Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Литературный обзор 8
1.1. Роль селена в штании сельскохозяйственной птицы 8
1.1.1. Содержание селена в кормах для птицы 8
1.1.2. Метаболизм селена в организме II
1.1.3. Профилактика болезней селеновой недостаточности 17
1.1.4. Селен в рационе сельскохозяйственной птицы 22
1.2. Глутатион и глутатионпероксидаза 25
1.2.1. Перекисное окисление липидов 25
1.2.2. Роль глутатиона в окислительно-восстановительных реакциях 30
1.2.3. Строение, свойства и механизм действия глутатионпероксидазы 34
CLASS Глава II. Материалы и методика исследования4 CLASS 2
2.1. Условия содержания и коршіения птиц 42
2.2. Методы биохимических исследований 45
CLASS Глава III. Результаты собственных иссвдоший и их обсуждение 4 CLASS 9
3.1. Влияние добавок селена на рост и развитие цыплят 49
3.2. Влияние селена на гемопигменты крови 58
3.3. Содержание глутатиона в крови 68
3.4. Глутатионпероксидазная активность эритроцитов 79
Научно-производственный опыт при напольном содержании цыплят-бройлеров . 88
Выводы 109
Рекомендации iii
Список лжерашн 112
Пнишение 137
- Роль селена в штании сельскохозяйственной птицы
- Глутатион и глутатионпероксидаза
- Условия содержания и коршіения птиц
- Влияние добавок селена на рост и развитие цыплят
Введение к работе
Актуальность темы. ХХУІ съезд КПСС, выдвигая широкую программу социального развития и повышения народного благосостояния, на первый план поставил задачу улучшить снабжение населения продуктами питания. Для решения этой задачи разработана Продовольственная программа СССР до 1990 года. Пленум ЦК КПСС, состоявшийся 24 мая 1982 года, одобрил эту программу.
В Продовольственной программе предусматривается осуществить меры по совершенствованию племенных и продуктивных качеств скота и птицы; обеспечить производство мяса птицы (в убойном весе) в 1985 году в количестве не менее 2,6 млн.тонн и в 1990 году 3,4-3,6 млн.тонн.
Бройлерное птицеводство, как наиболее скороспелая отрасль животноводства (за 7-8 недель вес одного бройлера достигает 1,3-1,6 кг при низких затратах кормов 2,5-3 кг.на I кг привеса), может обеспечить высокие темпы производства диетического мяса (В.М.Можаров и др., 1976).
Необходимым условием увеличения продуктов птицеводства и улучшения их качества является научно обоснованное балансирование рационов питания по всем компонентам, включая витамины и минеральные вещества.
Актуальность вопросов изучения и уточнения норм минерального питания сельскохозяйственной птицы особенно возросла с переводом птицеводства на промышленную основу, использованием высокоэнергетических рационов.
В последние годы в птицеводстве для повышения калорийности корма, особенно при выращивании цыплят на мясо, в рационы добавляют жиры, из которых при хранении образуются продукты окисления
- 5 -(перекиси, кетони и т.д.).
В целом хранившиеся корма имеют меньшую биологическую ценность и большую роль в этом играет неферментативное свободнора-дикальное окисление нестойких питательных веществ.
В литературе имеется достаточно данных о том, что рационы, содержащие окисленные жиры и имеющие недостаток витаминов Е, С и дефицитные по селену, приводят к различного рода патологическим состояниям.
Например, в птицеводстве имеют место заболевания: экссуда-тивный диатез, токсическая дистрофия печени, кормовая энцефало-маляпия и мышечная дистрофия.
Многими исследователями отмечено, что большинство процессов окисления можно затормозить добавлением антиокислителей.
JT.M.двинская С1970) установила, что применение антиоксидан-тов при содержании в рационе цыплят-бройлеров окисленных кормовых жиров до 4%, повышает содержание в организме витаминов А, Е и Д.
