Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat

Ukazatele acidobazické rovnováhy krve býků v průběhu výkrmu Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. Aleš Pavlík, Ph. D.

Klusák Stanislav Brno 2007

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Ukazatele acidobazické rovnováhy krve býků v průběhu výkrmu vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.

dne………………………………… podpis …………..…………………

Touto

cestou

bych

chtěl

poděkovat

vedoucímu

bakalářské

práce

Ing. Aleši Pavlíkovi Ph. D. za odborné vedení a cenné připomínky při zpracování této práce.

ABSTRAKT

Cílem bakalářské práce je vypracovat literární přehled o současném stavu řešeného problému na zadané téma a nastínit metodiku stanovení acidobazické rovnováhy krve různých věkových kategorií vykrmovaných býků. V průběhu produkčního života vykrmovaných zvířat je potřeba nezanedbat vliv působení chovatelských podmínek na organismus zvířat, tak aby byl zabezpečen především dobrý zdravotní stav, optimální užitkovost vyjádřená růstovou schopností zvířat a tím i výroba kvalitních živočišných produktů. Hodnocením parametrů acidobazické rovnováhy krve lze do jisté míry sledovat změny probíhající v organismu a posoudit úroveň funkčního a zdravotního stavu organismu. Tyto poznatky mohou napomoci k bližšímu poznání potřeb zvířat v jednotlivých etapách jejich produkčního života.

SUMMARY

The purpose of the bachelor thesis is to elaborate a literary survey about the current condition of the solved problem and outline the methodology of the determination of the acid-base balance of the blood of the various age categories of fattened bulls, heifers and steers. In the course of the production life of the fattened animals, it is necessary not to ignore the influence of breeding conditions on animal organisms, so that the following factors can be ensured: good health condition, optimal efficiency expressed by the growth capacity of the animals, as well as the production of high quality animal products. By evaluating the parameters of the blood acid-base balance, it is partially possible to follow the changes in animal organisms, as well as to evaluate the level of both functional and health conditions of the organisms. This knowledge can contribute to the closer recognition of the needs of the animals in individual stages of their production lives.

1. Úvod.............................................................................................................................. 6 2. LITERÁRNÍ PŘEHLED .............................................................................................. 7 2.1 Acidobazická rovnováha (ABR)............................................................................. 7 2.2 Mechanismy udržování ABR.................................................................................. 7 2.3 Zdroje kyselin a zásad v organismu........................................................................ 9 2.4 Udržování rovnováhy vnitřního prostředí............................................................... 9 2.4.1 Úloha plic......................................................................................................... 9 2.4.2 Úloha ledvin................................................................................................... 10 2.4.3 Úloha kostry................................................................................................... 11 2.4.4 Úloha jater...................................................................................................... 11 2.5 Důležité parametry pro posouzení ABR ............................................................... 12 2.5. Poruchy acidobazické rovnováhy ........................................................................ 13 2.5.1. Metabolická acidóza ..................................................................................... 13 2.5.2. Metabolická alkalóza .................................................................................... 13 2.5.3. Respirační acidóza ........................................................................................ 14 2.5.4. Respirační alkalóza ....................................................................................... 14 2.5 Hodnoty ABR u různých kategorií skotu ............................................................. 15 3. MATERIÁL A METODIKA...................................................................................... 17 Použité zkratky ............................................................................................................... 19 Použitá literatura ............................................................................................................. 20

1. ÚVOD Požadavky intenzivní zemědělské výroby stimulují nové technologické postupy v odchovu, krmení a ustájení zvířat, zároveň si však vynucují i intenzivnější studium reakcí zvířat na nové podmínky. Řada těchto zásahů do života zvířat je uplatňována v širokém měřítku s nadějí na rychlé zvýšení prosperity živočišné výroby, aniž by je doprovázela nebo předcházela důkladná znalost biologických potřeb organismu zvířete a mezí jeho adaptačních schopností. Proto je v řadě případů pozitivní ekonomický efekt jen dočasný, a je často vystřídán ztrátami, způsobenými metabolickými poruchami souvisejícími s dlouhodobým nesouladem mezi biologickými potřebami organismu a zásahy do výživy a jejich podmínek života zvířete, které se při krátkodobém a povrchním posuzování zdají být ekonomické.Řada těchto poruch se výrazně projevuje v acidobazickém metabolismu, např. překrmování siláží nebo jadrnými krmivy, zkrmování biologicky nevyvážených monodiet po dlouhá období , otravy močovinou a jinými zdroji nebílkovinného dusíku u přežvýkavců i u monogastrických zvířat, průjmová onemocnění mláďat při substituci nativního mléka mléčnými náhražkami v období mléčné výživy aj. Zjišťování acidobazického stavu organismu je funkční vyšetření, které dává obraz o rovnováze procesů příjmu, tvorby a vylučování kyselin a bazí v organismu a při opakovaném vyšetření i o vývoji funkce orgánů a orgánových systémů na těchto procesech zúčastněných. Složitý komplex činitelů a funkcí udržujících nebo porušujících acidobazickou rovnováhu organismu je zárukou funkční a diagnostické důležitosti acidobazických šetření, zároveň před námi otevírá nesmírně širokou a hlubokou problematiku vazby procesů probíhajících v otevřeném systému organismu, ovlivňovaném podmínkami zevního prostředí. Proto diagnóza acidobazických poruch představuje patofyziologickou hypotézu, která vysvětluje chemické a klinické údaje patofyziologickými pojmy, umožňujícími racionální terapii a její prevenci nemocí.

