Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Пути образования и утилизации эндогенных этанола и ацетальдегида 8
1.2. Этанол и ацетальдегид как биоактивные соединения 13
1.3. Особенности пищеварения крупного рогатого скота 19
ГЛАВА 2. Собственные исследования 23
2.1. Материалы и методы 23
2.2. Эндогенные этанол и ацетальдегид крови крупного рогатого скота разного возраста и основные биохимические показатели 35
2.3. Эндогенные этанол и ацетальдегид крови крупного рогатого скота разного пола 54
2.4. Корреляция эндогенного этанола и ацетальдегида с показателями углеводного обмена 59
2.5. Корреляция эндогенного этанола и ацетальдегида с активностью ферментов, характеризующих функциональное состояние печени 62
2.6 Корреляция эндогенного этанола и ацетальдегида показателями про- и антиоксидантной систем крови 64
2.7. Математические модели и их интерпретация 73
2.8. Эндогенные этанол и ацетальдегид крови крупного рогатого
скота при разных рационах 79
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов исследования 83
Предложения 98
Выводы 99
Библиографический список 101
- Пути образования и утилизации эндогенных этанола и ацетальдегида
- Особенности пищеварения крупного рогатого скота
- Эндогенные этанол и ацетальдегид крови крупного рогатого скота разного пола
- Корреляция эндогенного этанола и ацетальдегида показателями про- и антиоксидантной систем крови
Введение к работе
Актуальность темы
Объективная оценка метаболического статуса сельскохозяйственных животных, в том числе крупного рогатого скота, способствует диагностике и принятию своевременных профилактических мер для сохранения здоровья животных и повышения продуктивности.
Этиловый спирт и ацетальдегид являются естественными метаболитами, присутствующими в тканях млекопитающих [Ю.М. Островский, 1986]. В стационарном состоянии организма эти соединения обладают важными общеметаболическими и специфическими эффектами, которые обеспечивают определенное функционирование организма [Е.С. Северин, 2000; M.L. Rathinam, 2006; С.М. Зиматкин, 2007; S.-Y. Eom, 2007]. Содержание этанола зависит от многочисленных физиологических факторов, в частности, возраста, пола, породы и т.д [П.Д. Шабанов, 1998, Т.О. Баринская, 2007]
Стрессогенные технологии животноводства, несбалансированные рационы кормления, нарушения процессов пищеварения могут изменять концентрации этанола, а, следовательно, и ацетальдегида, в рубце и крови. Повышение уровня этих метаболитов может приводить к нарушению энергетического, углеводного, липидного и других обменов. Поэтому необходим мониторинг уровня этанола и ацетальдегида крови, т.е. их определение может явиться новым биохимическим тестом для жвачных животных.
Содержание этанола и ацетальдегида, их влияние на органы и ткани человека и лабораторных животных хорошо изучено [A.S. Brecher, 2002; D.N. Criddle, 2004; Ю.Ю. Бонитенко, 2005; C.-Y. Hsiang, 2007; Н.А. Бортникова, 2007]. Для тканей сельскохозяйственных животных эти сведения практически отсутствуют.
Цель исследования
Изучить содержание эндогенных ацетальдегида и этилового спирта крови крупного рогатого скота в постнатальном онтогенезе для разработки новых биохимических тестов.
Задачи исследования:
-
Определить содержание эндогенных этанола и ацетальдегида крови крупного рогатого скота разного возраста и основные биохимические показатели углеводного (глюкоза, ПВК, молочная кислота), липидного (фосфолипиды, триглицериды, щелочная фосфатаза), азотистого (общий белок, креатинин, мочевина, общий билирубин, активность ферментов АлАТ, АсАТ, ГГТ) и минерального обмена (кальций, фосфор).
-
Изучить содержание эндогенных этанола и ацетальдегида крови крупного рогатого скота разного пола.
-
Выявить сопряженность концентраций этанола и ацетальдегида с показателями углеводного обмена; активностью ферментов, характеризующих функциональное состояние печени; показателями про- и антиоксидантной системы крови. Разработать математические модели для выявления межсистемных связей в здоровом организме.
