Метаболічний і антиоксидантний статус організму великої рогатої худоби в ранньому постнатальному періоді онтогенезу та фактори його регуляції

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА І БІОЛОГІЇ ТВАРИН

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата ciльськогосподарських наук

МЕТАБОЛІЧНИЙ І АНТИОКСИДАНТНИЙ СТАТУС ОРГАНІЗМУ ВЕЛИКОЇ РОГАТОЇ ХУДОБИ В РАННЬОМУ ПОСТНАТАЛЬНОМУ ПЕРІОДІ ОНТОГЕНЕЗУ ТА ФАКТОРИ ЙОГО РЕГУЛЯЦІЇ

КРЕКТУН Богдан Васильович

УДК 626.2:577.121:591.3:577.17:577.118

03.00.04 - біохімія

Львів - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті землеробства і біології тварин УААН

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент УААН, Заслужений діяч науки і техніки України СНІТИНСЬКИЙ В.В.,

Львівський державний аграрний університет, ректор

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор СОЛОГУБ Л.І., Інститут землеробства і біології тварин, завідувач лабораторії обміну речовин

кандидат біологічних наук, доцент ГАЛЯС В.Л., Львівська державна академія ветеринарної медицини ім. Гжицького С.З., завідувач кафедри біохімії і біотехнології

Провідна організація: Харківський зооветеринарний інститут, Мінестерство агропромислового комплексу України, кафедра біохімії, м. Харків.

Захист відбудеться " 16 " липня 1999 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01

в Інституті землеробства і біології тварин УААН (290034, м. Львів-34,

вул. В.Стуса,38).

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту

землеробства і біології тварин УААН

Автореферат розісланий " 28 " травня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, кандидат

біологічних наук В.А. Чаркін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

плазма кров телята

Актуальність проблеми.Підвищення життєздатності та інтенсифікація росту продуктивних тварин на ранніх стадіях постнатального розвитку є актуальною науково-практичною проблемою, вирішення якої неможливе без глибокого пізнання біохімічних процесів, що визначають адаптаційні можливості тварин раннього віку. В ряді досліджень показано, що збереження тварин в неонатальний період, значною мірою, залежить від формування механізмів, які забезпечують з однієї сторони, регуляцію гормонального балансу і підтримання субстратного гомеостазу в організмі новонароджених, а з іншої - відповідний рівень процесів перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) та функціонального стану антиоксидантної системи клітин (Donkin S. et al., 1997; Egli C. et al., 1998; Hammon H. et al., 1998) Відомо, що гормональні фактори відіграють важливу роль у механізмах неонатальної адаптації тварин у зв'язку з їх участю в регуляції процесів термогенезу, енергетичного метаболізму, реакцій біосинтезу, проліферації та диференціації клітин (Girard J.R., 1986; Снітинський В.В. і сп., 1989; Kinsbergen M. et al., 1994 ). Тому, недостатній розвиток гормональних механізмів регуляції метаболізму у новонароджених тварин або їх порушення під впливом невідповідних факторів живлення чи умов зовнішнього середовища можуть зумовлювати сповільнення розвитку організму, росту і дозрівання органів і тканин та, в цілому, бути однією з причин низької життєздатності молодняка великої рогатої худоби на ранніх стадіях постнатального онтогенезу (Gutzwiller A. et al. 1996; Kralik A. et al., 1996)

З іншої сторони, важливе значення у процесах постнатальної адаптації має підтримання відповідного співвідношення між інтенсивністю віль-но-радикальних процесів та функціональною активністю антиоксидантної системи в клітинах. Відомо, що активація кисневозалежних ланок тканинного метаболізму у новонароджених веде до інтенсивного утворення реакційно-здатних форм кисневих молекул, що в умовах недостатньої функціональної активності системи антиоксидантного захисту може зумовлювати інтенсифікацію процесів пероксидації ліпідів та інших біополімерів , спричиняючи розвиток в організмі оксидаційного стресу (Барабой В.В. 1991; Schmidt H. et al., 1996; Дубинина Е.Е. и др., 1997). Тому, з метою попередження порушень у клітинному метаболізмі та забезпечення адаптаційних можливостей організму необхідна розробка способів підвищення функціональної активності антиоксидантної системи у клітинах тварин в ранньому періоді після народження.

В ряді досліджень показано, що деякі мікроелементи, зокрема селен і цинк, характеризуються адаптогеними властивостями (Neve J. 1991; Wendel A. 1992; Kralik A. et al., 1996). Це зумовлюється їх участю, з однієї сторони, в механізмах антиоксидантного захисту клітин як кофактори ферментів -антиоксидантів, а з іншої - в регуляції гормонального статусу організму. Разом з тим, вплив вказаних мікроелементів на формування гормонально-субстратних механізмів та функціональну активність антиоксидантної системи в клітинах великої рогатої худоби на ранніх стадіях постнатального розвитку на даний час не з'ясований.

Тому метою роботи було дослідити гормональний, субстратний та антиоксидантний статус великої рогатої худоби в періоді від народження до 20-денного віку та з'ясувати вплив термінів споживання молозива мікроелементів (Zn, Se) на вказані показники.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася згідно плану науково-дослідних робіт Інституту землеробства і біології тварин УААН на 1995-2000 роки по темі: ”Вивчити молекулярні механізми формування системи регуляції метаболізму, гемопоезу та імунної функції у свиней і великої рогатої худоби на ранніх етапах постнатального розвитку” (шифр UA №0196ИО10486).

Мета роботи і задачі досліджень.В ивчити окремі аспекти гормональної і субстратної регуляції метаболізму, інтенсивності процесів ПОЛ та функціо-нального стану антиоксидантної системи у телят в зв'язку з віком, термінами випоювання молозива та при введенні мікроелементів - селену і цинку.

