Содержание к диссертации
Введение
1. Общая характеристика работы 3
2. Обзор литературы 7
2.1. Секреторная функция желудочных желез и их роль в пищеварительном процессе 7
2.2. Сравнительно-видовые отличия секреции желудочного сока у млекопитающих и птиц 13
2.3. Сравнение адаптации желудочных желез собак и птиц к действию пищевых и непищевых факторов 21
2.4. Растворы активного гипохлорита натрия (PATH), способы их получения, сферы применения и влияние на секреторную функцию пищеварительных желез 24
3. Материал, условия и методы проведения исследований...31
3.1. Характеристика условий выполнения опытов 31
3.2. Физиологические методы исследования 33
3.3. Биохимические методы 36
3.4. Математический анализ результатов 38
4. Результаты исследования 40
4.1. Сравнение возбуждения секреции сока у собак в зависимости от способа выпаивания и концентрации РАГН 40
4.2. Исследование возможности выпаивания курам РАГН вместо питьевой воды и секреторной реакции их желудочных желез 51
4.3. Сравнительно-видовой анализ интенсивности возбуждения желудочных желез собак и кур при выпаивании им РАГН вместо питьевой воды 61
4.4. Адаптация желез к выпаиваниям РАГН и её сравнительно-видовой анализ 76
4.5. Испытание возможности и целесообразности применения PATH в слабой концентрации в птицеводстве 88
5. Обсуждение результатов исследования 93
6. Выводы 104
7. Рекомендации для практического применения 105
8. Список использованной литературы 106
9. Приложения 130
- Секреторная функция желудочных желез и их роль в пищеварительном процессе
- Растворы активного гипохлорита натрия (PATH), способы их получения, сферы применения и влияние на секреторную функцию пищеварительных желез
- Сравнение возбуждения секреции сока у собак в зависимости от способа выпаивания и концентрации РАГН
- Сравнительно-видовой анализ интенсивности возбуждения желудочных желез собак и кур при выпаивании им РАГН вместо питьевой воды
Введение к работе
В настоящее время в медицинской и ветеринарной практике находят применение растворы активного гипохлорита натрия (PATH) в связи с универсальностью его влияния на системы организма и с одновременным его бактерицидным действием как в организме, так и во внешней среде (44, 84, 122, 154).
На кафедре физиологии ДальГАУ накоплен значительный объем материалов о клинической эффективности PATH при лечении гастроэнтеритов как незаразной (Бердников П.П., Диких И.П., Кладь Е.А. и др., 1999-2002), так и инфекционной этиологии (Бердников П.П., Кладь Е.А., Диких И.П., 1999, 2000, 2002) у разных видов животных. Предприняты исследования и по изучению механизмов влияния PATH на секреторную и моторную функции желудка (Бердников П.П., 1999, 2000; Михеева С.Н., 1999-2002), а также на секреторную функцию поджелудочной железы (Карамушкина СВ., 2000-2003), в которых было показано стимулирующее влияние PATH на функции исследованных органов у собак.
Однако все цитированные работы были выполнены в клинических исследованиях на разных видах млекопитающих, а в физиологических - на собаках. При этом во всех случаях PATH вводили принудительно, перо-рально. Возникла необходимость испытания этих растворов на продуктивных птицах, в частности - на курах. Но птицам вводить перорально принудительно сложно и нерентабельно. Встал вопрос о вольном выпаивании РАГН в более слабых концентрациях вместо питьевой воды. При этом было неизвестно, будут ли птицы потреблять эти растворы, а если будут, то окажут ли они в низких концентрациях стимулирующее влияние на железистый аппарат, поскольку даже на млекопитающих этот вопрос также не изучался. Кроме того, неизвестным является и вопрос о допустимой про должительности замены воды на РАГН и о продолжительности перерывов между курсами выпаиваний.
С другой стороны, представлял интерес этот вопрос и с научной точки зрения, поскольку в эволюционном плане собаки и куры являются представителями разных зоологических классов и можно было ожидать как сходств в действии PATH на секреторный процесс, так и существенных различий.
Необходимость нашего исследования, его цель и задачи были продиктованы тем, что нами впервые на фистулированных собаках и курах были выполнены сравнительно-видовые испытания секреторной реакции желудочных желез на растворы активного гипохлорита натрия.
