Внедрение новейших препаратов и экологически чистых технологий
ruen
+7 (495) 565-41-94

Холин

 

R.R. Grummer

Balchem Corporation, New Hampton, New York Department of Dairy Science, University of Wisconsin-Madison

 

ВВЕДЕНИЕ

Холин является необходимым питательным веществом для многих животных, включая крыс, мышей, собак, свиней, морских свинок, кур и форели. Холин часто относят к витаминам, однако, он не подходит ни под одно из классических определений витаминов. Он не является ко-фактором для ферментов, может синтезироваться внутри организма, и требуется в больших количествах по сравнению с витаминами. Тот факт, что он может синтезироваться эндогенно, не означает, что холин не относится к необходимым питательным веществам. Дефицит холина проявляется в замедленном росте, нарушении работы почек и жировой инфильтрации печени. Он необходим для нормальной работы всех клеток. Наиболее часто встречающаяся форма холина в биологических системах – фосфатидилхолин (PC), фосфолипид являющийся компонентом всех клеточных мембран и липопротеинов, отвечающих за транспорт липидов в кровеносной системе. Холин является донором метильных групп, и, таким образом, он может взаимодействовать с другими питательными веществами, участвующими в метаболизме углерода (например, фолатами). Он также входит в состав ацетилхолина – важного нейромедиатора.

The National Research Council (NRC), 2001 написал: “Определение потребности холина, как для лактирующих дойных коров, так и для коров в транзитный период от конца сухостоя к ранней лактации, потребует проведения большего количества исследований, чем доступно на момент настоящей публикации.” С момента последний публикации NRC прошло уже 12 лет, и за это время не было объявлено о формировании нового комитета для выпуска следующего NRC. Это означает, что публикация 8 издания состоится не ранее 2016 г. После последней публикации NRC, было проведено большое количество опытов с целью изучения влияния защищенного холина на дойных коров, в частности в переходный период от позднего сухостоя к ранней лактации. В свете новых исследований, до выхода редакции NRC, кажется целесообразным начать обсуждение того, является ли холин необходимым питательным веществом в рационах дойных коров.

 

КОРОВЫ В ТРАНЗИТНЫЙ ПЕРИОД И БИОЛОГИЯ ХОЛИНА

В нескольких исследованиях было выявлено, что у 50-60% коров в транзитный период обнаруживается тяжелая форма жировой инфильтрации печени (Bobe et al., 2004). Эти опыты были проведены во многих странах на разных породах скота при разных системах содержания, в результаты не включали неблагополучные стада и больных животных. Все эти исследования предполагают, что развитие жировой инфильтрации печени является “нормальной” частью биологии коров. Так как жировая инфильтрация печени является типичным симптомом дефицита холина, логично предположить, что коровы в транзитный период обычно испытывают его недостаток.

При отеле происходят изменения гормонального фона, которые являются триггером к интенсивной мобилизации липидов из жировой ткани, в результате чего происходит 5-10-кратное увеличение в крови концентраций неэтерифицированных жирных кислот (NEFA) (Grummer, 1993). В период ранней лактации, когда у коров отрицательный баланс энергии, уровни NEFA остаются высокими, хотя и в меньшей степени. В момент перехода коров из сухостойного периода к лактации, циркуляция крови в печени увеличивается в два раза (Reynolds et al., 2003). Концентрация NEFA и кровоток являются двумя основными факторами, определяющими то, какое количество NEFA остается в печени. Как результат, при отеле суточное количество в печени увеличивается в 13 раз, от приблизительно 100-1300 г/день (Reynolds et al., 2003). Не все жирные кислоты остаются в печени и проводят к ее ожирению. Однако, Drackley et al., (2001) установил, что при пике концентрации NEFA в крови, около 600 г могут депонироваться в течение 24 часов, что будет соответствовать повышению содержания жира в печени до 6-7%, по массе. Содержание жира в печени более 5% ветеринарным сообществом считается от умеренной до тяжелой формы жировой инфильтрации. Важно понимать, что это значительное повышение депонирования NEFA в печени является частью нормальной биологии коров в переходный период и не относится только к коровам с ожирением, содержащихся на неподходящих рационах или при плохих условиях окружающей среды.