Ряд авторов указывают на роль антиоксидантов, селена и витамина Е для профилактики кормовой энцефаломаляции при выращивании цыплят (Л.М.Борисова, 1969; Л.М.двинская, 1970; В.И.Фиси-нин и др., 1971).
Исследованию влияния селена на продуктивность, обмен ве
ществ и физиологические показатели животных, в частности, цып
лят и кур, посвящено большое количество работ (Б.й.Георгиевский,
Ф.Г.Аюпов, 1968; Н.&. Q**ftA*b , 1970; И.И.Цалс, 1971; S. В^п-
cfii'Z 1973* <4.Т. УМ/э&гг-ю 1974* 0. Л }йо-а^о/еуг
1975; К.А.Бронникова и др., 1975; А.Б.Атлавин и др., 1977; иг. ви-' епЫ, , 1977; М. У. !<и>4 ,1977; А.М.Гробовский, 1979; Я.А.Никитин, А.А.Маловатская, 1980; И.А.Девеча, М.А.Клименюк, 1980;
/ >. аІ5І*шї , IS60; З , 1980).
Однако до настоящего времени ученые и специалисты не пришли к единому мнению о необходимости использования селена в качестве добавки в кормлении сельскохозяйственной птицы. До сих пор недостаточно изучен механизм действия селена, особенно в зависимости от возраста и пола, и, следовательно, отсутствует биохимическое обоснование использования селена в рационе сельскохозяйственной птицы.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в изыскании оптимальных параметров использования селена в качестве незаменимого фактора питания мясных цыплят, обеспечивающего нормализацию их роста и метаболизма благодаря участию в окислительно-восстановительных превращениях глутатиона.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Изучить глутатионпероксидазную активность эритроцитов.
Выявить характерные изменения окислительно-восстановительных реакций в организме в зависимости от возраста цыплят и от добавок селена.
Установить оптимальный уровень селена для нормального функционирования глутатионпероксидазной системы организма.
Определить влияние селена в комбинации с синтетическим антиоксидантом в рационе бройлеров на рост и развитие цыплят и на глутатионпероксидазную активность.
Установить взаимосвязь между развитием и биохимическими показателями организма, связанными с глутатионпероксидазной системой.
Научная новизна. На основании изучения глутатионпероксидазной системы организма, а также роста и развития цыплят в зависимости от добавок селена впервые показано, что селен способ-
- 7 -ствует стабилизации темпов роста в критический период развития цыплят путем нормализации окислительно-восстановительных процессов.
Научно-практическая ценность. Проведенная работа является частью комплексной темы: "Продуктивная функция и обмен веществ у сельскохозяйственной птицы мясного и яичного направлений продуктивности", входящей в кафедральную проблему "Пищеварение и обмен веществ у сельскохозяйственных животных в онтогенезе", разрабатываемой сотрудниками и аспирантами кафедры физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных ТСХА под руководством члена-корреспондента ВАСХНШГ, профессора Б.Й.Георгиевского.
Проведенные исследования позволили выявить характерные изменения глутатионпероксидазной системы у бройлеров в производственных условиях в зависимости от уровня селена в рационе, от возраста и от способа содержания.
Роль селена в штании сельскохозяйственной птицы
Селен (5е) - химический элемент главной подгруппы УІ группы периодической системы. Он является относительно редко встречающимся элементом. Известно более 40 микроминералов, содержащих селен. Природный селен представлен одним стабильным изотопом с атомной массой 79. Среднее содержание его в земной коре составляет 6-10- в почвах -10- в условиях селеновой провинции - 3,5-10- в пресных водах - 10- в морской воде - 10-, в организме растений и животных - 2 10-. Он занимает 36 место среди химических элементов земной коры в порядке уменьшения их концентрации (В.В.Ермаков, В.В.Ковальский, 1968; В.И.Георгиевский и др., 1979; С.Н.Касумов, 1979).