Для вирішення вказаної проблеми були поставлені наступні завдання:

дослідити зміни концентрацій інсуліну, кортизолу, трийодтироніну та тироксину в плазмі крові телят у зв'язку з віком, термінами випоювання молозива та при введенні селеніту натрію і сульфату цинку;

дослідити динаміку вмісту глюкози, НЕЖК, вільних амінокислот, гідроперекисів ліпідів та малонового діальдегіду в плазмі крові телят у зв'язку з віком, термінами випоювання молозива та при введенні селеніту натрію і сульфату цинку;

вивчити стан антиоксидантної системи та особливості енергетичного обміну в еритроцитах телят у зв'язку з віком, термінами випоювання молозива та при введенні селеніту натрію і сульфату цинку на основі визначення активності глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, супероксиддисмутази, гексокінази, піруваткінази, лактатдегідрогенази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази та концентрації глюкози і 2,3-ДФГ в еритроцитах.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримані результати розкривають біологічні особливості регуляції обміну речовин в організмі телят раннього віку. В процесі досліджень виявлено зміни вмісту гормонів, субстратів енергетичного обміну, первинних і вторинних продуктів перекисного окислення ліпідів в плазмі крові та активність антиоксидантних ферментів в еритроцитах телят у зв'язку з віком, строками випоювання молозива і рівнем забезпечення тварин такими мікроелементами як цинк i селен. Показано, що додаткове введення сульфату цинку в раціон телят в комплексі з селенітом натрію позитивно впливає на їх гормональний і субстратний статус, і супроводжується підвищенням фукціональної активності антиоксидантної системи в еритроцитах периферійної крові.

Практичне значення одержаних результатів. На основі фізіолого-біохіміч-них досліджень систем регуляції та субстратного забезпечення метаболічних процесів у новонароджених телят з'ясовано нові аспекти біологічних основ вирощування і годівлі великої рогатої худоби на ранніх стадіях постнатального розвитку.

Отримані результати свідчать про доцільність введення в раціон телят раннього віку сполук цинку (до 80 мг Zn/ кг сухої маси) на фоні ін'єкцій селеніту натрію (з розрахунку 0,075 мг селену/ кг маси) з метою підвищення функціональної активності системи антиоксидантного захисту клітин, збільшення рівня субстратного забезпечення метаболічних процесів та корекції порушень гормонального статусу в організмі тварин.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто підготовлено обгрунтування теми дисертації, розроблено методичні підходи до вирішення поставлених завдань, виконано експериментальну частину роботи, проведено аналіз одержаних результатів та написання дисертаційної роботи.

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на VII Укр.біохімічному з'їзді (Київ, 1997), міжнародній конференції “Біологічні основи живлення с/г тварин“ (Львів, 1998), міжнародному симпозіумі “Биологические механизмы старения” (Харків, 1998), XV з'їзді Укр. фізіологічного товариства (Львів, 1998), ІІ міжнародній конференції “Проблеми неінфекційної патології”, (Біла Церква, 1998), міжнародному симпозіумі “Osterreich -Ukraine/Landwirschaft” (Відень, 1998 ).

Публікації. За матеріалами досліджень подано заявку на винахід ( № 99020859, від 16.02.1999), опубліковано 8 робіт, з них 4 статті.

Структура і об'єм роботи. Дисертація містить 159 сторінки машинописного тексту і складається зі вступу, огляду літератури, описання методів, результатів досліджень та їх обговорення, заключення, висновків, списку літератури, що включає 329 джерел, із них 217 - іноземні.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Еспериментальна частина роботи виконана в 1995-1998 роках на тваринницькій фермі держгоспу “Зоря” Шумського району, Тернопільської області та дослідного господарства “Оброшино” Пустомитівського району, Львівської області. При цьому проведено дві серії дослідів. В першій серії досліджень, підібрано три групи телят- аналогів (по 10 гол. у кожній) червоної польської породи, віком від народження до 2-х днів життя ( контрольна, I, II дослідні групи), живою масою 30-35 кг. Телятам контрольної групи материнське молозиво випоювали відразу після першого взяття крові та на 6, 12 і 24 год після народження (після взяття проб крові). Телята I дослідної групи отримували 0,5 % р-н NaCl за вище згаданою схемою годівлі, а перше згодовування молозива проведено на 24 год. життя (після взяття проб крові). Телята ІІ дослідної групи при народженні отримували 0,5 % р-н NaCl, а перше випоювання молозива проведено на 6 год. В подальшому годівля тварин проводилась за наведеною вище схемою.

Другу серію досліджень проведено з використанням телят 2-20-денного віку ( контрольна, ІІІ,IV дослідні групи) в умовах Львівської області. Тваринам ІІІ дослідної групи через 48 годин після народження внутрішньом'язево вводили 1-1,5 мл розчину селеніту натрію ( в залежності від живої маси з розрахунку 0,075 мг селену/кг маси); тваринам IV дослідної групи - через 48 годин після народження внутрішньом'язево вводили розчин селеніту натрію з розрахунку 0,075 мг селену/кг маси, а за рахунок додавання до молозива і молока ZnSO4 вміст цинку в раціоні тварин цієї групи доводили до 80 мг/кг сух. реч. Телятам контрольних груп замість вищевказаних препаратів вводили відповідний об'єм 0,9 % розчину NаСl.

Матеріалом для досліджень була венозна кров, яку отримували шляхом пункції яремної вени телят через 0,5 год після народження , на 1; 3; 6; 12; 24; 48 год. життя та у телят 3-, 5- ,10- , 20- денного віку.

