Введение к работе
Актуальность. В условиях интенсивных промышленных технологий производства животноводческой продукции, организм животных испытывает повышенные функциональные нагрузки, снижается интенсивность его адаптивных реакций на все внешние раздражители. В результате этого ухудшается физиологическое состояние животных, нарушаются обменные процессы и ослабевают естественные защитные силы. Прежде всего, это обусловлено развитием хронического стресса и его вредных последствий, которые становятся основными факторами снижения продуктивности (Д.П. Иванов, 1982; С.И. Плященко, В.Т. Сидоров, 1987; Г.М. Бажов и др., 1989; А. Шахов и др., 2003; Л.К. Хныченко и др., 2003; М.Н. Рецкий и др, 2004).
Одним из ведущих адаптивных эффектов ответной реакции организма на стрессы любой этиологии является предотвращение избыточной активации процессов перекисного окисления липидов. Повышенное производство сверхреакционноспособных свободных радикалов приводит к повреждению структур как отдельных биомолекул, так и биологических мембран, в частности их барьерной, рецепторной, каталитической функций. В результате чего возникают многочисленные нарушения работы тканей и органов, приводящие к дестабилизации гомеостаза и возникновению ряда хронических заболеваний (Ф.З. Меерсон, 1984; В.А. Галочкин, 2001; Р.Х. Кармолиев, 2002; Л.К. Хныченко, 2003; Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков, 2003).
Наиболее уязвимыми этапами онтогенеза к повреждающему эффекту реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются: поздний предродовой и ранний послеродовой периоды у свиноматок, а также адаптация после рождения и отъема от матерей у поросят (В.А. Антипов и др., 2008). В связи с этим, проблема профилактики окислительного стресса, особенно в критические периоды онтогенеза, у животных в современных условиях ведения сельского хозяйства возрастает и является одной из важных биологических проблем.
Главенствующую роль в поддержании успешного функционирования всех систем иммунобиологического надзора при любых неблагоприятных воздействиях играют биоантиоксиданты. Особенно актуальным представляется оптимизация антиоксидантного статуса с помощью витамина А и его предшественника бета-каротина, поскольку этот вопрос продолжает оставаться дискуссионным (Е.Б. Бурлакова, 1982; A.A. Woodall et.al., 1996; A.S. Young et.al., 2001; И.В. Сидоров и др., 2003). К антиоксидантам относится и ряд соединений растительного происхождения, объединенные под общим названием – биофлавоноиды, среди которых наиболее высокоэффективным в связывании свободных радикалов является дигидрокверцетин (А.В. Саввин, 2006;Ю.П. Фомичев и др., 2008)
Принимая во внимание, что микроэлементы входят в активные центры основных антиоксидантных ферментов и являются компонентами неферментативного звена системы, нормализующей свободнорадикальные процессы, то изменение их концентрации можно рассматривать как один из путей регуляции активности процессов перекисного окисления. Однако до настоящего времени остается недостаточно изученной взаимосвязь между содержанием витамина А, бета-каротина и минеральным обменом (Н.С. Салий, 1970; В.А. Кокорев, 1999; А.В. Кудрявцев, О.В. Громова, 2007).
Свиньи чувствительны к недостатку витамина А в рационе, что связано с их биологическими особенностями: высокой плодовитостью, коротким периодом супоросности, активным ростом молодняка в постнатальный период онтогенеза и ставит уровень А-витаминного питания к числу критических, лимитирующих факторов, в значительной степени определяющих проявление генетического потенциала продуктивности у свиноматок, а также темпы роста и развития, полученных от них поросят.
Таким образом, изучение физиолого-биохимических механизмов действия различных форм каротина и витамина А и их взаимосвязи с интенсивностью процессов перекисного окисления липидов, активностью системы антиоксидантной защиты и минеральными элементами в организме свиней является актуальным, что и определило необходимость проведения наших исследований.
Цель и задачи исследований.
Целью выполняемой работы было изучение активности процессов перекисного окисления липидов, ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы, а также ретенции минеральных элементов в организме свиней в зависимости от физиологического состояния и применения бета-каротина, витамина А и его комбинации с биофлавоноидами.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Изучить механизмы антиоксидантного действия бета-каротина, витамина А и комбинации дигидрокверцетина с витамином А в организме супоросных и лактирующих свиноматок, а также у поросят в период раннего постнатального развития.
2. Исследовать взаимосвязи витамина А, каротиноидов, минеральных веществ и функционального состояния антиоксидантной системы в организме свиней.
3. Установить влияние различных источников бета-каротина и витамина А на морфо-биохимические показатели организма свиней.
4. Определить А-витаминный статус животных под влиянием вводимых добавок.
5. Оценить действие применяемых витаминно-антиоксидантных комплексов на воспроизводительную способность свиноматок, сохранность и рост поросят в подсосный период.
Научная новизна работы.
В работе впервые проведено комплексное изучение воздействия различных новых форм витамина А, бета-каротина и комбинации витамина А с биофлавоноидами на морфо-биохимический статус организма, уровень свободно-радикального окисления, состояние ферментативного и неферментного звеньев антиоксидантной системы защиты и оптимизацию метаболических процессов у супоросных и лактирующих свиноматок, а также у полученных от них поросят.
