Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы . 8
1.1. Мембранное пищеварение. Современное состояние проблемы 8
1.2.Место и роль мембранного пищеварения в работе пищеварительного тракта человека и высших животных 13
1.3.Морфологические и функциональные особенности органов пищеварения птиц 16
1.4.Мембранное пищеварение 22
1.5 .Гликокаликс 3 9
1.6. Ферменты, реализующие мембранное пищеварение 43
1.7.Влияние температуры на активность ферментов 51
1.8.Некоторые другие характеристики мембранного пищеварения 53
2. Материалы, условия и методы проведения экспериментальных исследований 59
3. Результаты исследований 70
3.1.. Анатомо-морфологические характеристики органов желудочно-кишечного тракта перепелов 70
3.2.Относительная масса органов пищеварения перепелов 72
3.3.Оптимальная концентрация субстрата для исследования активности ферментов мембранного пищеварения 73
3.4.Активность амилазы мембранного пищеварения 74
3.5. Активность протеазы мембранного пищеварения 95
3.6.Активность липазы мембранного пищеварения 116
3.7.Изменение механизма действия пищеварительных ферментов перепелов на субстрат в течение периода инкубации 136
3.8.Активность пищеварительных ферментов при восстановлении температуры инкубации 138
4. Обсуждение результатов исследований 140
5. Выводы 149
6. Практические рекомендации 151
Список литературьг 153
- Мембранное пищеварение. Современное состояние проблемы
- Ферменты, реализующие мембранное пищеварение
- Анатомо-морфологические характеристики органов желудочно-кишечного тракта перепелов
- Активность протеазы мембранного пищеварения
Введение к работе
Птицеводство является одной из важнейших отраслей животноводства. Птицеводство обеспечивает население страны такими высокопитательными и диетическими продуктами, как яйцо и мясо, снабжает легкую промышленность пухом и пером, сельское хозяйство обеспечивает органическими удобрениями. Птицеводство является важной сферой хозяйственной деятельности человека. В связи с этим сельскохозяйственные птицы заслуженно пользуются повышенным вниманием со стороны ученых разных специальностей.
Птицы обладают рядом биологических особенностей, к числу которых относятся быстрый рост, высокая плодовитость и физиологическая скороспелость, относительно высокая температура тела (40-42°С), развитие эмбриона вне тела матери, своеобразное строение кожного покрова, его производных и многое другое.
Первый вид птиц, который определяется как объект исследования - это перепел. Перепеловодство в последнее время получает все более широкое распространение. Перепел обыкновенный (Сошгпіх coturnix) - птица семейства фазановых, отряд куриных. Длина 16-20 см . Живая масса 190-200 г. Спина бурая с темными и светлыми пятнами и штрихами, зоб рыжий, у самки с пестрыми крапинками. Перепел распространен в Европе, Африке и Юго-Западной Азии. Обитает на полях ш лугах, на- равнинах ш в горах. В России обитает в европейской части и за Уралом, на; восток до Байкала. Зимует в Африке и Южной Азии. Преимущественно растительноядный (семена, почки, побеги, реже - насекомые). Объект охоты. Перепела гнездятся на земле, на открытых участках с развитым травостоем. В; кладке 8-15 яиц (до 24), насиживает самка 15-17 суток. Перепелов разводят в домашних условиях и на крупных фермах ради диетического мяса и диетических яиц. Перепелиные яйца обладают целебными свойствами, поэтому их применяют при заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной (в том числе при бронхиальной астме), пищеварительной, мочеполовой; нервной: и других систем. В яйцах перепелов установлено наличие радиопротекторов, значительно снижающих развитие послелучевых процессов. Перепеловодство как отрасль промышленного птицеводства возникло в Японии в 50-х годах двадцатого столетия. Оно стало в Японии второй ПО: величине отраслью птицеводства после куроводства, оно развито во Франции, Италии, Германии, Польше и других странах. В Японии созданы хозяйства производительностью 700-800 тыс. тушек и несколько десятков миллионов яиц в год. В результате селекционной работы выведены. яйценоские линии перепелов. В России перепеловодством занимаются специализированные, хозяйства, птицефабрики и фермы в акционерных обществах, колхозах и совхозах. Содержат перепелов в клетках, кормят сухим комбикормом (ПК-2). Яйца инкубируют. Перепела начинают нестись в 35-40-дневном возрасте и дают за год 250-300 яиц. Яйцо весит 8-14 г, тушка 120-150 г. Яйца,перепелов пригодны к длительному хранению. Одно яйцо перепела по энергетической ценности белка соответствует 2,5 куриным яйцам. Перепел -единственный вид птицы, включенный в программу исследования космоса. Перепела обладают резистентностью ко многим инфекционным заболеваниям, хотя в науке пока нет объяснений этому феномену.