В плазмі крові визначали вміст інсуліну, кортизолу, трийодтироніну, тироксину, глюкози, лактату, пірувату, НЕЖК, вільних амінокислот, гідроперекисів ліпідів, малонового діальдегіду. Лізат еритроцитів використовували для визначення активності глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, супероксиддисмутази, гексокінази, піруватдегідрогенази, лактатдегідрогенази, глюкозо-6-фосфатдегідро-генази та вмісту 2,3-ДФГ.

Концентрацію гормонів в плазмі крові визначали радіоімунологічним методом з використанням наборів фірми “ХОПIБОХ-МЕНСК” (Беларусь). Для визначення вмісту інсуліну в крові використовували РИО-ИНС-ПГ-125I, вміст кортизолу визначали за допомогою набору СТЕРОН-К-125I-М, вміст 3,3',5 трийодтиронін визначали за допомогою набору РИО-Т3-ПГ, вміст тироксину визначали за допомогою набору РИО-Т4-ПГ. Концентрацію гормонів в крові визначали на лічильнику гама-випромінювання “COMPI -GAMA 1282”. Розрахунки проводили в координатах “logit-log”.

Активність глутатіонпероксидази (ГП) ( КФ 1.11.1.9) визначали методом Моіна В.М. ( 1986) в модифікації Антоняк Г.Л., Бучко О.М. ( 1998) за швидкістю окиснення глутатіону в присутності гідроперекису третинного бутилу. Активність глутатіонредуктази ( КФ 1.6.4.3) визначали за швидкістю відновлення глутатіону в присутності NADPH ( Власова С. и др. 1990; Антоняк Г.Л., 1998 ). Активність супероксиддисмутази визначали згідно до методу Дубініної Е.Е. та ін., (1983).

Активність гексокінази (КФ 2.7.1.1), піруваткінази (КФ 2.7.1.40), лактатдегідрогенази (КФ 1.1.1.27), глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (КФ 1.1.1.49) визначали спектрофотометричними методами, які базуються на використанні спряжених систем окислення і відновлення нікотинамідних коферментів ( Chapman R. et al. 1962; Bergmeyer H.Y. 1974).

Концентрацію білка в гемолізатах визначали за методом Лоурі (1951). Концентрацію малонового діальдегіду в плазмі крові визначали методом Коробейникової Е.Н. (1989), гідроперекисів ліпідів- методом Мирончика М.М. и др., (1984). В плазмі крові визначали вміст глюкози глюкозооксидазним методом (Hanson R.W., 1981), пірувату (Bergmeyr H.Y., 1974), лактату (Bergmeyer H.Y,1974), неетерифіковані жирні кислоти (НЕЖК) (Прохорова М.И. и др. 1982). Концентрацію вільних амінокислот в плазмі крові телят визначали на амінокислотному аналізаторі ААА- 339 М.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Вплив термінів споживання молозива та введення селеніту натрію і сульфату цинку на концентрацію гормонів в плазмі крові телят. В процесі досліджень встановлено, що важлива роль у формуванні в організмі новонароджених тварин відповідних регуляторних механізмів належить співвід-ношенню окремих гормонів, які є регуляторами термогенезу і глікемії, а також процесів росту і розвитку організму тварин в ранньому постнатальному періоді.

Так, згідно до отриманих даних (Табл.1; Табл. 2), новонароджені телята характеризуються низьким вмістом інсуліну в крові. Випоювання молозива телятам контрольної групи сприяло підвищенню функціональної активності під-шлункової залози, внаслідок чого вже через 1 год після першої годівлі концентрація інсуліну в плазмі крові тварин зростала більш ніж у 3 рази (р < 0,001). Затримка випоювання молозива до 6-ї, а особливо до 24-ї години після народження зумовлювала у тварин ІІ і І груп розвиток гіпоінсулінемії (р < 0,01;

р < 0,001). В той самий час концентрації кортизолу та інших катаболічних гормонів в плазмі крові були високими. Найвищого рівня концентрація кортизолу у крові телят досягала протягом перших хвилин після народження. Незважаючи на те, що функціональна активність кори наднирників у телят всіх дослідних груп протягом перших годин життя суттєво знижується, у тварин І і ІІ дослідних груп це зниження є менш виразним. Виявлені зміни концентрації кортизолу у телят цих груп можуть свідчити про підвищення стресової реакції кори наднирників під впливом годівельних факторів.

В процесі досліджень встановлено, що різні терміни випоювання молозива значною мірою впливають на функціональну активність щитовидної залози і ведуть до змін концентрацій тироксину (Т4) і трийодтироніну (Т3) в плазмі крові телят раннього віку.

Згідно до отриманих результатів, протягом перших годин після народження вміст тироксину в крові телят зростає в 1,9 рази. Максимальні концентрації цього гормону в плазмі крові тварин контрольної групи спостерігались на 3-ій і 6-ій годинах після першого випоювання молозива, що співпадало з найбільшим зростанням вмісту трийодтироніну.

Таблиця 1.- Вплив термінів споживання молозива на концентрацію гормонів в плазмі крові телят (Мm; n= 5-6)

Примітка: в цій і в наступних таблицях вірогідність відмінностей у значеннях показників між віковими групами тварин позначено як a, b, c- (a -p<0,05; b -p<0,01; c -p<0,001); вірогідність відмінностей у значеннях показників між контрольною і дослідною групами позначено як *, **-, *** (*-p<0,05; **-p<0,01; ***-p<0,001).

Проте, вже на 12-ій годині після народження відбувається значне зниження концентрації тироксину в плазмі, тоді як рівень Т3 залишається високим протягом перших двох днів життя. При відстроченні випоювання молозива концентрація тироксину і трийодтироніну в плазмі крові телят І і IІ дослідних груп залишалися суттєво нижчими у порівнянні з такими у телят контрольної групи.

