1) rozdíl analyzovaného močovinného dusíku mezi vzorkem, kde byl dodán močovinný dusík a kontrolou, výsledek byl

Transkript

1 Vybrané problémy měření u močoviny v mléce a možnosti využití u močoviny ve šlechtění dojeného skotu Ing. Pavel Bucek, Českomoravská společnost chovatelů, a.s. Močovina je konečný produkt metabolismu bílkovin a je tvořena z amoniaku v játrech. Amoniak je produkován v průběhu rozkladu bílkovin během tkáňového metabolismu. Vedle jater hrají důležitou roli ledviny (syntéza močoviny probíhá v játrech a poté je krví transportována do ledvin a vyloučena močí). Přeměna amoniaku na močovinu je prevencí toxicity z amoniaku. Močovina je běžnou součástí mléka a krve. Do mléka proniká močovina z krve. Koncentrace močoviny v krvi kolísá v průběhu dne. Nejvyšších hodnot dosahuje 4 až 6 hodin po příjmu krmiva a nejnižší je před nakrmením. Podle celé řady výzkumných prací ovlivňuje močoviny využívání směsné krmné dávky nebo odděleného podávání jadrného krmiva. Vyšší hodnoty u močoviny jsou běžné při využívání tradičního systému krmení. Obecně lze konstatovat, že i při stejné dietě je u jednotlivých krav vykazován rozdílný močoviny v krvi, v krevní plazmě a mléce. Hodnoty močoviny v krvi a mléce jsou podobné, když se vzorek odebere z mléka a krve ve stejnou dobu. V případě rozdílné doby odběru se výsledky liší. Monitorování nabízí možnost vyhodnotit koncentraci proteinu v krmné dávce, snížení nákladů a redukci zatížení životního prostředí. Mezi vlivy, které ovlivňují močoviny v mléce patří: příjem proteinu a energie (obecně lze konstatovat, že nadměrný hrubého proteinu v krmné dávce zvyšuje močoviny v krvi a mléce a vyšší příjem energie často snižuje koncentraci močoviny v krvi); příjem proteinu degradovatelného a nedegradovatelného v bachoru; příjem vody a sušiny v krmné dávce (při dehydrataci organismu lze očekávat vyšší hladinu močoviny v krvi a v mléce); zdravotní stav a funkčnost jater a ledvin; některá onemocnění; pastva (vyšší močoviny v mléce krav na pastvě); doba odběru vzorku. Příspěvek se zabývá vypovídací schopností metod využívaných pro stanovení u močoviny v mléce, vztahem u močoviny k reprodukci a vybraným produkčním vlastnostem a perspektivou stanovování plemenných hodnot pro močoviny v mléce. Příspěvek vychází z jednání na posledních kongresech ICAR (Mezinárodního výboru pro kontrolu užitkovosti). Vypovídací schopnost jednotlivých metod využívaných pro stanovení u močoviny v mléce Močovina proniká z krve do mléka a existuje vztah mezi em močoviny v mléce a v krvi. Pro praktické účely se jeví jako vhodnější využívání výsledků analýz u močoviny v mléce. Při hodnocení výsledků je nutné vzít v úvahu, že se často používají rozdílné hodnoty a jednotky. V České republice je to močoviny uváděný v mmol/l, popřípadě mg/100 ml mléka. V některých zemích se využívají hodnoty u v mléce v mg/dl, popřípadě mg%. Běžně uváděné hodnoty v mléce kolísají v rozmezí 0,5 až 39,5 mg/dl (například u přístroje ChemSpec 150 je možné měřit močovinný dusík v rozsahu 0 až 40 mg/dl a močoviny v rozmezí 0 až 86 mg/dl). V praxi by mělo být využito výsledků analýz na močoviny minimálně od 8 krav, protože je vykazována významná variabilita u mezi stády a jednotlivými kravami. Výsledky stanovení u močoviny by měly být využívány s přihlédnutím k ostatním faktorům a ne izolovaně. Pro měření u močoviny a v mléce se využívá několik metod: modifikované Berthelotovy reakce ke stanovení u močoviny nebo celkového u, a to s enzymatickou přípravou a kolorimetrickou detekcí (společnost Bentley-přístroj Chemspec a Skalar); měření změny ph způsobené změnou koncentrace čpavku (přístroj CL-10, Eurochem, Ardea, Rome Italy); měření močoviny (nebo ) nepřímo pomocí metody IRS (infrared spectroscopyspolečnost Foss Electric, Foss 4000 a Foss Pro stanovení objektivnosti a přesnosti existuje celá řada přístupů. První využil ve své studií například Peterson a kolektiv (2004), kteří analyzovali a porovnávali jednotlivé metody ve 14 nezávislých laboratořích ve Spojených státech a zabývali se: přesností výsledků měření jednotlivých přístrojů;

