Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Селен в биосфере и его взаимосвязь в биологической цепи .
1.2. Биологическая роль и значение селена в жизнедеятельности организма. 20
1.3. Применение препаратов селена в профилактике мик роалементозов . 29
2. Материалы и методы исследований 40
3. Результаты исследований и их обсуждение /50
3.1. Содержание селена в органах и тканях кур
3.2. Морфологические и биохимические показатели крови кур при различных уровнях селена в рационе 52
3.3. Белок сыворотки крови и его фракции 55
3.4. Показатели углеводно-липидного обмена 57
3.5. Содержание продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/ 63
3.6. Активность аспартатаминотрансферазы /АсАТ/ и аланинаминотрансферазы /АлАТ/ в сыворотке крови кур 67
3.7. Показатели естественной резистентности организма кур 70
3.8. Титр антител в сыворотке кровикур против болезни Нъюкасла
3.9. Видовой и качественный состав микроорганизмов в организме кур
3.10. Токсигенное и тератогенное влияние различных доз селена
3.11. Масса внутренних органов кур 90
3.12. Продуктивность и содержание в яйцах кур витаминов А,В2 и каротиноидов 92
4. Экономическая эффективность производства яиц при использовании различных доз селенита натрия в рационе 96
5. Выводы 102
6. Предложения производству 104-
7. Список литературы
- Селен в биосфере и его взаимосвязь в биологической цепи
- Применение препаратов селена в профилактике мик роалементозов
- Морфологические и биохимические показатели крови кур при различных уровнях селена в рационе
- Содержание продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/
Введение к работе
Одним из основных условий интенсивного животноводства на промышленной основе и решении продовольственной проблемы в стране необходимо существенно повысить продуктивность сельскохозяйственных животных и птиц.
Высокая продуктивность - это прежде всего генетически обусловленная способность организма эффективно трансформировать питательные вещества кормов в элементы продукции: мяса, молока, шерсти, яйцо. Эта способность обусловлена интенсивным течением процессов обмена веществ в организме на всех уровнях, - от использования энергии и питательных веществ кормов в желудочно-кишечном тракта до биосинтеза белков, липидов и других веществ.
Для проявления генетически обусловленной потенциальной способности организма синтезировать качественную продукцию необходимо создать условия кормления и содержания, обеспечивающие наиболее оптимальное течение процессов обмена веществ в организме животных.
Однако стремление к максимальному повышению продуктивности без достаточного учета физиологических потребностей животных ведет к метаболической переориентации и снижению их иммунной реактивности, на фоне которых возникают незаразные болезни и резкое снижение продуктивности /3,63,106/.
В условиях интенсификации животноводства возрастают экстремальные воздействия на животных, поскольку по мере повышения продуктивности они становятся более чувствительны к стрессовым факторам.
Вследствие изменений в среде обитания животных, широкого применения химических веществ в сельском хозяйстве, антимикробных и биологических препаратов в животноводстве и ветеринарии значительно изменилось течение и клинико-морфологическое проявление многих болезней, а также появились новые формы патологии, сказывающиеся на состояния здоровья и продуктивности /63/.
Нарушения обмена веществ в организме широко распространены и наносят большой экономический ущерб животноводству и птицеводству. Проблема нарушений обмена веществ - одна из острейших в современном птицеводстве многих стран мира.
При нарушении обмена веществ у птиц снижается продуктивность, упитанность, воспроизводительная способность, естественная резистентности организма.
Среди заболеваний, характеризующихся нарушением обмена веществ в организме, особое место занимают эндемические болезни /от греч. endemos - местный/. Эндемические болезни животных называют геохимическими.
Это объясняется тем, что такие болезни носят, как правило, массовый характер и обычно связаны с неблагоприятными изменениями биогеохимической обстановкой в природных комплексах, преобразованных человеком /69,83,60, 111,125/.
В стране имеются эндемические зоны, где регистрируют недостаток таких важнейших микроэлементов как йод, цинк, кобальт, марганец, селен. Особый интерес представляет малоизученный микроэлемент - селен.
