С наступлением лета свиново­дов ждут новые испытания, связан­ные с высокой температурой внеш­ней среды и потребностью сниже­ния отрицательных последствий теплового стресса на растущих по­росят и взрослых свиней. Известно, что тепловой стресс отрицательно сказывается на продуктивности сви­ней, включая рост, репродукцию, конверсию корма и здоровье, что приводит к значительным финансо­вым потерям в области свиновод­ства. Так, в исследованиях, опубли­кованных в 2003 году было отме­чено, что свиноводы США теряют ежегодно около 300 миллионов дол­ларов в результате негативного воз­действия теплового стресса. За по­следние десять лет потери от тепло­вого стресса не только не снизи­лись, но и выросли. Эффект тепло­вого стресса на свиней во многом зависит от других условий внешней среды, включая тип фермы, физио­логическое состояние организма (беременность, лактация), состава рациона, плотность посадки, тип пола, внешняя температура, влаж­ность, тип вентиляции (скорость движения воздуха) и методы корм­ления и поения. Для разработки эф­фективных мер предупреждения теплового стресса и снижения отри­цательных последствий его воздей­ствия необходимо понять физиоло­гические механизмы терморегуля­ции у свиней и молекулярные адап­тационные механизмы в их орга­низме, позволяющие приспосо­биться к изменяющимся условиям внешней среды и выйти с мини­мальными потерями из данной ситу­ации. Данная статья рассматривает современные представления о меха­низмах развития теплового стресса у свиней.

Терморегуляция — это способ­ность животного поддерживать тем­пературу тела, которая для свиней в среднем составляет 38,5°С. При этом животные используют метабо­лическую энергию корма для под­держания данной температуры. С точки зрения химии можно отме­тить, что повышение температуры на 10°С удваивает скорость химиче­ских реакций, в организме же все биохимические реакции протекают в оптимальных температурных условиях. При этом все ферменты в организме имеют узкий оптимум pH, что подчеркивает важность под­держания кислотно-щелочного и электролитного баланса в орга­низме.

Внешняя температура, ниже которой животные повышают обра­зование тепла, используя дрожание или же другие механизмы термоге­неза для поддержания термального баланса называется нижняя крити­ческая температура (НКТ). Соответ­ственно, внешняя температура, выше которой животное повышает потерю тепла за счет испарения для поддержания термального баланса, называется верхней критической температурой (ВКТ). Разброс тем­пературы между НКТ и ВКТ, в ко­торой животные могут поддержи­вать температуру тела при мини­мальных затратах энергии, называ­ется термонейтральной зоной (ТНЗ).

В целом, когда животные ста­новятся старше и достигают боль­шей массы тела, их термонейтраль­ная зона снижается.

Таким образом, тепловой стресс особенно проблематичен для более взрослого поголовья на от­корме (больше 50 кг) и для свинома­ток и хряков, которые начинают чувствовать отрицательный эффект теплового стресса, когда темпера­тура поднимается выше 20°С.

Согласно исследований Black и сотрудников (1993), термоней­тральная зона для беременных и лактирующих свиноматок обычно поддерживается между 12 и 20°С. Другие исследователи (Verstegen and Henken (1987) для лактирующих свиноматок определили комфорт­ную зону между 15 и 22°С.

Когда свиньи подвергаются тепловому стрессу, они должны или снизить выделение метаболиче­ского тепла, или же увеличить по­терю тепла из тела. В условиях теп­лового стресса свиньи используют физиологические и поведенческие механизмы, включая изменение по­ложения тела, расширение крове­носных сосудов и повышение ско­рости дыхания для усиления пере­носа избытка тепла из тела в атмо­сферу. Обычно скорость дыхания свиней составляет от 15 до 22 дыха­ний в минуту. При этом частота ды­хания выше 40 дыханий за минуту свидетельствуют о возможном теп­ловом стрессе.

