Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 15
1.1. Неспецифическая резистентность организма молодняка крупного рогатого скота и ее становление в постнатальный период 15
1.1.1. Понятие о свободных радикалах и роль антиоксидантов в функционировании клеток. Значение активных форм кислорода 17
1.1.2. Некоторые аспекты антиоксидантно-антирадикальной системы организма 23
1.1.3. Роль тиоловых групп в формировании клеточной защиты 27
1.1.4. Значение пропиленгликоля в кормлении жвачных животных 32
1.1.5. Полезная микрофлора и ее роль в нормальном функционировании организма животных 34
1.1.6. Роль пребиотиков в стимулировании облигатной микрофлоры 40
2. Собственные исследования 55
2.1 .Материалы и методы исследований 55
2.2.Биохимические методы исследований 58
3. Результаты исследований и их обсуждение 62
3.1. Динамика приростов живой массы бычков при введении в рацион арабиногалактанов 62
3.2. Влияние скармливания арабиногалактана на тиолдисульфидное соотношение 64
3.3.Уровень продуктов перекисного окисления липидов в плазме крови телят, получавших арабиногалактаны 70
3.4. Влияние скармливания арабиногалактана на показатели липидного обмена 73
3.5. Показатели белкового обмена бычков при скармливания арабиногалактана 84
3.6.Показатели состояния печени и поджелудочной железы бычков при
скармливания арабиногалактана 90
3.7.Влияние скармливания пропиленгликоля на прирост живой массы от кармливаемых бычков 97
3.8.Тиолдисульфидный статус организма бычков при скармливания пропиленгликоля 101
4. Выводы 109
5. Практические предложения 111
Список использованной литературы
- Неспецифическая резистентность организма молодняка крупного рогатого скота и ее становление в постнатальный период
- Некоторые аспекты антиоксидантно-антирадикальной системы организма
- Динамика приростов живой массы бычков при введении в рацион арабиногалактанов
- Влияние скармливания арабиногалактана на тиолдисульфидное соотношение
Введение к работе
Обоснование необходимости проведения исследований
В последние годы в нашей стране произошли значительные изменения агропромышленного комплекса и особенно эти изменения коснулись животноводства. Существенно сократилось поголовье всех видов скота, что обусловило падение производства животноводческой продукции. Объёмы получаемой говядины уменьшились более чем в два раза. Сегодня в России производится около 2,5 млн. тонн говядины, или 45% от мяса всех видов. Потребление говядины населением в два раза меньше норм, рекомендуемых Институтом питания Минздрава страны. При этом на долю импорта приходится около 30% говядины, используемой для переработки. С целью обеспечения продовольственной независимости за счёт собственных ресурсов в России нужно ежегодно производить более 4,7 млн. тонн говядины. Производство её осуществляется в основном за счёт разведения скота молочного и комбинированного направлений продуктивности (Калашников В.А, Левахин В.Н., 2004; Пеньков Д. В., 2006)
Поэтому возникает острая необходимость в увеличении производства говядины за счет мясных пород. Одним из способов увеличения количества получаемой говядины является применение препаратов, стимулирующих обменные процессы в организме животных и, как следствие, увеличивающих продуктивность.
В течение последних лет в связи с повышением уровня загрязнения окружающей среды наблюдается увеличение требований к получаемым продуктам животноводства. Получение экологически чистой продукции является первостепенной задачей для животноводства.
Мировая общественность уделяет серьезное внимание безопасности продуктов литания. Наиболее ярко это проявляется в отказе стран Европейского союза от использования кормовых антибиотиков и целого ряда стимуляторов роста, поскольку продукты убоя животных при определенных условиях могут быть источником возникновения не только типичных ин-
фекционных и инвазионных заболеваний у людей, не только различных пищевых заболеваний, к которым относят пищевые токсикоинфекции и токсикозы, но и причиной различных отклонений метаболической природы, вследствие повышенного количества в организме самих стимуляторов и продуктов их метаболизации. Это создают особый риск для здоровья и животных, и человека.
Значимость потребительского мнения, нашедшая отражение в создающейся законодательной базе, делает биологическую безопасность основным критерием качества пищевых продуктов, воплотившейся в "Концепции государственной политики в области здорового питания населения в Российской Федерации в период до 2005 года", которая была одобрена постановлением Правительства РФ.
Согласно этой концепции проблема продовольственной безопасности России рассматривается как с позиции адекватности сложившейся структуры потребления пищевых продуктов физиологическим потребностям населения в необходимых пищевых веществах и энергии, так и охраны организма от попадания с пищей ксенобиотиков техногенного и биологического происхождения (Sturgill М. С, 1997; Арчаков А.И., Карузина И.И., 1988; Taavitsainen Р., 1998). Важным звеном в решении проблемы здорового питания является интенсификация животноводства, которая возможна только при принятии и неукоснительном исполнении концепции рационального кормления животных.
Выращивание молодняка крупного рогатого скота сопряжено с целым рядом стрессорных ситуаций. Животные одного вида и даже одной породы различаются в своей способности отвечать на различные воздействия окружающей среды. В результате у некоторых животных происходит истощение защитных сил организма, замедление интенсивности роста, снижение продуктивности и ухудшение качества мяса. В основе этих реакций лежат биохимические процессы, определяющие весь ритм последующего роста и развития животного.