Недостаток селена приводит к нарушению регуляции окислительно-восстановительных реакций, процессов окислительного фосфорилирования и г в частности, снижению активности неспецифических фосфатов, влияющих на образование аденозинтрифосфорной кислоты /АТФ/ Это способствует развитию дистрофических процессов в активно функционирующей ткани, расстройству эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и нервной систем, выраженным изменениям нервной трофики, накоплению в тканях и органах недоокисленных продуктов обмена веществ, развитию ацидоза и токсемии.
При недостатке селена в организме у животных развиваются заболевания с высоким процентом отхода, резко снижается продуктивность и воспроизводительная способность. Так, например, у птиц недостаток селена в организме вызывает некроз печени, задержку роста и эксудативннй диатез.
В большинстве хозяйств страны рационы сельскохозяйственных животных и птиц по селену не нормируются. Сдерживающим фактором в этом направлении являются: слабая изученность и отсутствие справочных данных содержания селена в кормах равных регионов страны, отсутствие научно обоснованных норм и безопасных способов скармливания селена животным с учетом вида, продуктивности и физиологического состояния.
Работ, связанных с возможностью повышения иммунобиологической реактивности организма и напряженности поствакцинального иммунитета при использовании селена в доступной нам литературе мы не нашли. Нет сведений о влиянии разного уровня селена на показатели естественной резистентности организма кур, на микробную ассоциативную популяцию желудочно-кишечного тракта, содержание продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/, токсигенное и тератогенное влияние различных количеств селена.
В Краснодарском крае широкомасштабных исследований по использованию препаратов селена проводилось крайне мало, несмотря на то, что некоторые районы края относятся к биогеохимической зоне по этому микроэлементу.
Исходя из этих соображений, нами предусматривалось изучить влияние различного уровня селена в рационе кур-несушек на продуктивность, естественную резистентность организма и формирование иммунитета, колонизацию ассоциативной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, накопление продуктов ПОЛ, отдаленное токсигенное и тератогенное воздействие, а также проследить кинетическое поведение метаболических процессов обмена веществ: углеводного, липидного обмена, активность аминотрансфераз.
Цели и задачи исследований. Целью наших исследований было изучение влияние различных уровней селена в рационе на естественную резистентность организма кур-несушек и формирование иммунитета, колонизацию ассоциативной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, накопление продуктов ПОЛ, отдаленное токсигенное и тератогенное воздействие, а также проследить кинетическое поведение метаболических процессов обмена веществ: углеводный, белковый, липидный обмен, активность аминотрансфераз, продуктивность и качество яиц.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
- определить содержание селена в органах и тканях кур;
- изучить степень колонизации желудочно-кишечного тракта ассоциативной микрофлорой;
- исследовать естественную резистентность и формирование иммунитета у кур против болезни Нгьюкасла ;
- изучить степень токсичности и отдаленные последствия различных доз селена;
- исследовать углеводный, липидный и белковый обмен, гематологические показатели и активность аминотрансфераз;
- изучить яичную продуктивность и содержание витаминов А, В2 и каротиноидов в яйцах кур;
- определить экономическую эффективность производства яиц при использовании различных доз селена в рационе.
Научная новизна работы. Проведен комплекс физиологических, биохимических, микробиологических, токсикологических и серологических исследований в организме кур-несушек при включении в рацион различных количеств селенита натрия. Определена степень колонизации желудочно-кишечного тракта ассоциативной микрофлорой Установлено влияние различных доз селенита натрия на клеточную и гуморальную резистентность организма, формирование иммунитета против болезни Нъюкасла.
Определена степень накопления продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/ в сыворотке крови.
Установлено отдаленное токсигенное и тератогенное влияние различных доз селена.
Определена активность аминотрансфераз в сыворотке крови, содержание витаминов А, В2 и каротиноидов в яйцах кур.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при составлении практических рекомендаций по микроэлементному питанию кур-несушек, способствующих повышению естественной резистентности организма, продуктивности и качества яиц.
