Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Иммунный статус телят при рождении 8
1.2 Становление клеточного звена иммунитета молодняка крупного рогатого скота в постнатальный период 11
1.3. Развитие гуморальной системы иммунитета 13
1.4. Фагоцитарная защита молодняка крупного рогатого скота 16
1.5. Биохимические и иммуностимулирующие свойства селена 20
1.6. Использование селеносодержащих соединений для повышения продуктивности молодняка крупного рогатого скота 32
2. Собственные исследования 36
2.1. Материалы и методы исследования 36
2.2. Результаты собственных исследований 42
2.2.1. Изменение состояния иммунной системы телят при введении в организм их матерей соединений селена 42
2.2.2. Изменение состояния иммунной системы телят при введении соединений селена в их организм и организм матерей 55
2.2.3. Влияние соединений селена на клинико-физиологические показатели телят 70
3. Обсуждение 72
4. Выводы 81
5. Практические предложения 83
Список литературы 84
Приложения 99
- Развитие гуморальной системы иммунитета
- Использование селеносодержащих соединений для повышения продуктивности молодняка крупного рогатого скота
- Изменение состояния иммунной системы телят при введении в организм их матерей соединений селена
- Изменение состояния иммунной системы телят при введении соединений селена в их организм и организм матерей
Развитие гуморальной системы иммунитета
Период полураспада иммуноглобулинов у крупного рогатого скота зависит от изотипа: у IgGl он составляет 9,6 дней, IgG2- 18, IgM- 4, IgA-2,5 дня. Во время внутриутробного развития у плодов крупного рогатого скота постоянно регистрируется IgM, a IgG не всегда либо в более низкой концентрации. Уровень взрослых животных достигается у молодняка в трехмесячном возрасте (П.А. Емельяненко, 1975; О.Н. Грызлова, П.А. Емельяненко, М.Н. Тулупова, 1976). Иммунные глобулины фетальной сыворотки крупного рогатого скота характеризуются преимущественно функцией неполных антител (П.А. Емельяненко, 1980).
Содержание иммуноглобулинов в сыворотке коров распределяется в следующем (убывающем) порядке: IgG, IgM, IgA, IgE, в молозиве - IgGl, IgA, IgM, IgG2 (Porter, 1972, 1976).
Исследования сыворотки крови телят показали, что в первые часы после рождения до приема молозива содержание белка низкое - 4,2 г% (в основном из-за отсутствия IgG). Затем после выпойки телятам молозива количество общего белка повышается до 6,3 г%. При этом количество IgG возрастает до 1458 мг%, a IgM составляет 127 - 181 мг%. В последующем уровень иммуноглобулинов у телят в первый месяц после рождения снижается, поскольку синтез собственно иммуноглобулинов в этом возрасте у телят еще недостаточен. Начиная со второго месяца после рождения, количество иммуноглобулинов повышается и к 9 - 12-му месяцу достигает таких же величин, как у взрослых животных.
Характер онтогенетических изменений иммуноглобулинов G-класса в сыворотке крови телят, выявленный иммунологическими методами, полностью совпадал с исследованиями, проведенными электрофорезом на бумаге и в полиакриламидном геле. Что же касается IgM, то его динамика четче определилась методом Манчини (Mancini et al., 1965). По данным других исследователей (Erhard et al., 1999) количественные изменения иммуноглобулинов были иными. Новорожденные телята в первые 14 часов после рождения за три раза получали 4,5 литра молозива. Концентрация IgGl и IgG2 в молозиве составляла соответственно 54,9 и 4,2 мг/мл. До выпаивания концентрация в сыворотке IgGl и IgG2 была равна 0,15 и 0,06 мг/мл. Через 12 часов после первой дачи молозива концентрация IgG в сыворотке была самой высокой, на 28 день самой низкой (4,9 мг/мл), а затем снова постепенно увеличилась, достигая максимума (9,0 мг/мл) на 77 день. Концентрация IgG2 была самой низкой на 11 день (0,5 мг/мл) и самой высокой на 77 день (1,2 мг/мл).
Возможно, отличия в результатах исследований связано с тем, что в крови телят после выпойки молозива определяется менее 50% потребленного IgG. Вероятно, часть его распадается в сычуге (Kose R.E., Borger D.C., Willett L.B., 1998, Heinrichs A.J., 1985, К. Schoonmaker, 1999).