Цель работы - изучить в сравнительно-видовом аспекте реакцию желудочных желез, её интенсивность и продолжительность у собак и кур на пероральное введение растворов гипохлорита натрия и исследовать возможность применения их в птицеводстве.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Сравнить интенсивность возбуждения желудочных желез у собак при принудительном дозированном введении PATH в концентрации 500 мг/л и при его выпаивании вместо питьевой воды в концентрации 100 мг/л.
2. Исследовать возможность выпаиваний курам вместо питьевой воды РАГН в концентрации 100 мг/л.
3. Сравнить интенсивность секреторной реакции желез у собак и кур при выпаивании им PATH вместо питьевой воды.
4. Сравнить продолжительность развития адаптации желез собак и кур после начала и после отмены выпаивание РАГН.
5. Испытать возможность и целесообразность перорального применения РАГН в птицеводстве. Научная новизна. Впервые изучена реакция желудочных желез на пероральное введение растворов активного гипохлорита натрия разными способами, в разных концентрациях и дана их сравнительная оценка.
Впервые выполнена сравнительно-видовая оценка возбуждения желудочных желез при пероральных введениях PATH представителям разных зоологических классов животных.
Изучено влияние слабых растворов РАГН на переваримость протеина в рационе и энергию роста птиц как результат возбуждения их желудочных желез.
Теоретическая значимость и практическая ценность работы.
Наши экспериментальные материалы об изменениях секреторной функции желудочных желез в зависимости от способов введения и концентраций растворов углубляют и расширяют представления о свойствах и сферах применения активного гипохлорита натрия. Сравнительно-видовые испытания реакции желез собак и кур расширяют представления об общебиологических закономерностях возбуждения железистого аппарата желудка у представителей разных зоологических классов.
Практическую ценность представляют полученные нами сведения об особенностях возбуждения желудочных желез в зависимости от концентрации растворов, а также впервые полученные материалы о продолжительности адаптационной реакции желез после отмены введения препарата. Для производства практическую ценность представляют добытые нами сведения о влиянии выпаиваний РАГН в слабых концентрациях на переваримость протеина и на энергию роста бройлеров.
Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе при чтении лекций по физиологии пищеварения, фармакологии и по патологии органов пищеварения. Основные положения, выносимые на защиту
1. Секреторная реакция желудочных желез в зависимости от способа выпаивания и концентрации РАГН.
2. Сравнительно-видовая оценка интенсивности возбуждения и продолжительности адаптации желудочных желез собак и кур на пероральное введение PATH.
3. Применение РАГН в птицеводстве, его влияние на переваримость протеина и энергию роста птиц.
Апробация работы. Основные положения и материалы исследования доложены и обсуждены на научных конференциях института ветеринарной медицины и зоотехнии ДальГАУ (1999-2002 г.г.), на 8 международном конгрессе по проблемам ветеринарной медицины (Москва, 2000 г.), на 1 международной научной конференции по ветеринарной медицине мелких домашних животных (Уфа. 2000 г.), на международной конференции по достижениям ветеринарной медицины (Барнаул, 2002 г.), на 3 региональной научно-практической конференции молодых ученых (Благовещенск, 2002 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах компьютерного текста на русском языке. Содержит общую характеристику работы, обзор литературы, материал и методы, результаты исследования, обсуждение результатов, выводы, рекомендации для практического применения и приложения. Список использованной литературы включает 206 источников, в том числе 36 источников иностранных авторов. Работа иллюстрирована 25 таблицами и 7 рисунками.
Секреторная функция желудочных желез и их роль в пищеварительном процессе
В системе пищеварительных органов желудку принадлежит центральное положение, и от его функционирования во многом зависят процессы механической, физической и химической обработки корма, направленной на гидролиз питательных веществ потребленного рациона до мономеров, способных всасываться в кровь. При этом функции желудка многогранны. Особенно следует отметить его резерву арную функцию, направленную на накопление потребленного корма, Не менее важна и барьерная функция за счет бактерицидных и бактериостатиче-ских свойств желудочного сока. Но особенно важное значение имеют секреторные процессы в желудке, обеспечивающие начало химического гидролиза питательных веществ. Кроме того, секреторная функция железистого аппарата желудка оказывает рефлекторное и гуморальное влияние на течение пищеварительного процесса в нижележащих отделах и в частности, в двенадцатиперстной кишке ( 54, 81, 136).
