Wiele krów traci ciążę na wczesnym etapie, do 50 dnia. Ustalenie ich profilu hematologicznego pomaga w wykryciu zaburzeń rozrodczych. Szybka diagnostyka ma kluczowe znaczenie dla utrzymania rentowności stada i efektywnej reprodukcji.
– Hodowla bydła to próba znalezienia kompromisu między opłacalnością a dobrostanem zwierząt. Ich kondycję sprawdzamy m.in. poprzez analizę krwi – mówi prof. Alicja Kowalczyk z Katedry Higieny Środowiska i Dobrostanu Zwierząt, współautorka pracy „Badanie profilu hematologicznego ciężarnych krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej odmiany czarno-białej we wczesnym okresie ciąży”. Artykuł ukazał się w kwartalniku „Journal of Veterinary Research” publikującym oryginalne prace z zakresu badań podstawowych oraz badań klinicznych nad nowatorskimi narzędziami diagnostycznymi, szczepionkami i terapiami przeciwdrobnoustrojowymi. Najczęściej obejmują one choroby zakaźne zwierząt, bakteriologię, wirusologię, parazytologię, immunologię, biologię molekularną, farmakologię, biochemię, bezpieczeństwo żywności i pasz oraz zdrowie publiczne.
– Skoncentrowaliśmy się na badaniach u krów do 50 dnia ciąży, bo w literaturze nie ma opracowań na temat analizy profilu hematologicznego u bydła mlecznego do tego etapu ciąży. Ustalenie tego profilu ma ogromne znaczenie dla efektywnej selekcji zwierząt i oceny ich stanu zdrowia. Nasze wyniki mogą być przydatne w skutecznym zarządzaniu stadem – dodaje prof. Kowalczyk.
Siara na dobry start
Ciąża u krów trwa prawie tyle samo co u kobiet, około dziewięciu miesięcy. W warunkach naturalnych cielę przez kilka miesięcy jest przy matce i pije mleko. Dla hodowcy mleko jest jednak zbyt cenne, więc cielę odstawia się w ciągu kilku pierwszych dni. Zaraz po urodzeniu dostaje ono siarę, bogatą m.in. w białka, tłuszcze, składniki mineralne, hormony, enzymy i witaminy. Przede wszystkim zawiera ona przeciwciała, które wzmacniają odporność krowiego niemowlaka i pozwalają mu przeżyć w nowym środowisku. Potem podaje mu się preparaty mlekozastępcze zawierające m.in. suszone mleko, serwatkę, białko sojowe, tłuszcze, związki mineralne i witaminy. W kolejnych tygodniach cielę przechodzi na paszę stałą.
Krowa jest wówczas w okresie międzyciążowym, pomiędzy zakończeniem porodu a kolejnym zajściem w ciążę. Spada wówczas poziom progesteronu, który pomagał w jej utrzymaniu ciąży. Zwiększa się natomiast wydzielanie estrogenów, co prowadzi do kolejnej rui i inseminacji.
– W hodowli bydła mlecznego dominującą biotechniką wspomaganego rozrodu jest inseminacja. Jej przewaga nad kryciem naturalnym wynika przede wszystkim z możliwości indywidualnego doboru samców do kojarzeń w celu osiągnięcia założonych celów hodowlanych. Pozwala na uniknięcie chorób związanych z naturalnym kryciem, stwarza możliwość transportu nasienia na duże odległości, umożliwia użycie nasienia seksowanego, ale przede wszystkim zapewnia dokładniejszą ocenę wartości hodowlanej ojców – mówi profesor.
Pierwsza ruja po porodzie może pojawić się już po 20-30 dniach, ale pierwsza inseminacja powinna nastąpić nie wcześniej jak po 60 dniach od porodu. Aby hodowla stad mlecznych była opłacalna, trzeba utrzymać wysoki poziom produkcji mleka. Dla hodowcy liczy się więc skrócenie czasu, w którym krowa nie daje mleka. Jest to możliwe przy wysokim poziomie reprodukcji i skróceniu okresów międzyciążowego i międzywycieleniowego.
– Skracanie tych okresów jest praktyką kontrowersyjną, bo maksymalizuje zyski kosztem zwierząt. Fermy mają różne zasady. Niektóre wydłużają okres międzyciążowy nawet do 90 dni. Takie wartości u krów wysokowydajnych świadczą o dobrej płodności stada – dodaje naukowczyni.