До недавнего времени соединения селена интересовали исследователей исключительно со стороны токсичности для животных и человека. Шварц и его сотрудники в 1957 году обнаружили удивительный факт: крайне токсический элемент селен оказался существенным компонентом пищи, отсутствие которого приводило к гибели клеток печени крысы. Для предотвращения некроза печени достаточно было присутствие в ткани всего лишь 0,1 миллионной доли селена. Примерно такие же количества селена, как выяснилось, предотвращают развитие мышечной дистрофии у крупного рогатого скота и овец, пасущихся на местности с недостаточным количеством селена. Они установили, что селен и его соединения способны предупреждать и излечивать экссудативный диатез цыплят.
Количество селена в организме животных определяется его содержанием в кормах. Растения получают селен из почвы, доступ -ность его зависит от формы соединений и химических параметров почвы, В щелочных почвах преобладают хорошо растворимые селена-ты, в кислых и нейтральных почвах селен находится в виде плохо растворимых комплексов с гидратом окиси железа.
По способности накапливать селен растения делят на 3 группы. Б группу, бедную Se f входит большинство злаковых трав, которые даже при обильном снабжении накапливают менее 5 мг/кг селена. Ко второй группе относятся зерновые культуры, которые способны накапливать большие количества селена (5-30 мг/кг). Третью группу составляют многолетние растения, которые могут содержать более 1000 мг/кг (А.Хенниг, 1976).
На щелочных почвах, где селен находится в форме водорастворимых соединений, растения очень легко поглощают его. В районах земного шара с такими почвами наблюдаются острые и хронические отравления селеном.
Птицы также подвергаются селеновому токсикозу. При высоком уровне элемента в диете у них замедляется рост, яйценоскость и высиживание цыплят. Куры и цыплята переносят более высокие концентрации селена в диете, чем другие виды птиц. При содержании селена в диете 2,5 Ю" 4 ни рост, ни выводимость цыплят не нарушаются (В.В.Ермаков, В.В.Ковальский, 1968).
Для любого вида животного трудно установить минимальное количество селена, потребляемого с пищей, которое вызывает симптомы хронического отравления. На величину токсической дозы влияют следующие факторы: индивидуальные отклонения, видовые различия, форма соединения селена и химический состав пиши, в том числе содержание белков (А.Моксон, 1962).
Выявлено большее содержание селена в кормах для птицы, богатых белком, по сравнению с кормами, обедненными белком ( -М І. W » JV. Thrrrrsosn- , 1971; Я 0« «/. , 1973). Содержание селена в пастбищных растениях, произрастающих на территориях, где не отмечен селеновый токсикоз, колеблется в следующих пределах: в Читинской области - 0,01-0,08 мг/кг; Красноярском крае - 0,12-0,5; Тувинской АССР - 0,063-1,1 мг/кг (К.А.Бронникова и др., 1975).
Исследованиями установлено, что территория Азербайджанской ССР является биогеохимической провинцией с низким содержанием селена. Низкое содержание селена в основном корме (0,0012 мг/кг) и воде (0,0025 мг/кг) отмечено на Бакинской птицефабрике (А.П. Гюльахмедов, 1974; Н.М.Ахмедов, Т.А.Керимов, 1976).
Итальянские исследователи ( $.? , J.yizxcL , 1977) отметили, что среди кормов для сельскохозяйственной птицы высоким содержанием селена характеризуется рыбная мука (4,18 мг/кг), меньшим - ячмень и кукуруза (0,09 мг/кг). Jilditm otz. (1975) обнаружена существенная разница по содержанию селена как между одними и теми же кормами, выращенными в различных районах, так и между разными корнами, выращенными в пределах одного района. Даже в районе, в котором отмечен относительно высокий уровень селена в почве, концентрация его во многих кормах составляла меньше 0,1 мг/кг, то есть меньше минимальной потребности животный и птицы.
Биологическая оценка кормов показала, что в растительных источниках доступность селена высокая и составляет 60-90$, а в животных - низкая (менее 25$) ( Мі геа и /а п f 1981).