Эпителий , покрывающий слизистую оболочку желудка, отделяет слизь. На ее поверхности открываются многочисленные отверстия трубчатых желез, расположенных в толще слизистой оболочки. Внутренняя поверхность этих желез выстлана многими разновидностями клеточных элементов, основными из которых в функциональном отношении являются три разновидности: а) главные (пепсиновые) клетки, секретирую-щие пепсиноген и другие ферменты желудочного сока; б) обкладочные (париетальные), которым приписывают функцию секреции соляной кислоты и воды; в) добавочные (мукоидные), вырабатывающие слизистый секрет (142).
В соответствии с особенностями состава секретируемого желудочного сока, желудок подразделяют на 3 секреторные зоны, в каждой из которых расположены железы с соответствующим названием.
Кардиальная зона, в которой открываются отверстия кардиальных желез, внутренняя поверхность трубок у которых выстлана добавочными (слизистыми) железистыми клетками. Соответственно, сок этих желез содержит только слизь. Эта зона незначительна по площади в виде узкого кольца до нескольких мм шириной рядом с пищеводным отверстием.
Фундальная зона. На поверхности ее слизистой оболочки открываются отверстия фундальных желез. В каждой из них различают шейку, тело и концевой отдел. Шейка выстлана обклад очным и клетками. Тело — главными, обкладочными и добавочными железистыми клетками. В концевых отделах трубок основную массу составляют главные клетки. В результате сок фундальных желез в своем составе содержит воду, слизь, соляную кислоту и ферменты.
Пилорическая зона расположена в области пилорического сфинктера (привратника). В шейке ее желез имеются добавочные клетки, а поверхность тела и концевых отделов трубок выстлана главными и добавочными клетками, а также большим количеством g-клеток, вырабатывающих гормон гастрин (9, 142).
Секрет желудочных желез трех описанных зон в целом и представляет собой желудочный сок чрезвычайно сложного химического состава. Из всех компонентов сока с точки зрения пищеварительного процесса особое место отводится соляной кислоте и ферментам, обеспечивающим процесс желудочного пищеварения.
Главной особенностью желудочных желез, отличающей их от всех других тканей организма, в том числе и от железистых, является их уникальная способность к образованию и выделению неорганической соляной кислоты в высоких концентрациях. Концентрация ионов водорода в желудочном соке выше их концентрации в крови, лимфе и межклеточной жидкости в 3 млн. раз. Этот факт дополнительно подтверждает, что источником ІҐ- ионов является не внутренняя среда организма, а синтетическая функция обкладочных клеток, выстилающих трубчатые железы (140).
Роль соляной кислоты заключается в активации процесса превращения неактивного пепсиногена в активный пепсин. Она обеспечивает кислую реакцию сока, при которой все ферменты сока проявляют свою максимальную активность. В кислой среде белки корма меняют структуру, в результате чего набухают, что увеличивает площадь их контакта с ферментом. Кроме того, соляная кислота является адекватным раздражителем рецептивных полей в рефлексах открытия и закрытия пилори-ческого сфинктера (85, 108).
Из числа ферментов, входящих в состав желудочного сока, главная роль принадлежит пепсинам, которых в настоящее время выделено и идентифицировано 6-8 видов, которые удобнее разделить на 2 группы (3). Пепсины первой группы секретируются фундальными, второй - пи-лорическими железами и железами начального отдела двенадцатиперстной кишки. Все пепсины секретируются в неактивной форме пепсиноге-нов. Ингибиторами их активности является короткая пептидная цепь. Процесс активации заключается в отщеплении этой цепи от основной молекулы фермента, что происходит только в присутствии соляной кислоты, в результате чего появляются молекулы активных пепсинов, а далее процесс идет аутокаталитически. Начинается процесс активации при изоэлектрической точке белков - рН 5,4, а наиболее интенсивно происходит при оптимальном рН среды 2,0.