В доступной нам литературе по перепеловодству освещаются главным образом вопросы технологии выращивания, содержания, кратности кормления; состава и вида кормов, яичной продуктивности. При этом, подавляющее большинство работ, отражающих биологию перепелов; их продуктивность принадлежит японским исследователям.
Высокоэффективной отраслью; мясного птицеводства является также утководство. Утки по скорости роста, сохранности поголовья, оплате корма и некоторым другим хозяйственно-полезным признакам занимают в птицеводстве одно из первых мест. Достаточно сказать, что для производства 1кг утиного мяса затрачивается всего 3-4 кормовые единицы. Это почти в 2. раза меньше, чем для получения 1 кг свинины, и в 3 раза меньше, чем для получения 1 кг говядины. Утиное мясо очень калорийное, с прекрасными вкусовыми качествами. От каждой утки-несушки можно получить в год 220-230 яиц и вырастить 140-150 утят общим весом 280-320 кг. Кроме этого, важно отметить, что утки невосприимчивы ко многим инфекционным болезням, таким как чума, оспа, дифтерит. Туберкулезом, рожей и кокцидиозом эти птицы заболевают крайне редко. Такая болезнь, как холера, протекает у уток чаще в хронической форме и без массовых вспышек. Все это говорит о том, что утководство является исключительно выгодной отраслью мясного птицеводства. Созданы мясные, мясояичные, яично-мясные и яйценоские породы уток. Основная продукция уток - это мясо. Особое место среди разнообразных пород уток занимают в известной мере экзотичные для России мускусные утки (Cairina moschata).
Проблемы повышения продуктивности птицы, улучшения качества продукции, проблемы в кормлении, содержании птицы, технологии производства продуктов птицеводства невозможно решить без знаний физиологии птицы, функций отдельных органов и систем. Успешно работать в птицеводстве можно только опираясь на объективные знания в области анатомии, биохимии, физиологии, особенностей роста, видовых и породных различий птицы. Изучение многообразных функций; организма сельскохозяйственной птицы с учетом биологических, морфологических, видовых особенностей: является, необходимым условием для решения продовольственной проблемы, развития ветеринарной, зоотехнической и биологической науки.
В доступной нам литературе по физиологии птиц освящаются вопросы пищеварения, но главным образом секреции пищеварительных желез. У кур, в частности, изучены процессы полостного и пристеночного пищеварения. Что касается пристеночного пищеварения у мускусных уток и перепелов, то пока эти вопросы остались без внимания исследователей. Однако, без глубоких и всесторонних знаний процессов пищеварения и, в частности, пристеночного пищеварения, нельзя успешно решать проблемы, связанные с содержанием, кормлением, мясной и яичной продуктивностью названных птиц диагностикой, профилактикой заболеваний и терапией больной птицы.
Учитывая все вышеизложенное, считаем, что изучение пристеночного (мембранного) пищеварения у мускусных уток и перепелов является актуальной задачей физиологии. Номер государственной регистрации темы 01.2.00103074.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
Активность амилазы мембранного пищеварения у перепелов и мускусных уток при нормо-, гипо- и гипертермии.
Активность протеазы мембранного пищеварения у перепелов и мускусных уток при нормо-, гипо- и гипертермии.
Активность липазы мембранного пищеварения у перепелов и мускусных уток при нормо-, гипо- и гипертермии.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить функциональные особенности мембранного (пристеночного) и полостного пищеварения у перепелов и мускусных уток в нормальных и экстремальных температурных условиях.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучить активность амилазы, протеазы и липазы у перепелов и мускусных уток в нормальных температурных условиях. Выявить степень .влияния гипотермии и гипертермии на активность амилазы, протеазы и липазы у перепелов и мускусных уток.
Научная новизна исследований заключается в том, что получены новые данные об особенностях течения мембранного (контактного) расщепления углеводов, белков и жиров при разных температурных условиях у перепелов и мускусных уток. Эти данные значительно дополняют сведения, имеющиеся в научной литературе по пищеварению у птиц. Обнаружена четкая закономерная зависимость процессов мембранного (пристеночного) расщепления питательных веществ от температурного фактора. Уточнен показатель оптимальной температуры, при которой наблюдается наивысшая активность ферментов мембранного пищеварения у перепелов и мускусных уток.