-
Определить содержание эндогенных этанола и ацетальдегида крови крупного рогатого скота при включении в рацион пивной дробины.
Научная новизна
Впервые получены данные о концентрации эндогенных этанола и ацетальдегида крови у клинически здорового крупного рогатого скота в постнатальном онтогенезе. Установлено, что содержание этанола крови животных возрастает с 6 до 12 месяцев, а содержание ацетальдегида снижается с 1 до 3 месяцев и в дальнейшем практически не изменяется. Новыми являются сведения о том, что содержание как этанола, так и ацетальдегида в группах крупного рогатого скота каждого возраста, ранжированных по половому признаку, достоверно не отличаются. Предложен коэффициент этанол/ацетальдегид и изучена его возрастная динамика.
Впервые установлено, что между содержанием этанола и активностью ГГТ у животных всех возрастных групп (кроме 1-месячных) имеется высокая положительная корреляция. Установлена корреляция между содержанием этанола и глюкозы у 3- и 9-месячных животных; между этанолом и молочной кислотой у 3- и 6-месячных животных. Впервые при помощи современных методов математического анализа предложены модели, позволяющие косвенно определить содержание эндогенного этанола крови крупного рогатого скота.
Определено, что концентрация эндогенного этанола при включении в рацион пивной дробины увеличивается, в то время как уровень эндогенного ацетальдегида не изменяется.
Практическая значимость
Полученные данные о содержании эндогенных этанола и ацетальдегида крупного рогатого скота могут быть использованы в практической деятельности ветеринарных врачей для диагностики нарушения обмена веществ, зооинженеров, при проведении научных исследований (в качестве контрольных значений), учебном процессе.
Выявленная положительная корреляция между эндогенным этанолом и активностью ГГТ крови крупного рогатого скота позволяет рекомендовать тест ГГТ к использованию для контроля над уровнем этанола.
Внедрение результатов
Результаты исследований изложены в монографии «Биохимические аспекты функционирования системы детоксикации крупного рогатого скота» и используются ветеринарными врачами для разработки более совершенных методов диагностики пред- и патологического состояний, лабораторной диагностике (Определение содержания ацетальдегида и этилового спирта в крови методом капиллярной газовой хроматографии: метод. рекомендации для ветеринарных врачей) и учебном процессе при изучении дисциплин биохимия и физиология в ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет» («Биохимия крови: Содержание эндогенного этилового спирта и ацетальдегида у крупного рогатого скота: метод. указания для студентов в рамках ООП ВПО 110401 – «Зоотехния», 111201 – «Ветеринария», 110501 – «Ветеринарная санитарная экспертиза»).
Основные положения, выносимые на защиту
1. Концентрация эндогенного этанола и ацетальдегида крови животных варьирует в диапазоне 0,1110-3 0,7210-3% и 0,0510-3 0,3510-3% соответственно. В постнатальном онтогенезе уровень этанола возрастает с 6 до 12 месяцев, ацетальдегида – снижается с 1 до 3 месяцев и, в дальнейшем, практически не изменяется.
2. Содержание как этанола, так и ацетальдегида крови крупного рогатого скота внутри изучаемых возрастных групп не зависит от половой принадлежности.
3. Положительную корреляцию имеют пары этанол – ГГТ, этанол – глюкоза, этанол – молочная кислота крови крупного рогатого скота. Для косвенной оценки уровня эндогенного этанола предлагается линейная пятифакторная модель, включающая следующие показатели: содержание глюкозы, молочной кислоты, триацилглицеридов, активность ГГТ и АсАТ.
4. Включение в рацион пивной дробины приводит к увеличению концентрации этанола крови, уровень ацетальдегида практически не изменяется.
