Введение к работе
I.I. Актуальность темы. Об участии белков в защитных и транспортных процессах биохимической адаптации свидетельствуют установленные рядом ученых факты изменения состава и содержания, гетерогенности и структуры, активности в реакциях модификации белков крови в онтогенезе и при патологиях организма животного (С.И.Афонский, 1966; А.А.Углов и др., 1969; Б.Д.Кальницкий и др., 1979; Г.Ф.Коромыслов, 1979; Г.В.Троицкий, 1979; Н.Т.Радионов и др.,1979; П.З.Лагодюк и др., 1983; В.М.Холод, 1983; Р.У.Еейсємбаева, 1984; А.П. Простяков, 1985; Ю.Н.Федоров, 1987). В процессах биохимической адаптации участвуют белки крови ферментативно и неферментативно претерпевшие котрансляционные ( н-гликозилирование фетуина) и пост-трансляционные (частичный протеолиз предшественников альбумина и церулоплазмина) физиологические реакции модификации (Hortin, Boime, 1983; Moore, Free, 1985 ). Часто эти реакции лежат в основе какого-либо процесса биохимической адаптации.
Каталитическая реакция с участием липопротеидлипазы (ЛПЛ; КФ 3.1.1.34), триглицеридлипазы (ТТЛ; КФ 3.1.1.3) и лецитин:холесте-рол ацилтрансферазы (ЛХАТ; КФ 2.3.1.43), а также насцентных липо-протеидов высокой плотности (нЛВП), аполипопротеина С-П (апо С—II) и сывороточного альбумина (а1Ъ ) лежит в основе трансформации транспортирующих триглицериды из кишечника хиломикронов (Chm) и липопротеидов очень низкой плотности (ЛОШ) в липопротеиды высокой (ЛВП) и низкой плотности (ЛНП) и акцептирования образовавшихся при этом неэстерифицярованных жирных кислот (НЗЕК) з форме Alb-bp (І) в вымени, печени и дировой ткани ЖИВОТНЫХ (Puppione, 1978; Small, 1961; Kirmunen е.а., 1983; Решезу е.а.,1984 ): Chm і ЛТШ+ЛХАТ+ТГЛ Л0НП 1 адо С-1кнЛВП+А1^ Ш + Ш + НЭЖ (Alb-Ip ) (1) '
К неферментативным физиологическим реакциям модификации белков крови относят: карбоксилироваиие, гликозилирование, ацетилиро-вание, дезамиддрование, фосфорилирование, сульфирование и др. Физиологические реакции модификации сопроводдаются изменениями структуры и гетерогенности, физико-химических и биохимических функций белков крови (Д.А.Мелышчук, 1985; Д.А.Мелышчук и др., 1986; Н.Ф.Стародуб и др., 1987; Н.В.Пушкина и др., 1987).
Для создания условий, способствующих сохранности молодняка, воспроизводству стада и продуктивности коров, теоретически и
практически ваяны результаты исследований участия белков крови в защитных и иммуносупрессорных, стимулирующих синтезы и транспортных процессах биохимической адаптации организма при росте и развитии в пре- и ранний постнатальннй периоды онтогенеза, стельности и лактации. Очевидно, для решения таких сложных задач необходимы исследования состава и содержания, гетерогенности и структуры,интенсивности реакций модификации белков крови, которые позволили бы количественно выразить характер и величину - "цену" биохимической адаптации организма в важнейшие периоды онтогенеза крупного рогатого скота. Однако в литературе малочисленны и неполны сообщения о подобных исследованиях.
Данная работа выполнена в соответствии с плановой темой (проблема XI, тема 22, задание 3, раздел 14, госрегистрационный J6 77005356) кафедры органической и биологической химии Московской ветеринарной академии им. К.И.Скрябина.