2 identifikovali rozdíly vzorku s přesně definovaným em (kontrola) se vzorkem, do kterého se přidalo přesně definované množství močoviny. Vzorky byly připraveny podle metodiky, kdy mléko od každé krávy (1,5 litru) bylo zamícháno a rozděleno do dvou 750 ml vzorků, každý ze vzorků byl přelit do Erlenmayerovi láhve. Do jedné láhve byl přidán jeden ml vody (vzorek nazvaný kontrola ). Do další láhve byla přidána močovina (1 ml) tak, aby koncentrace byla o 4 mg/dl vyšší než u kontroly. Každá láhev byla 10 krát protřepaná, a poté rozdělena do 14 vzorků o objemu 50 ml s konzervantem a analyzována. nazývaný recovery byl kalkulován, jako rozdíl analyzovaného mezi vzorkem kde byl dodán močovinný dusík a kontrolou. Výsledek byl vydělen 4 mg/dl (přidaná močovina). Výsledky lze interpretovat tak, že 100 znamená nejvyšší přesnost (hodnoty nad 100 nadhodnocují výsledky a pod 100 podhodnocují naměřené hodnoty). Výsledky porovnání jednotlivých metod jsou uvedeny v tabulce 1. Tabulka 1 Porovnání analytických metod podle ukazatele recovery 1) Přístroj recovery (%) 1) SE (v %) Bentley 92,1 2,76 CL-10 85,0 2,76 Foss ,1 9,88 Foss ,4 10,1 Skalar 95,1 7,61 1) rozdíl analyzovaného mezi vzorkem kde byl dodán močovinný dusík a kontrolou, výsledek byl vydělen 4 mg/dl (přidaná močovina). Zdroj: Peterson a kolektiv (2004) Z výsledků jsou patrné nevýznamné rozdíly v ukazateli recovery mezi přístroji Bentley, Foss 6000 a Skalar. U přístroje Foss 6000 se u dvou přístrojů vyskytly výsledky přesahující hodnotu 100 a vyšší hodnoty ukazatele SE. U přístroje CL-10 byla významně nižší hodnota recovery než u přístrojů firmy Bentley, Foss 6000 a Skalar, ale přístroj CL-10 dosáhl vyšší hodnoty než Foss Zajímavé je i porovnání mezi jednotlivými laboratořemi (tabulka 2). Z tabulky jsou patrné diference ve sledovaném ukazateli mezi laboratořemi využívajícími stejné metody. Vysoká variabilita byla zjištěná u přístroje Foss 4000 a 6000 (u ostatních přístrojů byla nižší). Tabulka 2 Porovnání analytických metod podle ukazatele recovery 1) mezi laboratořemi Přístroj / laboratoř 2) recovery (% 1) ) SE (v %) Bentley / A 97,6 1,41 Bentley / B 88,9 1,48 Bentley / C 89,9 1,57 CL-10 / A 86,7 1,33 CL-10 / B 88,7 1,44 CL-10 / C 79,6 1,07 Foss 4000 / A 46,7 5,90 Foss 4000 / B 30,4 1,50 Foss 4000 / C 64,2 1,58 Foss 6000 / A 105,3 3,87 Foss 6000 / B 105,8 2,39 Foss 6000 / C 75,3 1,39 Skalar / A 88,3 0,84 Skalar / B 101,8 7,72 1) rozdíl analyzovaného mezi vzorkem, kde byl dodán močovinný dusík a kontrolou, výsledek byl vydělen 4 mg/dl (přidaná močovina); 2) A, B, C rozdílné laboratoře využívající stejný typ přístroje. Zdroj: Peterson a kolektiv (2004) Nízká variabilita ukazatele recovery byla vykázána mezi jednotlivými laboratořemi u přístrojů firmy Bentley a CL-10, přičemž lepších výsledků dosáhla společnost Bentley. Ukazuje se, že modifikované Berthelotovy reakce ke stanovení močoviny nebo celkového u, a to s enzymatickou přípravu a kolorimetrickou detekcí je opakovatelná metoda, která je spolehlivá pro analýzu močoviny v mléce. U přístroje společnosti Foss 6000 (2 laboratoře nad 100 %, třetí laboratoř pouze 75,3 %) byla vykázána nižší opakovatelnost metody a podhodnocené nebo nadhodnocené výsledky. Přístroj Foss 4000 vykázal ve všech laboratořích odlišné výsledky (podhodnocení, vysoké rozdíly mezi laboratořemi a méně přesné výsledky). Z jednotlivých složek má vliv na kvalitu výsledků velmi vysoký tuku. Podle některých autorů dochází

