Введение к работе
Актуальность темы. Одной из главных задач современной сельскохозяйственной науки и практики является обеспечение населения продуктами животноводства высокого качества. Однако неблагоприятное состояние окружающей среды является серьезным сдерживающим фактором в решении данной задачи. В настоящее время антропогенное воздействие на окружающую среду во многих регионах страны и всего мира достигло колоссальных размеров. Загрязнение окружающей среды и накопление ядов в пищевых цепях носит, как правило, обширный и многокомпонентный характер. В этой связи в кормах и продукции животноводства все чаще обнаруживаются токсиканты как природного, так и техногенного происхождения, что способствует резкому снижению качества продуктов питания. Такая картина характерна для всех стран с развитой промышленностью (Смирнов А.М., Дорожкин В.И., Таланов Г.А. Ветеринарно-санитарные мероприятия на территориях, загрязненных экотоксикантами // Первый съезд ветеринарных фармакологов России: матер. съезда. Воронеж, 2007. С. 229; Антипов В.А., Трошин А.Н. Подготовка специалистов для ветеринарной фармации // Второй съезд ветеринарных фармакологов и токсикологов России: материалы съезда. Казань, 2009. С.15-18; Дорожкин В.И. Определение содержания экотоксикантов в сельскохозяйственной продукции растительного происхождения, выращенной на полях после внесения осадков сточных вод с очистных сооружений // Биотехнология: токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность. Казань, 2010. С.45; Иванов А.В., Тремасов М.Я., Папуниди К.Х. и [др.] О проблеме микотоксикозов в животноводстве // Актуальные проблемы ветеринарной медицины. Казань, 2010. С.194-202; Иванов А.В., Фисинин В.И., Тремасов М.Я., Папуниди К.Х. Микотоксины (в пищевой цепи): монография. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. 136с.).
Опасность для человека и животных представляют соли тяжелых металлов, микотоксины и пестициды (Тремасов М.Я. Микотоксикозы – проблема распространения и профилактики в животноводстве // Матер. Всеросс. научно-практич. конф., посвящ. 45-летию ВНИВИ. Казань, 2005. С.41-51; Папуниди К.Х., Тремасов М.Я., Асланов Р.М. Обеспечение химической безопасности //Современные проблемы ветеринарной фармако-логии и токсикологии: матер. конф. ФЦТРБ, 2009. С.312-314). Продукты, содержащие большое количество вредных веществ, приводят к возникновению у людей острых и хронических токсикозов, снижают резистентность организма, вызывают аллергические реакции, нарушают обмен веществ (Фисинин В.И. Реализация приоритетного национального проекта России «Развитие агропромышленного комплекса» и обеспечение агроэкологической безопасности в условиях техногенеза // «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза»: матер. междунар. симпозиума. Казань, 2006. С.10-20; Донник И.М., Шкуратова И.А. Динамика накопления тяжелых металлов у крупного рогатого скота // Ветеринария. 2008. №4. С.37-39).
В системе мероприятий по защите человека и животных от вредного воздействия экотоксикантов ведущее место отводится обеспечению безопасности кормов, сельскохозяйственной продукции.
Для решения данной проблемы все чаще применяются энтеросорбенты, обладающие биоактивными свойствами, способностью оказывать регулирующее влияние на интенсивность обменных процессов, усиливать функциональную активность органов и систем организма, повышать уровень естественной резистентности животных (Герунова Л.К., Довгань Н.Б., Пьянова Л.Г. и [др.] Применение зоокарба при хронической интоксикации пестицидами // «Актуальные проблемы ветеринарии и зоотехнии»: матер. научно-произв. конф. Казань, 2002. С.88-89; Папуниди К.Х., Иванов А.В., Нуртдинов М.Г. Научные основы обеспечения защиты животных от экотоксикантов, радионуклидов и возбудителей опасных инфекционных заболеваний // Матер. междунар. симпозиума. Казань, 2005. Ч.1. С.213-218; Шабунин С.В. Современ-ные принципы и подходы к созданию лечебно-профилактических средств в ветеринарии // Ветеринарный врач. 2009. №3. С.15-18; Шабунин С.В. Основные направления развития ветеринарной фармакологии // «Актуальные проблемы ветеринарной фармакологии, токсикологии и фармации»: матер. 3 съезда фармакологов и токсикологов России. 2011. С. 490-491).
Кроме того, в последние годы накоплен большой опыт по применению природных минералов в сельском хозяйстве, обладающих уникальными сорбционными, ионообменными и другими свойствами.
Исходя из изложенного, разработка средств профилактики и лечения токсикозов как антропогенного, так и природного происхождения, является актуальной задачей ветеринарии и имеет большое научное и практическое значение.
Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ отдела токсикологии ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» по заданиям «Токсиколо-гическая безопасность» и «Биологическая безопасность» (номера гос. регистрации 01200202603 и 01200202604).
Степень разработанности темы. Исследованиями многих авторов показано токсическое действие микотоксинов, тяжелых металлов и пестицидов на организм человека и животных. В условиях хозяйств меры, необходимые для предотвращения отравлений животных ксенобиотиками, не всегда выполняются соответствующим образом.
