Введение к работе
Актуальность исследования. Увеличение производства
высококачественных экологически чистых продуктов животноводства, и в частности птицеводства, во все времена имело принципиальное значение, поскольку от этого зависело снабжение населения биологически полноценными животными белками, в которых соотношение незаменимых аминокислот близко к таковому в тканях человека (Бобылева Г., 2009; Чуприна Н., 2009). В настоящее время эта проблема стоит еще более остро, так как от ее решения во многом зависит достижение такой стратегической цели, как обеспечение продовольственной и пищевой безопасности страны, а значит – и существование России в статусе независимого государства (Данкверт С.А., 2008; Фисинин В.И., 2009).
Как известно, организация научно обоснованного кормления
сельскохозяйственных птиц вкупе с другими технологическими факторами
(высокий генетический потенциал, содержание животных при оптимальных
условиях среды в производственных помещениях) непосредственно влияет
на уровень их продуктивности, определяет показатели рентабельности в этой
важнейшей отрасли аграрного производства. Немаловажное значение имеет
также четко спланированная система ветеринарных мероприятий,
предохраняющая животных от воздействия инфекционных агентов и
создающая предпосылки для профилактики незаразных заболеваний и
высокой продуктивности (Шаптала И.П., 1977; Баланин В.И., 1979;
Болотников И.А. и др., 1983; Митюшников В.М., 1985; Бессарабов Б.Ф., 1989; Благова В., 1991; Смирнов А.М., 1997; Уланов А.А., 1998; Кармолиев Р.Х. и др., 1999; Смирнов А.М. и др., 2001, Смирнов А.М., 2008; Котов И., 2002; Кожемяка Н.В., Самойлова Л.Ф., 2003; Кошич И.И. и др. 2003, 2004, 2005; Бессарабов Б.Ф. и др., 2005; Болезни сельскохозяйственных …, 2005; Белик Е.В. и др., 2008; Прохорова Ю., 2009; Хлопицкий В.П. и др., 2009).
В последние десятилетия наряду с традиционными кормами, содержащими все компоненты, необходимые для построения и развития собственных тканевых структур животного, реализации его физиологических функций и хозяйственно полезных свойств, широкое применение нашли различные биостимуляторы, в том числе и в промышленном птицеводстве (Завьялов Н.В., Фролов В.П., 2004).
Среди этих биостимуляторов значительное место занимают многочисленные метаболиты и лекарственные препараты, позитивный эффект которых при выращивании сельскохозяйственных птиц обусловлен их антистрессовым действием (Хеннинг А., 1976; Яковлева Е.Г. и др., 1983; Бузлама В.С. и др., 1986; Паньков П., МихееваТ., 1987; Бузлама В.С. и др., 1988; Викторов П., и др., 1988; Вракин Б.Ф. и др., 1989; Околелова Т.М. и др., 1989; Фисинин В.И., Околелова Т.М., 1989; Абрамян Э., Костанян А., 1990; Крюков В., Кривцов В., 1990; Симонян А.Б. и др., 1998; Власов Б.Я. и
др., 1999; Бурцева Е., 2001; Органические кислоты…, 2005; Гаврикова Л., 2007; Егорова А., 2007; Кочиш И.И. и др., 2007; Лукичева В., 2008; Ежова О. и др., 2009; Скворцова Л.Н., 2010; Balog J.M., Miller R.I., 1989).
Широкое применение в профилактике последствий
производственных стрессов в условиях промышленного птицеводства получила янтарная кислота, поскольку Россия является лидером в изучении роли этой органической кислоты при функционировании разнообразных физиологических и патологических процессов (Силаева А.М., 1983; Капаян Л.Р. и др., 1986 а, б, в; Фисинин В.И. и др., 1986; Николаенко В.П., 1988, 1989; Вракин В.Ф. и др., 1989; Лузбаев К. и др., 1996; Чугунов А., 1997; Кармолиев Р.Х., Лукичева В.А., 1999; Кармолиев Р.Х., 2002; Найденский М.С. и др., 2002; Кармолиев Р.Х. и др., 2003; Янтарная кислота…, 2005; Кармолиев Р.Х. и др., 2006).
Вместе с тем, повышение уровня метаболизма янтарной кислоты при напряженных физиологических состояниях и стрессовых воздействиях, которое проявляется в гиперактивации сукцинатдегидрогеназы [СДГ] (Окон Е.Б., 1979; Кондрашова М.Н., 1984; Синицкий В.М. и др., 1996) , может приводить к избыточной генерации активных форм кислорода и развитию оксидативного стресса (Микаэлян Э.М., Мкртчян С.Л., 1987; Герасимов А.М. и др., 1998; Меньщикова Е.Б. и др., 2006, 2008; Feinendegen L.E., 2000; Banfi B. et al., 2004).
