Введение к работе
Актуальность темы. На современном этапе развития в биологии продуктивных животных сохраняется практическая потребность в дальнейшем получении и систематизации знаний по их возрастной физиологии. Сохраняется актуальность глубокого изучения вопросов становления системы микроциркуляции у продуктивных животных в течение раннего онтогенеза [В.Ф. Лысов, В.И. Максимов, 2003] под действием на нее различных факторов внешней среды [В.И. Максимов, И.Н. Мeдвeдeв, 2009], что во многом способствует либо адаптации организма, либо его разнообразным дисфункциям [В.В. Алексеев, А.А. Шуканов и др., 2004].
В настоящее время область микроциркуляции рассматривается как зона, состояние кровотока в которой во многом определяет функциональную активность организма, т.к. именно на уровне микроциркуляторного русла осуществляются жизненно важные процессы, обеспечивающие гемодинамический и метаболический гомеостаз [А.А. Мельников, А.Д. Викулов, 2004; А.В. Муравьев и др., 2004; Б.И. Кузник, 2010].
Являясь важными компонентами обеспечения микроциркуляции и поддержания оптимума внутренней среды в целом, эритроциты и тромбоциты определяют жидкостные свойства крови за счет агрегационной активности и изменения формы, влияя на реализацию различных адаптивных реакций организма.
При низкой выраженности активирующих влияний в сосудистом русле подавляющее большинство эритроцитов и тромбоцитов являются интактными, что является физиологической основой оптимальной реологии крови. Агрегация эритроцитов и тромбоцитов может усиливаться при многих экзогенных влияниях, отражая определенные процессы их внутренней ультраструктурной и биохимической перестройки. Становится ясно, что при возникновении в организме теленка отклонений от физиологического оптимума может отмечаться изменение активности эритроцитов и тромбоцитов, что способствует ухудшению гемореологических и гемостатических свойств крови, снижающее эффективность микроциркуляции в растущих тканях.
Развитие отклонений от физиологического состояния у телят нередко отмечается в фазу новорожденности. При этом, видное место в их числе занимает дефицит железа и функциональные нарушения в системе пищеварения [Р.Г. Иксанов, М.П. Неустроев, 1987; В.Н. Мозжерин и др., 2006], которые способны приводить к различным дисфункциям и нередко к гибели животного.
Наблюдения за телятами с дефицитом железа или ФНП показали, что у них имеются не только анемия или диарея с обезвоживанием, но и ряд общих изменений в организме: дисфункции клеток крови, формируются признаки тканевой гипоксии, сердечной недостаточности, понижение общей резистентности и др. [А.В. Иванов, 2000; И.П. Кондрахин, 2003; Р.Е. Киселева, 2005; А.С. Сергатенко, 2007; А.В. Бушов и др., 2007].
Не смотря на большие успехи биологической науки, до сих пор остается не выяснена цитоархитектоника эритроцитов и степень активации тромбоцитов in vivo, выраженность их агрегации, определяющие микроциркуляцию в тканях здоровых телят в течение всего раннего онтогенеза. Остаются не оценены возникающие сдвиги в реологических свойствах эритроцитов и тромбоцитов и тонкие механизмы их формирования у телят с нарушениями гомеостаза в фазу новорожденности. Не исследованы причинные факторы и пути развития у них эритроцитарных и тромбоцитарных изменений. Не выяснена степень поверхностных изменений эритроцитов и внутрисосудистой активности тромбоцитов и их способность к агрегации, состояние ПОЛ эритроцитов и тромбоцитов и активность их антиокислительных ферментов у новорожденных телят с дефицитом железа и ФНП. Не разработаны физиологически обоснованные подходы к их нивелированию, способные одновременно оптимизировать микрореологические свойства эритроцитов и тромбоцитов. У новорожденных телят с дефицитом железа не оценено влияние препарата железа и его сочетаний с современными биологически активными средствами на эритроцитарную и тромбоцитарную активность. До настоящего времени у телят с ФНП в фазу новорожденности не определялись возможности воздействия энтеросорбентов и современных стимуляторов анаболизма при их изолированном применении и при различном их сочетании на микрореологические свойства эритроцитов и кровяных пластинок.
В связи с этим вполне очевидна актуальность и целесообразность для современной биологии изучение онтогенетической динамики микрореологических функциональных особенностей эритроцитов и тромбоцитов на доступной и удобной для изучения и важной для практики модели телят первого года жизни.
Исходя из этого, были сформулированы цель и задачи настоящих исследований.
Цель исследований. Выяснить особенности становления микрореологических свойств эритроцитов и тромбоцитов у телят в течение раннего онтогенеза и их динамику в условиях нередко развивающихся отклонений от гомеостаза в фазу новорожденности у молодняка крупного рогатого скота (дефицит железа и функциональные нарушения пищеварения) до и после корректирующего вмешательства по устранению данных состояний.
Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи исследований:
-
Оценить особенности возрастной динамики цитоархитектоники и агрегационной активности эритроцитов, липидного состава их мембран, интенсивности ПОЛ, выраженности антиоксидантной защиты красных кровяных телец у здоровых телят в течение раннего онтогенеза.
-
Установить возрастную динамику тромбоцитарной активности, выраженности антиоксидантной защиты плазмы крови и тромбоцитов, ПОЛ в них и липидного состава мембран кровяных пластинок на протяжении отдельных фаз раннего онтогенеза здоровых телят.
-
Определить взаимосвязь выраженности эритроцитарной цитоархитектоники и агрегации и активности тромбоцитов, проявляемой in vitro и in vivo у телят в течение раннего постнатального онтогенеза.
-
Выявить выраженность изменений микрореологических свойств эритроцитов и тромбоцитов, динамику их липидного состава, интенсивности в них ПОЛ и степени их антиоксидантной защищенности при железодефицитном состоянии или функциональных нарушениях пищеварения у новорожденных телят.
-
Установить особенности поверхностной геометрии эритроцитов, способности их к агрегации и активности тромбоцитарных функций, интенсивность ПОЛ, степень антиоксидантной защищенности и липидный состав эритроцитов и тромбоцитов у новорожденных телят с дефицитом железа при изолированном использовании железосодержащего средства (ферроглюкин) и в сочетании с полизоном и/или крезацином.
-
Выяснить степень оптимизирующего воздействия ряда вариантов коррекции ФНП у новорожденных телят (традиционная коррекция, фоспренил, сорбент «Экос», полизон, крезацин, сочетание «Экоса» и «Фосфопага», сочетание «Фосфопага», «Экоса» и кальция глюконата и сочетание полизона и крезацина) на микрореологические свойства эритроцитов и тромбоцитов, интенсивность в них ПОЛ, степень их антиоксидантной защищенности и липидный состав.
Научная новизна. Впервые оценена динамика микрореологических свойств и липидного состава мембран эритроцитов, интенсивности в них ПОЛ и выраженности антиоксидантной защиты плазмы крови и красных кровяных телец у здоровых телят на протяжении раннего онтогенеза.
Выявлены впервые особенности тромбоцитарной активности в условиях близких к внутрисосудистым, состояние их антиоксидантной защиты, ПОЛ и липидного состава мембран у здоровых телят в течение отдельных фаз раннего онтогенеза.
У новорожденных телят с дефицитом железа или ФНП, впервые определены микрореологические свойства красных кровяных телец и кровяных пластинок, их липидный состав, интенсивность в них ПОЛ и степень их антиоксидантной защищенности.
Впервые у новорожденных телят с дефицитом железа установлена степень коррекции эритроцитарной цитоархитектоники, внутрисосудистой активности кровяных пластинок, способности к агрегации эритроцитов и тромбоцитов, интенсивности в них ПОЛ, антиоксидантной защищенности и липидного состава с помощью железосодержащего средства (ферроглюкин) и его сочетаний с полизоном и/или крезацином с выявлением возможности полной нормализации учитываемых показателей на фоне одновременного применения трех препаратов.
Оценена впервые степень оптимизирующего воздействия отдельных вариантов коррекции (традиционная коррекция, фоспренил, сорбент «Экос», полизон, крезацин, сочетание «Экоса» и «Фосфопага», сочетание «Фосфопага», «Экоса» и кальция глюконата и сочетание полизона и крезацина) на микрореологические свойства эритроцитов и тромбоцитов, их липидный состав, интенсивность в них ПОЛ и степень их антиоксидантной защищенности у новорожденных телят с ФНП с выявлением возможности полной их нормализации при одновременном применении полизона и крезацина.
Научная новизна исследований подтверждена 9 патентами РФ на изобретение (№2383131, приоритет от 11.03.2009г.; №2383130, приоритет 02.03.2009г.; №2393475, приоритет от 18.02.2009г.; №2393485, приоритет 18.02.2009г.; №2403031, приоритет 10.03.2009г.; №2403021, приоритет 11.03.2009г.; №2402317, приоритет 08.05.2009г.; №2404753, приоритет 08.05.2009г.; №2412696, приоритет 15.10.2009г.), одном патентом РФ на полезную модель №107357, приоритет 22.02.2011г. и 5 зарубежными (Германия) патентами на полезную модель Nr. 20 2011 002 870.4, Tag der Eintragung 05.05.2011; Nr. 20 2011 002 867.4, Tag der Eintragung 05.05.2011; Nr. 20 2011 002 869.0, Tag der Eintragung 05.05.2011; Nr. 20 2011 002 868.2, Tag der Eintragung 05.05.2011; Nr. 20 2011 002 871.2, Tag der Eintragung 26.05.2011.
Практическая значимость. Установленные в работе возрастные нормы микрореологических свойств эритроцитов и тромбоцитов у телят первого года жизни являются основой для широкого внедрения подготовленных методических рекомендаций по их оценке в животноводческих хозяйствах.