Растворы активного гипохлорита натрия (PATH), способы их получения, сферы применения и влияние на секреторную функцию пищеварительных желез
В настоящее время в медицинской практике все более широкое применение находят растворы активного гипохлорита натрия (РАГН). Их получают электрохимическим способом путем пропускания в специальных аппаратах - электроактиваторах постоянного электрического тока через водные растворы NaCl. В тех случаях» когда конечный продукт предназначен для внутривенных вливаний, ток пропускают через изотонический раствор NaCl. В результате электролиза в водной среде образуется гипохлорит натрия NaOCl, который является активным окислителем (99). Был выяснен и основной механизм его действия (161, 174, 176, 195, 199). В присутствии органических веществ он окисляет их по реакции:
В организме NaOCl освобождает активный кислород, окисляя содержащиеся там токсичные вещества (билирубин, мочевину, аммиак, мочевую кислоту, креатинин, холестерин, ацетон, этанол, метанол и многие другие). Именно поэтому аппарат для электрохимического получения гипохлорита натрия был назван ЭДО (электрохимический деток-сикатор организма).
В последующем было неоспоримо доказано, что основная роль в бактерицидном действии нейтрофилов принадлежит гипохлорной кислоте НСЮ, а точнее ее аниону СЮ", которые вырабатываются самими фагоцитирующими лейкоцитами. Образование гипохлорита в нейтрофи-лах происходит из перекиси водорода и любого хлорида в присутствии естественного катализатора миелопероксидазы (МПО) по реакции:
Гипохлорная кислота и ее соль гипохлорит натрия в водных растворах (каковым является и среда в организме) образуют равновесие: Равновесные ионы имеют малые размеры, поэтому легко могут проникать в цитоплазму клеток, оказывая свое специфическое действие. Более того, он в цитоплазме лейкоцитов стимулирует образование собственного гипохлорита (177, 178). Таким образом, гипохлорит натрия, введенный в организм, не является для организма инородным, что весьма важно с точки зрения его безвредности. Напротив, являясь переносчиком активного кислорода, препарат моделирует окислительную (детоксицирующую) функцию печени и окислительную (фагоцитарную) функцию нейтрофилов (44). В отличие от эфферентных методов детоксикации, направленных на удаление из организма средних молекул, применение натрия гипохлорита разрушает крупные токсичные молекулы, расположенные как в плазме крови, так и на поверхности форменных элементов и в цитоплазме клеток (43, 109, 139, 149, 151, 152, 153). РАГН, введенный внутривенно, оказывает также и иммуномодули-рующее действие на функции иммунокомпетентных клеток. Особенно выражен иммуностимулирующий эффект слабых растворов гипохлорита - в концентрациях до 300 мг/л (42, 43, 46, 51, 64, 150, 152). Одним из положительных свойств натрия гипохлорита является то, что он увеличивает утечку ионов К+ из микробных клеток за счет окисления липидов их оболочки и тем самым вызывает их гибель. Он бактерициден по отношению к грамположительным, грамотрицательным, а также к антибиотикоустойчивым бактериям, то есть обладает универсально широким спектром бактерицидного действия, значительно превышающим бактерицидное действие других применяемых окислителей (45,46, 121,137, 172, 173). Гипохлорит натрия обладает также противогрибковым и антивирусным действием (175, 179, 188, 197, 206). Перечисленные свойства гипохлорита натрия, его антитоксическое, бактерицидное, антивирусное, противогрибковое и иммуномоду-лирующее действие нашли широкое применение в медицинской практике. С учетом того, что это же вещество в естественных условиях вырабатывается в клетках-фагоцитах, большинство из цитированных авторов считают, что эффект «родного вещества» и объясняет его безвредность для организма и высокую эффективность. В медицинской практике он с успехом применяется при токсикозах, перитонитах, в гнойной хирургии, при стоматологических и гинекологических заболеваниях, а также при лечении вирусных инфекций, дерматозах вирусного и грибкового происхождения (45, 139, 149, 153, 173, 175, 206 и др.).
Сравнение возбуждения секреции сока у собак в зависимости от способа выпаивания и концентрации РАГН
Задачей исследования было выяснение вопроса: могут ли желудочные железы собак возбуждаться при выпаивании им вместо питьевой воды раствора РАГН, в 5 раз слабее, чем общепринятая его концентрация, применяемая для принудительного выпаивания. Если возбуждение будет иметь место, то какова его степень, и сопоставима ли она со степенью возбуждения после принудительного выпаивания.