Теоретическая и; практическая значимость полученных результатов заключается в том предположении, что примерно также как «in vitro» ведут себя пищеварительные ферменты «in vivo», т.е. снижение активности ферментов мембранного гидролиза при высокой температуре тела (гипертермия) или при снижении ее ниже физиологической нормы (гипотермия) является важным звеном в патогенезе различных заболеваний. Это напрямую связывает полученные результаты исследований; с успешной диагностикой и терапией больных животных и птиц, позволяет максимально эффективно и комплексно разрабатывать схему и тактику лечения при различных патологиях пищеварения.
Полученные результаты позволят более объективно оценивать взаимосвязь обменных процессов в организме птиц. Могут служить одной из основ повышения мясной и яичной продуктивности перепелов и уток, совершенствования условий кормления и содержания сельскохозяйственной птицы. Результаты исследований могут быть использованы при составлении справочных руководств по вопросам физиологии пищеварения у птиц, написании монографий, учебников, руководств и пособий по сравнительной физиологии домашних птиц.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Материалы диссертации доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ИВМ ОмГАУ (2000, 2001, 2002, 2003, 2004); на заседании Омского отделения общества физиологов им.Павлова (ОмГМА, 2002); на заседаниях кафедры нормальной и патологической физиологии животных ИВМ ОмГАУ (1999, 2000, 2001,2002).
ПУБЛИКАЦИИ
По теме диссертации опубликовано 4 работы.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
Диссертация изложена на 167 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических предложений, списка литературы. Работа иллюстрирована 53 рисунками, 9 таблицами. Список литературы включает 208 источников, в том числе 57 иностранных.
Мембранное пищеварение. Современное состояние проблемы
В конце 50-х годов группой учёных во главе с академиком А.М.Уголевым было установлено, что, помимо двух классических типов пищеварения - внеклеточного и внутриклеточного, - существует третий тип -мембранное пищеварение, которое осуществляется в момент контакта пищевых субстратов с ферментами, локализованными на внешней поверхности мембран микроворсинок кишечных клеток. Считаем необходимым отметить здесь, что открытие мембранного пищеварения - есть достижение отечественной физиологии. В это же время были охарактеризованы наиболее существенные особенности мембранного пищеварения. Сейчас уже не вызывает сомнения тот факт, что открытие мембранного пищеварения позволило приблизиться к пониманию ряда важных сторон работы пищеварительного аппарата, а именно: -поразительно высоких скоростей переваривания пищи, которые невозможно воспроизвести «in vitro»; -механизма заключительных стадий расщепления пищевых веществ; -высокоэффективного сопряжения пищеварительных и транспортных процессов; -природы многих нарушений пищеварительно-транспортных функций желудочно-кишечного тракта и т.д. (А.М.Уголев, 1972 г., 1974г.,1978г., 1981г., 1984г.,А.М;Уголев, А.А.Груздков, Н.Н.Иезуитова и др.,1976г., А.М:Уголев, А.А.Груздков, Ю.Д.Зильбер и др., 1978г., А.М.Уголев, Б.З.Зарипов, М.И.Волошенович,1981г., В.А.Цветкова, А.М.Уголев, 1982г., С.М.Адилходжаева, 1992г; J.L.Borowitz, E.David Seyler, Geleste C.K uta, 1982г., H.-P.Hauri, 1983 г.). He только у человека, высших животных и птиц, но и у большинства многоклеточных беспозвоночных организмов структурной основой мембранного пищеварения является щеточная кайма кишечных клеток. Структура и ультраструктура щеточной каймы подробно охарактеризованы в ряде работ (Granger a Baker, 1950; F.R.Daltonaoth. 1950, 1951; Д.С.Гольдин, 1956; В.В Шестопалова и др.,Л960,1961; Уголев, 1963, 1967, 1968 и др.).