Поэтому при выращивании молодняка крупного рогатого скота необходимо корректировать эти биохимические процессы, чтобы одновременно добиваться высоких приростов живой массы и получать продукцию высокого качества.
Актуальность темы
Отрасль животноводства - один из мощных источников мяса в мире. Популяция крупного рогатого скота составляет приблизительно 1,2 миллиарда голов, из которых около 70% находится в развивающихся странах. Известно, что в увеличении мясных ресурсов во многих странах мира основная роль отводится выращиванию крупного рогатого скота. Это приобрело огромное значение вследствие способности жвачных переваривать клетчатку, превращая ее в энергию и белковые продукты высокой пищевой ценности.
В последние годы, как за рубежом, так и в нашей стране, возросли требования к качеству сельскохозяйственной продукции. Увеличивается спрос на экологически безопасные продукты животноводства, что заставляет производителей пересмотреть производственный цикл и скорректировать приемы повышения продуктивности. Нарушение' параметров микроклимата животноводческих помещений, отсутствие активного моциона, несбалансированное кормление, применение антибиотиков и несоблюдение ветеринарно-санитарных правил является причиной снижения продуктивности, уровня неспецифической резистентности и адаптационных свойств организма. Знание особенностей формирования естественной резистентности при воздействии различных факторов окружающей среды и разработка методов повышения ее в последнее время приобретает особое значение. (СИ. Плященко, В.Т. Сидоров, 1990).
Выращивание высокопродуктивных животных является основой рентабельного и конкурентоспособного животноводства. Опыт показывает, что продуктивность животного зависит от уровня кормления, генотипа, технологии содержания и условий окружающей среды. Улучшение условий
8 кормления и содержания молодняка способствует интенсивности его развития и сохранности.
Одним из перспективных направлений считается поиск новых, безвредных препаратов и разработка эффективных схем применения биологически активных веществ (БАВ), стимулирующих рост, развитие животных и повышающих продуктивность и уровень неспецифической резистентности организма. Для достижения высоких показателей по этим направлениям используются биологические вещества различной химической природы, начиная с минеральных добавок и витаминов, и заканчивая гормонами и различными низко- и высокомолекулярными соединениями. Большинство исследователей отдает предпочтение преимущественно веществами природного происхождения, которые обладают комплексным воздействием на организм подопытных животных, одновременно оказывая влияние на продуктивность и неспецифическую резистентность.
В системах ответственных за состояние естественной резистентности организма животных, главнейшим фактором в механизме повреждений клеточных структур является активация свободнорадикального окисления липидного бислоя мембран, интенсификация процессов пероксидации ли-пидов (Величковский Б.Т., 2001). Вследствие этого возникает дисбаланс активных форм кислорода и накопление в организме токсических продуктов пероксидации. Обладая высокой реакционной способностью, они оказывают негативное влияние на процессы биосинтеза нуклеиновых кислот и белков, инактивируют большинство ферментов, изменяют структурно-функциональное состояние биомембран и тем самым приводят к нарушению обмена веществ, угнетению клеточных и гуморальных звеньев иммунитета животных (Бурлакова Е.Б., 1982; Журавлев А.И., 1982, 1989;Кармо-лиев Р.Х., 2002).
В последнее время в целях защиты организма от вредоносного воздействия свободных радикалов отечественными и зарубежными исследователями ведется разработка и испытание новых средств, повышающих уро-
9 вень неспецифической резистентности организма, поскольку у ученых нет
сомнений в важности и актуальности поиска новых химических соединений, которые обладают антиоксидантными свойствами. Важным при этом представляется выбор таких веществ, которые, наряду с высокой эффективностью антиоксидантного действия, проявляли бы минимум побочных эффектов (Зайцев В.Г., Островский О.В., 2002; Ляпин О.А., 1996; Шайх-тдинов Р.Х., 2003; Novotna К. е.а., 2002; Holthausen А., 2005).
Несмотря на положительные отзывы относительно использования синтетических препаратов, их использование для повышения продуктивности может явиться и весьма сомнительным благом. Их неоднозначное воздействие на организм животного, а также их дороговизна и проблематичность применения заставляет многих отказываться от них. Поэтому для получения экологически чистой продукции высокого качества в последние годы ведется поиск и разработка натуральных кормовых добавок, значительную часть которых составляют полисахариды растительного происхождения, среди которых арабиногалактаны сибирской лиственницы занимают видное место. (Болдырев СМ., 2004).
Природные полисахариды могут служить надежными корригирующими средствами вследствие широкого спектра своей биологической активности. Основным преимуществом их действия перед синтетическими препаратами представляется многосторонность и мягкость воздействия на организм и, вследствие этого, хорошая переносимость при длительном приеме. Арабиногалактаны лиственницы сибирской в полной мере обладают этими качествами. Фармакологические свойства арабиногалактанов сравнительно недавно стали объектом для подробного изучения. Во многих работах было показано, что арабиногалактаны обладают иммуномодуля-торной активностью (Дубровина В.И., Медведева С.А., Александрова Г.П., 2001), проявляют гастропротекторные свойства (Колхир В.К., Тюкавкина Н.А., Багинская А.И., 1996) и положительно влияют на рост полезной микрофлоры, поскольку являются типичными пребиотиками (Fibregum., 1998).