6

2. LITERÁRNÍ PŘEHLED

2.1 Acidobazická rovnováha (ABR) Acidobazická rovnováha je dána poměrem kyselin a bazí v roztoku. Za normálních podmínek je pH krve zvířat udržováno regulačními mechanismy ve velmi úzkém rozmezí 7,38 až 7,44. Jen tak je zabezpečen optimální průběh enzymatických reakcí v organismu. Zvířata jsou schopna tolerovat určité rozmezí pH krve udržovat jej na úrovni, při které je požadavek energie pro zachování homeostáze organismu minimální (DERSJANT-LI et al., 2002). Mezní hodnoty pH krve, při nichž mohou zvířata přežívat jsou

zpravidla v rozmezí od 7,0 do 7,7. Poruchy acidobazické

rovnováhy u hospodářských zvířat jsou často ekonomicky velmi (BOĎA, SURYNEK et al., 1990).

2.2 Mechanismy udržování ABR Mezi hlavní mechanismy udržující acidobazickou rovnováhu v organismu patří zřeďovací efekt tělních tekutin, nárazníkové reakce funkce ledvin, plic, jater a kostry. Zřeďování acidobazicky účinných látek se uplatňuje jako jeden z prvních momentů, čímž je značně omezena lokální změna pH (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003) Regulační zásah ze strany organismu představován korekcí nebo kompenzací. Korekční charakter se projeví tehdy, je li zajišťován orgánem té složky, která byla acidobazickou poruchou postižena. Ledviny korigují poruchu metabolickou, plíce poruchu respirační. Kompenzační regulací je míněn sekundární proces, kdy dochází k obnovení

pH

primárně

nezasaženou

složkou

acidobazické

rovnováhy.

Při

metabolických poruchách acidobazické rovnováhy je kompenzace uskutečňována hlavně plícemi, respirační poruchy jsou kompenzovány hlavně ledvinami (BOĎA, SURYNEK et al., 1990). Fyzikálně chemický mechanismus, který zmenšuje vliv kyselin a bazí ve vnitřním prostředí organismu je představován systémem nárazníků. Nárazník (pufr) tvoří vždy nárazníkový pár (slabá kyselina a její sůl). V krvi je obsažena řada nárazníkových systémů. Nejúčinnějším nárazníkem v krvi je systém kyselina uhličitá hydrogenuhličitan

a

hemoglobin

-

oxyhemoglobin.

7

Velký

význam

má

hydrogenuhličitanový systém v intersticiální tekutině. Koncentrace hydrogenuhličitanu v intersticiální dosahuje přibližně 24 mmol.l-1, obdobně jako v krvi. Po přidání silné kyseliny váže konjugovaná baze (HCO3) vodíkový iont silné kyseliny a z hydrogenuhličitanového iontu tak vznikne slabá kyselina. Pro výsledné pH je rozhodující poměr kyseliny uhličité k hydrogenuhličitanu (1:20 při pH 7,4). Při zvýšení koncentrace kyseliny uhličité a úbytku hydrogenuhličitanu dochází k poklesu pH krve a k acidémii, opačné změny vyvolávají alkalémií (LEBEDA et al., 1971). Dalším významným nárazníkovým systémem v krvi je hemoglobin oxyhemoglobin, který je vázán v erytrocytech. Kyselinou, která se tvoří v největším množství v těle je H2CO3. Vzniká z CO2 a H2O, které jsou produkovány tkáněmi. Hemoglobinu přísluší úloha snižovat na nejmenší míru vzestup vodíkových iontů v krvi. Oxyhemoglobin je silnější kyselinou než redukovaných hemoglobin, což znamená, že redukovaný hemoglobin při svém vzniku váže protony a oxyhemoglobin je uvolňuje (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Bílkoviny krevní plazmy působí rovněž jako nárazníky, poněvadž disociují jak jejich volné karboxylové, tak volné aminoskupiny. V silně kyselém prostředí jsou bílkoviny akceptory vodíkových iontů. Naopak v silně zásaditém prostředí jsou donory protonů a chovají se jako kyseliny. Jako potenciální nárazníkový systém je možné uvažovat také protein přijatý v krmivu jehož pufrovací schopnost je dána jeho fermentací a následnou produkcí NH3 (BROWN et al., 1998) Fosfátový systém v důsledku své nízké koncentrace mám v nárazníkové kapacitě extracelulárních (ECT) tekutin poměrně malý význam. Je však důležitým nárazníkovým systémem intracelulární tekutiny a moči (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Pufrovaní i vivo není omezeno pouze na krev. Ve skutečnosti je např. při metabolické acidóze pufrováno v krvi asi 15 - 20 % vodíkových iontů. Další 20 - 25 % vodíkových iontů je pufrováno hydrogenuhličitanem v intersticiální tekutině (ICT) a zbytek pak v buňkách bílkovinami a organickými fosfáty (HŘEBÍČEK et al., 2001)

