Способ ранней оценки молочной продуктивности коров
Владельцы патента RU 2755816:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук" (RU)
Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ ранней оценки молочной продуктивности коров, включающий отбор образцов венозной крови в количестве не менее 6 мл из хвостовой вены коров на 30-50 сутки после отела, дальнейшее выделение сыворотки путем центрифугирования в течение 10 минут при скорости 1000 g, оценку концентрации марганца и выявление перераспределения марганца по различным белковым фракциям методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с высокоэффективной жидкостной хроматографией, при концентрации марганца в сыворотке крови ниже 0,0016 мкг/мл и общем содержании марганцевых форм ниже 0,00095 мкг/мл животное относят к группе с потенциально высокой молочной продуктивностью, при концентрации марганца сыворотки крови выше 0,0016 мкг/мл и общем содержании марганцевых форм выше 0,00095 мкг/мл - соответственно к группе с потенциально низкой молочной продуктивностью. Изобретение позволяет оценить на раннем возрасте молочную продуктивность на основании данных анализа спектра металлолигандных форм марганца сыворотки крови коров. 5 табл.
Изобретение относится к области животноводства, в частности к молочному скотоводству и может быть использовано для ранней оценки молочной продуктивности на основании данных анализа спектра металло-лигандных форм марганца сыворотки крови коров.
Изучение элементного статуса организма является важным инструментом многих исследований, так как в здоровом организме гомеостаз всех металлов жестко контролируется, а его нарушение является причиной или следствием многих изменений, например, снижения продуктивности молочных коров [1]. Изменение молочной продуктивности может возникнуть в результате не только дефицита или избытка определенного элемента, но и из-за взаимодействия между различными ионами металлов и наличия металлосвязывающих (хелатирующих) агентов. Установить данные изменения определенного микроэлемента, в частности марганца, позволяет метод анализа металло-лигандных форм (speciation analysis). Данный метод представляет собой определение относительного и абсолютного содержания нескольких химических форм в образце.
Ближайшим аналогом изобретения является способ прогнозирования молочной продуктивности коров по элементному составу шерсти [2]. Данный способ включает отбор образцов шерсти коров и дальнейшую оценку концентрации )Pb и Cd методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, при сумме молей Pb и Cd ниже 0,253 ммоль/г шерсти корову относят к группе коров с потенциально высокой молочной продуктивностью.
Недостатком способа является то, что развитие методов аналитической химии привело к пониманию того, что общая концентрация химических элементов не может предоставить полную информацию об их воздействии на живые организмы. Только знание химической формы элемента может предоставить информацию о возможных химических и биохимических процессах и, таким образом, привести к большему пониманию токсичности или эссенциальности элемента [3]. По этой причине определение химической формы элемента имеет большее прикладное значение.
Техническим результатом изобретения является разработка способа для ранней оценки молочной продуктивности на основании данных анализа металло-лигандных форм марганца (speciation analysis) сыворотки крови коров.
Предлагаемый способ отличается использованием высокочувствительных аналитических методов (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой с высокоэффективной жидкостной хроматографией), позволяющих выявить перераспределение марганца по различным белковым фракциям даже при изменении уровня марганца в диапазоне нормальных значений.
Способ реализован следующим образом.
Исследования выполнялись на клинически здоровых коровах черно-пестрой породы (n=50) разводимых в условиях одного хозяйства (СПК КПЗ «Вологодский», Вологодская область).
Забор крови, объемом не менее 6 мл, осуществлялся из хвостовой вены в вакуумные пробирки с активатором свертывания крови и гелем для отделения эритроцитарной массы на 30-50 сутки после отела.
Отделение сыворотки производилось путем центрифугирования образцов в течении 10 минут при скорости 1000 g.
Уровень микроэлементов Cu, Fe, Mn и Zn в сыворотке крови определялся методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.
Показатели молочной продуктивности коров оценивались по количеству белка и жира в молоке, а также по среднесуточному удою.
На первом этапе для определения силы взаимодействий между изучаемыми эссенциальными элементами и показателями молочной продуктивности коров были рассчитаны коэффициенты ранговой корреляции Спирмена (табл. 1).
В результате было установлено наличие достоверных (р<0,05 и р<0,01) отрицательных корреляционных взаимодействий между показателями молочной продуктивности и уровнем марганца в сыворотке крови коров.
Далее для формирования групп сравнения выделяли животных с низконормальными значениями (концентрация Mn до 25-го процентиля) и высоконормальными значениями (концентрация Mn выше 75-го процентиля), эти значения составили 0,0016 и 0,0625 мкг/мл, соответственно (табл. 2).
В сформированных группах проводили speciation analysis методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с высокоэффективной жидкостной хроматографией и сравнение показателей молочной продуктивности.