Наиболее желаемая судьба жирных кислот, попадающих в печень, это полное окисление, обеспечивающее энергию для реэтерификации и экспорта в форме триглицеридов в составе липопротеинов низкой плотности (VLDL). В переходный период окисление в печени увеличивается приблизительно на 20% (Drackley et al., 2001). Это увеличение не является стратегическим ходом печени коровы с целью регулирования потребления NEFA при отеле. Это происходит из-за повышения метаболической активности печени. К сожалению, увеличение окисления не является достаточным для регулирования доли жирных кислот в печени. В исследованиях, проведенных 25 лет назад в University of Wisconsin (Kleppe et al., 1988) и Michigan State University (Pullen et al., 1990), было выявлено, что жвачные, по сравнению с моногастричными, имеют низкую способность к экспорту триглицеридов из печени в форме VLDL. Эта неспособность к значительному увеличению окисления жирных кислот и есть причина, по которой у коров в переходный период, при повышенной концентрации в крови NEFA, происходит жировая инфильтрация печени.

Из этого очевидно, что дефицит холина – лимитирующий фактор для экспорта VLDL триглицеридов из печени. На многих видах, при использовании большого количества экспериментальных подходов, было выявлено, что уровень экспорта VLDL в значительной степени зависит от синтеза в печени PC (Cole et al., 2011). Модели включали моногастричных, содержащихся на бедных по холину рационах, культуры гепатоцитов, культивируемых на средах с дефицитом холина и метионина, и мышах, у которых отсутствовали гены, ответственные за синтез PC (Cole et al., 2011). Интересно, что случаев зависимости синтеза каких-либо других фосфолипидов от образования в печени и выделения VLDL обнаружено не было. Кроме прямого синтеза PC из поступающего с кормом холина, существует эндогенный печеночный синтез PC путем метилирования фосфотидилэтаноламина (PE). Sharma and Erdman (1988) описали, что холин подвергается значительному распаду в рубце дойных коров, в результате чего в тонком кишечнике всасывается только небольшое его количество. Попадание в двенадцатиперстную кишку холина увеличивалось менее чем на 2 г/день, даже при повышении потребления более чем 300 г/д. Таким образом, жвачные, в большей степени, чем моногастричные, зависят от эндогенного синтеза PC из PE. Достаточно ли коровам в переходный период эндогенного синтеза PC из PE или требуется дополнительное введение холина? Большое количество коров в переходный период с умеренной или тяжелой формой инфильтрации печени предполагает, что эндогенного синтеза недостаточно.

 

ПРОЯВЛЕНИЯ ДЕФИЦИТА ХОЛИНА У ДОЙНЫХ КОРОВ В ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОД

В первую очередь, дефицит холина у коров в переходный период проявляется в развитии жировой инфильтрации печени в послеотельный период (Grummer, 1993; Bobe et al., 2004). Более явным доказательством является то, что дача коровам защищенного холина способствует снижению ожирения печени (Cooke et al., 2007; Zom et al., 2011). Голландские исследователи (Goselink et al., 2012) выявили значительную экспрессию генов для белка-переносчика микросомальных триглицеридов (MTTP) в печени коров в переходный период, получавших защищенный холин (RPC). MTTP – белок, необходимый для синтеза VLDL в печени. Это является твердым доказательством того, что недостаток холина вызывает нарушение жирового обмена в печени.

Скармливание коровам в переходный период RPC вызывает не только снижение содержание жира в печени, но способствует улучшению состояния здоровья и повышению продуктивности. Lima et al. (2011) наблюдал снижение количества случаев клинического проявления кетоза, маститов и заболеваемости, при скармливании RPC с 25 дня до отела до 80 дня после. В течение продолжительного времени известно, что повышенное содержание жира в печени связано с низкими репродуктивными показателями (Bobe et al., 2004). В одном исследовании при даче RPC оплодотворяемость увеличилась (Oelrichs et al., 2004), а в другом нет (Lima et al., 2011). Нами (Grummer and Crump, неопубликованные данные) был недавно проведен мета-анализ 13 опытов, в которых коровы в переходный период получали RPC (Таблица 1). Стабильность в корме или биодоступность источника холина не рассматривали в качестве критериев для выбора опытов. Исследования не проверяли на “обоснованность”. Для анализа должны были быть доступны описания обработок и размеры образцов (стандартная ошибка значения). Десять из тринадцати опытов были опубликованы в рецензируемых журналах. В анализируемых исследованиях, RPC скармливали перед отелом. Время начала введения RPC варьировалось в пределах 28-7 дней до ожидаемой даты отела. Дачу RPC прекращали в любой день после даты отела (один опыт) вплоть до 120 дня лактации. Учитывали следующие параметры: суточное потребление сухого вещества, удои, удой в зависимости от обменной энергии, % жира, % белка, содержание жира и белка. Было доступно ограниченное количество данных для анализа содержания жира в печени или параметров крови, связанных с энергией. При анализе было выявлено значительное увеличение – 4,9 фунтов молока/день и 1,6 фунта потребленного сухого вещества/день (Таблица 2; Рисунок 1). Общее содержание молочного жира и белка сильно затронуты не были, в отличие от удоев (Таблица 2). Эти исследования были проведены в нескольких странах, при различных условиях содержания и не включали в себя неблагополучных стад или больных коров. Это подразумевает то, что успех использования защищенного холина можно оценить на большом количестве стад. Компенсация дефицита холина не только снижает жировую инфильтрацию печени, но улучшает экономически важные для производителей показатели.