Проведенные исследования позволили расширить знания о микробиологических процессах, происходящих в желудочно-кишечном тракте кур, обмене липидов в отдаленных последствиях применения селенита натрия. Эти результаты могут быть использованы в учебном процессе по биохимии, физиологии, микробиологии, и токсикологии.
Апробация результатов исследований. Материалы диссертации обсуждались на заседаниях кафедры /1996,1997,1998,1999,2000 годы/, научных конференциях преподавателей и сотрудников зооинженерного факультета и ветеринарной медицины /1996,1997,1998,1999,2000 года/, международной конференции 15 - 16 декабря 1998
года в гор. Краснодар.
По материалам диссертации опубликовано научных статей.
На защиту выносятся следующие положения
1. Характер метаболизма белкового, углеводного, липидного обмена и продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/ при различном уровне селена в рационе кур-несушек.
2. Степень токсигенного и тератогенного влияния различных доз селена.
3. Влияние различных уровней селена на естественную резистентность организма кур и формирование иммунитета.
4. Особенность колонизации желудочно-кишечного тракта кур микроорганизмами при разном уровне селена в рационе.
6. Влияние различных доз селена на активность аминотрансфераз, продуктивность и содержание витаминов А,В2 каротиноидов в яйцах кур.
Селен в биосфере и его взаимосвязь в биологической цепи
До недавнего времени селен привлекал внимание исследователей, главным образом в связи с установлением его токсического действия на организм. В последние годы значительно усилился интерес к селену и как к необходимому элементу в питании животного и человека и как токсическому веществу, оказывавшему в высоких дозах губительное действие на организм./50/.
Впервые упоминание о токсичности селена отмечено в 1957 году. Медиссон описал появление фатального заболевания, получившего название "щелочная болезнь", для которой было характерно выпадение волос на теле и хвосте лошадей, а также заболевание конечностей /229/. 0 причине этого заболевания не было известно до 1929 года, когда химик Франк обнаружил, что определенные виды кормовых растений обладают свойством накапливать большое количество селена. Были выявлены целые районы с растительностью, богатой селеном, особенно в западных штатах Америки. Позднее районы с аналогичной растительностью установлены в Новой Зеландии, Ирландии, Израиле и в бывшем Советском Союзе /7,73/.
Полезные биологические свойства селена открыли в 1957 году ученые, занимавшиеся профилактикой и лечением некроза печени у крыс /256/, и в том же году подтвердили терапевтическое свойство микроэлемента при лечении экссудативного диатеза у цыплят другие авторы /257/, а в 1953 году получен терапевтический эффект при лечении беломышечной болезни ягнят /258/.
Данные этих исследований в корне изменили отношение к селену. Если раньше его рассматривали с точки зрения токсичности для животных и человека то с 1957 года, по отношению к селену у исследователей начало формироваться другое мнение, как о необходимом и весьма важном в биологическом отношении факторе питания.
В этой связи отечественными и зарубежными авторами проводятся исследования по изучению содержания селена в почве, воде, кормах, продуктах питания, органах животных и человека, а также выявлению особенностей миграции его в биосфере.
Se - селен - Selenium был открыт шведским химиком Берцелиусом И.Я в 1817 году. Свое название он получил в честь луны - Selene. Селен входит в VI группу периодической системы Менделеева Д. И. с порядковым номером 34, атомной массой 78,96. Он обнаружен практически во всех материалах земной коры /52/. Селен халькофильный химический элемент, встречающийся в природе в малых количествах. В химическом отношении он близок к сере.
При химическом воздействии с другими элементами селен проявляет валентность 2,4 и 6. Селен дает соединения с 16 химическими элементами. По цвету, это темно-серое с коричневатым оттенком вещество; аморфный селен - красного цвета, выделяется из водных растворов солей /60/.
В промышленности главным источником получения селена служат анодные шламы медьэлектролитных заводов, а так же шламы сернокислотного и целлюлознобумажного производства.