Для проверки достоверности разработанного способа из числа коров черно-пестрой породы в период раздоя (30-50 сутки после отела) были отобраны 50 голов. Содержание марганца в сыворотке крови всех животных находилось в интервалах физиологической нормы [4]. Однако, результаты анализа металло-лигандных форм марганца показали, что в группе с высоконормальными значениями марганца отмечались достоверно более высокие значения марганцевых фракций (табл. 3).
Уровень α2-макро-глобулина (тетрамер) увеличился в 12 раз (р<0,05), α2-макро-глобулина (димер) в 25 раз (р<0,05), α2-макро-глобулина (мономер) в 140 раз (р<0,05), трансферрина в 83 раза (р<0,05), цитрата в 132 раза (р<0,05), уровень «свободного» марганца в 50 раз (р<0,05).
При этом было выявлено, что у животных с высоконормальными значениями марганца (выше 0,0016 мкг/мл) и общим содержанием марганцевых белковых фракций сыворотки крови выше 0,00095 мкг/мл происходило достоверное снижение показателей продуктивности (табл. 4). Среднесуточный удой снижался на 22,7% (р<0,05), содержание жира и белка на 25% (р<0,05).
В качестве подтверждения результатов исследования, были рассчитаны коэффициенты корреляций между общим содержанием марганцевых белковых фракций сыворотки крови и показателями молочной продуктивности коров (табл.5).
Полученные результаты показали наличие достоверных корреляционных связей (р<0,05) между общим содержанием марганцевых белковых фракций сыворотки крови, среднесуточным удоем и содержанием жира и белка в молоке.
Таким образом, можно сделать заключение, что предложенный способ является патентоспособными и может быть использован для ранней оценки молочной продуктивности коров.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1
Корова №2283. Концентрация марганца в сыворотке крови ниже 0,0016 мкг/мл (0,00075 мкг/мл), содержание марганцевых форм ниже 0,00095 мкг/мл (0,00079 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составлял 42,3 кг, содержание жира - 4,2 кг, белка - 3,6 кг.
Пример 2
Корова №2308. Концентрация марганца в сыворотке крови ниже 0,0016 мкг/мл (0,0014 мкг/мл), содержание марганцевых форм ниже 0,00095 мкг/мл (0,00065 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составлял 40,8 кг, содержание жира - 4,1 кг, белка - 3,7 кг.
Пример 3
Корова №2801. Концентрация марганца в сыворотке крови выше 0,0016 мкг/мл (0,0767 мкг/мл), содержание марганцевых форм выше 0,00095 мкг/мл (0,07454 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с низким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составлял 35,6 кг, содержание жира - 3,3 кг, белка - 2,4 кг.
Источники информации
1. Казакова Т.В. Суммарное накопление тяжелых металлов-микроэлементов в шерсти в связи с молочной продуктивностью коров / Т.В. Казакова, О.В. Маршинская, С.А. Мирошников, С.В. Нотова, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, Е.А. Тяпугин // Животноводство и кормопроизводство. - 2020. - №2 (103). - С. 8-23.
2. Патент на изобретение RU 2701350 Способ прогнозирования молочной продуктивности коров по элементному составу шерсти // С.А. Мирошников, С.В. Нотова, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, Б.Г. Рогачев, А.В. Егиазарян, М.Я. Курилкина. опубликовано: 25.09.2019.
3. Essentials of Medical Geology: Impacts of the Natural Environment on Public Health. Selinus O, Alloway B, Centeno JA, Finkelman RB, Fuge R, Lindh Ulf, Smedley P, editors. Burlington, MA: Elsevier Academic Press; 2005: 812 p.
4. Van der Drift S., Grotentraast R., Carp-Van Dijken S., Muskens J. and Counotte G. Reference intervals for concentrations of trace elements in serum of dry cows // https://www.gdanimalhealth.com/~/media/Engelse%20site/Files/Experts/GD1965_Wetenschappelijke%20poster%20Concentrations%20of%20trace%20elements_Saskia_WEB%20(3).ashx.
Способ ранней оценки молочной продуктивности коров, включающий отбор образцов венозной крови в количестве не менее 6 мл из хвостовой вены коров на 30-50 сутки после отела, дальнейшее выделение сыворотки путем центрифугирования в течение 10 минут при скорости 1000 g, оценку концентрации марганца и выявление перераспределения марганца по различным белковым фракциям методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с высокоэффективной жидкостной хроматографией, при концентрации марганца в сыворотке крови ниже 0,0016 мкг/мл и общем содержании марганцевых форм ниже 0,00095 мкг/мл животное относят к группе с потенциально высокой молочной продуктивностью, при концентрации марганца сыворотки крови выше 0,0016 мкг/мл и общем содержании марганцевых форм выше 0,00095 мкг/мл - соответственно к группе с потенциально низкой молочной продуктивностью.