 

Таблица 1. Опыты, включенные в мета-анализ

Опыт Доза холина, г/д Продукт Продолжительность Экспериментальные единицы Соотношение
Hartwell et al., 2000 0,6,12 Capshure -21-120 24 M
Zom et al., 2011 15 ReaShure -21-42 19 M
Lima et al., 20071 15 ReaShure -25-80 4 (pen) M, P
Lima et al., 20071 15 ReaShure -22-0 5 (pen) P
Oelrichs et al., 20021 15 ReaShure -28-100 32 M, P
Zahra et al., 2006 14 ReaShure -25-28 91 M, P
Piepenbrink et al., 2003 11,15, 19 ReaShure -21-63 12 M
Guretzky et al., 2006 15 ReaShure -21-21 21 M
Elek et al., 2008 25/50 Pre/Post Norcol-25 -25-60 16 M, P
Ardalan et al. 2011 14 Col 24 -28-70 20 M, P
Pinotti et al. 2003 20 Overcholine 45% -14-30 13 M
Xu et al. 2006 #1 7.5 Неизвестно -7-21 7 M
Xu et al. 2006 #2 11,22,33 Неизвестно -15-15 9 M, P

 

Таблица 2. Мета-анализ 13 опытов, исследующих влияние дачи RPC коровам в переходный период на потребление сухого вещества и молоко.

  Контроль RPC Ошибка P =
Потребление СВ, фунт/д 39,98 41,60 0,46 0,0042
Молоко, фунт/д 70,88 77,75 0,75 <,0001
Молоко по ОЭ, фунт/д 76,87 82,78 1,33 0,0038
Жир, фунт/д 2,788 3,042 0,086 0,021
Белок, фунт/д 2,300 2,467 0,053 0,010

 

Рисунок 1. Результаты отдельных опытов из мета-анализа 13 исследований влияния дачи коров в переходный период защищенного холина (Grummer and Crump, неопубликованные данные).

 

МОЖНО ЛИ ЗАМЕНИТЬ ЗАЩИЩЕННЫЙ ХОЛИН ЗАЩИЩЕННЫМ МЕТИОНИНОМ?

Защищенный метионин часто рассматривается в качестве возможной альтернативы защищенному холину для дойных коров в переходный период. И метионин, и холин служат донорами метильных групп. Метильные группы метионина могут использоваться для эндогенного синтеза PC из PE. Таким образом, имеется концептуальная основа для замещения холина метионином. Кроме того, метионин является аминокислотой и необходим для синтеза аполипопротеинов.

С целью исследования влияния аналогов кормового метионина или защищенного метионина на содержание жира в печени было проведено пять опытов. Дача 13 г/д 2- гидрокси-4-(метилтио)-бутановой кислоты (HMB; также известной как гидроксианалог метионина или MHA) не вызывала снижения аккумуляции триглицеридов в печени сухостойных коров см ограниченным рационом (Bertics and Grummer 1999). Дача HMB в количестве 0, .13, .20% от сухого вещества, начиная с 21 дня до отела до 84 дня после, в первый день после отела не влияла на содержание в печени триглицеридов и привела к тенденции (P < 0,15) квадратичного повышения их концентрации к 21 дню после отела (Piepenbrink et al., 2004). Также квадратичное влияние HMB на содержание жира в молоке, говорит о том, что коровы чувствительны к обработке. Соотношение количества HMB, всосавшегося в желудочно-кишечном тракте и метаболизовавшегося до метионина в печени не определено.