Выявленная взаимосвязь между содержанием иммуноглобулинов в молозиве коров и в крови телят через 4-6 часов после рождения, в трех и тридцати дневном возрасте была подтверждена в других исследованиях. Установлена прямая зависимость между этими показателями: низкий уровень иммуноглобулинов в молозиве коров соответствовал такому же их уровню в сыворотке крови телят (Битюков И.П., Миненков Н.А., 1995),
Некоторые исследователи выявили, что концентрация иммуноглобулина G-изотипа в сыворотке крови телят в возрасте 24-48 часов зависит от породы. Так, в сыворотке телят породы караку (Бразилия) содержание IgG составляло в среднем 20,7 мг/мл, у молодняка породы гир - 24,5, гузера -22,3, нелора -29,7 мг/мл. Установлено значительное влияние пола, возраста матери, живой массы матери при отеле и живой массы телят при рождении. Концентрация IgG была выше у телочек, чем у бычков. У телят от молодых коров концентрация IgG в сыворотке крови ниже. После каждого отела количество секретируемых иммуноглобулинов повышается (Olde J.,1996). Установлено линейное снижение концентрации иммуноглобулина G-изотипа с увеличением живой массы коров при отеле. Отмечено значительное линейное и положительное влияние живой массы телят при рождении (Machado Neto Raul et al., 1997),
Полученные данные еще раз указывают на необходимость и целесообразность осуществления своевременного контроля физиологического состояния организма коров в период стельности и новорожденных телят. При этом особое значение необходимо придавать уровню иммуноглобулинов в сыворотке крови и молозиве.
Многочисленные исследования (Емельяненко П.А., 1999) подтверждают взаимосвязь между показателями бактерицидной активности сыворотки крови телят и содержанием в ней IgG. Эти параметры положительно коррелируют в весеннее время, когда снижение бактерицидной активности сыворотки влечет за собой уменьшение количества IgG. Поэтому некоторые исследователи предлагают для предотвращения заболевания и гибели молодняка выпаивать телятам сразу после рождения препараты IgG, полученные из молозива коров.
Одним из показателей оценки гуморального иммунного статуса молодняка может служить интенсивность формирования иммунных комплексов, образование которых зависит от интенсивности синтеза антител. Оптимальный уровень иммунных комплексов у новорожденного колеблется от нуля до 27 усл.ед., у взрослых животных от 51 до 53 усл.ед. Повышение содержания иммунных комплексов в сыворотке крови новорожденных положительно коррелирует с развитием у них ранних постнатальных инфекций. Большая часть иммунных комплексов удаляется из циркулирующей крови ретикулогистиоцитарной системой, способной к активному фагоцитозу (Логинов СИ., 1998).
Использование селеносодержащих соединений для повышения продуктивности молодняка крупного рогатого скота
Селен в животных тканях находится в составе белков. Его недостаток или избыток отрицательно влияет на здоровье и продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы. Пристальное внимание к селену объясняется не только существованием обширных регионов с недостаточностью его в среде обитания, но и антропогенными факторами, обусловливающими загрязнение биосферы в целом.
Корм, содержащий 10 мг селена на 1 кг сухого вещества, является летальным для сельскохозяйственных животных. Поэтому использовать селен рекомендуется только для покрытия минимальных потребностей организма. По данным Ю.Н. Прыткова (1999) потребность молодняка крупного рогатого скота в микроэлементе селене варьирует в пределах 0,20-0,36 мг в расчете на 1 кг сухого вещества рациона и составляет при сенажном типе кормления 0,68-0,72 мг на голову в сутки, при травяном типе - 0,45-0,57 мг. При этом автор отмечает, что усвояемость селена из травяных рационов с возрастом уменьшается: до 12 месяцев она составляет 45,6 - 47,8%, а с 15 месячного возраста - 37,2-38,5%.
По данным Н.А. Голубкиной (1999) на территории Российской Федерации имеется значительное количество биохимических провинций с недостатком селена в почве и кормах. В естественных кормах и кормосмесях разных природно-хозяйственных зон содержание селена варьирует в пределах 0,05-0,15 мг/кг сухого вещества, что значительно ниже потребности. Поэтому селенсодержащие добавки к кормам должны быть в этих зонах обязательными и дифференцированными в зависимости от реальных условий и видов животных. Для обеспечения минимальных потребностей животных в селене необходимо вводить в их рационы 0,10-0,15 мг селена на 1 кг сухого вещества корма. Но насколько эти дозы могут способствовать реализации генетического потенциала продуктивности животных и птицы, пока не ясно, так как подобные исследования проводились в недостаточной степени.