Mleko powstaje w komórkach mlekotwórczych nieprzerwanie przez cały okres laktacji. Trwa ona średnio 10 miesięcy, od ocielenia do zasuszenia krowy, czyli przerwania dojenia. Robi się to pomiędzy 45 a 60 dniem przed przewidywanym czasem porodu, aby odciążyć organizm od produkcji mleka, pozwolić na lepszy rozwój płodu, regenerację gruczołu mlekowego i wytworzenie odpowiednich przeciwciał.
Szybko, pewnie, nieinwazyjnie
Opłacalność powinna iść w parze z dbałością o dobrostan zwierząt, którym trzeba zapewnić odpowiednią dietę i warunki bytowe. Jedną z metod monitorowania zdrowia zwierząt, szybką i nieinwazyjną, jest badanie krwi. Jest dobrym wskaźnikiem kondycji zwierzęcia, może także wskazywać na zaburzenia rozrodcze. Pomaga w wykryciu ewentualnych chorób, tak aby można było odpowiednio wcześnie wdrożyć środki zapobiegawcze.
– Badanie profilu hematologicznego ma kluczowe znaczenie dla utrzymania rentowności stada i wysokiej reprodukcji, które zależą od szybkiej diagnostyki zaburzeń – mówi Alicja Kowalczyk. – To właśnie odsetek zwierząt w stadzie z zaleganiem poporodowym, hipokalcemią subkliniczną, ketozą, a także krów ze stłuszczoną wątrobą czy z przemieszczeniem trawieńca wyznacza w znacznym stopniu opłacalność produkcji mleka.
Profil hematologiczny zmienia się podczas ciąży i laktacji, bo organizm matki adaptuje się do nowej sytuacji. Rośnie zapotrzebowanie na składniki odżywcze i energię dla rozwijającego się płodu, co przekłada się na wzrost liczby erytrocytów transportujących tlen oraz zawartość hemoglobiny i hematokrytu. Na parametry krwi wpływają także wiek, stan fizjologiczny, sposób żywienia (zwłaszcza na poziom hemoglobiny), pora roku, klimat. Istotny wpływ na powodzenie zapłodnienia i utrzymanie płodu ma stres cieplny. Optymalna temperatura otoczenia dla krów wynosi do 25 stopni, powyżej tego zakresu zwierzęta doświadczają stresu termicznego.
Jałówki i wieloródki w szczycie laktacji
– Próbowaliśmy ustalić, dlaczego tak wiele krów traci ciążę na wczesnym etapie, do 50 dnia. Dzieje się tak bez względu na to, czy jest to ciąża w wyniku inseminacji czy z transferu zarodka. Potwierdziliśmy, że żywienie w tym stadzie jest prawidłowe, więc sprawdzaliśmy najpierw materiał biologiczny wykorzystywany do zapłodnienia samic. Zarodki oraz dawki inseminacyjne były dobrej jakości, a mimo to ciąża u wielu osobników się nie rozwijała. Pomocne okazało się ustalenie profilu hematologicznego, czyli podstawowe parametry krwi na wczesnym etapie ciąży – opowiada naukowczyni. Zespół, którym kierowała, przebadał stado krów we wczesnej ciąży, rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej, odmiany czarno-białej.
– Od lat współpracujemy z dużym specjalistycznym gospodarstwem mlecznym w Wielkopolsce. Zbieramy u nich dane, robimy analizy, doradzamy jak zarządzać stadem i zwiększać efektywność rozrodu – mówi liderka projektu.
Wśród 101 krów najmłodsze jałówki miały 9 miesięcy, a najstarsze wieloródki ponad sześć lat. Zostały podzielone na grupy: grupa kontrolna nieciężarnych jałówek i nieciężarnych krów oraz grupa doświadczalna ciężarnych jałówek i ciężarnych krów. Zwierzęta były w szczytowym okresie laktacji (po ocieleniu wydajność mleka zaczyna wzrastać i osiąga swoje maksimum między 10. a 90. dniem po porodzie).
– To była uśredniona grupa zwierząt. Do badania nie kwalifikowały się te, które miały kliniczne objawy chorób, takie jak wzrost temperatury ciała, spadek wydajności mlecznej, gorszy skład mleka, brak apetytu czy polegiwanie. Sprawdzaliśmy także stany podkliniczne, z objawami niewidocznymi gołym okiem, a zweryfikowanymi w badaniach laboratoryjnych – mówi autorka artykułu.