8

2.3 Zdroje kyselin a zásad v organismu Metabolickými pochody vznikají v organismu látky jak kyselé, tak zásadité povahy. Převažuje však tvorba kyselin. V metabolických reakcích vznikají i silné kyseliny, jednak jako produkty patologických procesů. Nejdůležitějším produktem normálního metabolismu je kyselina sírová, která vzniká při oxidaci síry metioninu, cystinu a cesteinu. Kyselina fosforečná je přijímána v potravě ve formě fosfátových skupin fosfolipidů, fosfoproteinu a fosforečných esterů. Z těchto komponent je pak v organismu uvolňována a není vytvářena oxidací jako kyselina sírová. Přeměnou nukleosidů a purinu potravy vzniká kyselina močová. Zdrojem kyselin může být také exogenní přívod kyselin (ze siláží) nebo zkrmování acidogenních látek, tzn. látek, které se v organismu zvířete (např. v bachoru) mění na kyseliny (BOĎA, SURYNEK et al. 1990). Za patologických stavů, u přežvýkavců např. při zkrmování nadměrného množství pohotově fermentovaných sacharidů se v bachoru tvoří značné množství kyseliny mléčné, která je častou příčinou metabolické acidózy. Acidobazická rovnováha bachoru je tak úzce spojena s acidobazickou rovnováhou krve zvířat (CASTILO et al., 2006). Také při těžké hypoxii a při námaze vniká velké množství kyseliny mléčné. Při nedostatku pohotové energie v potravě přežvýkavců, zejména při deficitu sacharidů, se v organismu tvoří zvýšen množství acetoctové a betahydroxymáselné kyseliny. Baze vznikají především z potravy přijímaných látek, u nichž je aniont metabolizován jako například laktát, citrát sodný nebo draselný (HUNTINGTON a BRITTON, 1979).

2.4 Udržování rovnováhy vnitřního prostředí 2.4.1 Úloha plic Plíce se podílejí na udržování acidobazické rovnováhy odstraňováním CO, čímž se snižuje koncentrace H2CO3 v organismu. Při metabolických procesech se denně vytvoří u člověka asi 13 000 mmol CO2, což po reakci s vodou přestavuje zhruba 13 000 mmol H+. Vodíkové ionty jsou pufrovány hemoglobinem, který je silnější bazí než oxyhemoglobin. Většina HCO3

difunduje z erytrocytů zpět do plazmy a na jejich

místo v zájmu udržení elektroneutrality vystupují Cl- z krevní plazmy. V krevní plazmě

9

se tvoří hydrogenuhličitan sodný, zatímco Cl- se erytrocytech slučují s K+. Všechny tyto reakce jsou reverzibilní. V plicích pak při oxidaci krve prostupují Cl- zpět do plazmy. Část CO2 je vázáno chemicky na hemoblobin za vzniku karbaminohemoglobinu. Při přeměně hemoglobinu na oxyhemoglobin v plicích se uvolňují vodíkové ionty, které okamžitě reagují s HCO3

a vzniká H2CO3, která je enzymem karbonanhydrázou

štěpena na CO2 a H2O. Oxid uhličitý je vydechován a H20 je vyloučena ledvinami (CIBULKA et al., 2004). Ventilace plic je kontrolována řadou faktorů, především parciálním tlakem CO2 a O2. Zvýšený tlak oxidu uhličitého zvyšuje plicní ventilaci a opačně. Regulace plicní ventilace je do značné míry závislá i na pH mozkomíšního moku. Při zvýšení tlaku oxidu uhličitého difunduje CO2 volně do mozku, jeho tlak stoupá, zvyšuje se obsah H2CO3 za současného poklesu pH. Respirační odpověď na změnu pCO2 v krvi je okamžitá. Plicní ventilace je řízena dýchacím centrem tak, aby se tlak oxidu uhličitého v extracelulární

tekutině

pohyboval

kolem

5,3

kPa.

Na

rozdíl

od

CO2,

hydrogenuhličitanový iont difunduje do mozkomíšního moku obtížně, proto také odpověď na tvorbu nebo resorpci kyselin a bazí je podstatně pomalejší BOĎA, SURYNEK et al. 1990).