А.В. Ивановым, К.Х. Папуниди, М.Г. Зухрабовым, С. Лумбуновым, М.И. Рабиновичем, В.О. Ковалевым, F. Csonti, M. Castro и другими авторами подтверждено, что применение метода энтеросорбции в ветеринарии и медицине позволяет снизить негативное действие ядов и ксенобиотиков на организм животных.
В настоящее время существует широкий спектр предлагаемых сорбентов: неорганические, органические, комбинированные.
На наш взгляд, перспективным для снижения отрицательного воздей-ствия ксенобиотиков на организм животных и птицы, является использование природных минералов, в частности шунгита Зажогинского месторождения.
При использовании шунгитовых препаратов в корме поросят отмечен эффект полного излечения их от диареи. Применение шунгита в корме песцов по данным института биологии Карельского научного центра РАН увеличило массу песцов, улучшило качество меха, способствовало сохранности щенков в помете и увеличило поголовье (Горштейн А.Е., Барон Н.Ю., Сыркина М.Л. Адсорбционные свойства шунгитов // Изв. вузов, химия и химич. технология. 1979. Т. 22. № 6. С. 711–715; Тютюник Е.Б., Болгова А.Е. Влияние минеральной добавки «шунгистим» на воспроизводство и морфобиохими-ческий статус песцов // «Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека»: матер. Первой Всеросс. научно-практич. конф. Петрозаводск, 2006. С.94; Мосин О.В., Игнатов И. Состав и структурные свойства добываемого в России природного фуллеренсодержащего минерала шунгита // Наноинже-нерия. 2012. № 6. С.17-23). Введение в рацион цыплят-бройлеров шунгита выявило его способность компенсировать влияние некачественных, заражен-ных микотоксинами кормов на рост птицы (Дьякова Т.В. Использование шунгита Зажогинского месторождения для профилактики микотоксикозов у птицы // «Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека»: матер. Первой Всеросс. научно-практич. конф. Петрозаводск, 2006. С.123).
Цель и задачи исследований. Целью исследования явилось изучение токсикологических и сорбционных свойств шунгита Зажогинского место-рождения, пасты на его основе, препарата Полисорбина, с определением их профилактической эффективности при воздействии экотоксикантов на животных.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- Провести токсикологическую оценку природного минерала шунгита Зажогинского месторождения и пасты на его основе;
- Изучить влияние шунгита на организм и продуктивность свиней и птицы;
- Провести ветеринарно-санитарную оценку мяса птиц после применения шунгита;
- Провести токсикологическую оценку препарата Полисорбин;
- Провести сравнительную оценку эффективности шунгита и некоторых сорбентов в отношении микотоксинов, тяжелых металлов и пестицидов in vitro;
- Оценить эффективность отобранных сорбентов при микотоксикозах в опытах на лабораторных и сельскохозяйственных животных;
- Оценить эффективность Полисорба, Полисорбина и шунгита при воздействии тяжелых металлов на организм лабораторных животных;
- Оценить эффективность Полисорба, Полисорбина и шунгита при воздействии пестицида ТМТД на организм лабораторных животных;
- Разработать НД по применению сорбентов и других средств для профилактики токсикозов животных.
Научная новизна работы. В результате скрининга различных энтеросорбентов и средств, повышающих устойчивость животных к природным и техногенным экотоксикантам, отобраны эффективные препараты, способствующие снижению токсического воздействия на организм животных и получения экологически безопасной продукции животноводства.
Впервые изучены фармако-токсикологические свойства вновь отобранных энтеросорбентов - шунгита Зажогинского месторождения, пасты на его основе, сорбента Полисорбин, с выяснением их оральной токсичности, кожно-раздражающего действия и определением кумулятивных свойств. Разработаны дозы, формы и инструкции по их использованию, а также схемы применения.
Энтеросорбенты не обладают токсическими свойствами, отдаленными последствиями, являются экологически безопасными. Выявлена их высокая эффективность для профилактики и лечения отравлений кроликов, овец, телят, поросят микотоксинами, тяжелыми металлами, пестицидами. Положительное влияние сорбентов Полисорба, Полисорбина и шунгита характеризуется восстановлением клинических, гематологических, биохимических показателей, гистоструктуры органов и тканей животных, уровня неспецифической резистентности и получением биологически полноценной продукции. Эффективность действия сорбентов в условиях хозяйств при диспепсии телят возрастала при применении разработанного нами пробиотика на основе Bacillus subtilis. Получен патент на изобретение: «Способ профилактики микотоксикозов и желудочно-кишечных болезней животных» №2491942 от 10.09.2013 г.
Теоретическая и практическая значимость работы. В представленной работе на основе широкомасштабных исследований решена крупная научная проблема в области токсикологии, ветеринарной медицины и животноводства, имеющая важное народно-хозяйственное значение.
Научно обоснован отбор и применение природного минерала - шунгита Зажогинского месторождения, энтеросорбентов Полисорбина и Полисорба для профилактики и лечения токсикозов животных как природного, так и антропогенного происхождения, а также лекарственных средств, повышающих устойчивость животных к экотоксикантам.