W marcu i kwietniu 2021 roku, po porannym dojeniu, a przed karmieniem od każdego zwierzęcia pobrano 5 ml krwi. Próbki zostały przewiezione w lodówce do laboratorium Wydziału Biologii i Hodowli Zwierząt UPWr. Tam przeprowadzono ich analizę pod kątem białych i czerwonych krwinek, limfocytów, monocytów, granulocytów, płytek krwi, hemoglobiny, hematokrytu.
– To był monitoring zdrowia stada przy wykorzystaniu analizy morfologicznej, która odzwierciedla stan homeostazy organizmu. Sprawdzaliśmy, jak skład krwi zmienia się wraz z rozwojem ciąży, czy są jakieś niepokojące zmiany. Ustalaliśmy, które elementy tej hematologicznej układanki mogą mieć związek z nieprawidłowym rozwojem wczesnej ciąży – mówi profesor. Dodatkowo krowy poddano badaniu USG, dla wykrycia i potwierdzenia ciąży.
– Najskuteczniejsze metody detekcji ciąży wykorzystują diagnostykę kliniczną. U bydła ciążę możemy wykryć w badaniu palpacyjnym per rectum, badaniu ultrasonograficznym oraz przy użyciu testów hormonalnych. Każda z tych metod ma wady i zalety, dlatego decyzję o wykorzystaniu którejś z nich powinien podjąć lekarz weterynarii w porozumieniu z hodowcą.
Granulocyty trawią wrogów, limfocyty chronią przed infekcją
Spośród 11 badanych parametrów zaobserwowano istotne różnice w poziomie limfocytów, granulocytów oraz płytek krwi, pomiędzy grupami zwierząt do 45. i pomiędzy 45. a 50. dniem ciąży.
Zmiany w zawartości białych krwinek mogą wynikać z migracji limfocytów do błony macicy dla zabezpieczenia przed chorobotwórczymi drobnoustrojami i rozwojem infekcji.
– Co ciekawe, przeanalizowane parametry krwi różniły się także pomiędzy jałówkami a krowami. Na przykład zaobserwowaliśmy więcej limfocytów, czerwonych krwinek oraz hemoglobiny u jałówek aniżeli u krów. Natomiast poziom granulocytów był wyższy u krów w stosunku do jałówek i przekraczał przyjęte wartości referencyjne we wszystkich badanych grupach – mówi profesor.
Wyższy poziom granulocytów może być wywołany zwiększeniem poziomu progesteronu, ale może być również sygnałem, że organizm zaatakowała choroba. Najważniejszą funkcją granulocytów jest pochłanianie i niszczenie patogenów oraz pasożytów. To właśnie granulocyty odpowiadają za zapoczątkowanie procesu zapalnego, a także za jego ustąpienie. Granulocyty są aktywowane przez bakterie, wirusy i grzyby lub uszkodzone komórki. Kiedy napotykają patogen, pochłaniają go, uwalniając zawarte w sobie granulki, aby strawić patogen i go zniszczyć.
Płytki krwi pokazują proces adaptacji matki do rozwijającego się płodu. Ich zbyt wysoki poziom może wskazywać na infekcję, przewlekłe stany zapalne, niedobór żelaza czy niedokrwistości. Może też wiązać się z niebezpiecznym stanem, tzw. zatruciem ciążowym. To choroba metaboliczna występująca w późnym okresie ciąży, zwykle przy niedostatecznym żywieniu. Rozwija się, gdy homeostaza glukozy u matki zostaje zakłócona i zapotrzebowanie na energię nie jest w stanie zaspokoić zapotrzebowania rozwijającego się płodu. Może wystąpić również na wczesnym etapie ciąży, na przykład z powodu karmienia źle zbilansowaną paszą o niskiej zawartości energii lub białka lub bogatej w słabo strawny błonnik.
Limfocyty mogą być wyższe latem, ponieważ wysokie temperatury stymulują uwalnianie kortykosteroidów, które zwiększają liczba białych krwinek.
Wyższy poziom erytrocytów wynika ze wzrostu zapotrzebowania macicy na krew i tlen dla płodu, w związku z wymianą tlenową przez łożysko. Ich odpowiedni poziom jest istotny zwłaszcza na wczesnym etapie rozwoju płodu, kiedy rozwija się łożysko. Spadek ich poziomu oznacza, że ciąża jest zagrożona, albo że rozwija się anemia.
Zaburzenia w rozrodzie wiążą się m.in. z torbielami jajników, stanami zapalnymi pochwy, zapaleniem błon śluzowych macicy. Niektóre z zaburzeń mają podłoże bakteryjne, grzybiczne, wirusowe, inne – genetyczne i żywieniowe.