Коровы, получавшие с кормом 0 или 10.5 г метионина/день в виде Smartamine начиная с 14 дня до отела до 105 после, имели одинаковое содержание липидов в печени (Socha, 1994). Количество триглицеридов в печени не определялось. Процент молочного белка увеличивался, что указывает на то, что добавка влияла на содержание метионина в крови. Дача 9 г Mepron/день перед отелом и 18 г Mepron/ день после отела повышала концентрацию триглицеридов в печени (P=0,02), но значения, полученные по 4 образцам биопсии, отобранным в течение 16 недель, были небольшими и повышение быль незначительным (Preynat et al., 2010). Процент молочного белка, при введении Mepron увеличивался, что указывает на улучшение статуса метионина. Дача MetaSmart (.18% от СВ) или Smartamine (.07% от СВ) с 21 дня до отела до 20 дня после не влияла на общую концентрацию жиров и триглицеридов в печени (Osorio et al., 2001). Исследователи указывают, что у коров, получавших MetaSmart и Smartamine, общее содержание жиров в печени между 7 и 21 днем после отела было разным (P < 0,04), что говорит о том, в этот период метионин предотвращает повышение аккумуляции липидов. Обоснование подобного метода анализа данных было непонятным, так как исследователи не указывали, что было значительное время отбора проб после взаимодействия обработок. При введении метионина происходило увеличение потребления сухого вещества, удоев и процента жира, говорящее о улучшении состояния по метионину (Osorio et al., 2011b). Для дальнейшего исследования данных необходимо подождать публикации полных отчетов в рецензируемых журналах. Учитывая результаты проведенных на сегодняшний день пяти исследований, очевидного доказательства того, что использование аналогов метионина или защищенного метионина, с целью профилактики жировой инфильтрации печени, взамен защищенного холина, нет.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С момента последней публикации NRC прошло много времени, и когда будет следующая – неизвестно. Соответственно, дискуссии, представленные в этой статье важны для обеспечения специалистов новой информацией относительно потребностей в питательных веществах. Со времени последней публикации NRC (2001), скопилось большое количество данных в поддержку того, что не просто необходимое, а лимитирующее питательное вещество в рационах коров в переходный период. Аналогичная ситуация возникла, когда NRC (2001) рекомендовал включение в рацион дополнительно витамина Е для улучшения состояния молочной железы и репродуктивной системы. Рекомендации были сделаны, не смотря на отсутствие титрования опытов, при учете того, что содержание витамина Е в основном рационе редко известно, и осознании множественных взаимодействий с другими антиоксидантами. Наши знания о доступности холина из защищенных источников недостаточное, также, как и о взаимодействии холина и других питательных веществ, участвующих в метаболизме углерода. Однако, существует большое количество подтверждений того, что введение в рацион дойных коров в переходный период 15 г холина/день в защищенной от распада в рубце форме, способствует снижению проявлений классических симптомов дефицита холина и улучшению состояния здоровья и продуктивности.

 

ССЫЛКИ

Ardalan, M., M. Dehghan-banadaky, K. Rezayazdi, and N. Ghavi Hossein-Zadeh. 2011. The effect of rumen-protected methionine and choline on plasma metabolites of Holstein dairy cows.

  1. Agric. Sci. doi:10.1017/S0021859610001292.

Bertics, S. J., and R. R. Grummer. 1999. Effects of fat and methionine hydroxy analog on prevention and alleviation of fatty liver induced by feed restriction. J. Dairy Sci. 82:2731-2736.

Bobe, G., J. W. Young, and D. C. Beitz. 2004. Invited review: Pathology, etiology, prevention, and treatment of fatty liver in dairy cows. J. Dairy Sci. 87:3105-3124.

Cole, L. K., J. E. Vance, and D. E. Vance. 2011. Phosphatidylcholine biosynthesis and lipoprotein metabolism. Biochim. Biophys. Acta. 1821:754-761.

Cooke, R. F., N. Silva Del Rio, D. Z. Caraviello, S. J. Bertics, M. H. Ramos, and R. R. Grummer. 2007. Supplemental choline for prevention and alleviation of fatty liver in dairy cattle. J. Dairy Sci. 90: 2413-2418.

Drackley, J. K., T. R. Overton, and G. N. Douglas. 2001. Adaptations of glucose and long-chain fatty acid metabolism in the liver of dairy cows during the periparturient period. J. Dairy Sci. 84(E. Suppl.):E100-112.

Elek, P., J. R. Newbold, T. Gaal, L. Wagner, and F. Husveth. 2008. Effects of rumen- protected choline supplementation on milk production and choline supply of periparturient dairy cows. Anim. 2:1595-1601.

Goselink, R., J. van Baal., A. Widaja, R. Dekker, R. Zom., M. J. de Veth, and A. van Vuuren. 2012. Regulation of hepatic triacylglycerol level in dairy cattle by rumen- protected choline supplementation during the transition period. J. Dairy Sci. 95:submitted.