В сравнении с другими ви­дами животных, свиньи особенно чувствительны к тепловому стрессу, поскольку они характеризуются ограниченными физиологическими возможностями охлаждения за счет испарения влаги из-за недоразвитых потовых желез и относительно не­большой поверхности легких и осо­бенностей строения головы и носа. К тому же, свиньи характеризуются относительно низкой способностью рассеивать тепло тела. Следует иметь ввиду, что основным проду­центом тепла в организме являются мышцы. При этом слой подкожного жира изолирует мышцы и ограничи­вает передачу тепла во внешнюю среду. Таким образом, свиньи в большей степени чем другие виды животных рассчитывают на сниже­ние образования метаболического тепла для поддержания темпера­туры тела в жарких условиях. Дан­ный механизм терморегуляции свя­зан со снижением потребления корма, что имеет отрицательные по­следствия на продуктивность и вос­производительные качества живот­ных. При этом следует иметь в виду, что повышенная влажность снижает эффективность испарения из кожи и, тем самым, еще больше усили­вает отрицательный эффект тепло­вого стресса.

Тепловой стресс у поросят со­пряжен с повышенным потребле­нием воды и повышенным выделе­нием мочи, валянием на полу, мед­лительностью и летаргией, мышеч­ной дрожью, оцепенением, кон­вульсиями, пониженной живая мас­сой, грубой кожей, повышенным падежом, быстрым снижением по­требления корма, снижением сред­несуточного привеса, учащенным дыханием. Беременные и лактирую- щие свиноматки особенно чувстви­тельны к тепловому стрессу. В частности, еще в 1950-х было пока­зано, что при одинаковой темпера­туре в 37°С, частота дыхания бере­менных свиноматок составляла 186 дыханий в минуту, в то время как этот показатель у небеременных свиноматок составлял лишь 64 ды­хания в минуту.

Подобные исследования по­вторялись многократно за последу­ющие 60 лет, но ответы были анало­гичными. Это связано с тем, что бе­ременной свиноматке, в теле кото­рой образуется повышенное количе­ство тепла, нужно избавляться от него через расширение сосудов и дыхание.

Тепловой стресс в летние ме­сяцы повышает случаи неоплодо- творенности у свиноматок, приводя к снижению последующих репро­дуктивных возможностей беремен­ных и лактирующих свиноматок. Было убедительно продемонстриро­вано, что в условиях, когда наруж­ная температура превышает 35°С, наблюдается удлинение интервала от отъема до охоты и искусствен­ного осеменения, по сравнению с результатами при 30°С. Согласно результатам исследований Пруниера и соавторов, опубликованных в 1997 году, лишь 39% свиноматок, подвергшихся повышенной темпе­ратуре (27°С) возвращались к эструсу (охоте) в течение 10 дней после отъема поросят, в сравнении с 77% свиноматок, содержащихся при нормальной (18°С) температуре. Тепловой стресс понижает процент оплодотворенности и опороса у сви­номаток, масса поросят на отъеме также снижается. Одновременно с этим наблюдается уменьшение раз­мера приплода (количество рожден­ных и живорожденных поросят), что, вероятно, связано с повышен­ной эмбриональной смертностью поросят. Кстати, есть научные дока­зательство того, что и уровень ову­ляции падает в условиях теплового стресса через 3 недели после искус­ственного осеменения. В то же время, тепловой стресс в середине и в конце беременности приводит к увеличению процента мертворож­денных поросят.

При тепловом стрессе на фи­зиолого-биохимическом уровне наблюдается повышение pH крови, понижение клеточного pH, появле­ние стресс-гормонов в крови, до­полнительные затраты ресурсов ор­ганизма на восстановление гомео­стаза, потеря бикарбоната (HCO3), нарушение функции генов, актива­ция протеинов теплового шока для изменения многих метаболических реакций и защиты теплочувстви­тельных тканей. В условиях, когда внешняя температура превышает компенсаторные возможности жи­вотного по поддержанию постоян­ной температуры тела, наблюдается сердечная и сосудистая недостаточ­ность, что в конечном итоге может привести к смерти.