Таблиця 2. - Вплив селеніту натрію та сульфату цинку на концентрацію гормонів в плазмі крові телят (Мm; n= 5-6)

Результати досліджень вказують на те, що після введення мікроелементів відбуваються вірогідні зміни вмісту окремих гормонів у плазмі телят (Tабл. 2). Так, після введення селеніту натрію, в плазмі тварин змінювалось співвідношення між вмістом тироксину і трийодтироніну, внаслідок вірогідного підвищення концентрації Т3 та зменшення рівня Т4 в плазмі 3-5-денних телят ІІІ і ІV дослідних груп ( Табл.2). Очевидно, це зв'язане з інтенсифікацією процесу Т4 Т3 конверсії в клітинах щитовидної залози та органів позатиреоїдального утворення трийодтироніну, опосередкованої системою селеновмісних дейо- диназ (Larsen P., Berry M.,1995).

Разом з тим, після введення селеніту натрію спостерігається підвищення вмісту інсуліну в крові телят 5- і 10-денного віку та зниження концентрації кортизолу у 5-денних телят ( Табл.2). Додавання до раціону телят сульфату цинку на фоні ін'єкції селеніту натрію сприяло значному зростанню вмісту інсуліну в крові, що було особливо виразним у 10- і 20-денних тварин, і супроводжувалося зменшенням концентрації кортизолу в плазмі ( Табл. 2). Таке явище може вказувати на зменшення під впливом цих мікроелементів глибини, характерного для організму новонароджених тварин, метаболічного стресу та сприяти інтенсифікації анаболічних процесів у клітинах тварин.

Вплив термінів споживання молозива та введення селеніту натрію і сульфату цинку на формування субстратного статусу телят. В процесі пост-натальної адаптації в крові і тканинах великої рогатої худоби відбувається встановлення відповідних співвідношень між вмістом субстратів та інтермедіатів обміну речовин.

Як показують результати наших досліджень, телята народжуються із відносно низьким вмістом основних енергетичних субстратів- глюкози та НЕЖК в плазмі крові. В той самий час, в їх крові виявляються високі концентрації лактату і пірувату. Протягом першої години життя концентрація НЕЖК в плазмі телят зростає у 2,5 рази ( р<0,001). Причиною цього явища, очевидно, є інтенсифікація ліполізу у жировій тканині новонароджених, яка зумовлюється підвищенням концентрації катехоламінів в крові (Wintour E., Marelyn F., 1984; Girard J.R., 1986). Разом з тим, вищий вміст НЕЖК у контрольній групі тварин порівняно з тваринами І та ІІ дослідних груп, може зумовлюватися надходженям в кров продуктів гідролізу триацилгліцеролів молозива та вищою здатністю регуляторних систем організму тварин цієї групи до мобілізації субстратів енергетичного обміну.

Разом з підвищенням концентрації глюкози протягом перших 48 год. життя, в плазмі крові телят контрольної групи значно знижуються концентрації лактату і пірувату. Проте, у негодованих телят протягом перших 6-и год життя вміст глюкози в плазмі крові був вірогідно нижчим порівняно з тваринами контрольної групи (р0,01 і р0,001). Незважаючи на те, що на 6-ій год. життя відбувалося підвищення вмісту цього моносахариду в плазмі крові телят I i II груп порівняно з контрольними тваринами, концентрація глюкози залишалася вірогідно нижчою(р0,05).Вміст лактату в крові телят, яким не випоювали молозиво, перевищував аналогічні показники у тварин контрольної групи, проте вікові зміни концентрації цього метаболіту в крові телят були менш виразними. Концентрація пірувату в плазмі крові тварин вірогідно знижувалась під кінець першої доби життя (р<0,05). Таким чином аналіз наведених даних свідчить про те, що зміни вмісту кінцевих метаболітів гліколізу є наслідком складних адаптаційних процесів, які, очевидно, перебувають у взаємозв'язку з процесом становлення глюконеогенезу в печінці новонароджених тварин і знаходяться під регуляторним контролем залоз внутрішньої секреції та факторів годівлі.

Таблиця 3- Вплив термінів споживання молозива на концентрацію субстратів енергетичного обміну у телят. (Мm; n= 5-6)

Поряд зі встановленням відповідних співвідношень між вмістом субстратів і метаболітів обміну вуглеводів та ліпідів процес неонатальної адаптації

у телят пов'язаний зі значними змінами концентрацій вільних амінокислот в крові. В процесі досліджень встановлено, що протягом перших годин після народження суттєво знижується рівень глюкогенних амінокислот - аланіну, глутаміну і, в меншій мірі, серину в плазмі крові як у тварин контрольної групи, так і в тварин, які не отримували материнського молозива. Загалом, вміст замінних амінокислот в крові телят контрольної і І дослідної груп протягом першої доби життя суттєво не відрізняється. Разом з тим, у перші години після народження відбувається значне зростання концентрацій розгалужених амінокислот у тварин контрольної групи, тоді як у голодуючих телят це підвищення є менш виразним. Очевидно, причинами зниження вмісту цих амінокислот у голодуючих тварин є інтенсифікація їх катаболізму в тканинах, що відіграє важливу роль в забезпеченні енергетичних потреб організму.

Згідно з результатами досліджень, введення іонів селену і цинку які є компонентами багатьох регуляторних систем, значною мірою визначає скерованість біохімічних реакцій у клітинах та характер утилізації субстратів в анаболічних та катаболічних процесах і супроводжується відповідними змінами концентрації субстратів і метаболітів енергетичного обміну.