Произведенный в работе расчет величины реологического потенциала крови на основе значений поверхностной геометрии и агрегационной активности красных кровяных телец и кровяных пластинок, выраженности ПОЛ, антиоксидантной защищенности плазмы крови, эритроцитов и тромбоцитов и показателей их липидного состава у новорожденных телят с дефицитом железа или ФНП позволяет точно диагносцировать развитие микрореологических нарушений крови для своевременного начала эффективной коррекции.
Найдена возможность полной коррекции цитоархитектоники эритроцитов, внутрисосудистой активности тромбоцитов, способности их к агрегации, липидного состава, уровня эритроцитарного и тромбоцитарного ПОЛ и их антиоксидантной защищенности у новорожденных телят с дефицитом железа при помощи сочетания железосодержащего средства (ферроглюкин) с полизоном и крезацином.
Разработан, апробирован и предложен практике способ к нормализации микрореологических свойств эритроцитов и тромбоцитов, их липидного состава, интенсивности в них ПОЛ и их антиоксидантной защищенности у новорожденных телят с ФНП, включающий сочетание полизона и крезацина.
Реализация результатов исследования. Полученные данные внедрены в работу СПК «Память Ленина» Дмитровского района Орловской области, СПК «Заря мира» и СПК «Восход» Советского района Курской области, в Калужской области на базе филиала ПСХ «Щелканово» ФГБУ ОК Бор управления делами Президента РФ и используются в педпроцессе в Калужском филиале РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, ФГОУ ВПО Костромской ГСХА и ФГОУ ВПО Российского государственного аграрного заочного университета, а также в работу Центра гемостазиопатий Курской областной станции переливания крови.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на: международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, технико-экономических сфер жизни общества» (Курск, 2006, 2007, 2008, 2009); 19 Международной межвузовской научно-практической конференции «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (Санкт-Петербург, 2007); первом международном конгрессе ветеринарных фармакологов «Эффективные и безопасные лекарственные средства» посвященного 200-летию высшего ветеринарного образования и Санкт-Петербургской государственной академии ветеринарной медицины (Санкт-Петербург, 2008); международном симпозиуме, посвященном 80-летию академика РАМН Н.А. Агаджаняна «Адаптационная физиология и качество жизни: проблемы традиционной и инновационной медицины» (Москва, 2008); международном научно-практическом симпозиуме «Адаптивные реакции в социальной сфере, биологии и медицине» (Курск, 2008); международной конференции «Медико-социальная и биологическая адаптация» (Сухум, 2009); международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной науки и образования» (Курск, 2010); международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы становления и поддержания функций организма» (Сухум, 2010); международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы живых систем» (Сухум, 2010); международной научно-практической конференции «Механизмы адаптивных реакций» (Сухум, 2010), III Съезде фармакологов и токсикологов России «Актуальные проблемы ветеринарной фармакологии, токсикологии и фармации» (Санкт-Петербург, 2011); международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы адаптации живых систем» (Сухум, 2011); заседании Совета зооинженерного факультета Калужского филиала Российского государственного аграрного университета - МСХА им. К.А. Тимирязева 24.05.2011г. (протокол №8).
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Для здоровых телят в течение раннего онтогенеза характерно невыраженное нарастание цитоархитектонических изменений и способности к агрегации эритроцитов на фоне некоторого увеличения в них содержания холестерина и соотношения ХС/ОФЛ.
-
В течение первого года жизни у здоровых телят регистрируется небольшое постепенное повышение тромбоцитарной активности за счет роста в их мембранах уровня ХС и градиента ХС/ОФЛ.
-
Для новорожденных телят, имеющих дефицит железа или функциональные нарушения пищеварения, характерно выраженное ухудшение микроциркуляторных свойств красных кровяных телец и кровяных пластинок, развивающееся на фоне высокой интенсивности в них ПОЛ, ослабления их антиоксидантной защищенности и резкого увеличения в них градиента ХС/ОФЛ.
-
У новорожденных телят возможно нормализовать микрореологические свойства эритроцитов и тромбоцитов, интенсивность в них ПОЛ, их антиоксидантную защиту и липидный состав при ФНП путем одновременного применения полизона и крезацина, а при дефиците железа с помощью их сочетания с железосодержащим средством (ферроглюкин).
Публикации. По теме диссертации имеется 64 работы, в т.ч. 20 статей в журналах, вошедших в перечень, рекомендованный ВАКом РФ, получено 9 патентов РФ на изобретение, 1 патент РФ на полезную модель, 5 патентов на полезную модель в Германии.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 376 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, материалы и методы, результаты исследований и обсуждение), выводов, практических рекомендаций, списка литературы из 387 источников (281 отечественных и 106 зарубежных авторов). Работа иллюстрирована 198 таблицами, 38 рисунками и одной схемой.