В природе селен большей частью распространен там, где имеются природные соединения серы. Среднее содержание селена в земной коре составляет 1 10 5%, в почвах - 10"6% в пресных водах - 10"6% /36/. Содержание селена в магматических породах редко превышает 0,05 мг/кг. В осадочных породах он связан с глинистой фракцией, и поэтому наименьшее его количество отмечается в песчаниках и известняках /60/.
Значительно выше содержание селена в самородной сере и сульфидных минералах, где его концентрация может достигать 200 мг/кг; тем не менее в сернистых отложениях осадочного происхождения его содержание обычно ниже 1 мг/кг. При химическом выветривании горных пород селен легко окисляется, при этом степень его окислвътя, как и растворимость, зависит от окислительно-восстановительных условий и рН среди /84,174/.
В почве селен встречается в виде элементарного и пиритного селена, селенидов, селенитов, селенатов и в виде органических соединений /30,75,79,108,183/. О влиянии на количественное содержание селена типа почвы, ее составных частей сообщают Гюльахмедов А. Н, Агеев Н.А. /40/. По их данным содержание селена в горно - луговых, торфянистых почвах довольно высокое - 6 1О6 1,3 10 4%.
Применение препаратов селена в профилактике мик роалементозов
Введение в организм сельскохозяйственных животных препаратов селена стимулирует продуктивность животных, обмен веществ, снижает заболеваемость молодняка. Ряд исследователей в нашей стране и за рубежом отмечают повышение мясной продуктивности у сельскохозяйственных животных и птиц при нормировании селена в рационе. У крупного рогатого скота увеличение мясной продуктивности, по данным разных авторов, возрастало на 4-16,7% /45,85,122,155,177,240,245,247/.
Некоторые авторы сообщают о повышении молочной продуктивности у коров при использовании селенита натрия на 3-20,5% /85,242/.
Применение в рационах овец , препаратов селена повышало мясную и шерстную продуктивность на 5-17,2% /42,129,216/. Введение селена в организм свиней повышало приросты живой массы на 5-20% /143,214,231/. У кур и уток использование селена повышало мясную продуктивность и яйценоскость на 3-5% /130,148/.
При назначении телятам после отъема селенита натрия в комбинациях с витаминами А,Д,Е или без витаминов, повышает среднесуточные приросты живой массы на 22-53% и способствует эффективности ассимиляции корма на 7% /156,196/.
Селенистые препараты, введенные в организм животных повышали естественную резистентность организма, сохранность молодняка, профилактировали болезни, связанные с селеновой недостаточностью /10,13,107,109,110,178,195,224/.
Некоторые исследователи указывают на возможность профилактики маститов у коров введением в организм селена, повышение оплодотворяемости коров /226,238/, воспроизводительной способности хряков, развитие половых органов у самцов некоторых видов млекопитающих /188,239/.
Использование селена снижает аборты и задержание последов у молочных коров /179,180/,способствует инволюции матки /187/, профилактирует послеродовые заболевания и повышает плодовитость животных /24,181,186/,
Сообщается, что используя в рационах поросят при отъеме токоселен можно профилаі?тирвать стресс у животных /333/. Токоселен способствовал большему приросту живой массы и лучшей сохранности молодняка, Николов И.,Габрашански П./93/ сообщают о защитном свойстве селенита натрия при отравлении овец нитритами. В опытах на овцах установлено, что предпочтительным антидотом при отравлении нитритами является селенит натрия в дозе 0,5 мг на 1 кг живой массы в виде 5%-ного раствора,
Имеются сообщения о профилактике острого отравления гербицидом параквитом путем включения селена в рацион цыплят /161/.
Отравление цыплят-бройлеров кокцидиостатиком моненсином удалось исключить назначением селенита натрия /250/
Некоторые исследователи сообщают о том, что селен повышает устойчивость организма животных к инфекционным заболеваниям /154,212/. Так, Сандерс Д./243/ добавлял премикс с селеном глубокостельным коровам для профилактики колибактериоза у телят.
