Assessing the relationship between high level of heavy metals in cow serum and milk quality and intestinal microbiota | Оценка взаимосвязи высокого уровня тяжелых металлов в сыворотке крови коров с качественным составом молока и кишечной микробиотой

English. The study aim was to investigate the relationship between the level of heavy metals in cow hair and the qualitative composition of milk and intestinal microbiota. Black-and-White cows (n=40; aged 3-4 years; live weight 550-600 kg; lactation stage 60-70 days after calving) were studied. The animals were under pasture management in the same conditions. The overall toxic load coefficient was calculated by the content of As, Cd, Cr and Pb in animal hair. Based thereon, the animals were divided into 2 groups: I – with a low level; II – with a high level. In the hair of cows in group II, in comparison with group I, a higher level of Al (+12.4%), Cd (+27.7%), As (+20.9%), Cr (+25.8%), Ni (+7.09%) and Pb (+24%) was found. At the same time, they had lower contents of Ca (-29.1%), Co (-4.08%), Fe (-2.45%) and I (-11.3%). The mass fraction of protein in the milk of animals of group II was lower than in group I by 0.33%. The microbiota of the large intestine of cows of group II, in comparison with group I, was characterized by lower biodiversity, which was expressed in lower values of the Chao1 (p=0.046), Simpson (p=0.008) and ACE (p=0.046) indices. In the bacterial composition of the microbiota of the large intestine of animals of group II, relative to group I, a lower proportion of Lachnospiraceae family bacteria (by 6.43%, p≤0.01), active producers of butyrate, and a higher relative abundance of microorganisms of the taxon unclassified Oscillospiraceae (by 5.99%, p≤0.05), decomposing cellulose, were observed.

Russian. Цель исследования - изучение взаимосвязи уровня тяжелых металлов в волосе коров с качественным составом молока и кишечной микробиотой. Исследовали коров черно-пестрой породы (n=40; возраст 3-4 года; живая масса 550-600 кг; стадия лактации 60-70 суток после отела). Животные находились на пастбищном содержании в одинаковых условиях. Расчет суммарного коэффициента токсической нагрузки проводили по данным содержания As, Cd, Cr и Pb в волосе животных. На его основе животных разделили на 2 группы: I – с низким уровнем; II – с высоким уровнем. В волосе коров II группе, в сравнении с I группой, выявлен более высокий уровень Al (+ 12,4%), Cd (+ 27,7%), As (+ 20,9%), Cr (+ 25,8%), Ni (+ 7,09%) и Pb (+ 24%). При этом они отличались более низкие содержанием Ca (– 29,1%), Co (– 4,08%), Fe (– 2,45%) и I (– 11,3%). Массовая доля белка в молоке животных II группы была меньше, чем в I группе, на 0,33%. Микробиота толстого кишечника коров II группы, в сравнении с I группой, характеризовалась меньшим биоразнообразием, что выражалось в более низких значениях индексов Chao1 (р=0,046), Simpson (р=0,008) и ACE (р=0,046). В бактериальном составе микробиоты толстого кишечника животных II группы, относительно I группы, отмечали меньшую долю бактерий семейства Lachnospiraceae (на 6,43%, р≤0,01), активных продуцентов бутирата, и большую относительную численность микроорганизмов таксона unclassified Oscillospiraceae (на 5,99%, р≤0,05), разлагающих целлюлозу.