Начиная с 1960-1961 годов в научной литературе всё чаще и чаще появляются сведения по строению щеточной каймы, как морфологической основы мембранного пищеварения. Щеточная кайма энтероцита является структурой; образованной очень большим; числом протоплазматических пальцеобразных выростов (микроворсинок), число которых достигает 50-200 млн на 1 кв.мм площади слизистой оболочки (до 4000 на одной клетке). Каждая микроворсинка состоит из; "протоплазматической стромы" и собственно мембраны, которые были разделены путем обработки предварительно изолированной щеточной.каймы трисом (диметилсульфид-радий(З)трибромид) и последующим центрифугированием (A.Eichholz a R.K.Crane, 1965; J.Overton а oth., 1965). Пористая структура щеточной каймы обеспечивает не только резкое увеличение пищеварительно-транспортной поверхности в 20-60 раз, но и определяет многие функциональные особенности процессов, происходящих на поверхности микроворсинок: (В.А.Абубакирова,1989г; А.Ахмад, 1989,1990). Прежде всего эта зона недоступна бактериям (в силу небольшого размера межворсинчатых пор), и, таким образом, заключительные стадии гидролиза и начальные этапы. всасывания происходят в стерильных условиях. Кроме того, здесь возникает своеобразное явление переноса веществ, характерное для очень малых капилляров, а также увеличивается вероятность контакта веществ, поступающих в поры щеточной каймы, с мембраной микроворсинок (А.М.Уголев, 1963, 1967, 1968; С.В.Старченков и др., 1989).
Высота микроворсинок варьирует у разных животных и у одного животного в зависимости от участка кишечника, типа питания, возраста, функционального состояния (J.J.Deren, 1968; А.А.Алиев, 1970). Чаще всего длина одной микроворсинки приближается к 1 мк, диаметр ее в 10-15 раз меньше (В.И.Андреев, Б.Б.Болотов, 1970).
Очень важные сведения по ультраструктуре мембраны энтероцита нами были обнаружены в зарубежной научной литературе. При сравнительно небольших увеличениях электронного микроскопа хорошо заметна трехслойная структура мембраны. При высоких разрешениях прибора обнаруживается; ряд важных деталей; в частности, в некоторых случаях удается видеть, что мембрана состоит из отдельных субъединиц (Л W.L.Robertson; 1967; Ch.R.Sjostrand, 1967, 1968 и др.), придающих такой структуре большое функциональное значение. Я.Ю.Комисарчик и А.М.Уголев (1970) обнаружили как ламинарную трехслойную структуру мембраны, так и структуры, напоминающие глобулярные субъединицы. Нельзя исключать, что эти два типа структур в действительности отражают два функциональных состояния мембраны. Если мембрана состоит или собирается из повторяющихся субъеди 11 ниц, то можно полагать, что развитие и репарация пищеварительно-транспортной поверхности микроворсинок происходят в результате включения в нее целых субъединиц, снабженных ферментативным и транспортным аппаратом (В.С.Асатиани, 1969; П.К.Анохин, К.В.Судаков, 1971).
При высоких разрешениях электронного микроскопа можно видеть, что от внешней поверхности мембраны отходят многочисленные извитые нити, образующие дополнительный примембранный слой (фузз-слой, или гликокаликс). Было показано, что нити гликокаликса являются продуктом деятельности данного энтероцита, «растут» из мембраны микроворсинок, а не являются адсорбированными мукополисахаридами слизистых клеток (T.S.Ko, 1964, 1965, 1969 и др.; А.В.Крыгин, 1962; А.В.Асатиани, А.Н.Бакурадзе, 1975;)
Большинство авторов рассматривает гликокаликс как нитевидные структуры, однако некоторые (Я.Ю.Комисарчик и А.М.Уголев, 1970; М.И.Лебедев, 1971; И.-Л.Тарвид, 1984;СГ.Асоян, 1986;) считают, что он скорее напоминает петлистую трехмерную сеть. Толщина слоя гликокаликса довольно значительна и достигает 1000 А , а в некоторых случаях даже 5000 А . Предполагается, что гликокаликс, как часть цитоплазматической мембраны, влияет на такие свойства клеточной поверхности, как всасывание, иммунологическое поведение, адгезионные силы (RlW.Revel a. S.Ito, 1967; А.А.Груздков, 1998). Он предупреждает проникновение на поверхность липопротеиновой мембраны крупных частиц, подвергшихся гидролизу полимеров пищи и бактерий(Ц.Ж.Батоев, 1966; В.И.Георгиевский, 1978).