Результаты исследований использованы при составлении 7 нормативно - технических документов, утвержденных в установленном порядке.
Методология и методы исследований. Предметом исследования служила реакция организма животных на добавление к основному рациону природного минерала шунгита Зажогинского месторождения, а также сорбентов Полисорбина и Полисорба.
Объектом исследования являлись кровь, внутренние органы, мышечная ткань у мышей, крыс, свиней, цыплят-бройлеров, телят, поросят, овец, кро-ликов, содержавшихся в условиях вивария и животноводческих комплексов.
Исследования проводились с использованием следующих методов:
-
Клинических – определение температуры тела, числа ударов пульса и дыхательных движений в минуту; изменение массы тела, среднесуточные привесы по данным взвешиваний; визуальный осмотр кожи, волосяного покрова, слизистых оболочек; регистрировали продолжительность жизни и патологоанатомическую картину при вскрытии.
-
Морфо-биохимических - взятие крови у опытных и контрольных животных осуществляли путем: декапитации – белые крысы, из яремной вены – овцы, телята, коровы, из хвостовых сосудов – поросята, подкрыльцевой вены -куры.
Определение количества эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, СОЭ, лейкоцитарной формулы проводили общепринятыми методами (Кудрявцев А.А., Кудрявцева Л.А., 1974). Содержание общего белка определяли рефрактометрическим методом, количественное соотношение белковых фракций – нефелометрически, на КФК при красном светофильтре (Антонов Б.И. и др., 1991; Кондрахин И.П., 2004).
Концентрацию мочевины, глюкозы, холестерина, общего кальция, фосфора неорганического, а также активность аспартатаминотрансферразы (АСТ), аланинаминотрансферразы (АЛТ), щелочной фосфатазы определяли на анализаторе EXPRESS PLUS.
-
Иммунологических – определение фагоцитарной активности нейтрофилов проводили по С.А. Кост и М.И. Стенко (1974). Интенсивность фагоцитоза устанавливали по фагоцитарному индексу, который определяли средним числом фагоцитированных микробов, приходящихся на один активный нейтрофилл. Лизоцимную активность сыворотки определяли нефелометрическим методом по А.Г. Дорофейчуку (1968), с использованием тест-культуры M. lysodiecticus.
-
Патоморфологических – после извлечения материал внутренних органов (селезенка, почки, печень, 12-перстная кишка), размером не более 10100,5 мм фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина с последующей обработкой и заливкой в парафин. Срезы толщиной 6 мкм окрашивали гематоксилин – эозином. Патоморфологические исследования проводили совместно с ведущим научным сотрудником к.м.н. Е.Г. Губеевой.
-
Ветеринарно-санитарную экспертизу мяса проводили в соответствии с ГОСТами 7269-79, 23392-78, 21237-75, «Правилами ВСЭ» (1988). При вскрытии и осмотре внутренних органов оценивали состояние серозных покровов и содержимое полостей. Биологическую ценность мяса определяли на крысятах в соответствии с рекомендациями ВАСХНИЛ (1977).
-
Математических – обработку экспериментально полученного цифрового материала проводили методом вариационной статистики с применением критерия достоверности по Стъюденту на персональном компьютере с использованием программного пакета Microsoft Excel XP.
В выполнении отдельных этапов диссертационной работы принимали участие и оказывали практическую и консультативную помощь сотрудники отдела токсикологии В.А. Конюхова и Э.И. Семенов - за что выражаем им сердечную благодарность.
Основные положения, выносимые на защиту:
- научное обоснование разработки средств, обеспечивающих получение безопасной и полноценной продукции животноводства и птицеводства при воздействии экотоксикантов;
- токсикологическая характеристика природного минерала шунгита Зажогинского месторождения, препаратов на его основе и нового наносорбента Полисорбин;
- органолептические, микробиологические и физико-химические показатели мяса птиц после применения шунгита;
- обоснование применения шунгита, Полисорба и Полисорбина для снижения отрицательного воздействия экотоксикантов на животных, продукты животноводства и для профилактики токсикозов;
- эффективность шунгита и энтеросорбентов Полисорбин и Полисорб в отношении микотоксинов, тяжелых металлов и пестицида ТМТД in vitro и in vivo.
Степень достоверности и апробация материалов диссертации.
Исследования проводились на достаточном по численности материале, согласно утвержденному плану исследований. Результаты исследований не вызывают сомнений как по достоверности полученных данных, так и по выводам, сделанным на их основе.
Основные научные положения, выводы и рекомендации диссертации доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных заседаниях ученого совета ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» (2007-2013г.г.), на международных и всероссийских научно – практических конференциях и конгрессах (Москва 2010-2013; Ульяновск 2010; Екатеринбург 2010, 2012; Харьков 2010; Казань 2009 - 2013; Саратов 2011; Краснодар 2012; Прага 2012; Ставрополь 2013; Польша 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 36 научных работ, в том числе 16 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 351 странице компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, списка сокращённых терминов, списка использованной литературы, списка иллюстрированного материала и приложений. Работа иллюстрирована 61 таблицей и 34 рисунками. Список литературы включает 428 литературных источников, в том числе 62 зарубежных авторов.