З отриманих результатів видно, що при введенні телятам 2-денного віку селеніту натрію і сульфату цинку концентрація глюкози та пірувату в крові тварин суттєво не відрізняються від таких у телят контрольної групи. Разом з тим, в плазмі крові 10-і 20-денних тварин дослідних груп значно зменшу-ється концентрація лактату. Під впливом сполук селену та цинку у телят обох дослідних груп спостерігається зростання вмісту НЕЖК в плазмі крові, що є особливо характерним для 3- і 5-денних тварин.

Зміни вмісту вільних амінокислот в плазмі крові тварин після введення мікроелементів стосуються, в основному, амінокислот з розгалуженим вуглецевим ланцюгом та деяких незамінних амінокислот. Зокрема, виявлено вірогідне підвищення концентрацій валіну, лейцину, ізолейцину та гістидину в плазмі крові 3-5- денних телят обох дослідних груп та зниження вмісту цих амінокислот у телят 10- і 20- денного віку IV групи. Разом з тим, в плазмі крові телят 3- і 5-денного віку вірогідно знижуються концентрації тирозину, метіоніну, треоніну.

Таким чином, отримані результати свідчать про те, що в перші години життя в плазмі крові телят суттєво змінюється співвідношення між субстратами енергетичного обміну. При цьому створюються умови для активації метаболізму глюкози гліколітичним шляхом, високої доступності НЕЖК для окислювального метаболізму.

Вплив термінів споживання молозива та введення селеніту натрію і сульфату цинку на інтенсивність процесів перекисного окиснення ліпідів у телят. Інтенсифікація окисних процесів у клітинах тварин після народження, як відомо, зумовлює підвищення концентрацій кисневих і гідроксильних радикалів, які є активаторами процесів перекисного окиснення ліпідів в тканинах. Важливими показниками інтенсивності цього процесу є вміст первинних та вторинних продуктів перекисного окиснення ліпідів в плазмі крові.

Результати проведених досліджень вказують на те, що для новонароджених телят характерним є високий вміст первинних і вторинних продуктів ПОЛ. Концентрації цих сполук в плазмі крові тварин суттєво зростають протягом перших годин життя. Це поєднується із підвищенням парціального тиску кисню в крові новонароджених та високою інтенсивністю процесів мікросомального окиснення органічних субстратів ( Гаврилов О.К. и др. 1985). Так, згідно до результатів наших досліджень, у телят І та ІІ дослідних груп показники концентрацій гідроперекисів ліпідів та малоново-го діальдегіду були вищими, ніж у тварин контрольної групи. Особливо це виявлялося у тварин дослідних груп після першого випоювання молозива. Це може свідчити про розвиток в організмі тварин дослідних груп оксидаційного стресу.

Оскільки рівень забезпечення організму тварин іонами селену та цинку є важливим фактором регуляції антиоксидантного статусу, а вміст цих мікроелементів в організмі тварин знижується після народження, застосування сполук Se та Zn може бути одним зі способів обмеження інтенсивності вільнорадикальних процесів у тварин раннього віку ( Bostedt H., Schramel P., 1990).

В результаті проведених досліджень встановлено, що ін'єкції селеніту натрію та комбіноване введення цієї сполуки разом із сульфатом цинку 2-денним тваринам відповідно ІII і ІV груп сприяли вірогідному зменшенню концентрації гідроперекисів ліпідів та малонового діальдегіду (МДА) в плазмі крові телят раннього віку (р<0,05; р<0,01). При цьому статистично вірогідних відмінностей у вмісті гідроперекисів і малонового діальдегіду в плазмі крові телят дослідних груп порівняно до контрольної, у 3- і 5-денному віці не виявлено. Проте, вірогідні зміни вмісту гідроперекисів ліпідів в крові спостерігаються у 10-денних телят обох дослідних груп. В плазмі крові тварин IV дослідної групи вміст гідроперекисів ліпідів вірогідно зменшується і на 20-ий день життя (р<0,05). Разом з тим, виявлено суттєві відмінності між показниками концентрації вторинного продукту ПОЛ- малонового діальдегіду в плазмі крові телят IIІ дослідної і контрольної груп, що полягають у вірогідному зниженні вмісту цього метаболіту в їх крові під кінець першої декади життя (р<0,05). В той самий час, зміни вмісту МДА, що відбуваються в плазмі крові телят ІV дослідної групи цього віку є більш виразними. Свідченням цього є зниження концентрації МДА в крові тварин 10- денного віку до 3,930,17 нмоль/л (р<0,01). Незважаючи на те, що вміст малонового діальдегіду у плазмі крові дослідних груп на 20-ий день життя був нижчим, порівняно з тваринами контрольної групи, ця різниця виявилася вірогідною у телят, яким, поряд з ін'єкцією селеніту натрію, перорально вводили сульфат цинку.

Таблиця 4 - Вплив селеніту натрію і сульфату цинку на концентрацію продуктів ПОЛ в плазмі крові теляті (Mm; n=5-6)

Таким чином, у телят раннього віку спостерігається зростання інтенсивності ПОЛ, що, очевидно, відбувається за рахунок активації ланцюгових вільнорадикальних реакцій. В цілому, одержані результати свідчать про вплив на інтенсивність процесів ПОЛ в організмі тварин як вікових факторів так і факторів годівлі та мікроелементів, зокрема іонів селену та цинку.

Вплив термінів споживання молозива та введення селеніту натрію і сульфату цинку на антиоксидантний статус та особливості енергетичного метаболізму в еритроцитах телят. В умовах активації аеробних метаболічних процесів в організмі новонароджених важливу роль у захисті внутрішньоклітинних і плазматичних мембран від продуктів вільнорадикальних процесів належить системі антиоксидантного захисту клітин супероксиддисмутазі, глутатіонпероксидазі (ГП) і глутатіонредуктазі (ГР) ( Fairharts S. et al., 1983) .

