Co to jest ketoza?

Ketoza to jedno z najbardziej rozpowszechnionych zaburzeń metabolicznych krów mlecznych, które charakteryzuje się podwyższonym poziomem ciał ketonowych, tj. kwasu beta-hydroksymasłowego (BHB), kwasu acetooctowego (AcAc) oraz acetonu (ACE) we krwi, moczu i mleku. Ketoza w postaci klinicznej, czyli objawowej (zawartość BHB we krwi powyżej 3,0 mmol/L) lub w postaci subklinicznej, czyli bezobjawowej (BHB we krwi od 1,2 do 2,99 mmol/L) występuje najczęściej w ciągu pierwszych 60 dni laktacji. Ketozę w pierwszych 3 tygodniach po porodzie klasyfikuje się jako ketozę typu 2., natomiast ketozę występującą w okresie od 22. do 60. dnia laktacji klasyfikuje się jako ketozę typu 1.

Tradycyjne spojrzenie na przyczyny powstawania ketozy

Tradycyjnie powstawanie ketozy wiąże się ze stanem ujemnego bilansu energii, w którym krowa pobiera w dawce pokarmowej za mało energii w stosunku do tego, ile potrzebuje przed porodem na rozwój płodu, produkcję siary i rozwój gruczołu mlekowego, a po porodzie na produkcję składników siary i mleka. Chociaż ujemny bilans energii zaczyna się już przed porodem (od 5.–7. dnia przed porodem), znacząco pogłębia się po porodzie, w wyniku poważnych ubytków energii w siarze i mleku (laktoza + tłuszcz mleka).

Ujemny bilans energii powoduje uwalnianie rezerw tłuszczowych, a uwolnione do krwi wolne kwasy tłuszczowe (popularne NEFA), po przedostaniu się do wątroby są w niej w pełni utleniane (gdy pozwala na to dostępność glukozy) lub nie w pełni utlenione (gdy za mało jest glukozy), czego skutkiem jest powstawanie ciał ketonowych w komórkach wątrobowych. Gdy ilość NEFA przekracza możliwość ich utleniania, podlegają one reestryfikacji (powstawanie tłuszczu) w komórkach wątrobowych, co prowadzi do odkładania się tłuszczu w wątrobie. Gdy jest go za dużo, krowa choruje na groźny dla jej zdrowia, a nawet życia syndrom stłuszczenia wątroby.

Uwalnianie rezerw tłuszczowych, a więc zwiększanie zawartości NEFA we krwi jest reakcją adaptacyjną organizmu krowy, której celem jest z jednej strony oszczędzanie glukozy, której w tym okresie brakuje, a która potrzebna jest głównie do odżywienia płodu (przed porodem) oraz syntezy laktozy (po porodzie). Z drugiej strony celem jest spalenie (pełne utlenienie) części NEFA i uzyskanie z tego procesu energii, a także wytworzenie ciał ketonowych (niepełne utlenienie), które są wysokoenergetycznymi składnikami, dostarczającymi energię wybranym komórkom, np. mózgu.

Podsumowując, w tradycyjnym rozumieniu nadmierne uwalnianie rezerw i nadmierna koncentracja NEFA we krwi, a następnie w wątrobie, prowadzi do powstawania w wątrobie nadmiernych ilości ciał ketonowych (oznaczanych we krwi, mleku lub moczu), co powoduje ketozę, a nawet stłuszczenie wątroby. Konsekwencją ketozy może być przemieszczenie trawieńca i pogorszenie odporności. Osłabienie odporności nasila się dodatkowo w przypadku hipokalcemii. Immunosupresja zwiększa ryzyko zatrzymania łożyska, zapalenia gruczołu mlekowego i zapalenia macicy.

Zbyt dobra kondycja krów mlecznych 

Jak wspomniano wcześniej, uwalnianie NEFA do krwi wiąże się z ujemnym bilansem energii. Każdy powód zmniejszenia pobrania paszy (i energii) będzie zwiększał uwalnianie rezerw tłuszczowych. W praktyce takim powodem jest często nadmierna kondycja krów. Zgodnie z tymi poglądami, praktyczne zalecenia zapobiegania ketozie dotyczą przede wszystkim kontroli pobrania paszy, a zwłaszcza pobrania energii. Sporo uwagi poświęca się również prewencji hipokalcemii, zwłaszcza kontroli pH moczu u krów przed porodem oraz wartości DCAD dawek pokarmowych dla okresu przejściowego przed porodem.

Oceniaj krowy i korzystaj z K! w raportach wynikowych

Dzięki monitoringowi ketozy prowadzonemu od 10 lat przez PFHBiPM w ramach kontroli użytkowości mlecznej krów, hodowcy, których krowy i stada są w systemie oceny, informowani są o zagrożeniu poszczególnych krów ketozą w dniu doju kontrolnego. Dotyczy to krów będących w dniu doju kontrolnego w 6.–60. dniu laktacji. Krowa podejrzana o subkliniczną lub kliniczną ketozę wskazywana jest w raportach wynikowych symbolem K!. Za stada, w których ketoza jest nadmiernie częsta, przyjmuje się te, w których prawdopodobna frekwencja subklinicznej ketozy (PFSK) w dniu doju kontrolnego wynosiła powyżej 10%.