Апробация работы
Материалы исследований доложены на конференциях: «Естественнонаучная составляющая высшего аграрного образования Сибирского федерального округа: современное состояние и перспективы развития; опыт совершенствования и инновации» (Омск 2007, 2008); VI Сибирский физиологический съезд (Барнаул, 2008); на отчетных научно-практических конференциях преподавателей и аспирантов Омского государственного аграрного университета (Омск, 2006–2008).
Объем и структура диссертации
Пути образования и утилизации эндогенных этанола и ацетальдегида
По современным представлениям этиловый спирт и ацетальдегид являются естественными продуктами обмена веществ, происходящего в организмах млекопитающих. Основным источником эндогенного этанола считается эндогенный ацетальдегид, образующийся в результате декарбоксилирования пирувата при участии соответствующего фермента пируватдегидрогеназного комплекса [Е.С. Северин, 2000].
Еще одним источником образования этанола считается микрофлора кишечника и дыхательных путей. Так, основными продуктами брожения сахаро-литических бактерий В. amylophilus, R. flavefaciens, R. albus, Clostridioforme и ряда других являются этанол, уксусная кислота и углекислый газ [А.А. Алиев, 1997].
Содержание эндогенного этанола в тканях и биологических жидкостях изменяется при различных функциональных состояниях организма (старение, голодание, охлажбение и др.) [Н. Akihito., 2001; I. Sillaber, 2002; А.Я. Гриненко, 2002] и регулируется рядом соединений ферментативной и неферментативной природы, действующим по различным механизмам [C.S. Lieber, 2000; W. Kostowski, 2002].
Эндогенные этанол и ацетальдегид образуются в организме в основном в результате спиртового брожения глюкозы. Расщепление молекулы глюкозы протекает в аналогичной гликолизу последовательности химических реакций. Условно процесс спиртового брожения этого моносахарида можно разделить на два этапа, на первом из которых из шестиуглеродной молекулы глюкозы происходит образование фруктозо-1,6-дифосфата с последующим расщеплением на 2 молекулы триозы — молочной кислоты, на втором — образование из триоз пировиноградной кислоты. Таким образом, суммарная реакция записывается в виде:
Из пировиноградной кислоты под действием пируватдекарбоксилазы образуется ацетальдегид. Это соединение в свою очередь при участии цинкзависи-мой алкогольдегидрогеназы восстанавливается до этилового спирта в присутствии окисленной формы никотинамидадениндинуклеотида (реакция, обратная окислению этанола).
Алкогольдегидрогеназа обнаружена в различных тканях организма и распределяется следующим образом: скелетная мышца головной мозг сетчатка, селезенка сердце почка легкое тонкая кишка печень. В настоящее время выявлено шесть форм АДГ, отличающихся структурой и функцией энзимов. С окислением этанола преимущественно связаны АДГ классов I и IV [И.П. Ашмарин, 2003]. АДГ IV класса может интенсифицировать канцерогенез вследствие повышенной способности образовывать ацетальдегид из этанола [W. Jelski, 2007].
Алкогольдегидрогеназа обладает широкой субстратной специфичностью — под ее действием в организме могут восстанавливаться не только ацетальдегид, но и другие альдегиды и кетоны. Реакция является обратимой. Считается, что АДГ функционирует аналогично лактатдегидрогеназе, субстратами которой являются пировиноградная и молочная кислоты. Ацетальдегид, количество которого в тканях моногастричных млекопитающих на 2-3 порядка ниже, чем этанола, с легкостью вступает в химические реакции по самым различным направлениям, при этом уровень вариабельности его содержания в меняющихся метаболических ситуациях значительно ниже, чем этанола. Это отражает, несомненно, большую значимость в обмене веществ альдегида, а не спирта. Этанол поэтому рассматривают как буферный метаболический тупик, нивелирующий резкие колебания в содержании ацетальдегида [А. А. Корнеев, 1994]. В литературе появились сообщения, что оксидоредуктазы (алкогольдегидрогеназа и лактатдегидрогеназа), возможно, могут образовывать единый функциональный надмолекулярный комплекс, существенно влияющий на окислительно-восстановительный потенциал клетки, регулируя внутриклеточное соотношение НАД / НАДН [N. Asanuma, 2004].