Установлено, что селеновые добавки в рационы откормочных телят, повышают прирост живой массы опытных животных по сравнению с контролем на 43 % (W.H.Iohnson et al., 1982). Н.М. Машковцевым (1984) было показано, что комплексное применение микроэлементов (селена, кобальта и йода) способствует повышению живой массы молодняка крупного рогатого скота. В исследованиях R.L. Hathaway с соавторами (1979) выявлено, что дополнительная подкормка телок герефордской породы в пастбищный период витаминно-минеральнои смесью, включающей селенит натрия, увеличивала среднесуточный прирост опытных животных на 169-248 г. (J.W.G. Nicholson et al., 1991, А А. Кистина, 1996).
Включение селена в рацион молодняка крупного рогатого скота в виде селенита натрия способствовало повышению энергии роста, как бычков, так и телочек. Продуктивность опытных животных превышала контрольные показатели на 12-18%, а за весь период эксперимента среднесуточные привесы опытных животных составили в среднем 700 г в сутки (Ю.Н. Прытков, 1995). Положительный эффект селена проявлялся при разных способах введения его в организм (Ю.Г. Анакина, 1990, J.D. Wang, J.P. Hong, 1993).
Дефицит селена ассоциируется с некоторыми расстройствами, такими как бесплодие, патология плаценты, аборты и маститы, недоразвитие телят, мышечная дистрофия, диарея, пневмония, гибель новорожденных телят. Spears et al. (1986) в своих исследованиях нашли, что введение селена и витамина Е коровам и телятам снижали случаи диареи и смертность у телят с 15flo4%(Zobelletal., 1995).
В исследованиях некоторых авторов было отмечено положительное влияние добавок селена на воспроизводительные функции крупного рогатого скота (А.С. Ерохин с соавторами, 1998). Внутримышечное введение раствора селенита натрия глубокостельным коровам до отела почти в два раза сократило сроки отделения последа, а также срок от отела до первого плодотворного осеменения и последовый период (А.А Жерносемко, В.В. Беспалов 1996).
Введение селена после отела коровам фризской породы на 6% сократило сервисный период и на 20% уменьшило число неплодотворных случек (К.К Fungetal., 1990).
В некоторых исследованиях установлен факт перехода селена через планцету в обоих направлениях, а также через молозиво. (Swecker et al., 1995). При этом плод имел более высокую способность к аккумуляции селена, чем организм матери (D.L.Koller, et al., 1984).
Исследования ряда авторов подтверждают, что применение препаратов селена уменьшает случаи задержки последа, количество послеродовых эндометритов и других патологий репродуктивных органов, улучшает эффективность осеменения (С.Д. Рикеби, 1984, Н.И. Максимова, 1985, И.С. Дьяченко, и др., 1989, 1991)
Во всех перечисленных выше работах использовались обычно неорганические соединения селена - селенит и селенат натрия. Однако высокая токсичность и малая устойчивость этих препаратов сдерживает его широкое применение в практике животноводства.
Более перспективными соединениями, лишенными этих недостатков, являются органические гетероциклические липофилъные представители се-ленопиранового ряда. Наиболее важный из них - низкомолекулярный отечественный препарат 9-фенил симметричный октагидроселеноксантен (селено-пиран, СП-1), синтезированный А.Ф.Блинохватовым (1983). Данный препарат обладает существенно меньшей по сравнению с селенатами и селенитами, токсичностью (ЛД50 = 700-900 мг/кг живой массы) и достаточно высокой липофильностью, что обеспечивает возможность его пролонгированного действия. Проведенный лабораторный анализ и производственная апробация этого препарата показали, что селенопиран способен выполнять роль мощного метаболического регулятора. Он активирует ферменты антиоксидантной защиты организма, снижает образование новых и нейтрализует ранее образовавшиеся активные продукты перекисного окисления липидов, улучшает функцию клеточных мембран, активирует клеточное, гуморальное и фагоцитарное звено иммунитета, повышает неспецифическую резистентность и продуктивность животных (Галочкин В.А., Колоскова Е.М., 1999, В.А. Га-лочкин, Г.И. Боряев, Е.М. Колоскова, 1998, И.Г. Харитонова, 1991, Т.С. Кузнецова, В.А. Галочкин, 1999 и др.)