10 Кроме того, они действуют на все звенья фагоцитарного процесса, активируя хемотаксис, адгезию, поглотительную и бактерицидную способность перитонеальных макрофагов (Медведева С.А., Александрова Г.П., Дубровина В.И., Четверикова Т.Д., Грищенко Л.А., Красникова И.М.,2001; Феоктистова Л.П., Тюкавкина Н.А., 2002).
Несмотря на разнообразие практически ценных свойств арабинога-лактанов и их относительную доступность в России нет его промышленного производства, в то время как ряд зарубежных фирм производит арабино-галактаны уже более 30 лет (Whistler R.L., BeMiller J.N. 1973). Результаты исследований позволяют надеяться, что в ближайшее время ситуация изменится, и арабиногалактаны из лиственницы сибирской займут достойное место среди препаратов, стимулирующих продуктивность и неспецифическую резистентность животных в нашей стране.
Исходя из этого нами было принято решение использовать арабиногалактаны в качестве средства, повышающего прирост живой массы и уровень неспецифической резистентности молодняка крупного рогатого скота и изучить их влияние на организм подопытных животных.
Как известно, основным источником энергии в рационе жвачных животных служат углеводы. Микроорганизмы рубца преобразуют до 50% углеводов кормов в уксусную, пропионовую, масляную и другие кислоты, которые всасываются стенкой преджелудков, поступают в кровь и активно используются в обмене веществ, на 70% обеспечивая организм животного энергией. С повышением продуктивности в организме крупного рогатого скота усиливается интенсивность межуточного обмена и энергии. Возникает напряженность в физиологии пищеварения и в защитных функциях организма, изменяется уровень неспецифической резистентности. В течение этого времени высокопродуктивные животные не могут только за счет энергии кормов покрывать расход энергии, затрачиваемой на увеличение мышечной массы. Возникает дефицит углеводов, вследствие которого в рубце образуется недостаточное количество уксусной и пропионовой ки-
слот. Это приводит к снижению синтеза глюкозы клетками печени.
Возникает необходимость пополнения рациона животного углеводами, которые способны легко усваиваться и, включаясь в метаболизм, ликвидировать дефицит глюкозы. Для этих целей превосходно подходит пропил енгликоль (1,2-пропандиол), который является кормовой добавкой высокой энергетической ценности. При поступлении в рубец пропиленгликоль быстро всасывается, таким образом, сокращая потери при метаболизирова-нии его микроорганизмами. Основной метаболизм пропиленгликоля протекает в печени, где он может использоваться и для синтеза глюкозы, и для непосредственной выработки энергии с помощью цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. Он идеально подходит для компенсации возможного дефицита энергии в кормлении жвачных животных (Бекасова Т.В., 2008). Несмотря на то, что пропиленгликоль зачастую используется для профилактики кетоза и увеличения молочной продуктивности коров, и в литературных данных встречается достаточно много работ по изучению его действия на организм коров, влияние на организм бычков изучено недостаточно.
В связи с этим, возникает потребность в изучении влияния пропиленгликоля на продуктивность и показатели неспецифической резистентности растущих бычков.
Цель и задачи исследований
Целью исследований было изучить состояние обменных процессов, продуктивности, естественной резистентности и разработать новые способы повышения продуктивности и неспецифической резистентности молодняка крупного рогатого скота, начиная с периода молочного питания и завершая откормом и убоем животных. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- при скармливании арабиногалактанов лиственницы сибирской со второго по восьмой месяц жизни животных, включительно, провести исследование группы основных биохимических критериев, характеризующих
12 состояние неспецифической резистентности, интенсивность процессов пе-
рекисного окисления липидов, липидного и белкового обмена веществ и
описать их взаимосвязь с продуктивностью животных;
- при введении в рацион растущих и откармливаемых бычков со 180 до 355 кг различных доз пропиленгликоля оценить продуктивность, качество производимой говядины, затраты корма на ее производство и провести исследование состояния неспецифической резистентности и обмена ве-ществ в организме подопытных животных.
Научная новизна исследований
Впервые изучены показатели неспецифической резистентности, биохимические параметры обмена веществ и продуктивность телят в период молочного питания и растущих и откармливаемых бычков при применении арабиногалактанов сибирской лиственницы, обладающих пребиотическим действием. В результате проведенных экспериментов установлено, что использование арабиногалактана и пропиленгликоля оказывает положительное влияние на продуктивность и неспецифическую резистентность, и увеличивает адаптивные возможности организма животных.
Дана оценка изменений свободнорадикальных процессов, процессов перекисного окисления липидов, липидного и белкового обменов при введении в рацион арабиногалактана. Выявлено, что применение арабиногалактанов приводит к снижению образования продуктов перекисного окисления липидов и росту функциональной активности систем, ответственных неспецифическую резистентность организма.