В условиях теплового стресса в организме наблюдается много раз­личных приспособительных изме­нений, которые на молекулярном уровне «подстраивают» организм для более эффективного метабо­лизма и меньших потерь от стресса. В частности, исследованиями по­следних лет доказано, что окисли­тельный стресс на клеточном уровне является неотъемлемой ча­стью теплового стресса, также как и других стрессов у свиней. Таким об­разом, избыточное образование сво­бодных радикалов в условиях теп­лового стресса приводит к повре­ждению биологически важных бел­ков, липидов и нуклеиновых кислот, что сказывается на снижении их продуктивности, нарушает иммун­ную систему и в критических ситуа­циях приводит к гибели животных.

В организме животных суще­ствует множество адаптивных меха­низмов, способствующих на моле­кулярном уровне преодолению от­рицательных последствий тепло­вого стресса. Данные механизмы во многом основаны на активации ви- тагенов и последующем синтезе за­щитных молекул (белки теплового шока, различные антиоксидантные молекулы и др.).

На основании анализа литера­туры и собственных исследований с использованием концепции витаге- нов был разработан препарат Фид- Фуд Меджик Антистресс Микс, ко­торый является неотьемлемой ча­стью системы защиты поросят и взрослых свиней от теплового стресса. При этом он включает:

• Электролиты, способствую­щие поддержанию электролитного баланса (K, Na, Mg и бикарбонат) в организме при повышенном потреб­лении воды поросятами и свиномат­ками в условиях теплового стресса. Это позволяет избежать многих не­желательных изменений в орга­низме. В частности, усиленное ды­хание и мочеиспускание являются важнейшими факторами потери электролитного баланса. При этом наблюдается потеря калия через мочу и понижение концентрации бикарбоната (HCO3) в крови. Если сюда добавить диарею, возникаю­щую из-за избыточного потребле­ния воды и недоедания, то важность электролитов в поддержании про­дуктивных и воспроизводительных качеств свиней в условиях тепло­вого стресса не требует дальнейших объяснений.

• Осмогены, в частности бе­таин, способствующий поддержа­нию осмотического баланса в усло­виях теплового шока. В исследова­ниях, выполненных в Голландии было убедительно продемонстриро­вано, что бетаин в рационе свиней достоверно снижает теплопродук­цию, что может быть особенно важно при тепловом стрессе. Если сюда добавить данные литературы о способности бетаина снижать тем­пературу тела цыплят при тепловом стрессе, поддерживать структуру кишечника и защищать его от засе­ления патогенами в стресс-усло­виях, становится понятным важ­ность этого нутриента. Важна также его роль как источника метильных групп (в условиях сниженного по­требления метионина и холина) и осмогена, предотвращающего осмо­тический шок в условиях теплового стресса, то его роль в условиях теп­лового стресса трудно переоценить. В обзоре литературы, подготовлен­ном исследователями университета в Германии (Галле) и опубликован­ном в 2008 году, рекомендуется ис­пользовать бетаин в качестве важ­нейшего средства снижения отрица­тельного эффекта теплового шока в свиноводстве. Кроме того, недавние исследования, выполненные в Ав­стралии и опубликованные в 2012 году, свидетельствуют о положи­тельном влиянии бетаина на размер приплода свиноматок в летние жар­кие месяцы.

• Карнитин, способствующий поддержанию печени и суще­ственно снижающий образование свободных радикалов в митохон­дриях клеток в условиях стресса. В недавних исследованиях, выпол­ненных в Германии, результаты ко­торых опубликованы в 2011 году, было показано, что включение в ра­цион поросят карнитина приводит к изменению экспрессии 211 генов. Из них, для повышения устойчиво­сти к тепловому стрессу, важную роль играют супрессивное действие карнитина на гены, участвующие в апоптозе. К тому же, карнитин один из важнейших регуляторов витагенов.