Глутатион и глутатионпероксидаза
В физиологических условиях в организме постоянно поддерживается определенный уровень перекисного окисления липидов (А.И.Журавлев, А.И.Журавлева, 1975). Активация этого процесса относится к числу неспецифических изменений на клеточном и субклеточном уровнях, развивающихся под влиянием различных стрессоров, будь то холод, гипоксия, инфекции, физическое напряжение и ряд других факторов (Ю.А.Владимиров, А.Й.Арчаков, 1972; Е.Б.Буряакова и др., 1975; А.И.Журавлев, 1982; А.В.Семенюк и др., 1963).
Большая часть ненасыщенных жирных кислот находится в фосфо-лилидах мембран. Поэтому мембраны, содержащие большое количество ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах, особенно чувствительны к окислению, следствием которого могут быть деструкция и изменение проницаемости биологических мембран, в конечном итоге приводящие к нарушению общего метаболизма клетки. Такими мембранами являются плазматические мембраны эритроцитов. Плазматические мембраны эритроцитов очень легко подвергаются липидному переокислению, не только вследствие высокого содержания в них полиненасыщенных жирных кислот (ПБЖК), но и в результате прямого контакта с молекулярным кислородом ( 6. - Сет is е &Z. , 1975).
Одним из процессов, которые наиболее часто приводят к возникновению вредных радикальных реакций in О-ІІҐО , является распад гидропероксидов липидов (ПШ). Хорошо известно, что в ПБЖК в липидах, содержащие метиленовые группы, чрезвычайно легко подвергаются окислению - как обычному автоокислению, так и ферментативному, и при этом образуются ПШ (У.Прайор, 1979).
Процесс образования перекисей липидов имеет свободноради-кальный механизм, характерный вообще для реакций окисления органических соединений непосредственно молекулярным кислородом.
Свободнорадикальное окисление постоянно протекает в норме во всех тканях живых организмов, и свободнорадикалъные процессы при их низкой интенсивности являются одним из типов нормальных метаболических процессов (А.И.Журавлев, 1968).
Более сильное развитие СРО приводит последовательно к инги-бированию активности мембраносвязывающих ферментов, а затем и к разрушению мембран.
Несколько причин, вызывающих активацию СРО в тканях живого организма: 1. Недостаток в пищевом рационе биоантиокислителей (например, токоферолов, витамина К, микроэлемента селена и др.) и их синергистов (аскорбиновой и лимонной кислоты), что наиболее часто проявляется в зимне-весенний период. 2. Поражающее действие ряда внешних факторов: а) химических; б) физических. 3. Систематический, хронический стресс. 4. Гипокинезия на фоне избыточного и несбалансированного пищевого рациона становится все более распространенным состоянием человека и сельскохозяйственных животных в условиях промышленного животноводства (А.И.Журавлев, 1982).
Важное свойство свободных радикалов заключается в том, что сколько бы раз ни произошла реакция радикала с молекулами, число свободных радикалов не изменится (принцип неуничтожимости свободной валентности). В присутствии кислорода радикалы R (НЖК) соединяются с молекулами О2 и при этом образуется новый свободный радикал В02 (перекисши радикал НЖК).
Условия содержания и коршіения птиц
Опыты проводились на Петелинской птицефабрике Московской области на цыплятах четырехлинёйного кросса "Бройлер-6". Два опыта (ноябрь-декабрь 1982г.; апрель-май 1983г.) проводились по одинаковой схеме при клеточном содержании (табл.1) I опыт носил рекогносцировочный характер. Для опыта было подобрано пять групп из числа цыплят, сидящих в одном птичнике, по 180 голов в каждой группе. Птица была разделена по полу и размещена в параллельных батареях, чтобы условия содержания и микроклимата были одинаковыми.