Изменения аналогичной физиолого-биохимической направленности в организме молодняка крупного рогатого скота отмечены и при скармливании пропиленгликоля. По итогам опытов с разной концентрацией этого препарата было установлено, что пропиленгликоль повышает показатели неспецифической резистентности организма растущих и откармливаемых бычков, снижает количество продуктов перекисного окисления липидов, увеличивает среднесуточный прирост живой массы с одновременным
13 улучшением качества получаемой говядины и снижением затрат кормов на
ее производство.
Практическая значимость работы
На основании проведенных исследований дано научно-практическое обоснование целесообразности использования арабиногалактанов для повышения среднесуточных привесов, улучшения адаптационных способностей и повышения защитных сил организма молодняка крупного рогатого скота. Показано, что введение в рационы арабиногалактанов, приводит к увеличению продуктивности и повышению неспецифической резистентности животных. Полученная новая информация позволяет рекомендовать арабиногалактаны в качестве адаптогенного препарата, повышающего устойчивость животных к неблагоприятным факторам внешней среды самой разнообразной этиологии и, как следствие, вызывающего повышение продуктивности молодняка крупного рогатого скота.
По результатам исследования получено четыре патента по созданию новых способов повышения продуктивности и неспецифической резистентности молочных телят и растущих и откармливаемых бычков. Полученные данные послужат основой для дальнейшего изучения влияния пре-биотиков на организм сельскохозяйственных животных и разработки новых высокоэффективных способов рационализации производства экологически чистой животноводческой продукции.
Результаты опытов с пропиленгликолем выявили оптимальную дозу и схему применения этого препарата для повышения неспецифической резистентности, продуктивности животных, улучшения качества получаемой говядины и снижения затрат питательных веществ корма на ее производство.
Положения, выносимые на защиту:
Предложенные дозы и схема введения в рацион молодняка крупного рогатого скота пребиотика арабиногалактана активизирует функциональное состояние систем ответственных за неспецифическую резистентность организма телят в период молочного питания, а также у растущих и откармливаемых бычков. Скармливание арабиногалактана положительно влияет на белковый и липидный обмен молодняка крупного рогатого скота, способствует повышению активности биосинтетических процессов в организме подопытных животных, что проявляется в увеличении прироста живой массы.
Использование пропиленгликоля в кормлении бычков на откорме увеличивает их адаптационные возможности к условиям внешней среды, повышает уровень неспецифической ркзистентности организма, увеличивает среднесуточный прирост живой массы, улучшает качество производимой говядины и снижает затраты кормов на ее производство.
15 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Неспецифическая резистентность организма молодняка
крупного рогатого скота и ее становление в постнатальный
период
В сегодняшних условиях выращивания крупного рогатого скота увеличение продуктивности и неспецифической резистентности является актуальным. В хозяйствах проводится ряд мероприятий, направленных на сохранение здоровья молодняка. Это является первостепенной задачей и требует особого внимания именно в начальный период развития, поскольку доказано, что чем лучше этот период будет протекать, тем лучше будут показатели прироста и продуктивности в дальнейшем.
В неонатальный период происходит становление и формирование иммунной системы, и организм оказывается не готов к воздействию патогенных агентов окружающей среды. У крупного рогатого скота плацента блокирует переход антител матери к плоду, поэтому теленок рождается с низкой концентрацией иммуноглобулинов. Передача антител происходит посредством молозива. Антитела поступают в пищеварительный тракт в течение первого часа жизни новорожденного и адсорбируются в кишечнике последующие 48 - 72 часа. Особенно интенсивно процесс всасывания протекает в первые 12 часов жизни
В случае несвоевременного поступления молозива в организм, при поступлении его в недостаточном количестве, а также при сильной микробной загрязненности механизм адсорбции антител из кишечника животных нарушается (Плященко СИ., Сидоров В.Т., Трофимов А.Ф., 1990) . В результате развивается иммунодефицитное состояние организма. Поэтому от количества и качества потребленного молозива в ранний постнатальный период зависит формирование резистентности организма в дальнейшем. По химическому строению антитела молозива являются гамма-глобулинами. Они обеспечивают защиту новорожденных от микроорганизмов, поскольку иммунитет животных еще не сформирован (Голиков А.Н., Базанова Н.У.,
1991). В дальнейшем происходит окончательное формирование всех звеньев иммунной системы.
Каверин Н. Н., изучавший процессы перекисного окисления липидов в организме телят с первых дней после рождения и до месячного возраста, выявил следующие закономерности: в первые сутки жизни показатели перекисного окисления липидов находятся на высоком уровне, а в ходе дальнейшего проведения исследований этот уровень достигал максимальных значений. Автор предполагает, что высокий уровень пероксидации в первые сутки жизни связан с изменением кислородного режима новорожденного и перестройкой метаболизма с целью адаптации к новой среде обитания. По мнению автора (Каверин Н.Н., 2005), высокие показатели ПОЛ связаны с тем, что неферментативное звено антиоксидантной системы ещё недостаточно сформировалось. Об этом свидетельствует низкая величина антиоксидантной активности плазмы крови новорожденных телят.