2.4.2 Úloha ledvin Ledviny mají velmi důležitou úlohu v udržování stálého pH v těle. Kromě kyseliny uhličité, která se vylučuje dýchacími orgány ve formě oxidu uhličitého, vzniká při metabolických pochodech značné množství jiných netěkavých kyselin (sírová, fosforečná, močová, mléčná, betahydroxymáselná, acetoctová). Silné kyseliny disociují na vodíkové ionty a anionty. Vodíkové ionty snižují pH tělních tekutin a mají-li ledviny zajistit udržení pH krve v normálním rozmezí, musí vylučovat jak vodíkové ionty tak i anionty. Vylučování aniontů není pro organismus problém neboť přecházejí do glomerulárního filtrátu. Naproti tomu vodíkové ionty jako takové neexistují, protože byly vyvázány nárazníkovými systémy v extra nebo intracelulární tekutině, popř. výměnou za kationty v kostech. Vodíkové ionty se kombinují s hydrogenuhličitanovým iontem a vytvářejí z účasti karbonanhydrázy H2CO3, která se rozkládá na CO2 a H2O. Oxid uhličitý je odstraněn plícemi a vodíkové ionty jsou obsaženy ve vodě (LEBEDA et al., 1971). Schopnost ledvin vylučovat

moč o vysoké koncentraci vodíkový iontů je

omezená, neboť maximálně může klesnout pH moči na 4,4. Eliminace vodíkových iontů 10

v ledvině probíhá třemi způsoby. První způsob je přestavován resorpci filtrovaného hydrogenuhličitanu. hydrogenuhličitanový

Hlavními

nárazníky

v

glomerulárním

systém a monohydrogenuhličitany. HCO3

filtrátu

jsou

přicházející do

tubulu váže na sebe vylučované vodíkové ionty za vniku kyseliny uhličité. Za každý mol HCO3

odstraněný z tubululární tekutiny difunduje 1 mol HCO3 z tubulárních

buněk do krve. Druhý způsob eliminace H+ je charakterizován exkrecí titrovatelné kyseliny. Vodíkový iont se může vázat s fosfátovým aniontem, čímž dochází

k

přeměně monohydogenfosforečnanu na dihydrogenfosforečnan. Přeměnou HPO42- na H2HPO4- může ledvina vyloučit značné množství vodíkových iontů a současně udržet pH moči v únosných mezích. Třetí způsob eliminace vodíkových iontů je představován exkrecí NH4+. Amonné ionty vznikají sloučením H+ a NH3. Ke zvýšenému vylučování NH3 dochází hlavně při metabolické acidóze. V tubulárních buňkách se vytváří NH3 z glutaminu působením glutaminázy a aerobní deaminací aminokyselin. Při exkreci vodíkových iontů tímto způsobem nedochází k poklesu pH moči (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003).

2.4.3 Úloha kostry Všeobecně je známo, že v první fázi chronické acidózy se na neutralizaci kyselin podílejí pufry extracelulární a intracelulární tekutiny. V druhé fázi jsou využívány pufry intracelulární tekutiny a acidobazická funkce kostry a ve třetí fázi pouze acidobazická funkce kostry. Acidoabazická funkce kostry není pufrací ve vlastním slova smyslu, jde o výměnu H+ s minerálními složkami kostí, což může mít za následek demineralizaci skeletu (BOĎA, SURYNEK et al., 1990).

2.4.4 Úloha jater Játra se účastní na udržování acidobazické rovnováhy tím, že metabolizují různé organické kyselina a také jejich soli. Rovněž deaminují aminokyseliny a vytvářejí z nich močovinu. Také z glykogenu může glykolýzou vzniknout kyselina mléčná. Dále se mohou žlučí do střeva vylučovat baze a i tímto mechanismem se organismus zbavuje jejich nadbytku (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003)