На образование этанола организмом отпускаются незначительные количества пировиноградной кислоты и продукта ее декарбоксилирования, так как энергетический эффект спиртового брожения довольно низкий: более 90% энергии глюкозы остается в двух молекулах этанола.
Эндогенный ацетальдегид образуется в ряде ферментативных реакций. Кроме эндогенного этанола, который окисляется АДГ печени в ацетальдегид, предшественниками его являются и другие субстраты. Пируватдегидрогеназа (К.Ф. 1.2.4.1.), этаноламинфосфатфосфолиаза (К.Ф. 4.2.99.7.). треонинальдолаза (К.Ф. 4.1.2.5.), 5-дезоксипентозофосфатальдолаза (К.Ф. 4.1.2.4) и другие ферменты катализируют реакции, приводящие к образованию эндогенного аце-тальдегида [П. С. Пронько, 2002]
В стационарном состоянии организма существует равновесие ферментативных реакций, образующих этанол и ацетальдегид и утилизирующих их. Результатом этих процессов является низкий уровень эндогенных этанола и аце-тальдегида. Вследствие экзогенного поступления этанола в организм млекопитающих его уровень, а также концентрация ацетальдегида могут значительно повышаться [Е.С. Северин, 2000].
Элиминация этанола осуществляется путем экскрекции в неизменном виде легкими, почками, молочными железами и путем биотрансформации [Т.О. Ба-ринская, 2007]. При изучении путей биотрансформации этанола установлено, что около 90 % подвергается окислению в печени, а 10% выводится в неизменном виде с мочой, выдыхаемым воздухом, слюной. Роль других органов в этом процессе незначительна. [C.S. Lieber, 1983]. На окисление этанола настроены три мощные системы - алкогольдегидрогеназа, микросомальная этанолокис-ляющая система (МЭОС) и каталаза [Е.С. Северин, 2000; Ю.Ю. Бонитенко, 2005].
Особенности пищеварения крупного рогатого скота
Одним из показателей, характеризующих функциональное состояние печени, является билирубин. Источником его образования в организме является процесс разрушения эритроцитов в ретикулоэндотелиальной системе. Гем, образующийся при расщеплении гемоглобина, после удаления железа превращается в билирубин. К числу других источников этого метаболита относится распад незрелых эритроцитов, миоглобина и цитохромов. Образовавшийся билирубин поступает в печень, где конъюгируется и экскретируется с желчью в кишечник. Возрастание свободного количества билирубина сыворотки крови отмечается при заболеваниях, связанных с разрушением печеночных клеток (гепатит, цирроз) [B.C. Камышников, 2003].
У здоровых телок в сыворотке крови конъюгированный билирубин практически не определяется, поэтому представленное в табл. 8 количество общего билирубина соответствует концентрации его неконъюгированной фракции. Следует отметить, что у 1- и 3-месячных животных значения этого показателя ниже, чем у телок других возрастных групп (Р 0,05). Полученные результаты входят в референтный интервал для крупного рогатого скота разного возраста (1,71 - 8,0 мкмоль/л) [А.Ф. Кузнецов, 2007].
Определение активности аминотрансфераз имеет исключительно важное значение не только для диагностики болезней печени, но и для определения остроты и активности патологического процесса [B.C. Камышников, 2003]. Физиологическая роль этих ферментов в организме животных весьма многообразна. Реакции переаминирования служат промежуточным звеном при синтезе аминокислот из аммиака и кетокислот, при окислительном дезаминировании аминокислот, а также при инверсии аминокислот в организме. Аминотрансфе-разы обладают большой каталитической активностью и широко распространены в различных органах и тканях: печени, мышце сердца, скелетной мускулатуре, почках и др.