Однако невыясненным остается влияния селенопирана на колостраль-ные факторы иммунитета крупного рогатого скота и последующее развитие иммунной системы молодняка, что и определило тему нашей диссертационной работы.
Изменение состояния иммунной системы телят при введении в организм их матерей соединений селена
Роды и послеродовый период являются для новорожденного серьезным тестом на выживаемость. Первые минуты жизни любого животного связаны с адаптацией к совершенно непривычным условиям существования, новым способам питания, дыхания. Из относительно стерильных условий, поддерживавшихся внутри материнского организма, новорожденный попадает в агрессивную среду, изобилующую разнообразными стресс факторами, в том числе и микроорганизмами. Успешность адаптации новорожденного к новым условиям жизни в значительной степени зависит от состояния и компетентности его иммунной системы. У новорожденных большинства видов млекопитающих иммунная система не развита в достаточной степени. Гуморальная иммунная защита новорожденного является пассивной и обеспечивается иммуноглобулинами, поступающими от матери. Клеточное звено иммунной системы к моменту рождения является более сформированным, но его компетентность в значительной степени зависит от условий внутриутробного развития.
В связи с вышеизложенным, представляется весьма актуальным использование адаптогенных препаратов для повышения иммунного статуса животных в первые дни жизни после рождения. Нами изучалась возможность воздействия селеносодержащих препаратов на иммунный статус телят в конце внутриутробного развития путем их введения коровам за 14 дней до отела.
Внутримышечное введение коровам за две недели до отела селенита натрия и селенопирана неоднозначно повлияло на содержание селена в молозиве.
Согласно литературным данным, содержание большинства микроэлементов в молозиве является наивысшим в первые часы лактации, а затем их концентрация снижается с переходом к секреции молока (Hurley W.L., 1999). Содержание селена у коров всех трех групп было наивысшим в течение первых суток после отела (табл. 1), к седьмым суткам уровень этого микроэлемента снижался. содержание селена было в молозиве коров, получавших селенопиран. Сразу после отела концентрация селена достигала 175 мкг/л, что на 79,5% выше, чем в контроле (р 0,01). К первым суткам после отела содержание микроэлемента снизилось до 67,2 мкг/мл (на 28,6% выше, чем в контроле, р 0,05), к третьим суткам - до 35,3 мкг/л (на 18,9% выше, чем в контроле), и на седьмые сутки составило 24,3 мкг/мл (на 12,8% выше, чем в контроле). В молозиве коров, получавших за две недели до отела селенит натрия, некоторое повышение уровня этого микроэлемента отмечалось только в первые часы после отела. В дальнейшем существенных различий между контрольной и первой опытной группами выявлено не было. Оказалось, что обработка животных селенитом натрия существенно не отражалась на содержании микроэлемента в молозиве, что еще раз подтверждает факт отсутствия у неорганических соединений селена способности к длительному депонированию в животном организме. Напротив, введение животным жирорастворимого селенопирана повлекло за собой резкое увеличение содержания селена в молозиве. Обращает на себя внимание факт очень быстрого снижения концентрации селена в молозиве в течение первой недели после отела как в контрольной, так и в опытных группах. В контрольной и первой опытных группах содержание микроэлемента на седьмые сутки было приблизительно равным и составило соответственно 23 и 22% от исходного уровня. Во второй опытной группе содержание селена составило лишь 14% от первоначального значения. Этот факт является возможным свидетельством биологического приема развития и укрепления иммунитета молодняка за счет передачи от матери с молозивом не только иммуноактивных биомолекул, но и собственных запасов иммуномодулятора - селена.
Этот же факт быстрого выведения селена из организма отелившихся коров является наглядным свидетельством целесообразности введения селенсодержащих соединений для профилактики возникающего селенодефицита у новорожденных телят, являющегося отправным моментом возникновения комплекса "заболеваний селеновой недостаточности".
Введение стельным коровам соединений селена способствовало повышению концентрации этого микроэлемента в сыворотке крови телят, полученных от этих коров (рис. 2).
С первых по 21 сутки после рождения содержание селена в сыворотке крови телят обеих опытных групп было выше, по сравнению с контролем. Наиболее существенные различия между опытными группами и контрольной наблюдались на третьи сутки после рождения (р 0,05). Концентрация селена в сыворотке крови телят первой опытной группы был выше на 55,6%, по сравнению с контролем, у телят второй опытной группы - на 94,7%. С 21 суток в контрольной группе отмечался некоторый рост уровня селена. Однако, лишь во второй опытной группе животных наблюдался достоверное превышение содержание селена в сыворотке крови по сравнению с контролем с первых по 21 сутки (р 0,05).