11

2.5 Důležité parametry pro posouzení ABR Pro komplexní posouzení aciodobazické rovnováhy v krvi je třeba znát aktuální pH krve, respirační složku vyjádřenou parciálním tlakem CO2 a složku metabolickou, která je představována četnými ukazateli, z nichž nejdůležitější a plně dostačující je base excess (BE), popřípadě standardní bikarbonát (SB). Na základě hodnoty pH, pCO2 a BE v krvi můžeme přesně určit acidobazickou poruchu a stupeň její kompenzace (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003) pH je záporný dekadický logaritmus molární aktivity vodíkových iontů. Stejná odchylka pH ve směru plus nebo mínus představuje podstatný rozdíl v aktivitě vodíkových iontů. Pokles pH o 0,3 znamená vzestup v aktivitě na dvojnásobek, zatímco vzestup pH o 0,3 znamená pokles aktivity vodíkových iontů na polovinu. Podstatně nižší než v krvi je hodnota pH uvnitř buněk a dosahuje přibližně 6,9. Samotné změny pH krve mimo referenční rozmezí jsou typické pro jednoduché poruchy acidobazické rovnováhy. Pouhý vzestup pH v krvi na 7,44 je nazýván alkáliemi, pouhý pokles pod 7.38 acidémii. LEEDLE et al. (1995) uvádějí snižování pH krve dojnic s postupnou adaptací na vysoký obsah energie v krmné dávce. Ke snížení pH u zvířat dochází například v době krmení (PATIENCE a CHAPLIN, 1997) a několik hodin po krmení (HAYDON a WEST, 1990). DERSJANT-LI et al. (2002) poukazují na vztah pH krmné dávky a pH krve sledovaných zvířat. Při nízkém pH krmné dávky jsou zvířata schopna udržovat úroveň pH krve na dolní hranici fyziologických hodnot. Parciální tlak oxidu uhličitého v krvi se vyjadřuje v kilopascalech (kPa) a představuje respirační složku acidobazické rovnováhy. Fyziologické hodnoty ve venózní krvi skotu se pohybuje od 5,07 až 6,4 kPa. HERSOM et al. (2003) poukazují na snižování pCO2 se zvyšujícím se příjmem krmiva u vykrmovaných volů v průběhu dvouměsíčního sledování. Base excess (BE) vyjadřuje nadbytek nebo nedostatek titrovatelných bazí v mmol.l-1 krve. Záporné hodnoty BE označují přebytek kyselin v organismu, kladné hodnoty pak přebytek bazí. V obou případech vyjadřuje hodnoty BE takové množství kyselin nebo bazí, které je nutné přidat na 1 litr krve, aby se pH upravilo na hodnotu 7,40 při pCO2 5,3 kPa a teplotě 38 °C. Fyziologické hodnoty venózní krve skotu se pohybují v rozmezí – 0,5 až 3,5 mmol.l-1. Standardní bikarbonát (SB) vyjadřuje koncentraci hydrogenuhličitanu v mmol.l-1 krevní plazmy při pCO2 5,3 kPa a teplotě 38 °C. Představuje metabolickou složku acidobazické složky. Fyziologické hodnoty v

12

krevní plazmě skotu se pohybují v rozmezí od

23,5 do 27 mmol.l-1 (BOĎA,

SURYNEK et al., 1990). Krev telat krmených vysoce koncentrovanými krmnými dávkami doplněnými rybí moučkou vykazuje nižší hladiny BE a SB ve srovnání s jedinci krmenými dietou s vysokým obsahem vlákniny případně vysoce koncentrovanou dávkou suplementovanou sojovým šrotem (COLE et al., 2003) K poklesu hodnot parametrů acidobazické rovnováhy dochází při nahrazování kravského mléka náhražkami mléčných směsí obsahujících minerální prvky ve formě aniontů (JAKSON a HEMKEN, 1994)

2.5. Poruchy acidobazické rovnováhy 2.5.1. Metabolická acidóza Jedná se o proces, kdy v organismu dochází ke zvýšení obsahu kyselin nebo ke zvýšeným ztrátám bazí z organismu. Jejím primárním faktorem je pokles koncentrace hydrogenuhličitanů v ECT většinou vlivem zvýšení příjmu nebo tvorby silných kyselin ve srovnání s jejich vylučováním (OWENS et al., 1998). V praxi je nejčastější příčinou metabolické acidózy

primární bachorová acidóza, vznikající pro zkrmování

nadměrného obsahu jednoduchých sacharidů např. v dietách s vysokým podílem obilných šrotů (ELAM 1976), případně při zkrmování siláží s vysokým obsahem kyseliny octové a máselné (SLYTER 1976). Vnímavější na metabolickou acidózu jsou v takovém případě zvířata s nižší růstovou intenzitou (HERSOM et al., 2003). Adaptace skotu na příjem velkého množštví vysoce energeticky bohaté krmné dávky umožňuje vyšší přírůstky živé hmotnosti, avšak jak uvádějí KLOPFENSTEIN et al. (1999) může být tato schopnost limitována právě metabolickou acidózou. K této poruše dochází také při průjmových onemocněních vlivem ztráty hydrogenuhličitanů ve střevním obsahu. Při metabolických acidózách dochází k poklesu pH až na 7,0 a BE klesá až na – 15 mmol.l-1(BOĎA, SURYNEK et al., 1990).

2.5.2. Metabolická alkalóza Je charakterizována primárním zvýšením hydrogenuhličitanů v krvi. Nastává při zvýšeném příjmu bazí, alkalogenních látek nebo při ztrátě kyselin. Poměrně často

13

vzniká při předávkování močoviny, jako zdroje nebílkovinného dusíku (FREED et al., 1988). Při

metabolické

alkalóze

se

zvyšuje

množství

hydrogenuhličitanu

v

glomerulárním filtrátu, zvětšuje se proto i množství H+, které se v tubulech váží c HCO3

a umožňují tak reabsorpci hydrogenuhličitanů do krve. Množství vodíkových

iontů, které se navazují na fosfáty nebo na NH3 a odcházejí do moči, se proto snižuje. Moč se stává alkalickou. U metabolické alkalózy, provázené nedostatkem K+ (ke které ostatně dochází u každé déletrvající metabolické alkalózy) se snižuje výměna Na+ za K+ a zvyšuje se směna Na+ za H+ (VAGNONI a OETZEL, 1998). Při metabolické alkalóze se může objevit paradoxní acidifikace moči a metabolická alkalóza se zhoršuje (BOĎA, SURYNEK et al., 1990). Mírný stupeň alkalózy může napomoci zvířatům kompenzovat zvýšenou tvorbu kyselin po příjmu krmiva (PATIENCE a CHAPLIN, 1997; DERSJANT-LI et al., 2002)