Ферменты, реализующие мембранное пищеварение
Определенная часть питательных веществ гидролизуется ферментами, синтезируемыми кишечными клетками. Для выяснения степени участия внутриклеточных ферментов в превращении питательных субстратов проводились специальные опыты, где исследовалась активность гомогенезированных тканей слизистой оболочки различных участков пищеварительного тракта у кур и уток. Исследовались материалы от кур и уток сразу же после убоя. У кур гомогенат слизистой оболочки зоба показал амилазную активность, равную 47.4%, у уток - 69.5% (РО.0027). Гидролитическая способность амилазы гомогената слизистой оболочки мышечного желудка у кур составляла 46.8%, у уток 74.4% (Р 0.0027). Для слизистой конечного участка двенадцатиперстной кишки эти величины были соответственно 55.9% и 73.2%, для конечного отрезка тощей кишки 54.4% и 68.1% (Р 0.0027), в гомогенате конечного участка подвздошной кишки 61.5% и 70.9% (PO.0027), левой слепой І кишки 47.8% и 68.0%, правой 49.4% и 68.8% (РО.0027), прямой кишки.57.6% и-68.0% (РО.0027).
Как видно, гомогенаты, слизистой оболочки различных участков пищеварительного тракта как у кур; так; и у уток обладали- амилолитической активностью, причем у уток в большей степени, чем у кур. В;передних отделах желудочно-кишечного тракта уток, в частности в зобу, мышечном желудке и двенадцатиперстной кишке,, она была заметно выше по сравнению с нижележащими отделами. Амилазная активность гомогената слизистой оболочки у кур начиная с зоба увеличивалась с некоторым; ее. снижением в слепых кишках. В; прямой; кишке вновь- отмечалось некоторое повышение ферментативной активности гомогената (Е.Б.Бегаилов, 1974г.)
В расщеплении питательных веществ корма немаловажную роль выполняют ферменты; содержимого пищеварительного тракта. Ферменты в полость желудочно-кишечного тракта поступают из пристенных и застенных пищеварительных желез, атакже с кормом и микроорганизмами; В связи с этим представляет интерес изучение амилолитической активности содержимого пищеварительного тракта. Это дает возможность глубже интерпретировать механизмы пищеварительных процессов; у птиц: Изучалась амилолитическая активность содержимого зоба,, железистого и мышечного желудков, двенадцатиперстной; тощей, подвздошной, слепых и прямой кишок у кур и уток. Получены, величины амилазной активности содержимого зоба у кур 52.7%, у уток 59.4%, для железистого желудка соответственно 45.2% и 58.2% (РО.0027), мышечного желудка 39.2% и 60.7%; для химуса тонкого и толстого кишечникамв двенадцатиперстной кишке у кур 61.3%, у уток 67.4%,.в тощей 69.5% и 76.1%), в подвздошной 63.3% и 66.2%, в левой слепой 56.8% и 60.2%, в правой- 56:1% и 62.7%. Активность содержимого прямой кишки, по данным Е.Б.Бегаилова (1974), составила у кур 61.3%, у уток 65.7% (Р 0,0027).
Таким образом, в; переваривании крахмала: определенную роль играют ферменты, находящиеся в5содержимом пищеварительного тракта. Так, уже в зобу у кур и уток отмечался значительный гидролиз исследованного субстрата с последующим снижением его уровня в железистом и мышечном желудках (особенно у кур). В последующих отделах пищеварительного тракта степень амилолитической активности возрастала, достигая максимума в тощей кишке. В дальнейшем происходило постепенное уменьшение гидролитической способности содержимого по направлению к подвздошной кишке, и сравнительно низкая его активность была отмечена в слепых кишках как у кур, так и у уток. Некоторое повышение амилолитической активности обнаружено в прямой кишке. Ферментативная активность содержимого исследованных участков пищеварительного тракта лучше выражена у уток.
Следует отметить, что хотя содержимое пищеварительного тракта птиц проявляло ферментативную активность по отношению к крахмалу, но все же она выражена слабее, чем на поверхности слизистой (Н.Т.Емелина и др., 1970).
Гидролитическая способность сахаразы слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта определялась у кур и уток. В зобу, железистом и мышечном желудках происходило крайне незначительное переваривание 1%-ной сахарозы на Рингере, т.е. практически в этих отделах пищеварительного тракта сахароза не гидролизуется. Заметная: сахаразная активность обнаружена в слизистой различных отделов кишечника: в начальном участке двенадцатиперстной кишки у кур 36.6%, у уток 49.3%, конечном 50.9%) и 62.0%. В слизистой оболочке начального отрезка тощей кишки у кур сахаразная активность составила 60.4%, у уток 72.1%, конечного участка 72.1% и 79.9% (РО.0027).