Впервые описана взаимосвязь развития процессов перекисного окисления липидов, функционирования системы антиоксидантной защиты, динамики содержания минеральных элементов и витамина А. Выявлены коррелятивные взаимосвязи между уровнем ряда элементов в крови и печени поросят (Zn, Cu, Fe) и показателями антиоксидантной системы организма (активность супероксиддисмутазы, церулоплазмина, каталазы, содержание ферритина).
Получены новые данные о возможности всасывания бета-каротина у свиней из воднодиспергированного каротинсодержащего препарата «Бетацинол» и о эффективном депонирование витамина А в печени молодняка из используемых добавок.
Впервые установлено воздействие новых форм витамина А, бета-каротина и сочетания витамина А с биофлавоноидами на минерализацию и механические характеристики костей скелета растущих свиней. Выявлена положительная корреляционная зависимость между прочностью костей скелета и содержанием ретинола в печени поросят. Показано, что более низкая обеспеченность растущих животных витамином А замедляет минерализацию, созревание костной ткани, снижает прочность костей скелета. Проведена оценка влияния испытанных биологически активных веществ на линейные промеры и индексы макроморфометрии костей конечностей поросят.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Представленный в работе фактический материал расширяет и углубляет имеющиеся в биохимии представления о роли витамина А, бета-каротина и комбинации витамина А биофлавоноидами на уровень процессов перекисного окисления липидов, состояние ферментативного и неферментного звеньев антиоксидантной защиты организма свиней в критические периоды онтогенеза, на ретенцию минеральных элементов в органах и тканях и продуктивные качества животных.
Практическая значимость работы заключается в том, что дано научное обоснование использования новых воднодисперсионных и порошкообразных форм витамина А и бета-каротина в рационах свиней для улучшения морфо-биохимического и А-витаминного статуса, увеличения темпов роста поросят, повышения минерализации и прочности костей скелета, что позволяет рекомендовать их в качестве источника ретинола.
Основные результаты научных исследований представлены в информационно-справочном указателе «Научные разработки и научно-консультационные услуги Ульяновской ГСХА» и внедрены в производственной деятельности свинокомплекса ООО «Стройпластмасс-агропродукт» Ульяновской области.
Теоретические разработки диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий по курсам «Физиология» и «Биохимия» в ВУЗах России.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Воднодиспергированные формы бета-каротина, витамина А и его комбинации с биофлавоноидами, а также порошкообразные формы бета-каротина в применяемых дозах обладают выраженным антиоксидантным действием, предотвращая накопление продуктов перекисного окисления липидов.
2. Выявлены взаимосвязи функционирования системы антиоксидантной защиты, процессов перекисного окисления липидов, показателей минерального обмена и А-витаминного статуса в организме свиней.
3. Активность ферментов антиоксидантной защиты организма сопряжена с уровнем микроэлементов в крови, печени, мышечной и костной ткани. Усиление процессов пероксидации протекает на фоне пониженного содержания микроэлементов, входящих в активные центры ферментов антиоксидантной защиты.
4. Под влиянием вводимых воднодиспергированных форм витамина А, бета-каротина, комбинации витамина А с биофлавоноидами и порошкообразных форм бета-каротина повышается масса, длина, массивность и прочность трубчатых костей скелета молодняка свиней.
5. Включение бета-каротина, витамина А и его комбинации с биофлавоноидами в рационы свиноматок и полученных от них поросят в составе «Витамина А», «Витамина А с гепатопротектором», «Бетацинола», «Бетавитона», «Бета-роста» и «Бета-роста с липидами» положительно влияет на многоплодие свиноматок и рост молодняка.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены:
1. На VII региональной научно-практической конференции «Естественнонаучные исследования в Симбирско-Ульяновском крае» (г.Ульяновск, 2005г.)
2. На международной научно-практической конференции «Молодежь и наука ХХI века» (г. Ульяновск, 2006г.).
3. На ХIV международной научно-практической конференции по свиноводству (г.Ульяновск, 2007г.)
4.На международной научно-практической конференции посвященной 135-летию КГАВМ им.Баумана «Современные подходы к развитию АПК» ( г. Казань, 2008 г.)
5. На международной научно-практической конференции посвященной памяти проф. Блинохвастова А.Ф. (г. Пенза, 2008г).
6. На международной научно-практической конференции «Современные методы диагностики, профилактики и терапии заразных и незаразных болезней животных». (г.Ставрополь, 2009г.)
7. На 12 региональном научном семинаре при поддержке программы «Поддержка молодых ученых» (г.Ульяновск, 2009г.)
8. На международной научно-практической конференции «Современные проблемы интенсификации производства свинины в странах СНГ» (г.Ульяновск, 2010г.)
9. На международной научно-практической конференции «Ветеринарная медицина XX века: инновации, опыт, проблемы и пути их решения» (г. Ульяновск, 2011г.)
Представленный в диссертации материал изложен в 32 научных статьях, из них – 13 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Изложена на 382 страницах компьютерного текста, содержит 24 рисунка и 75 таблиц. Список литературы включает 435 источников, в том числе 91 на иностранных языках.