3 u technologie IRS k nadhodnocení výsledků při nízkých koncentracích močoviny v mléce, a podhodnocení výsledků při vyšších koncentracích močoviny v mléce. Proto je vhodnější využívat IRS výsledky, když je analyzováno celé stádo a výsledky skupiny krav jsou zprůměrňované a na základě těchto výsledků přijmout opatření. Dalším přístupem je statistické porovnávání metody s referenční metodou. Tento přístup a jeho výsledky byly diskutovány na posledním kongresu ICAR v roce Broutin (2006) porovnával jednotlivé metody s využitím individuálních a bazénových vzorků mléka. Výsledky studie jsou shrnuty v tabulkách 3 a 4. Rovněž podle tohoto přístupu se ukázala jako nejpřesnější enzymatická metoda. Tabulka 3 Porovnání jednotlivých metod využívaných pro měření močoviny (bazénové vzorky) Přístroj, metoda N 1) Sy, x 2) referenční metoda/zdroj ChemSpec ,17 Enzymatic + ph Differntial ChemSpec ,19 AFNOR NF VO4-217 ChemSpec ,21 DMAB ChemSpec ,26 Enzymatic + Colorimetric ChemSpec ,77 DMAB ChemSpec ,88 Enzymatic + ph Differntial ChemSpec ,96 Enzymatic + ph Differntial ChemSpec ,74 Enzymatic + ph Differntial ChemSpec ,58 Enzymatic AFNOR NF VO4-217 ChemSpec 150 x méně než 1 výrobce 3) Enzymatic + ph Differential Filter IR x méně než 4,5 výrobce 3) FTIR x méně než 3,0 výrobce 3) 1) počet bazénových vzorků; 2) Sy,x = směrodatná odchylka přesnosti po provedení regrese, nižší hodnoty vyjadřují vyšší přesnost; 3) z materiálů výrobců přístrojů. Zdroj: Broutin (2006) Tabulka 4 Porovnání jednotlivých metod využívaných pro měření močoviny (individuální vzorky) Přístroj, metoda N 1) Sy, x 2) referenční metoda/zdroj ChemSpec ,82 Enzymatic + Conductivity ChemSpec ,00 DMAB ChemSpec ,26 Enzymatic + ph Differntial ChemSpec ,10 Enzymatic AFNOR NF VO4-217 ChemSpec 150 x méně než 1,5 výrobce 3) Enzymatic + ph Differential Filter IR x méně než 6 výrobce 3) FTIR x méně než 3,5 výrobce 3) 1) počet vzorků; 2) Sy,x = směrodatná odchylka přesnosti po provedení regrese, nižší hodnoty vyjadřují vyšší přesnost; 3) z materiálů výrobců přístrojů. Zdroj: Broutin (2006) Vliv u močoviny na reprodukci dojených krav V posledních letech dochází k nepřetržitému nárůstu dojivosti, ale na druhé straně k poklesu reprodukční výkonnosti a zvyšování výskytu zdravotních problémů ve stádech dojeného skotu. Řada studií uvádí vliv nadměrného u hrubého proteinu v krmné dávce na výskyt reprodukčních problémů. Utilizace proteinu je závislá na příjmu energie. Koncentrace močoviny se může zvýšit při nadměrném množství proteinu degradovatelném a nedegradovatelném v bachoru, nebo když je v krmné dávce deficit energie. Z celé řady studií vyplývá, že zvýšená koncentrace močoviny v krvi je spojena se snížením reprodukční výkonnosti dojených krav. Většina autorů uvádí, že při zvýšení koncentrace hrubého proteinu v krmné dávce dochází ke snížení reprodukčních parametrů (zabřezávání, vyšší inseminační index, vyšší počet dnů do první ovulace). Často je uváděno, že při zvýšení u hrubého proteinu z intervalu 13 až 17 % na 19 až 20 % dojde k poklesu zabřezávání. Na druhé straně se ve výsledcích některých autorů tento negativní efekt neprokázal. Výsledky vztahů reprodukčních ukazatelů k u močoviny a hrubého proteinu uvádí tabulky 5 a 6.