В ходе анализа выявлен низкий уровень активности АлАТ сыворотки крови у 1-месячных телят по сравнению с контролем (Р 0,05) (табл. 9), 3-месячные имеют более высокий уровень активности фермента, а у животных 6-, 9-й 12-месячного возраста этот показатель практически не изменяется. Полученные результаты соответствуют физиологической норме (6,8 - 45,7) [B.C. Камышников, 2003]. В динамике активности АсАТ в сыворотке крови телок разного возраста отмечено повышение активности этого фермента у 1- и 3- месячных (табл. 9). У животных с 3- до 9 месячного возраста активность ферментов практически не изменяется, у 12-мес. наблюдается дальнейшее увеличение активности аспарта-таминотрансферазы. Полученные значения входят в референтный интервал (45,3 - 109,2) [B.C. Камышников, 2003].
В литературе имеются сведения об увеличении активности ферментов по мере роста животных [А.Р. Аглютина, 2006 ]. По-видимому, сочетание замедленного распада белков с повышением активности анаболических энзимов в значительной мере определяет быстрый рост животных в молодом возрасте. Наряду с этими данными, есть сообщения о снижении каталитической функции сывороточных АлАТ и АсАТ от 3 до 12-месячного возраста животных [ЯЗ. Ле бенгарц, 1994], а также сведения о том, что каталитическая функция АсАТ практически не изменяется с 1-го по 12-й месяц постнатальной жизни телок [И.П. Степанова, 2004, A. Guzkicwicz, 1991] Результаты собственных исследований и данные литературы показывают недостаточную изученность возрастной динамики аминотрансфераз. Кроме того, определено, что генотипический фактор оказывает значительное влияние на активность ферментов [Н.А. Аким-жан, 2005, A. Teneva, 2005].
Гамма-глутамилтрансфераза является микросомальным ферментом, который встречается во многих паренхиматозных органах, участвует в обмене аминокислот. Катализирует перенос гамма-глутамилового остатка с гамма-глутамилового пептида на аминокислоту или другой пептид, или на иную субстратную молекулу. Основными органами локализации фермента являются почки, печень и поджелудочная железа. В клетке фермент локализован в мембране, лизосомах и цитоплазме, причем мембранная локализация ГГТ характерна для клеток с высокой секреторной, экскреторной или (ре)абсорбционной способностью. Активность ГГТ в сыворотке крови в первую очередь обусловлена печеночным изоферментом.
Повышение активности ГГТ не всегда обусловлено поражением печени, также может наблюдаться при сахарном диабете, гипертиреозе, ревматоидном артрите, хронических обструктивных болезнях легких и после инфаркта миокарда [В.Н. Титов, 2008].
Исследования выявили, что высокая активность ГГТ сыворотки крови отмечена у 1- и 3- месячных животных (табл. 10)в 1,4 и 1,3 раза выше, чем у животных контрольной группы соответственно (Р 0,05). У телят 6, 9, и 12 месяцев активность фермента практически не изменяется.
Полученные данные согласуются со сведениями F.L.F. Feitosa (2006). Превышение значений активности ГГТ у животных раннего возраста по сравнению с половозрелыми связано, по видимому, с тем, что фермент принимает активное участие в так называемом "глутатионовом цикле", и, следовательно, в процессах микросомального окисления и метаболизме аминокислот. Полученные результаты соответствуют физиологической норме (4,6 - 25,9) [B.C. Камышников, 2003].
Эндогенные этанол и ацетальдегид крови крупного рогатого скота разного пола
Для сохранения продуктивного здоровья животных необходим постоянный контроль над функционированием про- и антиоксидантнои систем организма с учетом возрастных и других факторов. В механизмах защитного действия определяющую роль играют системы детоксикации ксенобиотиков и эндогенного метаболизма. Свободнорадикальные реакции участвуют в процессах обновления фосфо-липидного слоя мембран, активации ферментов, регулирующих переключение метаболических путей клетки, индукции биоэнергетических процессов и т.д. [Б.Н. Лю, 2003; Y. Hayasaki, 1996; D. Hajgar, 1997].