2.5.3. Respirační acidóza Jedná se o proces, při kterém plicní ventilací není dostatečně vylučován CO2 a v krvi se zvyšuje koncentrace H2CO3 v důsledku zvýšeného tlaku oxidu uhličitého. Retence CO2 v organismu vede k retenci kyseliny uhličité, která dále disociuje na hydrogenuhličitan a H+, který je pufrován nehydrogenuhličitanovými nárazníkovými bázemi. Vzniká vlivem hypoventilace projevující se například při zánětech plic nebo jiných poruch dýchacího aparátu (BOĎA, SURYNEK et al., 1990). Respirační acidóza je častá u sajících telat v souvislosti s těžkými porody (SZENCI et al., 1989).

2.5.4. Respirační alkalóza Při respirační alkalóze dochází vlivem hyperventilace k nepoměru mezi tvorbou CO2 ve tkáních a zvýšeným výdejem CO2 plícemi. Dochází tedy ke zvýšenému výdeji CO2 plícemi při současném poklesu pCO2 v krvi. Vzniká např. při infekčních onemocněních, intoxikacích NH3. Velice často k ní dochází vlivem tepelného stresu u vysokoprodukčních dojnic. Tento pokles koncentrace CO2 a tím i H2CO3 v extracelulární

tekutině

se

snaží

organismus

hydrogenuhličitanu (WEST et al., 1992).

14

kompenzovat

snížením

hladiny

2.5 Hodnoty ABR u různých kategorií skotu Z výsledku pokusů HERSOM et al. (2003) vyplývá, že se parametry acidobazické rovnováhy krve vykrmovaných volů výrazně nemění se změnou růstové intenzity. Určitý vliv na změny ukazatelů ABR stanovili v závislosti na věku zvířat. Tito autoři uvádějí průměrnou hodnotu pH u volů s vyšší i nižší růstovou intenzitou 7,43. Průměrná hodnota pCO2 u volů s vyšší intenzitou dosahovala 5,41 a 5,49 kPa a SB 27,0 a 29,0 mmol.l-1. Nižší hodnoty pCO2 a SB (5,20 kPa a 28,4 mmol.l-1) u vykrmovaných volů plemene Belgické modré krmených peletami průměru 5 mm ve srovnání se skupinou volů krmených netvarovanou jadrnou směsí (5,80 kPa a 29,8 mmol.l-1) v průběhu fáze růstu zaznamenali CASTILLO et al. (2006). Uvádějí stálejší acidobazickou rovnováhu krve zvířat krmených peletovanou krmnou dávkou ve srovnání s běžným jadrným krmivem. Autoři poukazují na pokles hodnot parametrů ABR v čase. COLE et al. (2003) na rozdíl od výše uvedených autorů při sledování ABR u volů s různým podílem dusíkatých látek v krmné dávce nezjistili vliv dne odběru na parametry acidobazické rovnováhy krve. Voli, kterým bylo procentické zastoupení dusíkatých látek v průběhu sledování měněno vykazovali vyšší hodnoty SB (25,2 mmol.l-1) a BE (1,89 mmol.l-1) ve srovnání se skupinou s 14 % dusíkatých látke (SB 23,4 mmol.l-1; BE O,13 mmol.l-1). Hodnoty pH se mezi skupinami nelišily a dosahovaly 7,40 a 7,49. WEST et al. (1992) sledovali vliv dietetického doplňku Na a K na parametry acidobazické rovnováhy holštýnských krav v průběhu 18-ti denního sledování při teplotním stresu. Zaznamenali zvyšování pH, SB a BE se zvyšujícím se obsahem kationtů v krmné dávce ve srovnání se kontrolní skupinou. Nižší hladinu SB v kontrolní skupině si autoři vysvětlují vyšší koncentrací chloridů v krevním séru. V kontrolní skupině se hodnoty parametrů ABR pohybovaly na této úrovni: pH - 7,44; SB - 23,92 mmol.l-1; BE - 0,5 mmol.l-1; pCO2 - 4,28 kPa. PARKER et al. (2003) nezjistili rozdíly parametrů acidobazické rovnováhy krve mezi kontrolní skupinou a skupinou volů vystavené transportnímu stresu. Průkazně vyšší pCO2 byl stanoven v krvi volů bez přístupu ke vodě a krmení (4,9 kPa) ve srovnání s kontrolní skupinou (5,68 kPa). Tento rozdíl přisuzují autoři kompenzačnímu mechanismu proti mírné metabolické acidóze způsobené dehydratací. Hodnota pH se ve