Згідно до результатів досліджень, рівень каталітичної активності ферментів- антиоксидантної системи є низьким в еритроцитах новонароджених тварин, проте, після народження активність супероксиддисмутази в клітинах телят значно зростає ( Табл. 5). Активність глутатіонредуктази і ГП в еритроцитах тварин виявляє тенденцію до зростання вже протягом перших 48 год після народження, проте вірогідне збільшення активності цих ферментів спостерігається у 5-денному віці.При відстроченні випоювання молозива активність ферментів антиоксидантної системи в еритроцитах телят знижується ( Табл. 5 ). Зокрема, тенденцію до зниження виявляє активність ГП і ГР в еритроцитах голодуючих телят, що свідчить про підвищену потребу їх організму в цей період у Se2+. Це може зумовлюватись, з однієї сторони, зниженням інтенсивності надходження селену, що у великих кількостях присутній у молозиві перших днів лактації, а з іншої - вищим вмістом в організмі тварин дослідних груп глюкокортикоїдів - інгібіторів активності - антиоксидантних ферментів.

Відомо, що стабільність мембран клітин і органел залежить від стану антиоксидантної системи та рівня забезпечення організму тварин іонами селену та цинку (Wendel A., 1992). З огляду на це, оптимізація живлення телят за вмістом Se i Zn - кофакторів ферментів- антиоксидантів селензалежної глутатіонпероксидази та Cu, Zn-супероксиддисмутази є особливо актуальними.

Встановлено, що при застосуванні селеніту натрію відбувається під-вищення активності ферментів глутатіонової системи еритроцитів телят 10- денного віку. При цьому, найвищий рівень активності глутатіонпероксидази в порівнянні із тваринами контрольної групи спостерігається на 20-ий день життя. Разом з тим, при комплексному застосуванні цих мікроелементів в еритроцитах телят підвищення функціональної здатності антиоксидантної системи виражене в більшій мірі. Особливо характерним є вищий рівень каталітичної активності супероксиддисмутази, глутатіонпероксидази та глутатіонредуктази в еритроцитах тварин у порівнянні з показниками, отриманими наприкінці першої та другої декади після введення селеніту натрію. Вказані зміни є цілком логічними, оскільки необхідний для каталітичної активності глутатіонпероксидази високий рівень відновленого глутатіону забезпечується глутатіонредуктазою, кофакторами якої є НАДН i НАДФН ( Allen W.M., 1975; Agar N.S. et al., 1975). Утворення макроергіч-них сполук і відновлених форм нікотинамідних коферментів, неохідних для відновлення глутатіону, в еритроцитах тварин відбувається в процесі гліколітичного та апотомічного розпаду вуглеводів (Гаврилов О.К. и др. 1985). В процесі досліджень встановлено, що для еритроцитів новонароджених телят характерною є висока активність ферментів гліколізу і пентозофосфатного шунту. Протягом 1-ї доби після народження активність гексокінази в еритроцитах телят вірогідно зростає (p<0,05) і залишається високою до10-денного віку. Утворений в гексокіназній реакції глюкозо-6-фосфат значною мірою утилізується в реакціях пентозофосфатного шунту, на що вказує активація глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах телят контрольної групи в періоді з 1-ї по 10-у доби після народження.

Важливу роль в забезпеченні відповідного рівня метаболічних проце-сів в еритроцитах тварин відіграють окремі незамінні мікроелементи, зокрема, цинк і селен. Так, після введення селену і цинку в еритроїдних клітинах 10-денних телят зростає інтенсивність розщеплення глюкози гліколітичним шляхом, про що свідчить вірогідне підвищення активності ключового ферменту цього процесу - гексокінази (p<0,05). Рівень окиснення моносахариду в реакціях пентозофосфатного шляху, очевидно, суттєво не змінюється , на що вказує відносно стабільна активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази.

Таблиця 5. - Вплив селеніту натрію і сульфату цинку на активність антиоксидантних ферментів в еритроцитах телят. (Mm; n=5-6)

Таким чином представлені дані дають підставу прогнозувати сприятливий вплив ін'єкцій селеніту натрію та введення цієї сполуки в комплексі із сульфатом цинку на життєздатність та антиоксидантний статус телят у неонатальному періоді. Цей вплив значною мірою виявляється у підвищенні функціональної активності антиоксидантної системи та рівня енергетичних процесів в еритроїдних клітинах, а в цілому, сприяє підвищенню рівня адаптаційних процесів в організмі тварин в неонатальному періоді розвитку.

ВИСНОВКИ

Процес адаптації організму новонароджених телят до нових умов існування при різних термінах випоювання молозива зв'язаний з формуванням гормонально-субстратних механізмів регуляції метаболізму. Важливу участь у функціонуванні цих механізмів відіграють сполуки цинку і селену. Отримано нові дані, які можуть бути теоретичною основою для розробки сучасних систем годівлі і утримання новонароджених телят з метою підвищення їх життєздатності і збереження в ранньому віці.

Новонароджені телята (до прийому молозива) характеризуються низьким вмістом інсуліну та високими концентраціями кортизолу і тиреоїдних гормонів в плазмі крові, низьким вмістом глюкози і НЕЖК.

При голодуванні у тварин спостерігається гіпоінсулінемія та нижчий, порівняно з контрольною групою тварин, рівень тиреоїдних гормонів в крові ( p<0,05).

Випоювання молозива активує інкреторну діяльність - клітин підшлункової залози і підвищує функціональну активність щитовидної залози у новонароджених телят, на що вказує підвищення концентрацій інсуліну (p<0,001) і тироксину ( p<0,05) в плазмі тварин.