По современным представлениям система антиоксидантной защиты в клетке состоит из неферментативного и ферментативного звеньев, согласованное действие которых обеспечивает неспецифическую резистентность организма [Е. Harris, 1992, L. Jialal, 1996, R.C. Rose, 1993, S. Uddin, 1995, G. Wu,, 1999].
В клетках животного организма при чрезмерно интенсивной и длительной стресс-реакции, вызванной различными факторами, происходит активация процессов свободнорадикального окисления, внутриклеточная кальциевая перегрузка, угнетение энергопродукции и т.д [В.В. Абрамченко, 2002].
Для оценки интенсивности процессов пероксидации липидов тканей, в лабораторной диагностике, применяют пробу с тиобарбитуровой кислотой, по которой судят о содержании вторичного продукта пероксидного окисления липидов малонового диальдегида. Повышенные концентрации малонового диальдегида оказывают токсическое действие на организм: угнетается активность гликолиза и окислительного фосфорилирования, ингибируется синтез белков и нуклеиновых кислот, инак-тивируются цитозольные и мембранносвязанные ферменты [СВ. Сокологор-ский, 2003]. В результате исследования установлено, что содержание малонового диальдегида (табл. 18) у животных с 1- до 6-месяцев находится приблизительно на одном уровне, у 9-месячных наблюдается повышение концентрации малонового диальдегида. У 12-месячных телят его содержание ниже и находится в пределах 0,219-0,246 мкмоль/л. Полученные результаты указывают на стабилизацию уровня малонового диальдегида уже к 1-месячному возрасту телят, что не согласуются со сведениями Н.А. Костромитинова (2005), согласно которым это происходит к 2 месячному возрасту телят. По данным же М.И. Рецкого и др. (2004), количество малонового диальдегида у животных с возрастом снижается. Наблюдаемые значения вторичного продукта пероксидациии липидов в указанных возрастных группах очевидно связаны с проявлением адаптационных реакций организма при переходе на другой рацион (1,3 месяца) и полового созревания организма. В самом общем виде систему обезвреживания химических веществ в организме можно представить как состоящую условно из трех звеньев: биотрансформации, конъюгации и антиоксидантной защиты [Б.Т. Величковский, 2000]. Последнее звено включает в себя ферментативные и неферментативные средства защиты от токсического действия радикалов кислорода, возникающих как на первых этапах обезвреживания, так и образующихся под влиянием веществ, обладающих прооксидантными свойствами. Состояние неферментативного звена оценивают с помощью тиол-дисульфидной системы. Тиоловые соединения различной молекулярной массы из-за высокой способности к окислению являются наиболее чувствительными к неблагоприятным воздействиям различной природы [В.А. Галочкин и соавт., 2009]. Глутатион является одним из компонентов антиоксидативного комплекса, он поддерживает дисульфидное равновесие, оказывает влияние на активность ферментов, регулируя углеводный, липидный и белковый обмены, свойства и функции биологических мембран, биосинтез ДНК и белков [Н.А. Костромити-нов, 2005]. Анализ показал, что концентрация глутатиона у животных исследуемых возрастных групп находилось на одном уровне, соответствующем 12-месячным животным, за исключением телят 6-месячного возраста. У них концентрация глутатиона примерно в 1,5 раза выше, чем у животных контрольной группы (табл. 19). Ферментативное звено антиоксидантной защиты представлено оксидоредук-тазными (глутатионредуктаза) а также антирадикальными и антипероксидными (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза и др.) ферментами. Действия ферментов-антиоксидантов тесно связаны друг с другом и четко сбалансированы между собой. Нарушение соотношения ферментативных, а также ферментативных и неферментативных компонентов антиоксидантной защиты может приводить к дополнительной генерации активных форм кислорода и являться одним из проявлений окислительного стресса [М. Piaz, 1997, RC.Rose, 1993., В.А Барабой, 1991]. В настоящее время определение антиоксидантых энзимов проводится с использованием наборов реактивов для фотометрических определений. Однако до сих пор имеются лишь единичные сведения о функционировании ферментативного звена антиоксидантной системы крови крупного рогатого скота Западно-Сибирского региона, полученные с помощью современных методик.