15

všech skupinách pohybovala v rozmezí 7,44 - 7,46 a SB 25,47 - 28,87 mmol.l-1. Nižší hodnotu parciálního tlaku oxidu uhličitého ve spojení s odebráním vody a krmení zaznamenali také SCHAEFER et al. (1990). Acidobazická rovnováha je stejně jako u rostoucích a dospívajících zvířat důležitým ukazatelem funkčního stavu organismu telat . VAJDA et al. (2007) sledovali změny acidobazické rovnováhy krve sajících telat při okyselení mléčné krmné směsi. Ve srovnáním s neokyselenou mléčnou krmnou směsí (pH - 7,379; SB - 28,02 mmol.l-1; pCO2 - 6,55 kPa, BE - 2,54 mmol.l-1) stanovili po podání okyselené náhražky nižší hodnoty (pH - 7,343; SB - 24,49 mmol.l-1; pCO2 - 6,13 kPa, BE - –1,11 mmol.l-1). Parametry ABR u telat krmených okyseleným mlékem vykazovaly metabolickou acidózu s nedostatečnou metabolickou regulací a pokles pCO2 poukazoval na intenzivnější respiratorní kompenzaci.

16

3. MATERIÁL A METODIKA Cílem bakalářské práce je zpracovat literární přehled se zaměřením na acidobazickou rovnováhu krve u různých věkových kategorií býků masného plemene Gasconne ve výkrmu. Tyto poznatky napomohou k bližšímu poznání potřeb zvířat v jednotlivých etapách jejich produkčního života, optimalizaci a zdokonalení zootechnických, zoohygienických a výživářských opatření, která jsou nutná k vytvoření prostředí ekonomicky efektivní produkce hovězího masa.

a) Sestavení sledovaných skupin zvířat Sledování bude realizováno na pracovišti VÚŽV v Uhříněvsi. Do pokusu bude zařazeno 12 telat býčků plemene Gasconne. Do sledovaní budou vybírána telata narozená v rozpětí jednoho měsíce, tak aby věkový rozdíl mezi jednotlivými zvířaty byl co nejmenší. Do 9 – 10 měsíců věku zůstávají telata s matkou na pastvě a následně jsou odstavena a převedena do kategorie výkrmu. V průběhu sledovaného období budu průběžně provedena analýza vzorků krmiva na stanovení obsahu normovaných živin v krmné dávce. V průběhu experimentu budou sledovány zoohygienické parametry stájového prostředí a prováděna kontrola zdravotního stavu zvířat. V měsíčních intervalech bude sledována živá hmotnost zvířat a stanoven přírůstek živé hmotnosti v jednotlivých časových intervalech. Ve 22 - 24 měsících věku budou sledovaná zvířata poražena, zjišťovány a vyhodnoceny parametry masné užitkovosti.

b) Odběr vzorků krve Odběr krve pro stanovení ukazatelů acidobazické rovnováhy bude prováděn do heparinizovaných injekčních stříkaček za anaerobních podmínek. Ihned po odběru budou injekční stříkačky uskladněny v termosce s ledovou tříští a v co nejkratší době analyzovány na přístroji OPTI AVL Critical Care Analyzer. Odběry krve budou probíhat v pravidelných měsíčních intervalech od odstavu do porážky.

17

c) Analytické zpracování vzorků Parametry ABR krve jsou vybírány na základě jejich vztahu ke změnám probíhajícím v průběhu postnatálního vývoje a růstu jednotlivých zvířat. Vzorky krve budou vyšetřeny na hodnotu pH, parciální tlak CO2 – pCO2, parciální tlak O2 – pO2, přebytek bazí – BE a standardní bikarbonát – SB.

e) Statistické vyhodnocení získaných výsledků Získaná data budou zpracována a seřazena za pomocí výpočetní techniky použitím programu MS Office Excel. Pro vyhodnocení výsledků budou vypočteny tyto základní souhrnné charakteristiky: aritmetický průměr (x) a směrodatná odchylka (sx). Sledování statistických rozdílů mezi jednotlivými věkovými kategoriemi bude provedeno při použití statistického software Statistica 6.0 (StatSoft Inc., Tulsa, USA) analýzou variance při opakovaných měřeních a s následným testováním pomocí Fisherova LSD testu. Změny přírůstku živé hmotnosti a věku ve vztahu k vybraným parametrům ABR budou v období výkrmu vyhodnoceny regresní a korelační analýzou.