4 Tabulka 5 Vliv u hrubého proteinu na zabřezávání plemenic Zdroj 13 až 17 % hrubého proteinu v krmné dávce 19 až 21 % hrubého proteinu v krmné dávce procento březosti (%) koncentrace močoviny v krvi (mg%) procento březosti (%) koncentrace močoviny v krvi (mg%) Folman a kol., Carroll a kol., Bruckental a kol., Canfield, a kol., Barton a kol., McCormick a kol., Tabulka 6 Reprodukční výkonnost krav krmených krmnou dávkou s odlišným em proteinu v krmné dávce Zdroj protein degradovatelný koncentrace počet dnů do první hrubého v bachoru (% h.p.) močoviny v krvi ovulace a úroveň proteinu v krmné dávce (%) (mg%) zabřezávání plemenic Garcia-Bojalil, a kol, 1998 Westwood a kol., , dnů do první ovulace 20, dnů do první ovulace dnů do první ovulace 20, zhoršení zabřezávání 19,3 63 x po první inseminaci se 19,3 85 x zvyšováním u proteinu degradovatelného v bachoru v krmné dávce Z výsledků, kde byly analyzovány vztahy mezi em v mléce a reprodukcí v jednotlivých chovech, popřípadě výsledky mezi farmami, odvodil například Ferguson a kol., 1993 pokles zabřezávání při hodnotě nad 20 mg/100 ml v krevním séru. Ve velké části studií byla uváděna vyšší citlivost farem s horšími výsledky reprodukce na vyšší nad 20 mg/100 ml v krevním séru a následné vyšší problémy s reprodukcí. Elrod a Butler, 1993 dospěli k závěrům, že v mléce nad 19 mg/100 ml negativně ovlivňuje inseminační interval a že zabřezávání bylo lepší u krav s hodnotou nižší než 19 mg/100 ml. Mechanizmus negativního působení vysokého u močoviny na neuspokojivé výsledky reprodukce spočívá zejména ve změně děložního prostředí, vyšší spotřebě energie na detoxikaci amoniaku na močovinu (která chybí pro reprodukční procesy). V některých případech dochází ke kombinaci ztráty kondice po porodu a k překrmování bílkovinami, což rovněž vede k omezení reprodukční výkonnosti dojnic. Významný faktor je také funkčnost jater, kdy při ztučnění může dojít k omezení detoxikace amoniaku. Problémy se projevují zejména při překrmování bílkovinami a deficitu energie a lze je zmírnit externím dodáním energie. Možnosti využití pro odhad plemenných hodnot Genetická analýza a laktózy v podmínkách Kanady byla představena na kongresu ICAR ve Finsku v roce 2006 (Miglior a kol.). Vedle využití u pro korekci výživy se jeví po provedení dalších analýz jako perspektivní využití močoviny pro šlechtitelské účely. Ve studii, kterou provedl Miglior a kol. byly odhadovány genetické vztahy k ukazatelům produkce, odhad dědivosti a analyzovány možnosti odhadu plemenných hodnot pro močovinný dusík v Kanadě (tabulka 7 až 11). Ve výzkumu byly využity pouze první tři laktace krav. Z tabulek jsou patrné nízké fenotypové korelace s dalšími vlastnostmi. Dědivost na prvních třech laktacích dosáhla hodnot v intervalu 0,394 až 0,414 (ve studii, kterou provedl Wood a kol., 2003 byla heritabilita pro močovinný dusík 0,44 až 0,59). Z genetických korelací je patrná negativní genetická korelace u

5 se somatickými buňkami ( 0,190) a negativní genetická korelace laktózy se somatickými buňkami ( 0,202). Tabulka 7 Fenotypové korelace mezi ukazateli produkce tuk protein tuk protein (kg) (kg) (%) (%) počet somatických (kg) (%) mléko (kg) 0,787 0,936-0,362-0,520-0,083-0,031 0,989 0,252 tuk (kg) 0,805 0,260-0,250-0,058 0,083 0,771 0,161 protein (kg) -0,238-0,205-0,062-0,011 0,921 0,208 tuk (%) 0,470 0,045 0,182-0,370-0,168 protein (%) 0,093 0,082-0,529-0,248 počet somatických -0,100-0,110-0,227-0,042-0,072 (kg) 0,382 Tabulka 