Отмеченные теоретические представления о роли гиперактивации
сукцинатдегидрогеназы в этиологии и патогенезе некоторых адаптивных и
патологических процессов нашли подтверждение при изучении
биологических эффектов ряда фармакологических препаратов, в основе действия которых лежит нормализация активности одного из ключевых ферментов цикла Кребса (Кондрашова М.Н., 1979; Ураков А.Л., 1982; Микаэлян Э.М., Мкртчян С.Л., 1987). В связи с этими данными была несколько пересмотрена роль янтарной кислоты как экзогенного биостимулятора: ее введение животным и человеку должно учитывать исходное состояние организма с тем, чтобы не форсировать метаболизм сукцината, который может сопровождаться гиперактивацией СДГ с указанными выше последствиями.
Исходя из вышеизложенного, мы предположили, что для
коррекции стрессовых состояний у животных, компонентом которых, как правило, является дисбаланс в системе свободнорадикального окисления – антиоксидантной защиты, целесообразно использовать малоновую кислоту, которая является конкурентным ингибитором СДГ.
Цель и задачи исследования – изучить морфолого-метаболические
механизмы защитного эффекта малоновой кислоты при различных
стрессовых ситуациях у цыплят-бройлеров для разработки биологической основы использования малоната в промышленном птицеводстве.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Определить активность СДГ в мозге, печени и почках цыплят-
бройлеров при световой депривации и на фоне добавления в корм малоновой
кислоты в дозе из расчета 100 мг на 1 кг живой массы.
2. С помощью биохимических и морфолого-гистохимических подходов
обосновать световую депривацию цыплят-бройлеров как стрессовую
реакцию.
-
Изучить протективный эффект малоновой кислоты в условиях темнового стресса.
-
Установить защитный эффект кормовой малоновой кислоты при воспроизведении теплового стресса у цыплят-бройлеров.
-
Исследовать состояние показателей системы перекисного окисления липидов-антиоксидантной защиты (ПОЛ-АОЗ) при темновом стрессе, выявить антиоксидантное действие малоната и его витамин С - сберегающий эффект у цыплят-бройлеров на фоне световой депривации.
6. В экспериментах in vitro и при нарушении светового режима у
цыплят-бройлеров выявить малонатподобный эффект фумаровой кислоты.
-
Исследовать у бройлеров при нарушении фотопериодизма механизмы деградации соединительнотканных структур, входящих в костную и мышечную ткань, и выявить профилактический эффект малоновой кислоты при этом стрессовом воздействии на состояние минерализованного органа и качество мяса.
-
В научно-хозяйственных опытах изучить эффективность включения малоната в рацион кур и телят в целях снижения их отхода и сохранения яичной и мясной продуктивности при разных видах производственных стрессов.
Научная новизна
Разработана и обоснована с помощью морфологических и метаболических исследований модель стрессовой реакции путем световой депривации кур в течение 27 часов и с перерывами в течение трех суток.
Приоритетными являются данные по обнаружению
антиоксидантных свойств у малоновой кислоты, которые связаны с
торможением гиперактивации СДГ и проявляются в снижении уровня
продуктов ПОЛ (диеновые коньюгаты (ДК) и малоновый диальдегид,
(МДА)) и повышением вклада системы антиоксидантной защиты (каталаза,
пероксидазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (Г-6ФДГ), общая
антиокислительная активность (АОА), витамин Е, аскорбиновая кислота).
В опытах in vitro и на цыплятах-бройлерах при нарушении светового режима установлено, что малонатподобным эффектом при темновом стрессе обладает фумаровая кислота, которая широко применяется как антистрессовый препарат и анаболик в зооветеринарной практике.
Впервые показано, что малоновая кислота через свой
антиоксидантный эффект оказывает витамин С-сберегающее действие при темновом стрессе. Новыми являются данные об антигипоксантном действии малоната при нарушении светового режима, которое характеризуется
предотвращением накопления молочной кислоты, снижением содержания гликогена в печени, нормогликемией и нормализацией активности Г-6ФДГ.
Проведение морфолого-энзимогистохимических исследований
показало, что малоновая кислота при световой депривации профилактирует
нарушение микроскопической структуры печени и надпочечников,
нормализует такие гистохимические показатели, как содержание гликогена, липидов, активность ЩФ и СДГ, что в целом подтверждает данные, полученные при биохимических исследованиях.
Установлено, что малоновая кислота в условиях двукратного лишения света при содержании цыплят предотвращает избыточное образование коллагеновых структур в грудных и бедренных мышцах, что сохраняет биологические и потребительские качества куриного мяса.
Защитный эффект малоната при темновом стрессе проявляется также в торможении деградации костной ткани у цыплят-бройлеров, происходящей при трехкратном воздействии световой депривации.