18

POUŽITÉ ZKRATKY

ABR

acidobazická rovnováha

BE

výchylka nárazníkových bazí

pCO2

parciální tlak oxidu uhličitého (přepočet na kPa násobením 0,133)

SB

standardní hydrogenkarbonáty

ECT

extracelulární tekutina

ICT

intracelulární tekutina

19

POUŽITÁ LITERATURA BROWN, M.S, et al. Effects of degree of processing and nitrogen source and level on starch availability and in vitro fermentation of corn and sorghum grain.. The Professional Animal Scientist. 1998, no. 14, s. 83-94. BOĎA, K., SURYNEK, J. Patologická fyziológia hospodárskych zvierat. . vyd. Bratislava : Priroda, 1990. 503 s. CASTILLO, C., et al. Influence of Grain Processing on Acid–Base Balance in Feedlot Steers . 2006, no. 30, s. 823-837. COLE, N.A, et al. Influence of oscillating dietary crude protein concentration on performance, acid-base balance, and nitrogen excretion of steers . J. Anim. Sci. 2003, no. 81, s. 2660-2668. CIBULKA, J. Základy fyziologie hospodářských zvířat. ČZU Praha, 2004. 200 s. DERSJANT-LI, Y., et al. Changes in oxygen content and acid-base balance in arterial and portal blood in response to the dietary electrolyte balance in pigs during a 9-h period after a meal1 . J. Anim. Sci. 2002, no. 80, s. 1233-1239. ELAM, C.J. Acidosis in feedlot cattle: Practical observations. . J. Anim. Sci.. 1976, no. 43, FREEDEN, A. H., E. J. DePETRS, and R. L. BALDWIN. Characterization of acidbase disturbances and effects on calcium and phosphorus balances of dietary fixed ions in pregnant or lactating does. J. Anim. Sci. 1988. s. 66-159. HAYDON, K.D, WEST, J.W. Effect of dietary electrolyte balance on nutrient digestibility determined at the end of the small intestine and over the total digestive tract in growing pigs.. J. Anim. Sci. 1990, no. 68, s. 3687-3693. HERMSON, M.J., et al. Effect of the live weight gain of steers during winter grazing on digestibility, acid-base balance, blood flow, and oxygen consumption by splanchnic tissues during adaptation and subsequent feeding of a high-grain diet.. J. Anim. Sci. 2003, no. 81, s. 3130-3140. HŘEBÍČEK, J.Kapitoly z patologické fyziologie. Univerzita Palackého Olomouc, LF, 2001. 131 s. HUNTINGTON, G.B, BRITTON, R.A. Effect of dietary lactic acid on rumen lactate metabolism and blood acid-base status of lambs switched from low to high concentrate diets. . J. Anim. Sci. 1979, no. 49, s. 1569-1576.

20

JACKSON J.A., HEMKEN R.W. Calcium and Cationanion balance effects on feed intake, body weight gain, and humoral response of dairy calves. J. Dairy Sci., 1994. no. 77, s. 1430–1436 JELÍNEK , P., KOUDELA, K. Fyziologie hospodářských zvířat. Brno : MZLU, 2003. 414 s. KLOPFENSTEIN, T., et al. Effects of backgrounding and growing programs on beef carcass

quality

and

yield.

[s.l.] :

[s.n.],

1999.

Dostupný

z WWW.asas.org/jas/symposia/proceedings/0942.pdf. LEBEDA, M., et al. Acidobazická fyziologie a patofyziologie hospodářských zvířat se základy detekce a terapie poruch. SVS Praha MZVŽ, 1971. 161 s. LEEDLE, J.A.Z, COE, M.L., FREY, R.A. Evaluation of health and ruminal variables during adaptation to grain-based diets in beef cattle.. Am. J. Vet.. 1995, no. 56, s. 885892. OWENS, F.N, et al. Acidosis in cattle: A review. J. Anim. Sci. 1998, no. 76, s. 276286. PATIENCE, J.F, CHAPLIN, R.K. The relationship among dietary undetermined anion, acid-base balance, and nutrient metabolism in swine.. J. Anim. Sci. 1997, no. 75, s. 2445-2452. SCHAEFER, A. L., S. D. M. JONES, A. K. W. TONG, P. LEPAGE, and N. L. MURRAY. The effects of withholding feed and water on selective blood metabolites in market weight beef steers. Can. J. Anim. Sci. 1990. no.70, s. 1155–1158. SLYTER, L. L.: 1976. Influence of acidosis on rumen function. J. Anim. Sci. 43:910– 929. SZENCI O., TAVERNE, M.A.M., TAKACS, E. A review of 176 caesarean sections by blood gas and the acidbase status of newborn calves. The Tiogenology, 1989.no. 32, s. 667–673. VAGNONI, D.B, OETZEL. , G.R. Effects of dietary cation-anion difference on the acid-base status of dry cows. . J. Dairy Sci. . 1998, no. 81, s. 1643-1652. VAJDA, V. , MASKAĽOVÁ, I. , TESFAYE, A. Acid-base homeostasis of blood and ph of abomasum in calves fed non-acidified and acidified milk replacer Czech J. Anim. Sci. 2007. no. 52, s. 96–10 WEST, J. W. , HAYDON, K. D. , MULLINIX, B. O. and SANDIFER ,G. Dietary Cation-Anion Balance and Cation Source Effects on Production and Acid-Base Status of Heat-Stressed Cows. 1992. J Dairy Sci.no. 75, s. 2776-2786 21

22