Учитывая многогранное биологическое действие селена в организме животных, вполне конкретно и целесообразно нормирование этого элемента в рационе.
Обобщение данных научной литературы показывает, что оптимальная концентрация селена в крови животных, при которой в любых случаях отсутствует проявление признаков его недостаточности, можно считать 0,1-0,2 мкг/мл. Эта концентрация, по мнению многих исследователей принимается в качестве физиологической нормы /135,145,190,203,237/.
Кудрявцев А. А. /76/ нормальный уровень селена в крови считает 0,06-0,12 мкг в 1 мл г. крови, или в среднем - 0,1 мкг/мл. Нижним пределом нормы содержания селена в сыворотке крови крупного рогатого скота считают 0,03 мг/кг и 0,05 мг/кг в цельной крови.
Морфологические и биохимические показатели крови кур при различных уровнях селена в рационе
Рассматривая предпосылки важной роли селена в организме животных нами была исследована кровь кур-несушек при введении в рацион разных количеств селенита натрия. Результаты исследования крови кур представлены в таблице 4
Известно, что кровь относится к разновидностям соединительной ткани, составляет внутреннюю. среду организма, обеспечивает обмен веществ в органах, хотя анатомически она не объединена в единый орган, но представляет собой целостную систему, живую ткань организма, имеющую свою строгую определенную структуру и обеспечивает функциональное единство частей организма , участвует в обмене веществ, дыхании, выделении, терморегуляции, защитных функциях организма.
Результаты исследований крови кур подопытных групп свидетельствуют о том, что скорость оседания эритроцитов /СОЭ/, количество лейкоцитов и общего кальция не зависело от уровня селена в рационе.
Примечание: х - р 0,05; хх - р 0,02
Цифровые показатели СОЭ, кальция и лейкоцитов в крови кур-несушек не имели существенных различий между группами и не отклонялись от физиологических параметров. Несколько иные результаты получены при оценке других показателей крови. Т?ак, в крови кур П опытной группы, где в рацион вводили 0,2 мг селена на 1 кг сухого вещества кормосмеси, увеличилось достоверно количество эритроцитов на 12.,5 %, гемоглобина на 8,2 %, неорганического фосфора на 2,07%, повысилась гематокритная величина на 1,7%, в сравнении с соответствующими показателями крови контрольной группы, где в рационе содержалось 0,1 мг селена /р 0,05/.
Известно, что нормальный эритропоэз зависит от многих факторов. Доказана определенная роль в нем микроэлементов - меди, кобальта, цинка, марганца. Немаловажное значение для эритропоэза имеют витамины В6 и В12 /63,106,125,136/,
Сходные с нашими результаты получены Турмановичем В.И. /124/, который в опытах по введению селенита натрия с кормом наблюдал улучшение состава крови у животных.
Следует обратить внимание, что при увеличении количества селена в рационе кур до 0,3 мг в 1 кг сухого вещества кормосмеси отмечалось снижение гематокритной величины на 3,69% /р 0,05/, установлена тенденция к уменьшению количества эритроцитов на 6,6% гемоглобина на 9,45%, несколько ускоряется скорость оседания эритроцитов /СОЭ/.
На положительное влияние малых доз селена указывают и другие авторы /64/. Касумов С.Н,,Гусейнов Г. Г. отмечают повышение кислотной емкости крови у овец при даче им селена в дозе 0,05 и 0,1 мг/кг живой массы.
По-видимому, селен в дозе 0,3 мг на 1 кг сухого вещества корма является началом предпороговой токсичности препарата, оказывающей отрицательное воздействие на гемопоэз. Последняя альтернатива более вероятна, поскольку нашла определенное подтверждение в других исследованиях. снижении количества эритроцитов и гемоглобина при недостатке селена в рационе животных, а количество лейкоцитов может быть повышено.