Протягом перших днів після народження в плазмі телят спостерігається значне зменшення концентрацій кортизолу ( p<0,001) і тироксину (p<0,05) та зростання вмісту інсуліну ( p<0,001) і трийодтироніну (p<0,05), яке відбувається одночасно зі змінами концентрацій глюкози, НЕЖК, вільних амінокислот, лактату і пірувату в крові.

Після введення селеніту натрію у телят змінюється співвідношення між вмістом тиреоїдних гормонів в плазмі, що зумовлюється зростанням вмісту трийодтироніну ( p<0,05; p<0,001) та зниженням концентрації тироксину ( p<0,05).

В періоді від народження до 10-денного віку в еритроцитах телят спостерігається інтенсифікація розщеплення глюкози в реакціях гліколізу і пентозофосфатного шляху; підвищення концентрації 2,3-ДФГ (p<0,05); активація ферментів антиоксидантної системи: супероксиддисмутази, глутатіонпероксидази і глутатіонредуктази (p<0,05)

Під впливом іонів селену в плазмі тварин підвищується концентрація інсуліну (p<0,05; p<0,001) та зменшується вміст кортизолу (p<0,05). Застосування селеніту натрію в комплексі з сульфатом цинку веде до підвищення концентрацій трийодтироніну (p<0,05; p<0,001) та інсуліну (p<0,05; p<0,001) і зниження вмісту кортизолу (p<0,05; p<0,001) в плазмі телят, сприяє підвищенню функціональної активності ферментних антиоксидантів - глутатіонпероксидази і супероксиддисмутази в еритроцитах (p<0,05; p<0,001; p<0,0001).

Після внутрішньом'язевого введення селеніту натрію у телят 10- 20- денного віку знижується вміст гідроперекисів ліпідів та малонового діальдегіду в плазмі (p<0,05; p<0,001) і підвищується активність ферментів антиоксидантної системи (p<0,05; p<0,01; p<0,0001).

Практичні рекомендації:

З метою підвищення функціональної активності системи антиоксидантного захисту клітин, активації механізмів регуляції субстратного забезпечення метаболічних процесів та корекції порушень гормонального статусу в організмі рекомендується введення в раціон телят раннього віку сполук цинку ( до 80 мг Zn/ кг сухої маси) на фоні ін'єкцій селеніту натрію (з розрахунку 0,075 мг селену/ кг маси).

СПИСОК РОБІТ ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Кректун Б.В., Данчук В.В., Снітинський В.В.Гормональний статус великої рогатої худоби у ранній постнатальний період онтогенезу.// Науково-техн. бюлетень Інституту фізіології і біохімії тварин. - 1997. - 19, № 1.- с. 35-38. ( Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку, аналіз і описання отриманих результатів).

Кректун Б.В., Снітинський В.В. Динаміка вмісту інсуліну, кортизолу та субстратів енергетичного обміну в крові телят.// Науково-техн. бюлетень Інституту фізіології і біохімії тварин. - 1997. - 19, № 1. - с. 43-45. ( Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку, аналіз і описання отриманих результатів)

Кректун Б.В., Богданов О.Г., Снітинський В.В. Гормональний і субстратний статус новонароджених телят в період молочного живлення.// Вісник аграрної науки.- 1998.- № 10.- 34-37. ( Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку, аналіз і описання отриманих результатів)

Снітинський В.В., Кректун Б.В., Антоняк Г.Л. Особливості енергетичного метаболізму в еритроцитах великої рогатої худоби на окремих стадіях постнатального онтогенезу. // Наук.-тех. бюлетень Інституту фізіології і біохімії- 1996,-18, №1,- с. 24-27. ( Дисертант приймав участь у постановці досліду, відборі матеріалу, дослідженні активності ферментів і концентрації метаболітів гліколізу в еритроцитах телят, аналізі отриманих результатів)

Кректун Б.В., Снітинський В.В.Формування субстратно-гормональних механізмів регуляції у великої рогатої худоби в період новонародженності.// Тези доповідей VII Український біохімічний з'зд.- 1997. с.71-72.

Снітинський В.В., Антоняк Г.Л., Кректун Б.В., Іскра Р.Я., Бучко О.М., Бальковський В.В. Деякі аспекти мінерального живлення тварин у неонатальному періоді. //Тези доповідей міжнародної конференції “ Біологічні основи живлення сільськогосподарських тварин “ 15-18 вересня 1998 р., с.21

Данчук В.В., Кректун Б.В., Кичун І.В., Віщур О.І., Яремко Р.М., Смолянінов К.Б. Роль гормональних факторів в регуляції процесів вільнорадикального окиснення в період неонатальної адаптації.// Тезы ІІІ междунар. симпоз. “ Биологические механизмы старения”, Харьков 19-21 мая 1998 г.- Харьков.- 1998 -с.62.

Снітинський В.В., Антоняк Г.Л., Іскра Р.Я., Бучко О.М., Кректун Б.В., Данчук В.В., Бальковський В.В. Видові особливості гормонального статусу великої рогатої худоби і свиней в період неонатальної адаптації.// XV з'їзд Укр. фізіол. т-ва.: Тези доп.- Фізіол. журн.-1998.-44, № 33.-с. 239.

АНОТАЦІЇ

Кректун Б.В. Метаболічний і антиоксидантний статус організму великої рогатої худоби в ранньому постнатальному періоді онтогенезу та фактори його регуляції.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Інститут землеробства і біології тварин УААН, Львів, 1999

Дисертація присвячена з'ясуванню біологічних основ продуктивності і життєздатності великої рогатої худоби на ранніх стадіях постнатального розвитку. Показано, що протягом перших днів після народження в організмі великої рогатої худоби відбуваються суттєві зміни в концентраціях гормонів, які полягають у зменшенні концентрації кортизолу і тироксину та зростанні вмісту інсуліну і трийодтироніну. Встановлення відповідних співвідношень між вмістом гормонів відбувається одночасно зі змінами концентрації глюкози, НЕЖК, вільних амінокислот, лактату та пірувату в крові. Формуванню гормонально-субстратних механізмів регуляції внутрішньоклітинного метаболізму та стабілізації антиоксидантного статусу клітин сприяє вчасне отримання тваринами материнського молозива.