Dostarczanie hodowcom informacji na temat K! oraz PFSK przyczyniło się w ostatnich kilku latach do znaczącego postępu w zapobieganiu ketozie. Biorąc pod uwagę duże koszty związane z każdym przypadkiem subklinicznej ketozy, szacowane na 1500–2000 zł, zapobieganie każdej ketozie, także subklinicznej jest bardzo opłacalne. Tak wysokie koszty ketozy wynikają z faktu, że jest ona powiązana z mniejszą wydajnością krów, większą zapadalnością na inne choroby, w tym na przemieszczenie trawieńca oraz choroby infekcyjne (zapalenie gruczołu mlekowego, zapalenie macicy), a także z problemami z rozrodem oraz przedwczesnym brakowaniem. Straty ekonomiczne wynikają również z kosztów weterynaryjnych.

Ketoza to choroba, czy objaw?

To tradycyjne rozumienie przyczyny ketozy (i stłuszczenia wątroby) jest ostatnio mocno kwestionowane. Dyskutowaliśmy o tym 9–10 marca br. w czasie konferencji Nauka – praktyce „Krowy mleczne w pytaniach” w Krakowie. Podczas obrad padło pytanie, czy ketoza jest chorobą, czy też zaburzonym stanem metabolicznym.

Jak podkreślała dr Sara Kvidera z USA [przez kilka ostatnich lat pracowała w Iowa State University (USA), w zespole prof. Lance’a Baumgarda] w nowych poglądach na przyczyny ketozy zwraca się uwagę na aktywację układu odpornościowego krowy w okresie okołoporodowym, który wymaga znacznych ilości energii. Ale jak to zwykle bywa z nowymi poglądami, powstają one na podstawie krytyki istniejących poglądów. Dr Kvidera w swoim wykładzie zadała pytanie: czy ketoza u krów mlecznych to choroba, czy objaw innego problemu?

Dlaczego tylko niektóre krowy mają ketozę?

Tradycyjnemu rozumieniu przyczyn ketozy zarzuca się, że nie wyjaśnia przyczyn, która powodują, że chociaż w danym stadzie wszystkie krowy znajdują się w stanie ujemnego bilansu energii, to tylko niektóre z nich chorują na ketozę. Na ketozę zwykle choruje od 10 do 30% krów w stadzie, a nie wszystkie zwierzęta.

Autorzy nowej koncepcji zrozumienia przyczyn ketozy uważają i mają na to dowody, że korzystanie z tkanki tłuszczowej i przemiana NEFA w ciała ketonowe jest zjawiskiem normalnym u krów mlecznych w okresie okołoporodowym i jest przejawem adaptacji koniecznej do podtrzymania laktacji. Uważają również, że chociaż zwiększenie zawartości NEFA i BHB we krwi jest powiązane z negatywnymi wynikami produkcyjnymi, jednak wcale nie oznacza to, że to te składniki są przyczyną problemu.

Zalecenia praktyczne

Jedna z autorek omawianej nowej koncepcji na temat przyczyn ketozy, tj. dr Sara Kvidera wskazuje na odpowiedzialność hodowcy i żywieniowca w zapobieganiu ketozie. To oczywiste, że tak hodowca, jak i jego doradca żywieniowy powinni dbać o unikanie nadmiernego otłuszczenia krów. Ponadto hodowca powinien zapobiegać infekcjom przez utrzymanie czystości w oborze, minimalizować stres wynikający z przepełnienia kojców, słabego dostępu do stołu paszowego, czy niepotrzebnej zmiany miejsca przebywania krów. Ważne jest również minimalizowanie stresu cieplnego. Z kolei doradca żywieniowy (a także hodowca) powinien zapobiegać kwasicy żwacza, zapewniać właściwą podaż energii i innych składników odżywczych, a także proponować udział w dawce pokarmowej dodatków paszowych, mających pozytywny wpływ na układ odpornościowy (witamina E, selen itp.), a także dodatki wyprowadzające mikotoksyny.

Ciała ketonowe nie zmniejszają pobrania paszy

Kluczowe dla zrozumienia proponowanej koncepcji jest stwierdzenie, że ani obecność NEFA, ani BHB we krwi nie powoduje zmniejszenia pobierania paszy. Ujemnego wpływu BHB na pobranie paszy nie udowodniono w doświadczeniach, w których stosowano wlew dożylny BHB. Gdyby zwiększona koncentracja NEFA lub BHB zmniejszała pobranie paszy, głodne zwierzę nie miałoby apetytu. Z drugiej strony czynnikiem, który bez wątpliwości zmniejsza pobranie paszy jest stan zapalny w organizmie.