1.2. Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучение участия защитных и иммуносупрессорных, транспортных и стимулирующих синтезы белков крови в биохимической адаптации в зависимости от морфо-функционального состояния таких важнейших систем организма, как генная, нейроэндокринная и иммунная в процессе роста и развития в^пре- и ранний постнатальный периоды онтогенеза, стельности и лактации крупного рогатого скота. Ставились следующие задачи: - направить и повысить эффективность применения электрофореза, полярографии и хроматографии для идентификации и дифференциации белков крови, при исследовании их структуры и гетерогенности, физико-химических свойств и активности в реакциях модификации;
выделить и очистить из крови коров и их плодов защитные (иммуноглобулины igGj и lgS2 , фибриногены), иммуносупрессорные (серому-коиды, ^-кислый гликопротеид), стимулирующий синтезы (эмбриоспе-цифический белок - фетуин) и транспортные (гемоглобины, альбумины, трансферрины) белки; - изучить сравнительно структуру (гетерогенность, аминокислотный и пептидный состав), физико-химические свойства (молекулярная масса, молярный коэффициент погашения, максимум абсорбции, электрохимическая активность, мажмолекулярное взаимодействие, кинетика физической и химической денатурации) и интенсивность участия в реакция модификации (по углеводному и липидно-му составу надмолекулярных комплексов) вышеназванных белков;
определить уровень защитных и иммуносупрессорных, транспортных и стимулирующих синтезы биохимических процессов при изменениях морфо-функционального состояния генной, нейроэндокринной и иммун-
ной систем организма по динамике содержания и характеру изменения электрохимических свойств и интенсивности реакций модификации белков крови и лз/шфя крупного рогатого скота; - предложить критерии течения взаимосвязанных генетически обусловленных, нейроэндокрин-ных и иммунобиологических факторов биохимической адаптации организма в пре- и раннем постнатальном периодах онтогенеза, стельности и лактации; - разработать схемы молекулярного механизма участия белков плазмы крови в нейроэндокринном и иммунобиологическом факторах биохимической адаптации организма крупного рогатого скота,
1.3. Научная новизна работы. Впервые экспериментально обосно
вано применение фронтального (свободного) электрофореза и поляро
графии для идентификации и дифференциации, "исследования гетероген
ности, структуры и физико-химических свойств белков крови крупного
рогатого скота. Показана эффективность сочеташш электрофореза и
полярографии (электрофореполярография), электрофореза и гель-филь
трации, двумерного электрофореза, полярографического анализа кине
тики физической и химической денатурация, а также протеолиза пеп
сином и трипсином белков крови.
В диссертации сформулированы и обоснованы новые научные положения по характеру и основным направлениям биохимической адаптации организма крупного рогатого скота с участием белков крови: с изменением среды функционирования в антенатальный и ранний постнаталъ-ный периоды онтогенеза проявляется генетически обусловленные фактор, сопровождаемый сменой биосинтеза Легальных белков на гомологичные по функции белки, характерные для взрослых животных, биосинтезом иммуноглобулинов, понижением уровня синтеза иммуносупрес-сорных и повышением уровня транспортных белков крови; при смене характера взаимосвязанных кейроэндокричного и иммунобиологического факторов в процессе роста и развития, стельности и лактации наблюдаются изменения в интенсивности биосинтеза альбумина, иммуноглобулинов и иммуносупрессорних белков, а также физиологических реакций модификации белков крови (неферментативного гликозилирования и взаимодействия с липидами). Експериментально и теоретически обоснованы схемы молекулярного механизма метаболизма липопротеидов к реакции неферментативного гликозилирования белков сыворотки крови, участия белков крови в иммунном ответе и нейроэндокринном факторе биохимической адаптации организма крупного рогатого скота.