В течение первых 10-ти суток происходло становление антиоксидантной системы организма, о чем свидетельствует снижение интенсификации процессов перекисного окисления липидов и образования свободных радикалов. Стабилизация процессов образования свободных радикалов происходила до 30-ти суточного возраста. В этот период наблюдалось снижение инициации свободнорадикального окисления на 41,8%, при увеличении мощности антиоксидантной активности процессов на 61,7% от исходного уровня, зафиксированного при рождении.
Кроме того, значительные изменения происходили и в ферментативном звене АОС. В первые сутки после рождения зафиксирована высокая активность СОД, которая постепенно снижалась к 10-ти суточному возрасту на 34,4%, а к 30-ым суткам на 52,3% относительно уровня новорожденных животных. Активность каталазы была максимальной в первые сутки после рождения. К 10-ым суткам её активность снизилась на 18,7%, а к 30-ым суткам снизилась на 67,4%.
Активность глутатионпероксидазы в крови была минимальная. К 10-
17 ти суточному возрасту она увеличивалась на 52,4%, а в возрасте 30 дней
превосходила в 2,7 раза уровень активности, зафиксированный у однодневных телят. Это свидетельствует о том, что уровень восстановленного глу-татиона в крови был достаточно высок (Каверин Н. Н., 2005).
Данные, приведенные выше, свидетельствуют о том, что становление антиоксидантной системы организма телят происходит постепенно и окончательно формируется к 30-ти суткам жизни.
Неспецифическая резистентность организма молодняка крупного рогатого скота и ее становление в постнатальный период
В сегодняшних условиях выращивания крупного рогатого скота увеличение продуктивности и неспецифической резистентности является актуальным. В хозяйствах проводится ряд мероприятий, направленных на сохранение здоровья молодняка. Это является первостепенной задачей и требует особого внимания именно в начальный период развития, поскольку доказано, что чем лучше этот период будет протекать, тем лучше будут показатели прироста и продуктивности в дальнейшем.
В неонатальный период происходит становление и формирование иммунной системы, и организм оказывается не готов к воздействию патогенных агентов окружающей среды. У крупного рогатого скота плацента блокирует переход антител матери к плоду, поэтому теленок рождается с низкой концентрацией иммуноглобулинов. Передача антител происходит посредством молозива. Антитела поступают в пищеварительный тракт в течение первого часа жизни новорожденного и адсорбируются в кишечнике последующие 48 - 72 часа. Особенно интенсивно процесс всасывания протекает в первые 12 часов жизни
В случае несвоевременного поступления молозива в организм, при поступлении его в недостаточном количестве, а также при сильной микробной загрязненности механизм адсорбции антител из кишечника животных нарушается (Плященко СИ., Сидоров В.Т., Трофимов А.Ф., 1990) . В результате развивается иммунодефицитное состояние организма. Поэтому от количества и качества потребленного молозива в ранний постнатальный период зависит формирование резистентности организма в дальнейшем. По химическому строению антитела молозива являются гамма-глобулинами. Они обеспечивают защиту новорожденных от микроорганизмов, поскольку иммунитет животных еще не сформирован (Голиков А.Н., Базанова Н.У., 1991). В дальнейшем происходит окончательное формирование всех звеньев иммунной системы.
Каверин Н. Н., изучавший процессы перекисного окисления липидов в организме телят с первых дней после рождения и до месячного возраста, выявил следующие закономерности: в первые сутки жизни показатели перекисного окисления липидов находятся на высоком уровне, а в ходе дальнейшего проведения исследований этот уровень достигал максимальных значений. Автор предполагает, что высокий уровень пероксидации в первые сутки жизни связан с изменением кислородного режима новорожденного и перестройкой метаболизма с целью адаптации к новой среде обитания. По мнению автора (Каверин Н.Н., 2005), высокие показатели ПОЛ связаны с тем, что неферментативное звено антиоксидантной системы ещё недостаточно сформировалось. Об этом свидетельствует низкая величина антиоксидантной активности плазмы крови новорожденных телят.
В течение первых 10-ти суток происходло становление антиоксидантной системы организма, о чем свидетельствует снижение интенсификации процессов перекисного окисления липидов и образования свободных радикалов. Стабилизация процессов образования свободных радикалов происходила до 30-ти суточного возраста. В этот период наблюдалось снижение инициации свободнорадикального окисления на 41,8%, при увеличении мощности антиоксидантной активности процессов на 61,7% от исходного уровня, зафиксированного при рождении.
Кроме того, значительные изменения происходили и в ферментативном звене АОС. В первые сутки после рождения зафиксирована высокая активность СОД, которая постепенно снижалась к 10-ти суточному возрасту на 34,4%, а к 30-ым суткам на 52,3% относительно уровня новорожденных животных. Активность каталазы была максимальной в первые сутки после рождения. К 10-ым суткам её активность снизилась на 18,7%, а к 30-ым суткам снизилась на 67,4%.
Активность глутатионпероксидазы в крови была минимальная. К 10 ти суточному возрасту она увеличивалась на 52,4%, а в возрасте 30 дней превосходила в 2,7 раза уровень активности, зафиксированный у однодневных телят. Это свидетельствует о том, что уровень восстановленного глу-татиона в крови был достаточно высок (Каверин Н. Н., 2005).