Степень сахаразной активности слизистой оболочки начального отрезка подвздошной кишки у кур была равна 55.6%, у уток 64.2%, конечного участка 31.6% и 44.2%. Незначительная сахаразная активность обнаружена на слизистой оболочке слепых кишок: в левой слепой кишке у кур она составляла 10.2%, у уток 12.8%; в правой 8.6% и -11.9%. В слизистой прямой кишки сахаразная активность у кур была 5.3%, у уток 6.3% (Е.Б.Бегаилов, 1974). Таким образом, сахаразная активность толстой кишки у кур резко снижалась по сравнению с тонкой. Гидролиз сахарозы осуществляется в основном слизистой оболочкой тонкого кишечника. Наибольшая сахаразная активность как у кур, так и у уток обнаружена на слизистой оболочке конечного отрезка тощей кишки.
Полученные данные свидетельствуют о том, что углеводы корма у птиц расщепляются в основном при участии ферментов слизистой оболочки передних отделов пищеварительного тракта. Участие толстого кишечника в этом процессе незначительно.
В гомогенатах слизистой оболочки зоба, железистого и мускульного желудков степень сахаразной активности крайне незначительна, она практически не играет роли в гидролизе этого субстрата(Е.Б.Бегаилов, 1974г.).
Ферментативная активность гомогената слизистой оболочки конечного отрезка двенадцатиперстной кишки у кур составила 31.3%, у уток 28.9%, в конечном отрезке тощей кишки — 34.9% и 43.4% (РО.0027), в гомогенатах слизистой оболочки конечного отрезка подвздошной кишки — 8.9% и 18.5%. Следовательно, наибольший процент гидролиза сахарозы отмечался за счет ферментов гомогената тощей кишки, причем у уток в большей степени, чем у кур. В двенадцатиперстной кишке наблюдалась обратная картина. В гомогенате подвздошной кишки произошло снижение активности исследуемого фермента у обоих видов птиц, однако у уток сахаразная активность подвздошной кишки была выше в два с лишним раза. В гомогенатах слизистой оболочки толстой кишки, как у кур, так и у уток она была крайне незначительной.
Анатомо-морфологические характеристики органов желудочно-кишечного тракта перепелов
При работе с литературой по теме диссертации в доступных нам источниках отсутствовала информация по анатомо-морфологии желудочно-кишечного тракта перепелов. Мы сочли возможным устранить этот пробел, хотя это не входило в непосредственные цели и задачи нашего исследования. При разделке тушек убитых перепелов мы производили замеры и взвешивания по классической схеме анатомического исследования системы пищеварения.
Стоит заметить, что анатомо-морфологические характеристики желудочно-кишечного тракта перепелов у самок и у самцов значительно разнятся. Вообще, живая масса взрослых самцов 110-130 г (редко превышает 140 г), а самок 130-160 г (до 180 г). Это не могло не отразиться и на строении органов пищеварения.
Зоб у перепелов, как и у других зерноядных птиц, хорошо развит. Так как пищеварение в ротовой полости перепелов совершенно отсутствует, то зоб- это первый отдел желудочно-кишечного тракта, в котором имеют место процессы расщепления корма. Измеряли объём зоба путём нагнетания жидкости до лёгкого натяжения стенок, с последующим изучением объёма затраченной жидкости. Объём зоба у самцов 15,0-18,5 мл, у самок 17,0-23,0 мл.
Железистый желудок у перепелов очень мал, корм через него проходит сравнительно быстро, поэтому расщепление пищевых масс здесь не ярко выражено. И тем не менее значение его в пищеварении очень важно, так как в железистом желудке выделяется значительное количество соляной кислоты и протеолитических ферментов, действие которых можно наблюдать в следующих отделах пищеварительной системы перепелов. Длина железистого желудка перепелов у самцов 1,9-2,1 см, у самок 1,9-2,3 см.
В мышечном отделе желудка происходит механическое перетирание корма, поэтому здесь имеются хорошо развитые гладкие мышцы. Степень развития этих мышц отражает функциональную дееспособность этого органа. О степени развития; гладких мышц мускульного желудка можно судить по массе этого органа. Масса мышечного отдела желудка; перепелов- (без содержимого) у самцов 4,75-5,90 г, у самок 5,10-6,15- г. Взвешивание проводилось на аналитических весах.