Цыплята первой группы (контрольная) получали стандартный рацион. Нормы питательных веществ в комбикормах для бройлеров разработаны ВНИИТИП, утверждены МСХ СССР и положены в основу стандартных рационов (ГОСТ 18221-72). В основном рационе содержалось 0,09-0,15 мг/кг селена.
Цыплята четырех опытных групп с 3-х суточного до 7-ми недельного возраста получали добавки: 2-я группа - 0,3 мг селена; 3-я группа - 1,0 мг селена на кг корма в виде селенита натрия; 4-я группа - 200 мг сантохина на I кг корма и 5-я группа - 200 мг/кг сантохина и 0,3 мг/кг селена в комбинации. Поение вволю. В течение опыта наблюдали за состоянием цыплят,сохранностью поголовья, с 4-х недельного возраста учитывали еженедельные прирос-путем взвешивания.
Третий научно-производственный опыт проведен при напольном содержании (август-октябрь 1983г.).
Для опыта было подобрано два птичника - один контрольный, второй опытный (табл.2). При подборе птичников учитывали равные показатели по продуктивности предыдущих партий цыплят.
Цыплята с инкубатора были параллельно разделены и размещены в обоих птичниках. В качестве подстилочного материала использовали древесные опилки. Цыплята контрольного птичника получали натуральный рацион. Цыплята опытного птичника с 10-ти суточного до 49-дневного возраста дополнительно получали 0,3 мг/кг селена в виде селенита натрия. Б течение опыта наблюдали за развитием цыплят. Б конце опыта учитывали следующие показатели: средний живой вес, процент сохранности, среднесуточный привес, расход корма на кг привеса и выход мяса по категориям. Б период проведения эксперимента с трехнедельного возраста кровь исследовали на биохимические показатели. Кровь брали еженедельно, до утреннего кормления. Для взятия крови из каждой группы использовали по 8 цыплят - 4 курочек, 4 петушков.
Активность глутатионпероксидазы (КФ I.II.1.9) определяли по методу Раді;a , t)aU ii te (1967). Свежеполученную кровь промывали 3 раза по 10 минут на холоде при 2000 об/мин 5-кратным объемом изотоничного (0,9%) фосфатного буфера с 2 мМ ЭДТА (рН 7,2) для полного удаления плазмы. Осадок эритроцитов добавлением того же буфера доводили до первоначального объема крови и гемолизировали бидистиллированной водой (соотношение 1:20 по объему) в присутствии 0,1% раствора тритона Х-100 в течение 10 минут при +4С. Затем пробы центрифугировали при 5000 об/мин 15 минут и в надосадке определяли активность фермента. Инкубационная среда в кювете объемом 3 їм содержала 50 мМ К-фосфатный буфер; рН 7,0; I мМ ЭДТА; 0,85 мМ восстановленного глутатиона; 0,12 мМ НАДШ; 0,3 мМ ЫаА/г ; I единицу активности глутатионредуктазы и 0,05 мл ферментного раствора. Кювету помещали в спектрофотометр (СФ-26) и ждали 3 минуты для прекращения самопроизвольной реакции и выравнивания температуры. После этого вносили 0,3 мл 3 мМ HgOg и регистрировали падение оптической плотности при 340 нм в течение 2 минут. Для измерения скорости неферментативного окисления CSH в отсутствие глутатионпероксидазы в кювету помещали все необходимые компоненты, исключая исследуемый ферментный раствор. Активность глутатионпероксидазы определяли по скорости окисления НАДФН в мк моль/мин.
Влияние добавок селена на рост и развитие цыплят
Как следует, из главы I обзора литературы, многие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что микродобавки селена в рацион сельскохозяйственной птицы способствуют предупреждению многих болезней недостаточности, стимулируют рост и развитие, увеличивают яйценоскость, сохранность молодняка и улучшают ряд других продуктивных качеств. Однако, в литературе данные о нор-мах и потребностях птицы в селене различны. К настоящему времени еще не определены оптимальные дозы в отдельные периоды индивидуального развития. Мы в опытах изучали влияние добавок селена в разные периоды развития цыплят.