Данные, приведенные выше, свидетельствуют о том, что становление антиоксидантной системы организма телят происходит постепенно и окончательно формируется к 30-ти суткам жизни.
В организме существует физико-химическая регуляция метаболических процессов, основанная на связи между скоростью окисления отдельных молекул, входящих в состав клеточных структур, и скоростью обновления этих структур. Эти процессы в норме структурно и функционально связаны, и изменение параметров одного из них приводит к изменению другого. Наличие такого механизма позволяет выполнять функцию адаптации клетки, органа, организма к действию изменяющихся факторов окружающей среды и перехода на другой метаболический уровень.
Неблагоприятные факторы внешней среды (стресс, радиоактивное излучение, электромагнитные поля, химические вещества токсического характера, лекарства-окислители, тяжелые металлы и их соли) отрицательно влияют на организм. Это влияние вызывает ряд изменений, приводящих к увеличению количества свободных радикалов, которые, в свою очередь, повреждают различные молекулы и внутриклеточные структуры.
Некоторые аспекты антиоксидантно-антирадикальной системы организма
Поскольку активные формы кислорода неспособны проникать сквозь мембрану, их повреждающее действие на клетку сводится к стимуляции перекисного окисления липидов в мембране. Вследствие этого защита от внешнего воздействия активных форм кислорода сводится к ликвидации липидных гидропероксидов, которые инициируют свободнорадикальное окисление, протекающее в дальнейшем по принципу цепной реакции. Свободные радикалы повреждают наиболее слабые в энергетическом отношении связи. В основном это водородные связи белковых и других молекул. Действие молекулы антиоксиданта состоит в следующем. Молекула анти-оксиданта отдает водород и электрон, превращая, таким образом, свободный радикал в стабильную молекулу. Утрачивая водород и электрон, молекула антиоксиданта превращается в неактивный радикал, который не способен вызвать цепную реакцию и привести к повреждениям других молекул. Большинство компонентов антиоксидантнои системы характеризуется специфическим действием на различные звенья свободнорадикального окисления.
Главная роль в этой системе отводится молекулам, содержащим в своей структуре относительно легко разрываемые водородные связи, которые действуют по принципу конкурентного ингибирования: они быстрее и легче нейтрализуют свободные радикалы, отдавая им водород, и таким образом уменьшая количество повреждений среди других молекул. К ним относят систему глутатиона и цистеин (Зайцев В.Г., 1998).
Главным органом синтеза глутатиона у млекопитающих является печень. Она обеспечивает около 90% всего циркулирующего в крови глутатиона (Deleve L.D., Kaplowitz N. 1990).
Глутатион плазмы утилизируется тканями организма посредством глутамильного цикла. Поступление глутатиона из плазмы крови в ткани контролируется активностью гамма-глутамилтранспептидазы, а ферментом, лимитирующим скорость синтеза глутатиона, является гамма-глутамилцистеинсинтетаза (Dahm L.J., Samiec P.S., Eley J.W. et al., 1993).
Для ликвидации избыточного количества свободных радикалов в организме существует многоступенчатая система, состоящая из компонентов как ферментной, так и неферментной химической природы. К ферментативной части относятся ферменты, направленно элиминирующие активные формы кислорода - каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза, глутати-онпероксидазы, глутатионредуктаза, глутатионтрансфераза.(Зайцев В.Г., Закревский В.И., 1998).
Супероксиддисмутаза - восстанавливает супероксиданион до мале-кулярного кислорода и перекиси водорода; глутатионпероксидазы - нейтрализуют промежуточные продукты перекисного окисления липидов, или токсические вторичные продукты свободнорадикального окисления, некоторые из них также могут разлагать перекись водорода до кислорода и воды, восстанавливаются глутатионредуктазой; глутатионредуктаза - внутриклеточный флавопротеид, поддерживает концентрацию восстановленного глутатиона. Глутатионтрансфераза - ингибирует инициацию перекисного окисления липидов, обезвреживает некоторые высоко реакционноспособ-ные продукты метаболитов в печени. Каталаза — гемовый фермент, расщепляет перекись водорода (Шумский В.А., 2005).
К неферментным составляющим антиоксидантной системы относятся витамины А, Е, С, а также соединения некоторых металлов с переменной валентностью, например соединения железа и меди (Зайцев В.Г., Островский О.В., Закревский В.И., 2002). Витамин Е локализуется в мембранах и является универсальным протектором мембран клеток любой ткани. Реагирует со свободными радикалами, синглетным кислородом и супероксид радикалом ингибируя цепи окисления не только на стадии обрыва цепей, но также является главным жирорастворимым антиоксидантом. Он участвует в регуляции процессов перекисного окисления липидов на мембранах клеток, а также во внутриклеточных липидных структурах.
Витамин С восстанавливает окисленные формы витамина Е, накапливается в надпочечниках и в соединительной ткани, где участвует в гид-роксилировании при синтезе гормонов и коллагена. (Бурлакова Е.Б., 1992; Зборовская, И.А., 1995; Зенков, Н.К., Меныцикова, Е.Б., Шергин, СМ., 1993; Кения, М.В., Лукаш, Л.И., Гуськов, 1993).