Применение малоновой кислоты у кур при других видах
экстремальных воздействий (тепловой и кормовой стресс, снижение фронта кормления, изменение структуры корма) оказывает позитивный эффект, который проявляется в поддержании температурного гомеостаза, снижении отхода, сохранении и повышении исходной продуктивности.
Позитивный эффект малоната при выращивании молочных телят позволяет расширить применение этой кислоты у других видов сельскохозяйственных животных.
Теоретическая ценность и практическая значимость
Теоретическая ценность работы заключается в том, что на модели темнового стресса обнаружено новое свойство малоновой кислоты – ее антистрессовая и антиоксидантная активность, в основе которой лежит предотвращение гиперактивации СДГ.
На основании экспериментов in vitro и на цыплятах-бройлерах установлено, что широко применяемая в зооветеринарной практике фумаровая кислота при световой депривации оказывает тормозящее воздействие на активность СДГ печени, мозга и почек, т.е. проявляет ранее неизвестный малонатподобный эффект.
Обнаружена связь антиоксидантной активности малоната с углеводным обменом и состоянием пула витамина С в организме кур при нарушении светового режима содержания, выявлена взаимосвязь между потреблением малоновой кислоты при световой депривации и процессами деградации соединительнотканных структур в составе мышечной и костной ткани.
Полученные результаты расширяют и дополняют концепцию свободнорадикальной патологии соединительной ткани на примере животных, имеющих практическое значение для обеспечения человека высококачественными продуктами питания.
Установленная защитная функция малоната при стрессовых
воздействиях является теоретической основой в использовании этой карбоновой кислоты для поддержания высокого уровня здоровья птиц и других животных, минимизации отхода и сохранения их продуктивности при разнообразных технологических нарушениях их выращивания.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на научно - практических и международных конференциях:
-
Конференция «Агропромышленная неделя», Использование карбоновых кислот в рационах бройлеров и американской норки для повышения продуктивности животных. Иркутск, Сибэкспоцентр 2005;
-
Конференция «Зооиндустрия», использование малоновой кислоты в рационах бройлеров в условиях производственных стрессов. Иркутск, Сибэкспоцентр 2006;
3. Конференция «Агропромышленная неделя», Внедрение
малоната в качестве антистрессовой добавки в кормление птиц. Иркутск,
Сибэкспоцентр 2007;
4. Конференция «Актуальные вопросы развития регионального
АПК» (Иркутск 2006,2007);
5. «Проблемы устойчивого развития АПК» (Иркутск 2008);
6. Международная научно – практическая конференция
«Актуальные проблемы электрофизиологии и незаразной патологии
животных», посвященной 70- летию профессора Ю.А. Тарнуева».-Улан-Удэ,
2009;
7. 16-я конференция «Достижения в современном птицеводстве
исследования и инновации».- Всемирная научная ассоциация по
птицеводству (ВНАП Российское отделение).- М., 2009;
-
Международная научно – практическая конференция «Природа и сельскохозяйственная деятельность человека».- Иркутск,2011;
-
17-ая международная конференция «Инновационные разработки и их освоение в промышленном птицеводстве». - Всемирная научная ассоциация по птицеводству (ВНАП Российское отделение).- М., 2012;
Публикации
По теме диссертации опубликовано 31 научных статьи, в том числе 15 – в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Положения, вносимые на защиту:
1. Световая депривация у цыплят-бройлеров в течение 27 часов
приводит к повышению активности СДГ по морфологическим и
метаболическим параметрам, является моделью классической стрессовой
реакции.
2. Малоновая кислота при скармливании ее в дозе 100 мг на 1 кг живой
массы кур предотвращает развитие теплового и темнового стресса с
нормализацией морфологических и энзимогистохимических показателей печени и надпочечников.
-
Малоновая кислота при световой депривации через торможение гиперактивации СДГ оказывает антиоксидантное действие, которое лежит в основе ее витамин С-сберегающего эффекта и протективного действия на деградацию соединительнотканных структур, входящих в состав мышечной и костной ткани.
-
Позитивный эффект малоната при темновом стрессе у цыплят-бройлеров проявляется в сохранении оптимального соотношения активности гликолиза и пентозофосфатного цикла.
-
По данным модельных и натурных экспериментов на бройлерах, фумаровая кислота при темновом стрессе обладает малонатподобным эффектом.
6. Включение малоновой кислоты в рационы яйценоских кур и цыплят-
бройлеров при кормовых стрессах предотвращает снижение продуктивности,
а также положительно влияет на качественные показатели мяса и яиц кур.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 298 страницах компьютерного набора, состоит из введения, обзора литературы, описание материалов и методики исследований из 4 глав результатов собственных исследований и их обсуждения, 12 выводов, предложений производству и списка цитированной литературы. Работа иллюстрирована 19 таблицами, 33 рисунками. Библиографический указатель включает 556 источников из них отечественных 432 и 124 зарубежных.