Uwalnianie rezerw tłuszczowych może być umiarkowane lub bardzo intensywne, krowa wówczas gwałtownie chudnie. Podczas tego procesu tkanka tłuszczowa krowy infiltrowana jest przez prozapalne makrofagi typu 1., które zwiększają lipolizę (uruchamianie rezerw), a także zmniejszają wrażliwość komórek tkanki tłuszczowej na insulinę. Uruchamianie rezerw tłuszczowych, zwłaszcza gwałtowne i nadmierne, uruchamia kaskadę zdarzeń prozapalnych, które aktywują układ odpornościowy, zwiększając jego zapotrzebowanie na glukozę. Co więcej, uwalnianie rezerw tłuszczowych zwiększa produkcję w wątrobie haptoglobiny, tj. białka ostrej fazy, które ma ujemny wpływ na pobranie paszy. Podsumowując, uwalnianie rezerw tłuszczowych aktywuje układ odpornościowy i ujemnie wpływa na pobranie paszy. To nie obecność NEFA czy BHB we krwi są przyczynami tej aktywacji i zmniejszonego pobrania paszy.

Co powoduje ketozę?

Można by więc spytać, co w końcu powoduje ketozę? Zdaniem autorów nowej koncepcji powodem jest aktywacja układu odpornościowego, która prowadzi do zaburzeń adaptacji krów do laktacji. W myśl tej koncepcji istotne jest zrozumienie znaczenia glukozy, nie tylko dla wspomagania rozwoju płodu i wydajności mleka, ale także dla układu odpornościowego.

Glukoza potrzebna jest przed porodem głównie płodowi, a po porodzie do syntezy laktozy w gruczole mlekowym. Około 90% glukozy powstającej w wątrobie zużywane jest we wczesnej laktacji do syntezy laktozy. Wyliczono, że na 1 kg mleka krowa przeznacza ok. 72 g glukozy. Krowa produkująca dziennie 50 kg mleka potrzebuje więc na produkcję laktozy ok. 3600 g glukozy. Te ogromne ilości pochodzą przede wszystkim z syntezy glukozy w zdrowej wątrobie. Glukoza powstaje głównie z kwasu propionowego, dostarczanego krowie z krwią ze żwacza. Zgodnie z wyliczeniami układ odpornościowy krowy zużywa w ciągu doby 2184 g glukozy. Z takiej ilości krowa wyprodukowałaby ok. 30 kg mleka. Tak duże ilości glukozy potrzebne są w „normalnym” stanie ketozy, a gdy układ odpornościowy jest pobudzony, te ilości mogą być jeszcze większe.

Zapalenie, kwasica i stres

W okresie okołoporodowym krowa ma wiele szans na pobudzenie układu odpornościowego, co z jednej strony może zmniejszać pobranie paszy, a z drugiej powodować niedobory glukozy, prowadzące do nadmiernego uwalniania rezerw tłuszczowych, czego konsekwencjami są zwiększona koncentracja NEFA i BHB we krwi. Tymi szansami są m.in. stany zapalne gruczołu mlekowego i macicy, tzw. zespół nieszczelnego jelita, spowodowany stanami zapalnymi błony śluzowej jelit, stres cieplny, kwasica żwacza (także SARA) czy pobieranie mikotoksyn. Potencjalne przyczyny i konsekwencje aktywacji układu odpornościowego przedstawiono na rys. 3. W tym modelu zmniejszone pobranie paszy, hipokalcemia, nadmierne stężenie NEFA i BHB we krwi czy stłuszczenie wątroby nie są przyczyną złej wydajności oraz złego zdrowia krowy w okresie przejściowym, a raczej są pochodną stanu zapalnego i aktywacji układu odpornościowego.

Podsumowując, to nie zwiększenie zawartości NEFA czy BHB we krwi powoduje ketozę, ale te wskaźniki wskazują na niedobory glukozy, które mogą wynikać z aktywacji układu odpornościowego krowy, związanej ze stanami zapalnymi w jej organizmie. Na potwierdzenie tej hipotezy w szeregu doświadczeń wykazano u krów w stanie ketozy wysoki poziom cytokin prozapalnych we krwi oraz wskaźników, świadczących o aktywacji układu odpornościowego.

Według badań z 2023 r. powodem aktywacji układu odpornościowego, spowodowanej obecnością czynników prozapalnymi, mogą być też czynniki środowiskowe oraz socjalne, np. przeładowanie kojców porodowych, czy przedporodowych, stres cieplny, ograniczony dostęp do stołu paszowego, a także dominacja krów (literatura u autora).

To, co najważniejsze

• Obecność ciał ketonowych (BHB czy acetonu) oraz wolnych kwasów tłuszczowych (NEFA) w organizmie krowy wynika z jej adaptacji związanej z zakończeniem ciąży i początkiem laktacji.
• Aktywacja układu odpornościowego (stan zapalny) może być powodem zmniejszonego pobrania paszy, a w konsekwencji prowadzić do ketozy i stłuszczenia wątroby.
• Zużywanie glukozy przez układ odpornościowy utrudnia adaptację krowy w okresie przejściowym i może być powodem ketozy i stłuszczenia wątroby.
• Podwyższona zawartość ciał ketonowych we krwi, moczu czy mleku jest wskaźnikiem obecności problemu metabolicznego w organizmie krowy, a nie jego przyczyną.

 prof. Zygmunt Maciej Kowalski, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, mj