Образование избыточного количества свободных радикалов в клетке и в неклеточном веществе тормозится физиологической антиоксидантной системой (Воскресенский О.Н., Бобырев В.Н., 1992, 1989). Антирадикальное ингибирование осуществляется цепью: глутатион - аскорбат - токоферол, транспортирующей электроны в составе атомов водорода от НАД Н и НАДФ Н к свободным радикалам. Таким образом, обеспечивается стационарный крайне низкий уровень свободнорадикальных состояний липидов и биополимеров в клетке.
Ретинол (витимин А) и его производные легко окисляются, конкурируя за активные формы кислорода и радикалы с биомолекулами и тем самым защищая последние от окисления. Они защищают белки и нуклеиновые кислоты гораздо слабее, чем липиды; могут проявлять прооксидантное действие, поскольку продукты их окисления обычно достаточно легко вовлекаются в дальнейшее развитие реакций свободнорадикального окисления. Ретинол и его производные способны взаимодействовать с различными свободными радикалами, присоединяя их по двойной связи.
Динамика приростов живой массы бычков при введении в рацион арабиногалактанов
При изучении влияния скармливания арабиногалактана в показателях прироста живой массы на протяжении всех семи месяцев эксперимента отчетливо проявлялась выраженная тенденция. Было установлено, что скармливание арабиногалактана способствовало повышению интенсивности роста животных опытной группы (табл. 2).
Как видно из таблицы 2, на протяжении всего опыта живая масса бычков опытной группы была выше, чем в контроле. При постановке на опыт живая масса животных контрольной группы незначительно отличалась от таковой у опытной группы. По результатам взвешивания животных в возрасте 2-х месяцев данный показатель превысил контрольное значение на 8,1% (Р 0,05). Среднесуточный прирост живой массы в контрольной группе равнялся 0,545 кг, а в опытной - 0,589 кг. Скармливание арабиногалактана в двухмесячном возрасте, в соответствии с ранее приведенной схемой, было прекращено.
В возрасте 4-х месяцев была отмечена разница по живой массе между животными контрольной и опытной групп. Она составила 7,1% (Р 0,05) в пользу опытной группы. Мы объясняем этот факт тем, что в организме животных опытной группы в результате скармливания арабиногалактана обмен веществ поднялся на более высокий уровень в начальной стадии эксперимента. Животные получили так называемый «хороший старт» и благодаря этому сумели превзойти контрольную группу по ряду показателей в более позднем возрасте.
В возрасте 5-ти месяцев животным опытной группы начали вводить в рацион арабиногалактан в дозе 20 г/гол в сутки. Контрольная группа, как и прежде, получала только основной рацион.
К 6-месячному возрасту, после 30-дневного скармливания препарата, прирост живой массы у животных опытной группы превысил контрольное значение на 8,3% (Р 0,05). В возрасте 7 месяцев прирост живой массы в опытной группе превысил контрольное значение на 9,3% (Р 0,05).
В возрасте животных 8 месяцев было проведено заключительное взвешивание. Результаты взвешивания показали, что животные опытной группы дали на 6,1% привеса больше, чем контрольные. Мы объясняем это тем, что количество скармливаемого арабиногалактана было недостаточно для животных такого возраста и такой массы для более выраженного эффекта. Поэтому прирост живой массы относительно контроля составил за этот период всего 6%, а не 7,8%, как в среднем за весь период проведения эксперимента. Такой, относительно небольшой, но стабильный прирост живой массы мы объясняем тем, что арабиногалактан не относится к числу ростстимулирующих веществ; увеличение среднесуточного прироста живой массы является следствием улучшения протекания обменных процес сов в организме животных, увеличение адаптивных способностей и снижение отрицательного эффекта свободных радикалов и продуктов перекисно-го окисления липидов на организм.
Результаты многолетних исследований состояния неспецифической резистентности организма сельскохозяйственных животных свидетельствует о том, что защитные силы организма являются динамичным показателем и определяются как генетическими особенностями, так и воздействием различных факторов окружающей среды (Жосан Н.С., 1998). То же самое можно сказать и о продуктивности, но в отличие от резистентности продуктивность сельскохозяйственных животных в значительной степени обусловлена поступающими извне питательными веществами и связана с обменными процессами, протекающими в организме. Величину и скорость обменных процессов можно определить по изменениям концентрации метаболитов в крови. Являясь внутренней средой организма, кровь обладает постоянством состава, но в то же время это одна из изменчивых систем, отображающая изменения, которые происходят в организме. Таким образом, по определенным показателям можно судить об адаптационных способностях животных.
В настоящее время имеются данные (Рецкий М.И., 1997; Каверин Н.Н., 2000), что у крупного рогатого скота формирование полноценной системы антиоксидантной защиты происходит только к месячному возрасту. При этом у телят в возрасте до 10 дней она сформирована не полностью и характеризуется низким функциональным потенциалом как ферментативного, так и неферментативного звеньев. В связи с этим нами изучалось влияние арабиногалактана на организм телят начиная с месячного возраста, когда антиоксидантная система прошла окончательное становление. кормления препарат смешивали с молоком и выпаивали животным опытной группы. Животные контрольной группы получали только основ ной рацион. Количество арабиногалактана составило 10 г/голову в сутки.