Для решения поставленной задачи необходимо было выполнить сравнительные испытания обоих способов выпаивания в идентичных условиях. С этой целью мы использовали собак с изолированными желудочками.
Для испытания принудительного способа голодных собак фиксировали в станке, выпаивали им РАГН в концентрации 500 мг/л, дозе 10 мл на 1 кг массы, собирали сок в течение 1 часа у голодных, затем скармливали всегда одинаковую (точно отмеренную) порцию корма и продолжали собирать часовые порции еще в течение 3 часов после кормления, наблюдая за развитием пищевого возбуждения желудочных желез после кормления на фоне введенной дозы испытуемого раствора.
Для испытания вольного выпаивания у собак после вечернего кормления убирали воду, а поилки наполняли PATH в концентрации 100 мг/л. Утром собаку фиксировали, собирали сок 1 час у голодной, затем кормили и продолжали собирать часовые порции также в течение 3-х часов.
При испытании каждого способа для сравнения выполняли еще по 2 варианта: интактный, при котором собаке ничего не вводили и не выпаивали и контрольный, при котором в одном случае выпаивали принудительно физраствор в той же дозе, во втором - на ночь вместо питьевой воды поилки наполняли физраствором, разбавленным в 5 раз (исходный раствор для электрохимического приготовления PATH). Каждый опыт в каждом варианте многократно повторяли.
Исследования показали, что в контрольном варианте (при выпаивании физраствора) показатели секреторного процесса были несколько выше, чем в интактном варианте, то есть физраствор несколько возбуждал секреторный процесс. Но различия между этими двумя вариантами были недостоверными и настолько незначительными, что в последующем описании приводить их не имеет смысла. Во всех предлагаемых ниже описаниях и иллюстрациях под обозначением «контроль» мы будем иметь в виду интактный контроль.
Сравнение изменений напряжения секреции желудочного сока в сравнении с контролем, приведенные в табл. 1, показало, что при использовании принудительного выпаивания раствора гипохлорита натрия в концентрации 500 мг/л и дозе 10 мл/кг уже у голодных собак возбуждает секрецию сока на 60%. При развитии пищевого возбуждения, вызванного кормлением собак через 1 час после введения раствора, преобладание напряжения секреции не только сохранялось, но и несколько нарастало. Если в течении 1-го часа после кормления преобладание над контрольным напряжением секреции составляло 57%, то в течение 2-го часа оно составило 67%», а третьего - 88%. Во всех часовых промежутках увеличение в сравнении с контролем было достоверным (Р 0,001).
Обращает на себя внимание тот факт, что при вольном выпаивании РАГН вместо питьевой воды в течение ночи, базисный уровень секреции желудочных желез утром у голодных собак не преобладал над уровнем контрольных наблюдений (см. 1 час до кормления в табл. 1). Но после кормления напряжение секреции сока у опытных собак был выше в течение 1, 2 и 3 часов соответственно на 11, 16 и 12%, чем у контрольных. Это преобладание было менее значительным, чем при принудительном выпаивании более концентрированного раствора, но и достаточно существенным, а в течение 2-го часа даже достоверным.
Еще большие различия были в показаниях концентрации свободной соляной кислоты при разных способах выпаивания и разных концентрациях РАГН. При принудительном выпаивании концентрированного РАГН голодным собакам уже в течение 1-го часа концентрация свободной НС1 в соке опытных собак составляла 267% в сравнении с контрольными, и в последующие 1-й и 2-й часы пищевого возбуждения также значительно преобладала (130% и 112% соответственно) и только в конце 3-го часа достигла уровня контрольных. При вольном же выпаивании слабого раствора базисная свободная НС1 у голодных собак отсутствовала, а в первые 2 часа после кормления была практически без изменений: 104, 106 и 96% в сравнении с контролем (табл. 2).
Относительно концентрации в составе желудочного сока фермента пепсина отмечается диаметрально противоположная закономерность (табл.3).