Глутатионредуктаза фермент, восстанавливающий дисульфидную связь окисленного глутатиона GSSG до его сульфгидрильной формы GSH. Восстановление глутатиона происходит за счёт энергии восстановленного никотина-миддифосфата, образующегося в пентозном цикле. В таких клетках как эритроциты, которые постоянно подвержены высокому оксидативному стрессу, до 10% потребляемой глюкозы используется на восстановление глутатиона глута-тионредуктазой. Глутатионредуктаза состоит из 2 одинаковых субъединиц с молекулярной массой 50-55 кДа, полость между которыми в ходе реакции занимает окисленный глутатион. На одном конце каждой субъединицы расположен кофермент флавинадениндинуклеотид, на другом — НАДФН-связывающие участки.
Корреляция эндогенного этанола и ацетальдегида показателями про- и антиоксидантной систем крови
Постоянство состава внутренней среды животного организма определяется многочисленными факторами: состоянием желез внутренней секреции, интенсивностью протекания окислительно-восстановительных реакций, показателями обмена веществ. На уровень обмена веществ жвачных животных в постна-тальном онтогенезе, влияют многочисленные физиологические факторы: совершенствование системы пищеварения, половое созревание, смена режима кормления и условий содержания и т.д. В последние годы возникает необходимость в разработке новых биохимических тестов крови — эндогенных этанола и ацетальдегида.
Этиловый спирт и ацетальдегид — соединения, сочетающие в себе свойства естественных метаболитов, постоянно присутствующих в организме животных, токсичных ксенобиотиков и алиментарных факторов. Уровень этанола и ацетальдегида как эндогенный, так и экзогенный, хорошо изучен для моногаст-ричных животных. Установлено, что он зависит от многочисленных физиологических факторов, в частности, возраста, пола, породы, воздействия факторов окружающей среды и т.д [W. Kostowski, 2002]. Для крупного рогатого скота сведения о содержании эндогенных этанола и ацетальдегида практически отсутствуют [Т.В. Постнова, 2006; И.П. Степанова и [др.], 2008].
Стрессогенные технологии животноводства, несбалансированные рационы кормления, нарушения процессов пищеварения могут влиять на активность микроорганизмов рубца и изменять концентрации этанола и ацетальдегида в рубце и крови. Повышение уровня этих метаболитов в тканях и биологических жидкостях может приводить к нарушению энергетического, углеводного, ли-пидного и других обменов. Поэтому необходим мониторинг уровня этанола и ацетальдегида крови.
В связи с этим, изучение предложенных метаболитов крови животных, в частности крупного рогатого скота, является актуальным. Целью исследования являлось изучение содержания эндогенных этанола и ацетальдегида крови крупного рогатого скота в постнатальном онтогенезе.
Исследовался молодняк черно-пестрой породы от 1- до 12-месячного возраста. Исследования проводились в осенне-зимний период. Животные содержались в типовых животноводческих помещениях и получали рацион, соответствующий нормам кормления с учетом возраста. Кроме этого, исследовалась группа 1-месячных животных, с 2-х недельного возраста в качестве добавки получавших пивную дробину (0,1 кг на голову). Кровь для исследований брали из яремной вены в утреннее время до кормления.
На первом этапе исследования определялось содержание эндогеннных этанола и ацетальдегида крови крупного рогатого скота разных возрастных групп.
Установлено, что эндогенные этанол и ацетальдегид постоянно присутствуют в изучаемой биологической жидкости крупного рогатого скота. Причем, их содержание отличается от таковых у человека и лабораторных животных (мышей, крыс, морских свинок и т.п.).
В ходе исследований выявлено, что уровень этанола крови полигастрич-ных млекопитающих превышает аналогичный показатель у моногастричных, в среднем, в 1,5-5 раз. По различным литературным данным содержание эндо-генного этанола в крови крыс находится в диапазоне 0,0046 10" н- 0,2268 10" %, человека 0,0092-10"3- 0,124-10"3% [Ю.М. Островский, 1986].