Z pasją i interdyscyplinarnie
W projekt zaangażował się interdyscyplinarny zespół: biotechnolodzy, zootechnicy, lekarze weterynarii, dietetyk kliniczny. Pracują w różnych ośrodkach naukowych w Polsce i Portugalii: mgr Marcjanna Wrzecińska i prof. Ewa Czerniawska-Piątkowska (Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie), prof. Władysław Kordan (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie) i Jose Pedro Araujo (Instituto Politécnico de Viana do Castelo)
Od lat wspólnie prowadzą badania związane z problemami rozrodczymi u bydła i z efektywnością rozrodu. Badają czynniki wpływające na jakość materiału biologicznego używanego w technikach wspomaganego rozrodu, zmniejszenie indeksu inseminacyjnego, zmniejszenie strat ciążowych na wczesnym etapie, zwiększenie efektywności metod detekcji rui oraz synchronizacji cyklu rujowego i owulacji. Analizują cały łańcuch rozrodczy, od plemnika do cielęcia, poprzez inseminację lub zapłodnienie in vitro oraz transfer zarodków.
– To dla nas przede wszystkim frajda, wszyscy jesteśmy zafiksowani na rozrodzie zwierząt. Możliwość pracy w terenie, poza codzienną pracą laboratoryjną rzuca nam inne światło na projektowanie i realizację działań naukowych, a łączenie nauki z praktyką daje nam sporo satysfakcji – mówi Alicja Kowalczyk, która wyspecjalizowała się w andrologii. Przede wszystkim bada jakość biologiczną nasienia mierzoną poziomem zmian biochemicznych i strukturalnych plemników podczas ich konserwacji i przechowywania. W ostatnim czasie zgłosiła do ochrony patentowej własną metodę selekcji plemników pod względem płci, nieinwazyjną, w porównaniu z powszechnie znaną metodą opartą na cytometrii i wolnym przepływie komórek. Pracę nad doskonaleniem nowoodkrytej technologii kontynuuje we właśnie rozpoczętym projekcie BoviSort FemCell finansowanym w ramach działania 16 „Współpraca” Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich 2014-2020.
– Możliwe jest ustalenie, czy plemnik zawiera materiał żeński czy męski, zależnie od jego DNA, różnych receptorów błonowych, a także wykorzystując inne różnice w budowie tych komórek. Dzięki temu można je posortować: żeńskie, najbardziej pożądane dla sektora produkcji mlecznej, męskie dla produkcji mięsnej, a oba kierunki dla branży inseminacyjnej, czyli stacji produkcji nasienia. Takie seksowane, czyli sortowane pod względem płci nasienie oraz embriotransfer mogą pozwolić na podwojenie stada samic w rok – mówi naukowczyni.
– Tego oczekują od nas właściciele stad: wskazówek, jak zwiększyć efektywność hodowli poprzez nowoczesne techniki wspomaganego rozrodu zwierząt. Jak zmniejszyć koszty przy jednoczesnej maksymalizacji produkcji – mówi profesor. Uważa, że jednym z innowacyjnych pomysłów w produkcji zwierzęcej, który jest szansą na większą rentowność, jest przestawienie się polskich gospodarstw mlecznych na produkcję mleka z wariantem A2A2.
Genotyp A2A2 bardzo pożądany
W globalnej produkcji zwierzęcej największy udział ma produkcja mleka: ponad 30 proc. W Polsce hoduje się ponad 6 mln 300 tys. sztuk bydła, z czego aż jedna trzecia to właśnie bydło mleczne.
– Branża mleczarska przeżywa kryzys wywołany m.in. wahaniami cen na rynku mleka, wzrostem kosztów produkcji paszy, ale również zmieniającymi się preferencjami konsumentów. Niektórzy z nich rezygnują z produktów odzwierzęcych ze względu na przekonania etyczne albo z powodu alergii pokarmowych i nietolerancji produktów pochodzenia zwierzęcego – mówi profesor.
– Styl życia sprawia, że mamy coraz więcej problemów zdrowotnych i szukamy winnych m.in. w mleku. Oczywiście część z nas ma różne nietolerancje pokarmowe, ale nie zawsze to laktoza jest winowajcą – dodaje naukowczyni. – Kiedyś na cenzurowanym były masło, grzyby, jajka, teraz jest trend antylaktozowy, podobnie jak antyglutenowy.