После принудительного выпаивания концентрированного раствора гипохлорита у голодных собак в течение 1-го часа после выпаивания различие между опытным и контрольным вариантами незначительное: у опытных собак преобладание концентрации пепсина составляло 12%. В процессе пищевого возбуждения, вызванного кормлением этих собак, в течение первого часа различия с контролем не было, а в течение 2 и 3-го часов у опытных собак концентрация была выше, чем у контрольных соответственно на 43% и 20%. Это различие существенное, но менее значительное, чем различия в концентрациях свободной соляной кислоты (табл. З в сравн. с табл. 2).
Сравнительно-видовой анализ интенсивности возбуждения желудочных желез собак и кур при выпаивании им РАГН вместо питьевой воды
Задача настоящего раздела нашего исследования состояла в том, чтобы подвергнуть подробному физиологическому сравнительно-видовому анализу изменения секреторной функции железистого аппарата желудка собак и кур, которым после вечернего кормления и до утра заменяли питьевую воду на РАГН в слабой концентрации (100 мг/л) при прочих равных условиях эксперимента. В процессе анализа мы обращали внимание как на наличие сходств в изменениях секреторной активности, так и на обнаруживаемые различия.
Поскольку функциональное состояние железистого аппарата проще выявить при его возбуждении естественным, адекватным раздражителем, мы у обоих видов животных вызывали пищевое возбуждение привычным для них кормом в привычной его дозе в каждом из многократно повторяющихся опытов.
Исследования показали, что до пищевого возбуждения у собак напряжение секреторного аппарата желудочных желез в опыте не отличалось от интактного контроля. У кур же, потреблявших ночью слабый испытуемый раствор вместо питьевой воды, еще до кормления напряжение секреторного процесса было на 25% выше, чем в интактном контроле (табл. 12).
После потребления корма секреция желудочного сока в течение 3-х часов как у собак, так и у кур в опытном варианте была выше, чем в контроле с некоторым преобладанием интенсивности возбуждения у кур в сравнении с собаками (у кур различия с контролем во всех часовых промежутках, кроме 2-го часа после кормления были статистически достоверными, Р 0,001).
Более ярко выраженные видовые отличия в возбуждении железистого аппарата желудка были отмечены при исследовании концентрации свободной соляной кислоты в составе секретируемого желудочного сока.
У голодных собак как в опытном варианте, так и в интактном контроле свободная соляная кислота в соке отсутствовала. У кур же на фоне высокой концентрации НО в голодном состоянии в интактном контроле, в опытном варианте концентрация ее была выше на 24% (табл. 13).
После кормления, в процессе развития пищевого возбуждения, у собак концентрация свободной соляной кислоты только во время мозговой фазы (в первые 2 часа) была незначительно выше. Причем отличие было недостоверным. У кур этот же показатель в опытном варианте статистически достоверно преобладал над показателями интактного контроля. В течение 1, 2 и 3 часов пищевого возбуждения в опыте концентрация была выше контрольной соответственно на 16%, 11% и 26%.
Еще более значительными были отмечены видовые различия концентрации в составе желудочного сока общего количества кислот (свободной НС1 + связанной НС1 + других кислот). У собак, потреблявших слабый РАГН вместо питьевой воды, утром в голодном состоянии общая кислотность желудочного сока была такой же, как и собак, потреблявших питьевую воду (табл. 14). В составе сока у опытных кур при тех же условиях до кормления общая кислотность сока была выше, чем в контрольном варианте на 24%. По-видимому, это преобладание было только за счет концентрации свободной соляной кислоты, поскольку в этих же пробах сока преобладание у опытных относительно свободной НС1 также было на 24% (см. табл. 13).
В процессе пищевого возбуждения после кормления у собак в опыте общая кислотность сока в течение 1 и 3-го часов была несколько ниже, а в течение 2-го часа - на 6% выше, чем в интактном контроле. А поскольку те и другие отличия были статистически недостоверными, можно в целом отметить, что отличий в общей кислотности сока у собак в опыте и контроле практически не было. У кур же нами было отмечено преобладание общей кислотности желудочного сока в течение всего периода развития пищевого возбуждения в опыте в сравнении с контролем: в течение 1-го часа на 17%, 2-го - на 9% и 3-го - на 21%. И эти отличия были в высокой степени достоверными (Р 0,01 - 0,001).
