Республиканская палата молочных и комбинированных пород КРС
Влияние хромоты коров на развитие молочной промышленности
Благополучие молочного скота становится все более важным аспектом в свете требований широкой общественности к сертификации молочной продукции. Хромота – это одна из самых важных проблем благополучия высокопроизводительного молочного скота в Северной Америке (Vermunt, 2007); это такое состояние, которое подрывает здоровье скота и ставит под угрозу экономическую устойчивость системы молочного производства, применяемую в Северной Америке (Vermunt, 2007, Warnick et al., 2001). А согласно исследованию, проведенному в Англии, хромота является вторым после мастита из наиболее финансово-обременительных заболеваний для молочной промышленности (Kossaibati and Esslemont, 1997).
Хромота является причиной ранней выбраковки животных наряду с такими показателями, как низкий вес тела, экстерьерный класс, жировой покров (Booth et al., 2004; Bicalho et al., 2007c; Fjeldaas et al., 2007).
В отчете отмечалось также, что предотвращение или раннее обнаружение проблемы и соответствующее лечение способно качественным образом улучшить состояние здоровья животного и снизить коэффициент выбраковки (Fjeldaas et al., 2007). Несколько исследований выявили отрицательное влияние хромоты на фертильность молочных коров (Sprecher et al., 1997; Hernandez et al., 2001; Garbarino et al., 2004). Существуют и более современные отчеты о том, что вероятность оплодотворения у коров с клинической хромотой в первые 70 дней лактации на 25% ниже, чем у коров, не страдающих этой проблемой (Bicalho et al., 2007c). Предотвращение хромоты является самым важным шагом на пути снижения ее отрицательного влияния на благополучие коров и ассоциированных с ней экономических потерь фермеров (Mill and Ward, 1994). Следовательно, важно создать такую систему, которая позволит достоверно прогнозировать возникновение хромоты, обращая внимание фермеров на животных в группе риска и позволяя им вовремя прибегнуть к превентивным мерам.
Влияние хромоты на состояние здоровья и самочувствие молочных коров
Хромота – это животрепещущая проблема в современном молочном животноводстве. (Espejo and Endres, 2007; Vermunt, 2007). Хромые коровы испытывают дискомфорт и продолжительные боли (Green et al., 2002). Более того, присутствие или отсутствие хромоты стало классифицироваться как самый показательный индикатор благополучия молочного скота (Whay et al., 2003). Распространенной стала и общественная обеспокоенность о моральных и этических принципах обращения с сельскохозяйственными животными. Хромота является причиной для тревоги вследствие ее деструктивного влияния на здоровье и своей распространенностью в стадах по всему миру (Cook, 2003; Bicalho et al., 2007c). Смертность молочного скота также является важнейшей причиной экономических потерь (Thomsen and Houe, 2006). Крупное ретроспективное обследование групп животных на заболеваемость хромотой, охватившее более 900 молочных фермерских хозяйств, проинформировало общественность о том, что молочное скотоводство с высоким процентом заболеваемости хромотой (более 16%) имело более высокий (на 2,9) коэффициент смертности молочных коров по сравнению с хозяйствами с низким уровнем выявления хромоты (McConnel et al., 2008); молочные коровы, которые выбывали из стада по причине хромоты, как правило, были умерщвлены ветеринаром на ферме. Возможно, хромота стала самой серьезной проблемой, требующей от владельцев молочных хозяйств максимума усилий, чтобы ее решить, так как общество становится более и более внимательным к происхождению свой пищи и здоровью сельскохозяйственных животных.
Социальные опросы и исследования, проведенные в США, демонстрируют такую общую тенденцию, что население поддерживает защиту сельскохозяйственных животных и птицы (Swanson, 2008). Ревизионные программы, разработанные частным бизнесом, призваны убедить потребителей, что использование передового опыта и независимый надзор за деятельностью хозяйств способствуют надлежащему содержанию животных, свидетельствуют об удовлетворительном качестве жизни животных, используемых для производства пищевых продуктов. Вполне вероятно, что скоро для того, чтобы удовлетворить запросы потребителей, особенно ревностно относящихся к благополучию животных, молокоперерабатывающие заводы будут выводить на рынок молоко от коров из стада, прошедшего сертификацию на надлежащее содержание животных. В действительности коммерциализация молока «без bST» (bST – гормон бычий соматотропин – прим. переводчика) – это реальность; по мнению потребителей, содержание животных без применения бычьего соматотропина благотворно сказывается на их самочувствии. Так же, как это случилось с молоком «без bST» («без бычьего соматотропина»), мотивация для вывода на рынок «сертифицированного на благополучие животных молока» будет обусловлена заботой потребителей о здоровье и хорошем самочувствии молочных коров. Уже было предпринято несколько попыток сделать такую сертификацию обязательной; Программа поддержания здоровья крупного рогатого скота в штате Нью-Йорк (NYSCHAP) – пример такой программы. Сертификация по NYSCHAP требует, чтобы оценка на локомоцию равнялась 2-м баллам как минимум у 85 % каждой группы животных (по пятибалльной системе визуальной оценки способности животного к передвижению).
Этот критерий будет по меньшей мере трудно достижимой целью для большинства молочных хозяйств, учитывая тот факт, что хромота, как известно, является преобладающей проблемой на всей территории США (Cook, 2003; Espejo et al., 2006; Bicalho et al., 2007c).
Регулирование деятельности молочных ферм в Северной Америке в отношении благополучия животных и производственных стандартов не осуществляется, если только это не случаи крайнего небрежения, отсутствия ухода или жестокости. Для сравнения, регулирование деятельности животноводческих и птицеводческих хозяйств в Евросоюзе стало доминирующей тенденцией (Swanson, 2008). Свобода управлять своими хозяйствами на собственное усмотрение, которой раньше пользовались европейские производители животноводческой продукции, постепенно испарилась, под напором общественности. Чтобы молочная промышленность Соединенных Штатов смогла действительно почувствовать, предвосхитить и ответить на социальную потребность в этическом отношении к животным, необходимо срочно найти способ избавиться от хромоты молочного скота.
Патогенез неинфекционных причин хромоты
Несмотря на неоспоримую связь между хромотой и неинфекционными заболеваниями, ее вызывающими, очень мало известно о ее патофизиологии. И хотя тяжелые случаи ламинита, вызванные чрезмерно высоким потреблением легкоусвояемых углеводов, описаны в литературе (Bazeley and Pinsent, 1984), связь между субклиническим (скрытым) ламинитом и поражениями копытец в последнее время стали подвергать сомнению (Logue et al., 2004). По состоянию на сегодняшний день мы имеем ограниченные подтверждения того, что поражения копытца КРС вызваны субклиническими ламинитами (Logue et al., 2004; Thoefner et al., 2004; Lischer et al., 2002). Недавно было выдвинуто предположение о том (Tarlton et al., 2002; Raber et al., 2004), что причиной поражения копытца (и, как следствие, причиной хромоты) в большинстве своем являются ушибы тканей внутри роговой капсулы копытца (закрытые травмы). И несмотря на то, что существуют исследовательские данные о том, что язвы подошвы и поражения белой линии вызываются субклиническим ламинитом (Thoefner et al., 2004), по мнению других исследователей такие свидетельства совершенно не однозначные (Logue et al., 2004).
Ситуацию усугубляет то, что исследовательские знания о патогенезе ламинита лошадей были без какой-либо добросовестной критики, без должного внимания к проблеме обобщены и распространены на область хромоты КРС, не учитывая при этом серьезных анатомических и физиологических различий между двумя биологическими видами. Поддерживающий связочный аппарат копыта КРС не так хорошо развит, как у лошади, и пальцевая подушка должна поддерживать значительно более высокую пропорциональную долю веса тела (Raber et al., 2004).
Пальцевая подушка – это сложная структура, представленная в основном жировой тканью; она расположена под дистальной фалангой (под копытцевой костью) и выполняет важную функцию: сдерживает компрессию ламинарной ткани (листочковый слой основы кожи = ламинарный кориум – прим. переводчика), находящейся непосредственно под подушкой.
Биомеханическая значимость пальцевой подушки в амортизации давления копытцевой кости на ткани под ней хорошо известна (Raber et al., 2006; Raber et al., 2004; Logue et al., 2004).
Исследование, которое проводится в настоящее время и частично уже завершено, поместило в центр внимания воздействие хромоты на параметры молочной производительности, валидацию систем выявления хромоты, патофизиологию язвы подошвы и поражений белой линии, оценку стратегий предотвращения хромоты. Оно позволило нам изучить новую теорию патогенеза патологии копытца и благодаря этому нарисовать совершенно новую превентивную стратегию. В прошлом исследователи и эксперты были убеждены, что патологию копытца вызывает субклинический ацидоз рубца, и что низкий уровень упитанности коров с такими патологиями был следствием хромоты, а не причиной хромоты. Настоящим исследованием мы продемонстрировали, что у коров с низким уровнем упитанности пальцевая подушка значительно тоньше, а значит она обладает меньшим потенциалом для защиты ламинарной ткани основы кожи от давления, оказываемого третьей фалангой (копытцевой костью). Подробные результаты изложены ниже.
Ранее мы установили отрицательное влияние хромоты на длительность срока между предыдущим отелом и моментом, когда корова снова готова к оплодотворению, а также угрозу падежа или выбраковки лактирующих коров голштинской породы по причине хромоты. Данные были собраны с пяти молочных фермерских хозяйств, расположенных в северной части штата Нью-Йорк, в период с ноября 2004 г. по июнь 2006 г. Исследование было построено по схеме проспективного когортного наблюдения (в проспективном когортном обсервационном исследовании когорты, т.е. группы, составляют в настоящем и наблюдают их в будущем – прим. переводчика). Коровам была присвоена оценка на локомоцию (VLS) по пятибалльной шкале, где 1 = нормальное состояние, 2 = присутствие некоторой асимметрии в походке, 3 = средняя степень хромоты (корова отдает явное предпочтение одной или нескольким конечностям) 4 = сильная степень хромоты, 5 = крайне тяжелое состояние (не может удерживать свой вес). Общее количество наблюдаемых коров составило 1 799. В двух альтернативных классификациях коровы признавались хромыми: 1) если хотя бы один случай хромоты имел оценку ≥ 3 во время первых 70 дней в лактации, и 2) если хотя бы один случай хромоты имел оценку ≥ 4 в том же периоде. Хромота по признаку VLS ≥ 3 была выявлена как минимум однажды в 26.5%, 54.2%, 33.9%, 51.8%, и 39.3% всего количества коров на 1-ой, 2-ой, 3-ей, 4-ой и 5-ой фермах соответственно.
У хромых коров возможность наступления беременности на 15 % ниже, чем у коров, не страдающих хромотой, соответственно.
Отрицательное влияние хромоты усугубляется, когда мы рассматриваем коров с сильной и крайне тяжелой степенью хромоты.
Ранее мы уже приводили подтверждения того, что высокая молочная продуктивность в начале лактационного периода является фактором риска для развития хромоты. Надои у хромых коров превосходили надои у коров контрольной группы на 3 кг/день в течение первых трех недель лактации. Однако, применив дисперсионный анализ ANOVA (анализ с использованием модели определения разброса результатов измерений – прим. переводчика), где среднеарифметическое значение объема производства молока за первые три недели используется в качестве независимой переменной, было установлено, что развитие хромоты отразилось снижением производства молока, в целом, на 424 кг/на корову за 305-дневный период лактации (Рисунок 2). Подводя итог, можно сказать, что хромота значительно снижает вероятность оплодотворения, увеличивает вероятность выбраковки/падежа, и связана со значительным снижением объема производства молока.
Рисунок 1: Влияние хромоты на молочную производительность (Bicalho et al., 2008).
Точность визуальной оценки на локомоцию (BICALHO ET AL., 2007A)
Визуальная оценка на локомоцию обычно используется при исследовании хромоты в качестве метода ее выявления. Для того, чтобы определить точность такой системы и найти лучший способ для классификации хромоты, мы провели серьезные полевые испытания в двух коммерческих фермерских хозяйствах. Из числа всех коров с диагностированным поражением копытца у 33% были обнаружены язвы подошвы, у 26% – поражения белой линии, у 14% – абсцесс белой линии, у 27% – другие заболевания. По мере того, как повышался балл VLS, в группе коров с болезненными повреждениями наблюдалась устойчивая тенденция усиления патологии белой линии (заболевания белой линии). Доля коров с болезненными повреждениями была определена как 6% (n = 53), 20% (n = 78), 55% (n = 164), 80% (n = 159) и 100% (n = 5) для оценочного балла VLS от 1 до 5, соответственно (Рисунок 3). Был выполнен анализ зависимости чувствительности от частоты ложно положительных заключений с построением соответствующего графика (построена ROC-кривая), и найдено оптимальное соотношение чувствительности и степени специфичности; при этом для регистрации болезненного поражения копытца использовался VLS ≥ 3. При VLS ≥ 3, для определения болезненного поражения копытца было получено значение чувствительности – 67%, и значение специфичности – 86%. Исследование подтвердило обоснованность применения метода визуальной оценки на локомоцию для диагностирования болезненного повреждения копытца.
Язвы подошвы и абсцессы белой линии – это широко распространенные заболевания хронической природы, и среди всех повреждений копытца они приносят самые высокие экономические потери. Глубинные их причины до конца не поняты. Пальцевая подушка – это сложная структура, представленная в основном жировой тканью; она расположена под дистальной фалангой (под копытцевой костью) и выполняет важную функцию: сдерживает компрессию ламинарной ткани, находящейся непосредственно под подушкой.
Рисунок 2: Зависимость между значениями визуальной оценки на локомоцию и частотой болезненных повреждений копытца. (Bicalho et al., 2007)
Зависимость между толщиной пальцевой подушки, с одной стороны, и хромотой и упитанностью - с другой (BICALHO ET AL. 2009)
Мы провели обсервационное (наблюдательное) межгрупповое исследование с целью выявить связь между повреждениями копытца и толщиной пальцевой подушки. Толщина пальцевой подушки измерялась с помощью ультразвукового исследования подошвы на типичном для язвы месте (Рисунок 3). Количество животных, включенных в исследование, составило 501 корову голштинской породы в стадии лактации.
Упитанность в баллах продемонстрировала убедительную взаимосвязь с толщиной пальцевой подушки.
Ультразвуковое исследование пальцевой подушки выявило также, что структура пальцевой подушки может меняться в зависимости от ее толщины. Более того, толщина пальцевой подушки постепенно и стабильно уменьшается, начиная с первого месяца лактации и достигает самого низкого уровня к 120 дням после отела (Рисунок 4).
Полученные результаты поддерживают ту концепцию, что язвы подошвы и абсцессы белой линии имеют отношение к внутренним ушибам (закрытым травмам) тканей внутри роговой капсулы, и такие травмы являются следствием сниженной способности пальцевой подушки к амортизации давления, оказываемого третьей фалангой (копытцевой костью) на мягкие ткани, находящиеся под ней.
Рисунок 3: Сагиттальный разрез копытца, иллюстрирующий место ультразвукового исследования и толщину пальцевой подушки (Bicalho et al., 2009).
Целью этого исследования было подобрать наиболее простую статистическую модель, которая могла бы точно спрогнозировать вероятность возникновения хромоты в предстоящей лактации, на основании данных, доступных на момент обрезки копыт перед запуском коровы. Мы проверяли гипотезу о том, что толщина пальцевой подушки, упитанность, возраст и наличие патологий копытца в период сухостоя имеют связь с возникновением поражений копытца (язвы подошвы, заболевания белой линии) в предстоящей лактации. Данные были собраны в фермерском хозяйстве, расположенном вблизи г. Итака, шт. Нью-Йорк, в период с 11 сентября 2008 г. по 15 января 2009 г. Исследование было построено по принципу проспективного когортного наблюдения. Данные собирались в сухостойном периоде исследовательской командой, и в течение последующего периода лактации – специально обученным персоналом хозяйства. В сухостойный период были собраны следующие данные: упитанность, с диапазоном от 1 до 5 баллов и точностью до ¼ балла, по методике Эдмонсона (Edmonson,1989), измерения роста коровы в см, которое проводилось от пола до точки крестцово-хвостового соединения на спине, визуальная балльная оценка на локомоцию по методике Бикало (Bicalho, 2007).
Прогнозирование вероятности наступления хромоты в предстоящем лактационном периоде на основании упрощенной логистической регрессионной модели (Применяемые переменные на данных сухостойного периода)
Кроме прочих мероприятий, коровам была выполнена обрезка копыт, измерена толщина пальцевой подушки, зарегистрированы случаи повреждения копытца (по методике Бикало (Bicalho 2009). С началом лактации специально обученные работники фермы приступили к мониторингу состояния коров, с ежедневным осмотром на предмет обнаружения визуальных признаков хромоты. Коровам, которые начали прихрамывать, проводилась дополнительная терапевтическая обрезка копыт. В соответствии с протоколом, разработанным Ветеринарной клиникой Корнелльского университета (Cornell Ambulatory and Production Medicine Clinic), сначала диагностировалась проблема, затем выбиралась необходимая терапия; и все данные заносились в программу Dairy Comp 305. Для того, чтобы предсказать возникновение патологии копытца в предстоящей лактации, применялись логистические регрессионные модели, которые с помощью программного средства Stata (StataCorp LP, Texas, USA) были предварительно подстроены под использование собранных данных. Несколько переменных были определены как значимые: (P-значение ≤0,10), толщина пальцевой подушки (DCT), упитанность (BCS), патология копытца в период сухостоя (CHDL) и возраст в днях (AGED).
Чтобы выбрать наиболее простую в применении логистическую регрессионную модель с хорошей результативностью в прогнозировании патологии копытца в следующей за данным сухостойным периодом лактации, мы сравнили три различные модели. Все три логистические регрессионные модели спрогнозировали вероятность патологии копытца в предстоящей лактации с хорошей точностью; площадь под ROC-кривой была 0,76, 0,76 и 0,77 для первой, второй и третьей логистической регрессионной модели, соответственно (Рисунок 6). Значительных различий в площадях под ROC-кривыми не было. Когда рекомендуемые вероятностные отрезки использовались, чтобы разделить коров на две группы – с высоким и низким риском наступления хромоты в предстоящем лактационном периоде – моделям 1, 2 и 3 была присвоена результирующая точность (суммарная погрешность) 0,74, 0,76, and 0,76, соответственно.
Рисунок 4: Скорректированное (приведенное) среднее значение толщины пальцевой подушки (MDCT) всех четырех задних копытец по стадии лактации. (Bicalho et al., 2009)
Самая высокая вероятность возникновения патологии копытца в предстоящей лактации была спрогнозирована для возрастных коров с низкой упитанностью в период сухостоя и с патологией копытца, выявленной во время обрезки копыт в тот же период.
Самая низкая вероятность хромоты была спрогнозирована для молодых коров с высокой упитанностью и без патологий копытца в сухостойный период.
В заключение, мы смогли спрогнозировать хромоту в предстоящей лактации с результирующей точностью 0,76, с помощью простого регрессионного уравнения:
Чтобы изучить влияние частоты доения хромых коров на молочную производительность, степень выбраковки, упитанность и показатель распространенности хромоты (при VLS >2), мы организовали пилотный проект по типу рандомизированного клинического исследования (рандомизированное – основанное на случайной выборке), в котором мы противопоставили двухразовое и трехразовое доение. Исследование проводилось на крупной коммерческой молочной ферме (3 000 молочных коров) вблизи г. Итака, шт. Нью-Йорк, в период с 1 января по 20 мая 2009 г.
Мы выдвинули гипотезу о том, что для хромых коров будет более полезно, если частота доения будет снижена; так они будут проводить меньше времени стоя, и, следовательно, будет меньше внутри-копытцевых травм основы кожи, полученных вследствие избыточного давления на нее со стороны третьей фаланги (копытцевой кости). Визуальную оценку на локомоцию и определение параметров упитанности всего молочного стада выполняли двое специалистов-ветеринаров. Всего 700 коров с клинической картиной хромоты были в случайном порядке отнесены к одной из двух групп: доение два раза в день и доение три раза в день. Коров, включенные в эксперимент, оценивали на локомоцию (VLS) и упитанность (BCS) ежемесячно в течение 4-х месяцев. Кроме того, фиксировались данные по ежедневному удою и выбраковке.
Сниженная частота доения (двухразовое доение против трехразового) уменьшает распространенность случаев хромоты и повышает упитанность коров с хромотой
Для оценки влияния частоты доения коров с патологией хромоты на молочную производительность мы применили смешанную общую линейную модель. Коровы с хромотой, которых доили два раза в день, давали в общем на 3,5 фунта/день (=1,6 кг/день) молока больше, чем коровы с хромотой, которых доили три раза в день. Вероятно, сниженная частота доения позволила коровам больше времени проводить в режиме отдыха или кормления, в результате чего у них и повысилась производительность. Более того, хромые коровы в группе с двухразовым доением значительно улучшили свои показатели упитанности, а распространенность проблем с хромотой в этой группе на конец периода исследования снизилась на 14,4 % по сравнению с контрольной группой (Рис.5)
Рисунок 5: Коровы с хромотой, которых доили дважды в день, излечились от хромоты и стали более упитанными, по сравнению с коровами с хромотой, которых доили трижды в день. Левая часть рисунка иллюстрирует среднее внутригрупповое значение по упитанности. Правая часть рисунка иллюстрирует процент хромых животных (VLS > 2) по своим группам.
