем ферментируется до пропионовой кислоты (предшественницы лактозы и молочного белка) лактатферментирую-
щими вейлионеллами.
        Наибольшее количество бактероидов в рубце коров наблюдается в связи с высоким содержанием в рационе животных концентратов. При этом обычно наблюдается сдвиг в составе микрофлоры рубца: понижение количества целлюлозолитиков, повышение количества патогенных микроорганизмов (стафилококков, кампилобактерий),
а также транзитной микрофлоры в рубце. Данное соотношение микроорганизмов в рубце может свидетельствовать о риске возникновения лактатного ацидоза.
        Таким образом, наибольшее содержание белка в молоке у коров может наблюдаться при повышенном уровне концентратов в рационе животных. Однако при этом возможен существенный сдвиг и нарушение микробного сообщества рубца, приводящее к возникновению лактатного ацидоза.
        С увеличением доли концентратов в рационе связано снижение в рубце доли целлюлозолитиков и лактатутили-
зирующих видов и увеличение доли амилолитиков, лактобактерий и патогенных фузобактерий. В результате того, что во многиххозяйствах молочную продуктивностькоров повышают не за счет улучшения качества объемистых кормов, как того требует генетический потенциал животных, а путем скармливания большего количества концен-
тратов, состав микрофлоры рубца нарушается.
        Рубец больных коров практически не содержит бактерий, способных ферментировать растительные корма.
Это приводит к тому, что у выбракованных по лактатному ацидозу коров микробиом рубца значительно отличается от микробиома рубца клинически здоровых.