Za złe przyswajanie mleka odpowiada nie tylko laktoza, ale także kazeina, białko dominujące w mleku. Jedną z jego frakcji jest betakazeina występująca w kilkunastu wariantach genetycznych. Krowa produkuje mleko zawsze z jednym wariantem genetycznym.
A2 uważany jest za najstarszy wariant, z którego w wyniku mutacji powstały kolejne. 10 tysięcy lat temu, gdy rozpoczęło się udomawianie bydła, posiadało ono w mleku białko betakazeinę A2. W procesie udomowienia, a następnie krzyżowania ras między sobą w celu udoskonalenia samic mlecznych, powstał wariant A1. Dziś najpopularniejszy, ale bynajmniej nie najzdrowszy.
Okazuje się, że kazeina A1 podczas trawienia rozpada się do betakazomorfiny-7 , która może wpływać na ryzyko rozwoju chorób cywilizacyjnych: cukrzycy, miażdżycy, chorób układu krążenia. Może także powodować stany zapalne w układzie pokarmowym, czyli wywoływać nietolerancję pokarmową. – Możliwe, że to właśnie betakazomorfina-7, a nie laktoza jest częściej powodem tej nietolerancji – mówi profesor.
Tego problemu nie ma w przypadku mleka, które zawiera betakazeinę A2, zbliżoną do tej w mleku kobiecym. Mleko A2, które nie różni się smakiem, zapachem ani konsystencją od „zwykłego”. Jest lekkostrawne i hipoalergiczne, a kolejne badania wskazują jego dobroczynny wpływ na funkcjonowanie układu pokarmowego człowieka.
W mleku bydła, które hodowane jest w Polsce i Europie, dominującymi wariantami są A1 i A2. Kupujemy więc w sklepie mleko, które zawiera obie te formy betakazeiny. Jednak taka mieszanka nie zmniejsza ryzyka alergii. Jedynym rozwiązaniem jest selekcja genetyczna zwierząt. Aby krowa dała mleko A2, musi mieć w swoim DNA dwie kopie genu A2, po jednej od matki i ojca.
Badania genetyczne prowadzone w ubiegłym roku przez Polską Federację Hodowców Bydła i Producentów Mleka wykazały, że spośród ponad 14 tys. przebadanych samic aż 48 proc. ma pożądany genotyp A2A2. Przebadano samice siedmiu ras. Zdecydowana większość z nich to jałówki rasy holsztyńsko-fryzyjskiej odmiany czarno-białej oraz czerwono-białej.
– To były badania pilotażowe, które miały na celu ocenę potencjału produkcji mleka A2 w Polsce i utworzenie subpopulacji produkcyjnej, składającej się wyłącznie z krów o genotypie A2A2 – mówi prof. Kowalczyk.
Z badań przeprowadzonych w ramach projektu „A2A2 – nowa droga produktów mlecznych – zastosowanie selekcji genomowej w produkcji żywności o obniżonej alergenności” blisko 60 proc. ankietowanych Polaków kupiłoby mleko lub produkty niepowodujące dolegliwości żołądkowych i trawiennych, gdyby były dostępne na rynku. Co druga osoba, która nie ma nietolerancji lub alergii na mleko, wybrałaby produkty o obniżonej alergenności. Co trzecia osoba jest skłonna zapłacić więcej za tego rodzaju produkty.
Na razie w Polsce mleko A2 jest niedostępne, natomiast podbija Australię, gdzie stanowi już 10 proc. rynku mleczarskiego. Coraz popularniejsze jest w Nowej Zelandii i Stanach Zjednoczonych i Ameryce Południowej. Można tam kupić mleko, ale także masło, sery, jogurty na jego bazie.
– Duże zainteresowanie budzi w Azji, bo Azjaci nie trawią „zwykłego” mleka. To jest bardzo rozwojowy trend. Przy obecnym kryzysie w branży mleczarskiej trzeba szukać alternatywnych produktów. Hipoalergiczne mleko A2 jest dobrą alternatywą dla diety bezmlecznej. Może być szansą dla polskiego rynku mleczarskiego, na przykład gdyby zainteresować odbiorców z Azji – uważa profesor. – Warto przestawić się na hodowlę krów z wariantem genetycznym mleka A2 i tu znowu nauka przychodzi z pomocą, bo dzięki genotypowaniu hodowca może sprawdzić, jaki potencjał genetyczny ma jego stado.
Źródło: Aneta Augustyn, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