Grummer, R. R. 1993. Etiology of lipid related metabolic disorders in periparturient dairy cattle. J. Dairy Sci. 76:3882-3896.

Hartwell, J. R., M. J. Cecava, and S. S. Donkin. 2000. Impact of dietary rumen undegradable protein and rumen-protected choline on intake, peripartum liver triacylglyceride, plasma metabolites and milk production in transition dairy cows. J. Dairy Sci. 83:2907-2917.

Guretzky, N. A., D. B. Carlson, J. E. Garret, and J. K Drackley. 2006. Lipid metabolite profiles and milk production for Holstein and Jersey cows fed rumen-protected choline during the periparturient period. J. Dairy Sci. 89:188-200.

Kleppe, B. B., A. J. Aiello, R. R. Grummer, and L. E. Armentano. 1988. Triglyceride accumulation and very low density lipoprotein secretion by rat and goat hepatocytes in vitro. J. Dairy Sci. 71:1813-1822.

Lima, F. S., M. F. Sa Filho, L. F. Greco, F. Susca, V. M. Magalhaes, and J. E. P. Santos. 2007. Effects of feeding rumen-protected choline on metabolism and lactation. J. Dairy Sci. 90 (Suppl. 1):174 Lima, F.S., M.F. Sa Filho, L. F. Creco, and J. E. P. Santos. 2011. Effects of feeding rumen-protected choline on incidence of diseases and reproduction in dairy cows. Vet J. 193(1):140-145.

National Research Council. 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle, Seventh Revised Ed. Washington, D. C.: National Academy Press.

Osorio, J. S., P. Ji, J. K. Drackley, and J. Loor. 2011. Effects of supplemental Smartamine or MetaSmart in moderate-energy close-up diets on peripartal liver tissue composition and blood metabolites. J. Dairy Sci. 94(Suppl. 1):766.

Oelrichs, W. A., M. C. Lucy, M. S. Kerley, and J. N. Spain. 2004. Feeding soybeans and rumen-protected choline to dairy cows during the periparturient period and early lactation. 2. Effects on reproduction. J. Dairy Sci. 87(Suppl. 1):344.

Piepenbrink, M. S., and T. R. Overton. 2003. Liver metabolism and production of cows fed increasing amounts of rumen-protected choline during the periparturient period. J. Dairy Sci. 86:1722-1733.

Pinotti, L., A. Baldi, I. Politis, R. Rebucci, L. Sangalli, and V. Dell’Orto. 2003. Rumen- protected choline administration to transition dairy cows: effects on milk production and vitamin E status. J. Vet. Med. A 50:18-21.

Preynat A, Lapierre H, Thivierge MC, Palin MF, Cardinault N, Matte JJ, Desrochers A, Girard CL. 2010. Effects of supplementary folic acid and vitamin B(12) on hepatic metabolism of dairy cows according to methionine supply. J Dairy Sci. 93:2130- 2142.

Pullen, D. L., J. S. Liesman, and R. S. Emery. 1990. A species comparison of liver slice synthesis and secretion of tyriacylglycerol from nonesterified fatty acids in media. J. Anim. Sci. 68:1395-1399.

Reynolds, C. K., P. C. Aikman, B. Lupoli, D. J. Humphries, and D. E. Beaver. 2003. Splanchnic metabolism of dairy cows during the transition from late gestation through early lactation. J. Dairy Sci. 86:1201-1217.

Sharma, B. K., and R. A. Erdman. 1988. Effect of high amounts of dietary choline supplementation on duodenal flow and production responses of dairy cows. J. Dairy Sci. 71:2670-2676.

Socha, M. T. 1994. Determining the methionine requirements of lactating dairy cows.

PhD Thesis. Univ. of New Hampshire, Durham.

Xu, G., J. Ye, J. Liu, and Y. Yu. 2006. Effect of rumen-protected choline addition on milk performance and blood metabolic parameters in transition dairy cows. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 19:390-395.

Zahra, L. C., T. F. Duffiled, K. E. Leslie, T. R. Overton, D. Putnam, and S. J. LeBlanc. 2006. Effects of rumen-protected choline and monensin on milk production and metabolism of periparturient cows. J. Dairy Sci. 89:4808-4818.

Zom, R. L. G, J. van Baal, R. M. A. Goselink, J. A. Bakker, M. J. de Veth, and A. M. van Vuuren. 2011. Effect of rumen-protected choline on performance, blood metabolites, and hepatic triacylglycerols of periparturient dairy cattle. J. Dairy Sci. 94:4016-4027

Категория: