Способ прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота по уровню химических форм меди в сыворотке крови Российский патент 2024 года по МПК A01K67/02 

Изобретение относится к области животноводства, в частности к молочному скотоводству и может быть использовано для прогнозирования молочной продуктивности по уровню химических форм меди в сыворотке крови крупного рогатого скота.

Физиологические функции каждого конкретного металла в условиях in vivo опосредуются его взаимодействием с определенными белками во время абсорбции, транспорта и экскреции [1]. В связи с этим, оценка конкретных металлосвязывающих соединений в сыворотке крови является ценным инструментом для выявления биологических эффектов металла [2]. В частности, паттерны связывания меди с биологическими лигандами могут быть использованы для прогнозирования молочной продуктивности жвачных животных.

Ближайшим аналогом изобретения является способ ранней оценки молочной продуктивности коров [3]. Данный способ включает анализ данных металло-лигандных форм марганца (speciation analysis) сыворотки крови животных.

Недостатком данного способа является дороговизна проведения данного вида анализа, включающее определение всех фракций металла.

Известен способ прогнозирования молочной продуктивности коров по элементному составу шерсти [4]. Данный способ заключается в том, что в качестве критерия для оценки предлагается использовать коэффициент токсичной нагрузки, при значении коэффициента токсичной нагрузки ниже 0,031 %, коров относят группе с высокой молочной продуктивностью, при значении коэффициента выше 0,031 %, коров относят группе с низкой молочной продуктивностью.

Недостатком способа является выбор биосубстрата - шерсть животных. Ориентация на шерсть, как информативный биосубстрат некоторыми исследователями оспаривается, особенно его взаимосвязи с молочной продуктивностью [5]. Данный вид анализа в большей степени позволяет оценить степень нагрузки токсичными металлами.

Техническим результатом изобретения является разработка способа прогнозирования молочной продуктивности по уровню химических форм меди в сыворотке крови крупного рогатого скота.

Технический результат достигается способом прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота по уровню химических форм меди в сыворотке крови, включающим 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 течении 10 минут при скорости 1000 g, оценку содержания меди и церулоплазмина методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и высокоэффективной жидкостной хроматографией. При концентрации меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл и церулоплазмина выше 0,4 мкг/мл крупный рогатый скот относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности, при концентрации меди в сыворотке крови ниже 0,9 мкг/мл и церулоплазмина ниже 0,4 мкг/мл - к группе с низким потенциалом молочной продуктивности.

Предлагаемый способ отличается использованием высокочувствительных аналитических методов (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой с высокоэффективной жидкостной хроматографией), позволяющих выявить различные химические формы меди.

Способ реализован следующим образом.

Предлагаемый способ был изучен на клинически здоровом крупном рогатом скоте красной степной породы (n=18), разводимого в условиях одного хозяйства (ОАО «Калинина», Ташлинский район, Россия). Возраст животных составлял 4-6 лет, масса - 610-640 кг, стадия лактации - 30-55 дней после отела. Все животные находились в одинаковых условиях и пользовались одинаковыми пастбищами.

Показатели молочной продуктивности коров оценивались по среднесуточному удою.

Забор крови, объемом не менее 6 мл, осуществлялся из хвостовой вены в вакуумные пробирки VACUETTE (Greiner Bio-One International AG, Австрия) с активатором свертывания крови и гелем для отделения эритроцитарной массы на 30-50 сутки после отела.

Отделение сыворотки производился путем центрифугирования образцов в течение 10 минут при скорости 1000 g.

Уровень Cu и медь содержащих фракций (транскупреин, церулоплазмин, альбумин и низкомолекулярные формы) был выполнен посредством разделения сыворотки крови на фракции с последующим определением содержания металла в каждой фракции методом ИСП-МС (NexION 300D). Разделение проводили с помощью системы для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) компании PerkinElmer (Series 200).

Обработку полученных данных проводили при помощи методов вариационной статистики с использованием статистического пакета «STATISTICA 10» (StatSoft Inc., США). Применялись непараметрические процедуры обработки статистических совокупностей (U-критерий Манна-Уитни). Взаимосвязи между параметрами оценивали при помощи метода ранговых корреляций Спирмена.

Конкретные примеры выполнения способа:

Согласно результатам среднесуточного удоя, были выделены две группы животных - с низкой и высокой молочной продуктивностью (таблица 1). Среднесуточный удой низкопродуктивных коров был статистически значимо ниже, чем у высокопродуктивных - Q₇₅ первой группы меньше Q₂₅ второй группы на 37 % (р=0,03).

Далее, в сформированных группах проводили анализ уровня меди и ее маталл-лигандных фракций (таблица 2). У высокопродуктивных животных отмечалась тенденция к более высокому содержанию в крови валового содержания меди - выше на 11 % при сравнении медиан, а также фракции церулоплазмина - Q₇₅ второй группы больше Q₇₅ первой группы на 28,5 %.

Согласно корреляционному анализу, была установлена достоверная сильная положительная ассоциация между общим содержанием меди и транскупреином (r=0,83, p<0,05), общим содержанием меди и церулоплазмином (r=0,87, p<0,05), а также положительная статистически значимая взаимосвязь между церулоплазмином и транскупреином (r=0,76, p<0,05) (фигура 1).

На представленном графике наглядно продемонстрировано, что при концентрации меди до 0,9 мкг/мл альбуминовая фракция преобладает над церулоплазмином, а назкомолекулярные комплексы над транскупреином. Однако при увеличении концентрации меди свыше 0,9 мкг/мл происходит сдвиг в белковых фракциях - фракция церулоплазмина начинает преобладать над фракцией альбумина, а транскупреин над низкомолекулярными комплексами. В связи с этим, был также проведен анализ корреляционной матрицы между белковыми фракциями меди и показателем молочной продуктивности. Была выявлена значительная положительная статистически достоверная ассоциация между содержанием церулоплазмина и среднесуточным удоем (r=0,67, p<0,05) (таблица 3).

Таким образом, полученные результаты показывают возможность использования определения общего уровня меди и церулоплазмина в сыворотке крови, как диагностического критерия для прогнозирования продуктивности молочных коров. Установлено, что у животных с содержанием меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл, церулоплазмина выше 0,4 мкг/мл происходит повышение молочной продуктивности.

Пример № 1.

Корова № 684. Валовое содержание меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл (1,07 мкг/мл), содержание церулоплазмина превышает 0,4 мкг/мл (0,59 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составляет 17,9 л/сут.

Пример № 2.

Корова № 882. Валовое содержание меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл (1,04 мкг/мл), содержание церулоплазмина превышает 0,4 мкг/мл (0,57 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составляет 19 л/сут.

Пример № 3.

Корова № 584. Валовое содержание меди в сыворотке крови ниже 0,9 мкг/мл (0,68 мкг/мл), содержание церулоплазмина ниже 0,4 мкг/мл (0,18 мкг/мл), следовательно, корову относят к группе с низким потенциалом молочной продуктивности. Среднесуточный удой составляет 9,2 л/сут.

Таким образом, предложенный способ является патентоспособными и может быть использован для прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота.

Источники информации

1. Miroshnikov SA, Notova SV, Skalnaya MG, Sizova EA, Marshinskaia OV, Kazakova TV, Skalny AV, Michalke B, Ajsuvakova OP, Tinkov AA. Speciation of Serum Copper and Zinc-Binding High- and Low-Molecular Mass Ligands in Dairy Cows Using HPLC-ICP-MS Technique. Biol Trace Elem Res. 2022;200(2):591-599.

2. Marcinkowska M, Barałkiewicz D. Multielemental speciation analysis by advanced hyphenated technique - HPLC/ICP-MS: A review. Talanta. 2016;161:177-204.

3. Патент на изобретение RU № 2755816 Способ ранней оценки молочной продуктивности коров / С.В. Лебедев, О.А. Завьялов, С.В. Нотова, О.В. Маршинская, Т.В. Казакова, Е.И. Тарасова, Б.Г. Рогачев, Ш.Г. Рахматуллин : заявка № 2020143066 от 24.12.2020 г.; опубл. 21.09.2021. Бюл. № 27.

4. Патент на изобретение RU № 2705315 Способ оценки молочной продуктивности коров по элементному составу шерсти / С.А. Мирошников, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, Б.Г. Рогачев, Г.К. Дускаев, М.Я. Курилкина, Л.Г. Сурундаева, А.И. Яшкевич : заявка № 2018138421 от 30.10.2018 г.; опубл. 06.11.2019. Бюл. № 31.

5. Гресь Н.А., Юрага Т.М., Романюк А.Г., Хамад Саид, Сокол В.П. Информативность спектроскопии волос при изучении микроэлементных нарушений в организме человека. Медицинские новости. 2013;4:77-80.

Таблица 1 Показатель Молочная продуктивность крупного рогатого скота красной степной породы, медиана Me и 25-75-го центилей (Q₂₅-Q₇₅) I группа (низкопродуктивные) II группа (высокопродуктивные) Удой, л/сут 9,8 (8,5-10,2) 18,4 (16,2-19,5) ^**

Примечание: ** - корреляция значима на уровне p<0,01

Таблица 2 Фракции меди Содержание различных форм меди в сыворотке крови крупного рогатого скота красной степной породы, медиана Me и 25-75-го центилей (Q₂₅-Q₇₅) I группа (низкопродуктивные) II группа (высокопродуктивные) Транскупреин, мкг/мл 0,04 (0,04-0,06) 0,04 (0,03-0,07) Церулоплазмин, мкг/мл 0,32 (0,28-0,42) 0,35 (0,22-0,54) Альбумин, мкг/мл 0,39 (0,33-0,41) 0,37 (0,34-0,46) Низкомолекулярные формы меди, мкг/мл 0,06 (0,04-0,07) 0,05 (0,04-0,07) Общее содержание меди, мкг/мл 0,83 (0,68-0,94) 0,92 (0,7-1,07)

Таблица 3 Показатель Коэффициенты корреляции Спирмена различных фракций меди со среднесуточным удоем транску-преин церуло-плазмин альбумин низко-молекулярные формы меди общее содержание меди Удой, л/сут 0,45 0,67 * -0,59 -0,24 0,42

Примечание: * - корреляция значима на уровне p<0,05

Изобретение относится к области биотехнологии. Способ включает 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 содержания меди и церулоплазмина методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и высокоэффективной жидкостной хроматографией. При концентрации меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл и церулоплазмина выше 0,4 мкг/мл крупный рогатый скот относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности, при концентрации меди в сыворотке крови ниже 0,9 мкг/мл и церулоплазмина ниже 0,4 мкг/мл - к группе с низким потенциалом молочной продуктивности. Изобретение позволяет прогнозировать молочную продуктивность крупного рогатого скота. 3 пр., 1 ил., 3 табл.

Способ прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота по уровню химических форм меди в сыворотке крови, 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 содержания меди и церулоплазмина методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и высокоэффективной жидкостной хроматографией, при концентрации меди в сыворотке крови выше 0,9 мкг/мл и церулоплазмина выше 0,4 мкг/мл крупный рогатый скот относят к группе с высоким потенциалом молочной продуктивности, при концентрации меди в сыворотке крови ниже 0,9 мкг/мл и церулоплазмина ниже 0,4 мкг/мл - соответственно к группе с низким потенциалом молочной продуктивности.