З'ясовано важливу роль мікроелементів Se і Zn у регуляції метаболічного та антиоксидантного статусу телят. Показано, що введення сульфату цинку в раціон телят у комплексі з селенітом натрію позитивно впливає на їх гормональний і субстратний статус і супроводжується адекватною реакцією антиоксидантної системи еритроцитів периферійної крові.

Ключові слова: велика рогата худоба, гормони, метаболізм, анти-оксидантна система, мікроелементи, живлення, онтогенез.

Кректун Б.В. Метаболический и антиоксидантный статус организма крупного рогатого скота в раннем постнатальном периоде онтогенеза и факторы его регуляции.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Институт земеледелия и биологии животных УААН, Львов, 1999

Диссертация посвящена изучению биологических основ продуктивности крупного рогатого скота на ранних стадиях постнатального развития. В процессе исследований установлено, что молекулярные механизмы неонатальной адаптации включают перестройку многих звеньев метаболизма в организме и в значительной степени зависят от строков выпаивания молозива и уровня обеспеченности животных раннего возраста ионами селена и цинка.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что новорожденные телята ( до приема молозива) характеризуются низким содержанием инсулина при высоких концентрациях кортизола и тиреоидных гормонов в плазме крови. При этом наблюдается низкое содержание основных субстратов энергетического обмена - глюкозы и НЭЖК, а также высокие концентрации лактата, пирувата и глюкогенных аминокислот. Выпаивание молозива активирует инкреторную деятельность -клеток поджелудочной железы и повышает функциональную активность щитовидной железы, о чем свидетельствует повышение уровня инсулина и тиреоидных гормонов. При этом, на протяжении первых дней после рождения, вместе с повышением концентрации глюкозы и разветвленных аминокислот значительно снижается содержание лактата и пирувата (р 0,05- 0,001). На протяжении первых часов после рождения происходит интенсивное нарастание содержания гидроперекисей липидов и малонового диальдегида, тогда как функциональная активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах телят достигает наивысших показателей на 3-и и 5-е сутки постнатальной жизни. Формирование гормонально- субстратных механизмов регуляции внутриклеточного метаболизма и стабилизации антиоксидантного статуса клеток способствует своевременное получение животными материнского молозива. Задержка выпаивания телятам молозива неблагоприятно влияет на гормональный статус животных и ведет, с одной стороны, к уменьшению уровня субстратного обеспечения клеточных функций, а с другой - к снижению активности ферментов анти-оксидантной системы, вызывая развитие в организме оксидационного стресса.

При изучении влияния ионов селена и цинка на показатели метаболизма показано, что влияние этих микроэлементов связано с изменениями гормонального и субстратного статуса телят, а метаболические эффекты этих микроэлементов могут играть важную роль в механизмах постнатальной адаптации животных. Установлено, что после введения селенита натрия у телят изменяется соотношение между содержанием тиреоидных гормонов в организме, что сопровождается возрастанием содержания трииодтиронина и снижением концентрации тироксина в плазме крови. Приведенные данные свидетельствуют о том, что под влиянием ионов селена в плазме крови животных возрастает концентрация инсулина и уменшается концентрация кортизола. После внутримышечного введения селенита натрия у телят 10- дневного возраста снижается содержание гидроперекисей липидов и малонового диальдегида в плазме, возрастает активность ферментов антиоксидантной системы в эритроцитах. Введение сульфата цинка в рацион телят в комлексе с инекцией селенита натрия положительно влияет на их гормональный статус, что сопровождается адекватной реакцией антиоксидантной системы эритроцитов периферической крови.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности введения в рацион телят раннего возраста соединений цинка ( до 80 мг Zn / кг сухого вещества) на фоне инъекции селенита натрия ( из расчета 0,075 мг Se / кг масы ) с целью повышения функциональной активности системы антиоксидантной защиты клеток и коррекции нарушений гормонального статуса в организме животных.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, гормоны, метаболизм, антиоксидантная система, микроэлементы, питание, онтогенез.

Krektun B.V. Metabolic and antioxidant status of cattle organism in early postnatal period of ontogenesis and factors of its regulation. Manuscript.

Candidate's thesis of agricultural science by speciality 03.00.04 - biochemistry.- Institute of Agriculture and Animal Biology of UAAS, Lviv, 1999.

Candidate's thesis is dedicated to elucidation of biological basis of cattle productivity in early postnatal period of ontogenesis. It was established, that significant changes in concentrations of hormones consist in decrease in cortisol and thyroxine concentrations and increase in insulin and triiodothyronine concentrations in blood plasma of cattle during early period after the birth. The changes in hormonal status and alterations in glucose, NEFA, free amino acids concentrations in blood are greatly connected. The processes of formation of hormonal-substrate mechanism of metabolism regulation and antioxidant status stabilization are conditioned by receiving maternal colostrum in time.

The favourable influence of trace elements (selenium and zinc) on metabolic and antioxidant status of calves was established. It was demonstrated, that administration of zinc sulfate potentiated effects of sodium selenite on hormonal and substrate status of calves and provided increase in functional activity of antioxidant systems.

Key words: cattle, hormone, metabolism, antioxidant system, trace elements, nutrition, ontogenesis.

Размещено на Allbest.ru