Изменение состояния иммунной системы телят при введении соединений селена в их организм и организм матерей
Таким образом, введение селеносодержащих соединений в организм стельных коров увеличивает содержание микроэлемента в крови полученных телят и повышает иммунологический статус новорожденных животных. Однако, начиная с двухнедельного возраста и до четырех недель можно характеризовать как «критический» период жизни. В этот период отмечается снижение функционирования как клеточного, так и гуморального звена иммунитета молодняка животных.
Из результатов первого эксперимента видно, что колостральные факторы защиты организма к концу молозивного периода (к 7-10 суткам) в значительной степени теряют свою напряженность, поэтому следующий наш эксперимент проводился с целью выявления возможности коррекции адаптационных механизмов организма телят в послемолозивный период с помощью тех же препаратов, которые вводились их матерям в конце беременности. Динамика уровня микроэлемента селена в молозиве коров во втором опыте была аналогична первому (табл. 5). Концентрация селена в первые сутки была максимальной: в контрольной группе и составила 53,6 мкг/мл, в первой опытной - 52,9 мкг/мл, во второй -78,8 мкг/мл. Достоверные различия наблюдались только между контрольной и второй опытной группами (р 0,05). К третьим суткам произошло снижение уровня микроэлемента и существенных различий между группами не наблюдалось. Содержание селена в сыворотке крови телят в первые семь суток после рождения было также аналогично первому опыту. У молодняка опытных групп уровень микроэлемента превышал контрольных. Данный показатель превышал контрольных животных в первой и второй опытной группах на 14,1% и 13,7%, соответственно(р 0,05). Это доказывает, что существует механизм перехода селена во внутриутробный период (табл. 6). Дополнительное введение в организм телят соединений селена в семидневном возрасте не повлекло к повышению его концентрации в сыворотке крови телят к 21 суткам. Возможно, это связано с тем, что организм телят был оптимально насыщен селеном, и его дополнительные количества были быстро выведены. Однако имеются исследования, указывающие на увеличение микроэлемента вплоть до 30 суток после его введения в организм. Возможно, микроэлемент селен к 21 суткам (через две недели после инъекции) депонировался в других тканях и органах (Н.А. Голубкина, 1999). В трех месячном возрасте концентрация микроэлемента в сыворотке крови телят также находилась на одинаковом уровне во всех исследуемых группах. Дополнительное введение соединений селена в семисуточном возрасте повлияло на содержание Т-лимфоцитов крови телят (рис. 10). Во второй опытной группе за все время исследования отмечалось более высокое содержание Т-лимфоцитов крови, в пределах 50-53%. В контрольной группе телят уровень Т-лимфоцитов был значительно ниже, чем во второй опытной группе: в первые сутки на 30,7%, на седьмые - на 18% и в 21 сутки - на 66,3% (р 0,01).В первой опытной группе данный показатель значительно не изменялся вплоть до трех месяцев. В трехмесячном возрасте различий в содержание Т-лимфоцитов в крови телят контрольной и опытных групп не наблюдалось. Парентеральное введение стельным коровам селеносодержащих соединений и последующее их введение в организм телят повлияли на общее количество Т-лимфоцитов (табл. 7) и лейкоцитов крови (табл. 8) молодняка. Динамика, как общего количества лейкоцитов, так и Т-лимфоцитов у телят первой и второй опытных групп оставалась сходной до седьмых суток эксперимента. Количество Т-лимфоцитов в контрольной группе телят было наивысшим в третьи сутки жизни (1,59 10 /л) и в последующий период наблюдалось снижение данного уровня до 90 суток на 63,5%. Введение телятам селеносодержащих препаратов на седьмые сутки к 21 суткам привело к значительному увеличению общего числа Т-лимфоцитов. Увеличение к 21 суткам содержания Т-лимфоцитов на 123,0% (р 0,05) у телят первой опытной группы по сравнению с контролем, по всей видимости, за счет увеличения общего количества лейкоцитов. Количество Т-лимфоцитов у телят второй опытной группы с седьмых по 90 сутки также было выше, чем в контроле, однако общее количество лейкоцитов в этот же период времени оставалось на уровне контроля. Таким образом, можно предположить, что введение селенопирана в организм коров перед отелом способствует более раннему созреванию Т-лимфоцитарной системы.