В тонком кишечнике перепелов идут основные процессы ступенчатого ферментативного расщепления питательных веществ. Хотя длина его относительно небольшая, интенсивность гидролитических процессов в нём чрезвычайно высокая. Длина тонкого кишечника перепелов у самцов 64-79 см, у самок 70-81 см. (Для сравнения у кур, живая масса которых составляет 2-3,5 кг, длина тонкого кишечника всего 150-230 см. То есть если масса кур превышает массу перепелов в 15-20 раз, то тонкий кишечник кур длиннее тонкого кишечника перепелов всего лишь в два-три раза).
Слепые кишки у перепелов имеют характерные особенности. Они очень хорошо развиты и занимают в заполненном состоянии значительную часть брюшной полости. Нами было замечено, что слепые кишки у перепелов развиты несимметрично, правая несколько больше левой. У самцов и самок они примерно одинаковой длины: левая 9,5-13,7 см; правая 10,2-16,5 см. Можно предполагать с высокой долей достоверности, что в связи с развитостью слепых кишок перепела могут усваивать клетчатку за счёт ферментов микроорганизмов заселяющих слепые кишки. Наряду с этим здесь происходит активный бактериальный синтез витаминов группы В. Это имеет огромное значение в физиологии пищеварения перепелов, и делает недопустимыми суждения, что перепела являются исключительно зерноядной птицей:
В прямой кишке продолжается всасывание воды и происходит формирование кала. Каудальная часть прямой кишки перепелов имеет небольшое ампулообразное расширение (клоака). В полость клоаки открываются мочеточники, поэтому кал имеет жидкую консистенцию. Длина прямой кишки перепелов у самцов 4,5-5,2 см, у самок 4,5-7,2 см.
Подобные исследования на мускусных утках проводились, результаты исследования опубликованы (А.Л.Выставной, 2002г., 2003г.).
Относительная масса органа - очень важный параметр, отображающий значимость его в организме и степень интенсивности функционирования его с целью поддержания гомеостаза. Относительная масса органов пищеварения у сельскохозяйственных животных и птиц может коррелировать с продуктивностью, поэтому мы решили обратить более пристальное внимание на этот физиологический показатель.
Перед убоем каждая птица взвешивалась. Затем после убоя и вскрытия брюшной полости отделялись органы пищеварения в их анатомической связи. Проводилось взвешивание их на аналитических весах. После чего путём несложного математического расчёта определялась относительная масса органов пищеварения у перепелов. У самцов она составила 13,35-14,80%, а у самок 18,71-21,30% (Р 0,05). Этот показатель несколько превосходит подобный у других птиц, что также свидетельствует о большей интенсивности обменных процессов в организме перепелов. Подобные исследования на мускусных утках проводились, результаты исследования опубликованы (А.Л.Выставной, 2002г., 2003г.).
Определение оптимальной концентрации субстрата - совершенно необходимое условие проведения точного исследования активности ферментов как полостного, так и мембранного пищеварения. Для исследования активности амилазы в качестве субстрата ; использовался химически чистый крахмал, для определения активности протеазы — очищенный казеин, липазы -эмульсия рафинированного, дезодорированного подсолнечного масла с содержанием липидов не менее 99,9% (высшая степень очистки). Концентрация растворов субстратов в опытной пробе должна быть такова, чтобы результат на ФЭК локализовался на середине шкалы. Только в этом случае достигается высокая точность- исследования и достоверность результатов. Зная концентрацию субстрата и количество раствора в пробе, мы имеем возможность определить количество сухого вещества субстрата в пробе до реакции, количество сухого вещества субстрата переваренного в ходе реакции, а значит и активность исследуемого фермента.
Путём последовательного увеличения концентрации субстрата при неизменном объёме раствора в пробе (в нашем случае 7 мл), нами был определён оптимум его для исследования активности ферментов мембранного пищеварения перепелов и мускусных уток (табл.3).
Активность протеазы мембранного пищеварения
Через 5 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 0,09 мкмоль растительного жира, тогда как в процессе мембранного гидролиза успело расщепиться 0,34 мкмоль растительного жира. Что соответствует 0,45% при полостном и 1,70%) при мембранном гидролизе. Это значит, что на данном этапе переваривания липидов мембранный гидролиз у перепелов протекает в 3,8 раза интенсивнее полостного.
Через 10 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено уже 0,58 мкмоль растительного жира, а в пробирке с мембранным -1,84 мкмоль растительного жира. Что соответствует 2,90% при полостном и 9,20% при мембранном гидролизе жира. Таким образом, на данном этапе расщепления липидов мембранный гидролиз протекает в 3,2 раза интенсивнее полостного.