1.4. Практическая ценность работы. Разработаны и усовершен
ствованы способы идентификации и дифференциации белков крови круп
ного рогатого скота, выделения и очистки серомукоидов и фетуина,
количественного анализа липопротеидов и протеинового индекса, ис-
следования кинетики химической и физической денатурации, протеоли-за пепсином и трипсином, а также полярографического анализа элек-трофореграмм (элекгрофореполярография). Эти способы признаны рационализаторскими Московской ветеринарной академией им. К.И.Скрябина (12 удостоверений, й 21-116 от 1985 и 1987 гг.) и внедрены в учебный процесс и практику научных исследовании (имеются акты об использовании и справка о внедрении) лаборатории химии растительных белков Института химии растительных веществ АН УзССР, на кафедрах патологической физиологии и вирусологии МВА, внутренних и незаразных болезней сельскохозяйственных животных Казанского ветеринарного института им. Н.Э.Баумана, органической и биологической химии Алма-Атинского зооветеринарного института и Белоцер-ковского СХИ, физиологии ц биохимии Свердловского и Западно-Казахстанского СХИ, анатомии айво иных Горьковского СХИ. Основная часть вышеназванных способов представлена в:
Применение современных биохимических методов исследования в ветеринарии/Под ред. проф.А.Г.Малахова. Ответств. за вып. доц. Р.Х.Кармолиев: Методич.указ. М.: MBA, 1980.-Вып.1-3.-24,37 и 38с. -1986.-Вып.7. - 60 с. Методические указания рекомендованы в качестве научно-методического руководства для НИИ и вузов секцией 314-20 "Патология, профилактика и терапия незаразных болезней сельскохозяйственных животных" Отделения ветеринарии БАСХНЮІ (протокол № 3 от 13.II.1980), а также одобрены павильоном "Ветеринария" (свидетельство & 183 участника ВДНХ СССР 1987 г.).
Кармолиев Р.Х. Современные биохимические метода исследования в ветеринарии и зоотехнии. - М.: Колос, 1971. - 288 с.
Критерии нормы "цены" биохимической адаптации с участием белков крови, составляемой из содержания, физико-химических свойств и их активности в реакциях модификации, представлены в:
- Нормативы биохимических показателей обмена веществ в организме
крупного рогатого скота/А.Г.Малахов, Р.Х.КармолиевД.Г.Савойский
и др.: Под ред. А.Г.Малахова. Ответств. за вып. Р.Х.Кармолиев:
Методич.указ. М.: MBA, 1986. - 28 с. Методические указания реко
мендованы как справочный материал для ветеринарных специалистов
НИИ, НИВС и преподавателей вузов секцией "Биология, иммунология
и биотехнология в ветеринарии" Отделения ветеринарии ВАСХНИЛ
(протокол И 2 от 14.05.1986).
1.5. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: Всес.конф. по биохимии с.-х.животвых. - М., 1961. Второй Всес. конф.биохимиков с.-х.вузов. - Ереван, 1966. Бсес.научно-практич.
конф. тералевтов и диагностов, посвященной 100-лстию проф. Н.П.Рух-лядева. - Казань, 1969. Всес.науч.конф., посвященной 100-летию Казанского ордена Ленина вет.института. - Казань, 1973. Секции Всес. биохимич.общества при АН СССР "Биохимия с.-х.животных". - М., 11.04.1974; 22.01.1981; 26.05.1988. ІУ Всес.биохимич.съезде. - Л., 1979. Конф., посвященной памяти проф. С.И.Афонского. - М., 1981. Сеізцік 314-20 "Патология, профилактика и терапия незаразных болезней с.-х.животных" Отделения ветеринарии кАСХНИЛ (протокол № 3 от 13.II.1980). У Всес.биохимич.съезде. - Киев, 1985. Секции "Биология, иммунология и биотехнология в ветеринарии" Отделения ветеринарии ВАСХНИЛ (протокол № 2 от 14.05.1986).
1.6. Публикации. По материалам диссертации опубликованы:
Кармолиев Р.Х. Современные биохимические методы исследования в ветеринарии и зоотехник. - М.: Колос, 1971. - 288 с.
55 научных статей, в том числе 46 опубликованы самостоятельно.
1.7. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на
424 машинописных страницах и состоит из сокращений, введения, об
зора литературы, собственных исследований, результатов исследова
ний, обсуждения результатов, выводов и практических предложоний,
литературы и приложения; иллюстрирована 85 таблицами и 108 рисун
ками. Список литературы включает 737 источников, в том числе-382
иностранных. В приложении имеется удостоверенный перечень докумен
тов, подтверждающих внедрение научных результатов, выводов и реко
мендаций диссертации, а также 3 рисунка и 22 таблицы.