• Комплекс веществ, стимули­рующих витагены и улучшающих адаптацию животных к тепловому стрессу. Сюда относятся карнитин, бетаин, витамин Е, витамин С, селен и ряд других компонентов. Включе­ние их в анистрессовую компози­цию в оптимальном соотношении позволяет улучшить адаптацию ор­ганизма поросят и взрослых свиней к тепловому шоку и снизить его от­рицательные последствия. Это осу­ществляется как через синтез бел­ков теплового шока, так и через син­тез ферментов антиоксидантной за­щиты (супероксид-дисмутаза, глю- татионпероксидаза, какталаза и др.), так и других антиоксидантов, таких как тиоредоксин, пероксиредоксин, глютатион и др.

• Комплекс антиоксидантов, снижающих окислительный стресс на уровне клеток организма и, тем самым, уменьшающих отрицатель­ные последствия теплового стресса. Сюда относится прежде всего вита­мин Е и система его рециклизации. Данные последних лет убедительно показали, что эффективность вита­мина Е больше зависит от его ре­циклизации, чем от концентрации.

• Комплекс органических кис­лот, поддерживающих целостность кишечника и способствующих раз­витию полезной микрофлоры. Оп­тимизированная смесь лимонной, пропионовой и сорбиновой кислот помогают поддерживать здоровый кишечник в условиях стресса.

• Комплекс иммуномодулиру­ющих веществ, способствующих поддержанию высокой иммуноком­петентности. Как уже отмечалось выше, иммунная система одна из первых страдает в условиях тепло­вого стресса. Это во многом связано с тем, что избыточное образование свободных радикалов в условиях теплового стресса, когда система образования свободных радикалов в митохондриях клеток перестает надежно контролироваться, нару­шает рецепторы иммунных клеток. Такие повреждения приводят к нарушению коммуникации между всеми типами иммунных клеток, что ведет к иммуносупресии. За счет комбинации антиоксидантов и других вышеупомянутых веществ удается существенно снизить такие повреждения и поддержать высо­кую иммунокомпетентность в усло­виях теплового стресса.

• Незаменимые аминокислоты лизин и метионин, которые явля­ются лимитирующими в условиях стресса из-за снижения потребления корма. Комбинация лизина и метио­нина с бетаином позволяют суще­ственно пополнить запас метильных групп, необходимых для очень важ­ных процессов в клетке, а также поз­воляют частично восполнить недо­полученные аминокислоты в силу сниженного потребления корма. Все это положительно сказывается на продуктивности животных в условиях теплового стресса.

• Минералы, необходимые для синтеза многих антиоксидантных молекул, включая антиоксидантные ферменты. Добавление в препарат цинка, марганца, селена и магния дает возможность обеспечить орга­низм простетическими группами для синтеза антиоксидантных фер­ментов. При этом, оптимальный ба­ланс вышеназванных микроэлемен­тов является абсолютно необходи­мым для поддержания высокой адаптационной способности живот­ных к тепловому стрессу.

• Комплекс жиро- и водорас­творимых витаминов, восполняю­щих их потребность в условиях сни­женного потребления корма, что позволяет поддержать многие функ­циональные системы организма в условиях теплового стресса.

Таким образом, выпаивая дан­ный препарат с водой поросятам и взрослому поголовью свиней перед тепловым стрессом, во время стресса и после его, удается суще­ственно повысить адаптационную способность животных к тепловому стрессу.

При этом происходит актива­ция витагенов и мобилизация за­щитных сил организма, что снижает отрицательные последствия тепло­вого стресса на продуктивные и вос­производительные способности жи­вотных. Это один из важных техно­логических приемов борьбы с теп­ловым стрессом в летние месяцы выращивания свиней.