У крупного рогатого скота, так же, как и у высших млекопитающих, уровень этанола является низким, что объясняется существованием равновесия между ферментативными реакциями, образующими этанол и реакциями, утилизирующими это вещество [Ю.М. Островский, 1986]. Например, содержание этанола ниже по сравнению с концентрацией глюкозы в 6000 - 30000 раз, ПВК
- в 200 - 1000, молочной кислоты - в 5000 - 20000, триацилглицеринов — в 200
- 1000, фосфолипидов - в 3500 - 10000 раз.
Впервые установлена возрастная динамика эндогенного этанола крови крупного рогатого скота: в возрастном диапазоне от 1- до 6-месячных живот ных содержание этого метаболита практически не различается, с 6 до 12 месяцев увеличивается в 2,5 раза (по медиане).
Разный уровень этанола у животных исследуемых возрастных групп, вероятно, прежде всего, объясняется интенсивным развитием пищеварительной системы на протяжении первых 6 месяцев жизни. Известно, до месячного возраста, при лактротрофном питании, сычуг у телят растет относительно быстрее, чем рубец. В этот период у телят преобладает тип кишечного пищеварения. Питательные вещества корма перевариваются в результате ферментативных процессов в сычуге и кишечнике, а продукты переваривания всасываются в кишечнике. До 3-месячного возраста пищеварительная функция преджелудков, в частности рубца, недостаточно выражена. Микробиологические процессы ограничены, и синтетическая деятельность микрофлоры рубца имеет сравнительно небольшое значение. На третьем месяце постнатальной жизни завершаются основные структурные преобразования рубца, сетки и книжки. Рубцовая микрофлора особенно бурно развивается в начале потребления грубых кормов. У телят 6-7 месячного возраста коэффициент перевариваемости углеводов и клетчатки достигает 60 и 40% соответственно.
Видимо, в связи со становлением желудочного пищеварения в первые шесть месяцев жизни телят, уровень эндогенного этанола крови соответствует верхней границе нормы этого показателя, установленной для моногастричных млекопитающих.
Более высокая концентрация этанола крови у 9- и 12-месячных телят определяется завершением формирования пищеварительной системы. С развитием преджелудков у жвачных животных возрастает вклад микробного пищеварения в гомеостаз энтеральной среды. Микроорганизмы и бактерии, осуществляющие микробиальное пищеварение, способствуют накоплению в химусе различных органических соединений, в том числе и этанола.
По видимому, после перевода животных на грубый корм, по мере развития рубца, наблюдается повышенное содержание этанола в нем, что, в определенной мере, и определяет более высокий уровень этого метаболита в крови. Уровень этанола, в определенной степени, определяется функционированием пищеварительной системы. Согласно физиологии пищеварения, пищеварительная система и обмен веществ находятся в тесной взаимосвязи: координация функционирования пищеварительной системы и уровень обмена обусловлена нервной и гормональной регуляциями; наличие специальных функций желудочно-кишечного тракта, влияющих на протекание обмена веществ в тканях.
Принято выделять четыре стороны деятельности желудочно-кишечного тракта, непосредственно связанные с метаболизмом. Во-первых это ферментативная и физико-химическая обработка пищевых веществ: вещества пищи расщепляются до простых соединений: белки — до аминокислот, триацилглицери-ны - до глицерина и высших жирных кислот, олиго- и полисахариды - до моносахаридов. Во-вторых, выделение в полость желудочно-кишечного тракта эндогенных веществ, участвующих в метаболизме: ферменты, желчные кислоты. В третьих, экскреторная функция: из крови в полость желудочно-кишечного тракта выделяются продукты обмена или токсичные вещества, которые выбрасываются с фекалиями. И в четвертых, синтетическая и защитная деятельность микрофлоры (синтез витамина К и витаминов группы В, подавление развития патогенной микрофлоры) [В.Н. Черниговский, 1974].