8 Dědivost v jednotlivých laktacích laktace první druhá třetí mléko (kg) 0,518 0,431 0,468 tuk (kg) 0,369 0,350 0,362 protein (kg) 0,423 0,392 0,410 tuk (%) 0,555 0,533 0,543 protein (%) 0,576 0,561 0,586 počet somatických 0,189 0,272 0,338 0,394 0,384 0,414 (kg) 0,539 0,466 0,490 (%) 0,478 0,506 0,508 Tabulka 9 Genetické korelace mezi ukazateli produkce tuk protein tuk protein (kg) (kg) (%) (%) počet somatických (kg) (%) mléko (kg) 0,566 0,894-0,494-0,538 0,001-0,094 0,979 0,096 tuk (kg) 0,684-0,045 protein (kg) 0,014 tuk (%) 0,659-0,109 0,425 0,058 protein (%) 0,009 0,200 0,017 počet somatických -0,190-0,024-0,202-0,092-0,041 (kg) Z dalších výzkumů jsou v pracích Izraelských autorů uváděny pozitivní korelace mezi em močoviny v mléce a em tuku v % (Hojman a kol., 2004). Důležitá je negativní genetická korelace mezi em močoviny a počtem somatických. Ve studiích Izraelských autorů je popsána vyšší hladina močoviny v letních měsících a u starších krav. Dalšími vztahy byly kladná závislost u močoviny na u hrubého proteinu, proteinu stravitelnému v bachoru a u neutrálně detergentní vlákniny. Negativní závislosti u močoviny byly zjištěny ve vztahu k u energie v krmné dávce a u nestrukturálních sacharidů a k zabřezávání krav.

6 Tabulka 10 Genetické korelace mezi jednotlivými laktacemi laktace 1. versus versus versus 3. mléko (kg) 0,786 0,737 0,897 tuk (kg) 0,741 0,603 0,791 protein (kg) 0,739 0,585 0,793 tuk (%) 0,961 0,887 0,951 protein (%) 0,887 0,863 0,838 počet somatických 0,543 0,395 0,562 0,846 0,744 0,870 (kg) 0,807 0,714 0,892 (%) 0,831 0,760 0,845 Tabulka 11 Korelace mezi plemennými hodnotami (vybrané pouze vyšší než 0,1) Plemenné hodnoty plemenná hodnota pro laktózy (%) plemenné hodnoty plemenná hodnota pro v mléce počet somatických -0,164 mléko (kg) -0,106 mléko (kg) 0,101 protein (%) 0,144 hloubka vemene 0,128 tuk (kg) 0,208 persistence laktace 0,329 tuk (%) 0,287 Močovina a zdraví Hlavním přínosem stanovení u močoviny je možnost optimalizace krmné dávky. Vezmeme-li v úvahu, že velká část zdravotních problémů ve stádech dojeného skotu vzniká chybným sestavením krmné dávky, můžeme považovat za perspektivní využití odhadu plemenných hodnot u močoviny ve vztahu ke zdravotnímu stavu. Některé vybrané korelace jsou uvedeny v tabulkách 12 a 13 a pocházejí z výzkumu, který provedla Rissa G. Mitchel (2004). I přes poměrně nízké hodnoty korelací lze považovat výzkum vztahu močoviny k onemocněním, k reprodukčním a produkčním ukazatelům za perspektivní. Připravují se studie, které by objasnily vztah u močoviny k onemocněním. Zajímavé jsou zejména negativní korelace u močoviny k onemocněním reprodukčního traktu. Tabulka 12 Korelace a přibližné genetické korelace odhadnuté mezi plemennými hodnotami pro znaky zdraví a em v mléce v Dánsku Plemenné hodnoty plemenné hodnoty močovinný dusík v mléce zjištěný močovinný dusík v mléce zjištěný infračervenou metodou (1. laktace) infračervenou metodou (2. laktace) korelace mezi plemennými hodnotami reprodukce -0,04-0,25 metabolické a zažívací -0,06-0,06 poruchy onemocnění končetin -0,11-0,25 přibližné genetické korelace reprodukce -0,06-0,35 metabolické a zažívací -0,09-0,09 poruchy onemocnění končetin -0,17-0,38 Zdroj: Rissa G. Mitchel (2004) Tabulka 13 Korelace mezi Dánským indexem zdraví a plemennými hodnotami pro Plemenná hodnota dánský index zdraví korelace přibližné genetické korelace močovinný dusík zjištěný IRS metodou 0,19 0,24 Zdroj: Rissa G. Mitchel (2004)