Как уже отмечалось выше, исследованиями Л.М.Двинской (1970) на Петелинской птицефабрике установлено, что добавки антиокси-дантов в рацион бройлеров также оказывают благотворное действие на рост и развитие цыплят.
По литературным данным селен служит синергистом биогенного антиоксиданти токоферола, применение их в комбинации дает положительные результаты.
Синергизм более вероятен, если оба биоантиокислителя предохраняют друг друга: это обеспечивается различием механизмов их действия. Антирадикальный ингибитор обрывает цепи, тормозит образование перекисей и предохраняет антиокислитель, разрушающий перекиси, уменьшает число образующихся радикалов и защищает антирадикальный ингибитор (Е.Б.Бурлакова, Н.М.Эмануэль, I960; Н.М. Эмануэль, 1963).
Токоферолы являются "ловушкой" свободных радикалов (У.Прай op, 1979). Предполагается, что взаимодействие между селеном и токоферолом на клеточном уровне проявляется в их влиянии на образование перекисей. Витамин Е - сильный антиоксидант, ингибирует образование перекисей в тканях, тогда как селен в составе глутати-онпероксидазы разрушает эти токсические продукты (В.И.Георгиевский и др., 1979).
Определенных сведений о действии селена в комбинации с синтетическими антиоксидантами в доступной нам литературе мы не обнаружили. Учитывая все это, одной группе цыплят дополнительно давали селен совместно с сантохином.
В период проведения эксперимента исследовали еженедельные приросты цыплят путем взвешивания, сохранность поголовья, расход корма. Для взвешивания в каждой группе выделили контрольные клетки, в каждой из которых в течение всего опыта содержали по 28 голов цыплят, петушков и курочек раздельно. Взвешивание цыплят проводили еженедельно с 4-недельного возраста. Из представленных в таблицах 3 и 4 результатов видно, что как петушки, так и курочки второй и третьей группы развивались лучше, по сравнению с другими группами.
В 6-ти, 7-ми и 8-ми недельном возрасте наблюдалось достоверное повышение живой массы курочек П и Ш группы по сравнению с контролем (табл.4).
Рядом проведенных кафедрой исследований и по наблюдениям специалистов на практике установлено, что у цыплят в определенный период роста появляются массовые случаи функциональных нарушений, замедляется рост, регистрируется сравнительно больше падежа. По-видимому, в этот период в организме происходит перестройка обмена веществ, растет обмен липидов, а углеродный обмен, наоборот, уменьшается. Возможно, этот период еще соответствует периоду, когда формирование гуморальных факторов защиты организма находится в стадии завершения и цыплята наиболее чувствительны к воздействию различных факторов. Этот критический период развития чаще всего соответствует 5-ти и 6-ти недельному возрасту.
В нашем опыте значительное замедление роста отмечалось у петушков У группы в возрасте 35 дней. В шестинедельном возрасте среднесуточные привесы у петушков П, Ш и У групп, получавших добавки селена, повысились, а в контрольной и в группе с сантохи-ном - снизились.
А у курочек этот критический период более выражен и соответствует 5-ти недельному возрасту (табл.4). В этот период во всех группах, за исключением третьей, наблюдается снижение привесов. В 6-ти недельном возрасте привесы во всех опытных группах выше по сравнению с контролем.
Вероятно, в этот период у цыплят потребности в селене больше и его поступление в организм положительно сказывается на развитии цыплят.
Из приведенных в таблице 6 сравнительных характеристик влияния добавок селена и сантохина на некоторые зоотехнические показатели видно, что добавки селена способствуют получению дополнительных приростов. Во П и Ш группе наибольшие среднесуточные приросты живой массы на 8-10$ больше по сравнению с контролем. В группе, получавшей 0,3 мг/кг селена, отмечены наименьшие затраты корма на единицу прироста живой массы.