Значение белкового обмена для жизнедеятельности организма определяется прежде всего тем, что основу всех тканевых элементов организма составляют именно белки, находящиеся в состоянии непрерывного метаболизма, т.е. подвергающиеся обновлению за счет процессов ассимиляции и диссимиляции своих основных частей - аминокислот и их комплексов.
Интенсивность обмена белков в организме чрезвычайно велика. В течение 5-7 суток половина всего белкового азота печени замещается новым. Аминокислоты всасываются ворсинками тонкого кишечника и с кровью доставляются в печень, где и подвергаются превращению основное их количество. Другая часть аминокислот разносится по организму г поступает в клетки, где вовлекается в процессы белкового синтеза,
В таблице 5 представлены показатели уровня общего белка и белковых фракций сыворотки крови кур-несушек при введении в рацион разного количества селенита натрия.
Содержание продуктов перекисного окисления липидов /ПОЛ/
Идеи о ведущей роли свободнорадикального окисления в липидной фазе биологических мембран, называемых также реакциями перекисного окисления липидов /ПОЛ/, нашли свое применениев объяснении многих патологий, в патогенезе или этиологии которых предполагали активацию процессов перекисного окисления липидов. Например, токсикозы, возникающие при действии галогеналканов, Е-авитаминоз, гипер и гиповитаминоз Д, гемолитические анемии, стрессорные состояния.
Вывод об участии процессов ПОЛ в возникновении и развитии указанных патологических состояний во всех случаях был сделан на основе способности ингибиторов свободнорадикального окисления /антиоксидантов/ различной химической природы в той или иной мере предупреждать или ограничивать повреждения, характерные для данных патологий.
Исключительная возможность перекисного окисления липидов обусловлена тем, что этот процесс, наряду с реакциями гидролиза мембранных фосфолипидов, катализируемых фосфолипазами, представляет собой один из физиологически значимых способов модификации фосфолипидного бислоя биологических мембран, участвует в разборке мембранных структур и обновлении мембранных фосфолипидов.
Вместе с тем, идеи о роли свободнорадикального окисления липидов в происхождении и патогенезе различных нарушений в организме позволяет рассматривать ПОЛ как универсальный механизм повреждения мембранных структур клетки при различных патологических состояниях.
В последнем аспекте представляет большой интерес изучение продуктов перекисноро окисления липидов в миокарде кур-несушек при различном содержании селена в рационе. В таблице б представлены значения метаболитов перекисноро окисления липидов в миокарде кур.
Примечание к таблице 8 - р 0,05
Кинетическое поведение первичных продуктов перекисного окисления липидов - диеновых конъюгатов в миокарде кур-несушек, получавших кормосмесь с содержанием 0,068 мг селена на 1 кг сухого вещества достоверно снизилось на 10,97%, в сравнении с цифровыми данными метаболита в миокарде кур, где уровень селена в рационе составлял 0,1 мг/кг /р 0,05/.
Назальный уровень малонового диальдегида и скорость спонтанного ПОЛ не изменились. Базальный уровень малонового диальдегида в миокарде кур находился в пределах 3,00-3,17 мкМ/100 мг ткани.
В то же время отмечено значительное увеличение количества флуоресцирующих /конечных/ продуктов ПОЛ в миокарде при пониженном содержание селена в рационе кур-несушек /0,068 мг/кг/
В миокарде кур, содержавшихся на рационе с 0,068 мг селена в 1 кг кормосмеси, конечных флуоресцирующих продуктов ПОЛ было на 13,23% условных единиц больше, чем в миокарде кур, использовавших кормосмесь с селеном в количестве 0tl мг/кг /р 0,05/.
Полученные результаты свидетельствуют о возможном нарушении обменных процессов в организме при пониженном содержании селена в рационе кур.
Указанная альт ернатива более вероятна, поскольку данные собственных исследований и аналогичные исследования других авторов показывают, что развитию патологических процессов при селеновой недостаточности, возможно, и при любой этиологии, сопутствует активация процессов перекисного окисления липидов /ПОЛ/ в миокарде.