Влияние скармливания арабиногалактана на тиолдисульфидное соотношение
Показатели тиол-дисульфидной системы свидетельствуют о повышении неспецифической резистентности у животных опытной группы по сравнению с контролем (табл. 3). У животных опытной группы в возрасте 5-ти месяцев тиол-дисульфидное отношение превышало контрольное значение на 49% при взятии крови до кормления, на 52%- через 1 час после кормления, и на 45% - через 3 часа после кормления.
В возрасте 8 месяцев у животных опытной группы тиол-дисульфидное отношение превышало контрольное значение на 81% при взятии крови до кормления, на 33% - через 1 час после кормления и на 17% через 3 часа после кормления. Вследствие повышения концентрации сульфгидрильных групп и одновременного снижения дисульфидных групп у животных опытной группы тиол-дисульфидное отношение существенно повысилось. Это говорит о том, что неспецифическая резистентность и буферная емкость антиоксидантной системы увеличились и, следовательно, увеличились адаптационно-защитные функции организма опытных животных по сравнению с контрольными.
Описанный комплекс изученных физиолого-биохимических показателей подтвердил однонаправленность совокупности биологических процессов, происходивших в организме молодняка крупного рогатого скота опытной группы, что и привело к увеличению живой массы в среднем за весь период эксперимента на 7,8% по сравнению с контролем.
Концентрация сульфгидрильных групп была выше на 5% у животных опытной группы по сравнению с контролем. Концентрация дисульфидных групп в опытной группе была на 6,8% ниже, чем в контроле. Тиолдисуль-фидное отношение в опытной группе превысило контрольное значении на 13%.
Поскольку все подопытные животные содержались в одинаковых условиях и на одинаковых рационах, можно сделать вывод, что увеличение показателей неспецифической резистентности у животных опытной группы вызвано действием арабиногалактана.
В целях определения продолжительности положительного эффекта на организм молодняка крупного рогатого скота скармливание арабиногалактана было прекращено в возрасте двух месяцев.
В возрасте 5-ти месяцев, после двухмесячного перерыва, телятам вновь начали скармливать арабиногалактан в соответствии с приведенной ранее схемой. Взятие крови у животных проводили до утреннего кормления, через один час и через три часа после него. Эти отрезки времени взятия образцов крови относительно времени кормления были избраны для характеристики динамики изменений концентрации продуктов всасывания из пищеварительного тракта и метаболитов, образующихся в процессе обмена веществ. Кроме того, это было сделано с целью определить изменения показателей неспецифической резистентности относительно времени кормления.
В пробах крови, взятой до кормления, концентрация тиоловых групп у животных опытной группы была выше, чем в контроле на 32%, концентрация дисульфидных групп у животных опытной группы напротив, была ниже на 26% (табл. 3 ). Тиолдисульфидное отношение в опытной группе превысило контрольное значение на 49%.
В пробах, взятых через один час после кормления концентрация тиоловых групп у животных опытной группы была выше, чем в контроле на 12%, концентрация дисульфидных групп у животных опытной группы была ниже, чем в контроле на 33%. Тиолдисульфидное отношение в опытной группе превысило контрольное значение на 52%.
В образцах, взятых через три часа после кормления, концентрация тиоловых групп у животных опытной группы была выше, чем в контроле на 35%, концентрация дисульфидных групп у животных опытной группы была ниже, чем в контроле на 41%. Тиолдисульфидное отношение в опытной группе превысило контрольное значение на 45%.
Несмотря на то, что скармливание препарата, содержащего арабинога лактан прекратилось, когда животные достигли двухмесячного возраста, показатели неспецифической резистентности у 5-месячных животных опытной группы были значительно выше, чем в контроле. Это дает основания полагать, что положительные изменения в организме телят, вызванные действием араби-ногалактана, имеют продолжительный характер.
В исследованиях Currier N.L. и его коллег (Currier NL, Lejtenyi D, Miller SC, 2003), проводивших исследование иммунных реакций у крыс, отмечается, что эффект от скармливания арабиногалактана сохраняется как минимум в течение нескольких недель. Эти данные явились также предпосылкой для проведения эксперимента с перерывом в скармливании арабиногалактана. Кроме того, данные Currier N.L. и коллег подтверждают результаты, полученные нами после взятия крови у бычков в возрасте 5-ти месяцев.
В третьем, заключительном периоде опыта при взятии крови до утреннего кормления концентрация тиоловых групп в плазме у животных, получавших арабиногалактан, была выше, чем в контроле на 10%, концентрация дисульфидных групп была ниже, чем в контроле на 39%. Тиолди-сульфидное отношение опытной группы превысило контрольное значение на 81% (табл. 3).
В пробах, взятых через один час после кормления, концентрация тиоловых групп была ниже, чем в контроле на 14%, концентрация дисульфид-ных групп была ниже, чем в контроле на 38%. Тиолдисульфидное отношение опытной группы было выше, чем в контроле на 33%о.