Через 15 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 1,73 мкмоль растительного жира, тогда как в процессе мембранного гидролиза было расщеплено 3,89 мкмоль растительного жира. Что соответствует 8,65% при полостном и 19,45% при контактном пищеварении. Таким образом, на данном этапе переваривания контактное расщепление осуществляется в 2,2 раза интенсивнее полостного.
Через 20 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 2,57 мкмоль растительного жира, а в пробирке с пристеночным — 5,00 мкмоль растительного жира. Что соответствует 12,85%) при полостном и 25,00% при пристеночном гидролиза жира. Судя по результатам, в данном временном сегменте процесс пристеночного пищеварения осуществляется интенсивнее полостного в 1,9 раза.
Через 25 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 3,56 мкмоль растительного жира, тогда как в пробирке с мембранным пищеварением переварилось 7,72 мкмоль растительного жира. Что равняется соответственно 17,80% и 38,60%. Таким образом, на данном этапе расщепления липидов мембранный гидролиз протекает в 2,2 раза интенсивнее полостного (рис. 48).
Гипертермия отрицательно влияет на липолитическую активность у мускусных уток, но это наблюдается только на более поздних этапах расщепления липидов (в нашем случае не ранее 10 минут контакта фермента с субстратом). В следствие этого кривая активности пищеварительной липазы мускусных уток имеет очень характерные особенности.
Для определения активности липазы мускусных уток использовали эмульсию рафинированного дезодорированного подсолнечного масла, полученную при помощи окиси алюминия и абсолютного спирта, с содержанием жира 1 мкмоль/мл по 20 мл в каждой пробе. Таким образом, в каждой опытной пробе, включая контрольную, на момент начала исследования (до внесения ферментсодержащего биологического материала) содержалось 20 мкмоль субстрата (рис. 49).
Через 5 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 0,36 мкмоль растительного жира, тогда как в процессе мембранного гидролиза успело расщепиться 1,45 мкмоль растительного жира. Что соответствует 1,80% при полостном и 7,25% при мембранном гидролизе. Это значит, что на данном этапе переваривания липидов мембранный гидролиз у перепелов протекает в 4,0 раза интенсивнее полостного.
Через 10 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено уже 1,03 мкмоль растительного жира, а в пробирке с мембранным -2,67 мкмоль растительного жира. Что соответствует 5,15% при полостном и 13,35% при мембранном гидролизе жира. Таким образом, на данном этапе расщепления липидов мембранный гидролиз протекает в 2,6 раза интенсивнее полостного.
Через 15 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 3,61 мкмоль растительного жира, тогда как в процессе мембранного гидролиза было расщеплено 7,78 мкмоль растительного жира. Что соответствует 18,05% при полостном и 38,90% при контактном пищеварении. Таким образом, на данном этапе переваривания контактное расщепление осуществляется в 2,2 раза интенсивнее полостного.
Через 20 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 5,24 мкмоль растительного жира, а в пробирке с пристеночным -11,08 мкмоль растительного жира. Что соответствует 26,20% при полостном и 55,40% при пристеночном гидролиза жира. Судя по результатам, в данном временном сегменте процесс пристеночного пищеварения осуществляется интенсивнее полостного в 2,1 раза.
Через 25 минут инкубации в пробирке с полостным пищеварением было переварено 6,91 мкмоль растительного жира, тогда как в пробирке с мембранным пищеварением переварилось Л 1,87 мкмоль растительного жира. Что равняется соответственно 34,55% и 59,35%. Таким образом, на данном этапе расщепления липидов мембранный гидролиз протекает в 1,7 раза интенсивнее полостного (рис. 50).
Как несложно заметить из таблицы, активность липазы мускусных уток, по сравнению с другими птицами, не высока. На это есть свои физиологические причины, о них мы уже упоминали. Очень важной особенностью активности липазы мускусных уток является то, что она довольно резистентна к воздействию гипертермии. То есть, по сравнению с активностью липазы при нормотермии, при гипертермии активность снижается незначительно. На графиках кривые активности липазы при нормотермии и гипертермии практически идентичны, иногда (особенно на начальных этапах расщепления) они абсолютно совпадают. Перекрест активности наблюдается на 15-20 минуте инкубации (рис. 51), а в некоторых случаях может вовсе отсутствовать (хотя это бывает редко, на конечных этапах гидролиза разница всё-таки очевидна).
