Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 12
1.1. Характеристика фнзиолого-биохнмического состояния животных при анемии 12
1.1.1. Общая картина малокровия. 12
1.1.2. Алиментарная анемия на ранних стадиях развития животных. 19
1.2. Биохимия кроветворения в норме и при патологии 23
1.2.1. Образование и синтез гемоглобина 23
1.2.2. Ферменты эритроцитов и основные железопротеиды окислительного фосфорилированпя и тканевого окисления 25
1.3. Потребность свиней в микроэлементах и их роль в кроветворении 29
1.3.1. Роль микроэлементов (fe, си, zn, j, мп) в кроветворении 29
1.3.2. Биологическая роль н потребность свиней в железе 32
1.3.3. Основные этапыметаболизма железа в живоморганизме 40
1.3.4. Некоторые аспекты метаболизма меди в организме животных 50
1.3.5. Биологическая роль и метаболизм йода в организме 64
1.3.6. Биологическая роль и метаболизм цинка в организме 73
1.3.7. Биологическая роль и метаболизм марганца ворганюме 85
1.4. Использование хелаткомплексных соединений для профилактики анемии у молодняка сельскохозяйственных животных 90
1.5. Заключение по обзору 97
2. Материал и методика исследований 97
3. Результаты исследований и их обсуждение 104
3.1 Синтез антиансмических препаратов на основе биоэлсмептов, хслатированных органическими лигандами 104
3.1.1. Синтез тирозината меди 104
3.2. Использование совместимых форм соединений меди и йода для профилактики анемии поросят 112
3.2.1. Исследованиеантианемическойактивностихелатных препара тоіі при экспериментальной постгеморрагической анемии у белых крыс 112
3.2.2. Исследова ние препа ра тов тирозина та меди и тирозина та меди в со чета нин с йодидом калия при клинической железодефици гиой анемии поросят. 119
3.2.2.1. Морфологические показатели кроті 119
3.2.2.2. Исследование обгцего белка и белковых фракций в сыворотке крови 123
3.3. Влияние ферроглюкина и хелаткомплексных соединений тирозината и глицината меди с салицилатом железа (ферретал А и Б) на функции кроветворения и продуктив ность свиней с клинической железо дефицитной анемией 133
3.3.1. Биологическая доступность и скорость включения меди в обменные процессы в организме поросят из неорганической соли и хелатного комплекса (органическая форма) 133
3.3.2. Морфо-биохимическиепоказатели крови поросят-сосунов 136
3.3.3. Распределение микроэлементов (fe, си), активность сукцинатдегидрогеназы в органах и тканях поросят. 152
3.3.4. Эффективность выращивания и откорма до 100 кг живой массы анемичных поросят-сосунов инъещированных различными препаратами 159
3.4. Влияние ферроглюкина в сочетании с хслаткомплексным соединением глицината цинка, меди и йодида калия на функции кроветворения и рост поросят-сосунов с клинической железодс-фицитной анемией 163
3.4.1. Биологи ческая доступность цинка из неоргани ческой и органической его формы 163
3.4.2. Морфо-биохимические показатели крови поросят. 166
3.4.3. Содержание биоэлементов в органах депонирования и активность сукцинатдегидрогеназы 181
3.4.4.Динамика живой ma ссы поросят поддей ствивм ранней инъекции им антианемических препаратов 183
3.5. Исследование антианемического действия хслатного комплекса аспарагината марганца с глицинатом меди и йодида калия 184
3.6. Производственная апробация эффективности использования хелаткомплексных препаратов антианемнческого действия при выращивании поросят-сосунов 188
Заключение 189
5. Основные выводы 215
6. Педложения производству 219
7. Библиографический указатель использованной литературы
- Характеристика фнзиолого-биохнмического состояния животных при анемии
- Ферменты эритроцитов и основные железопротеиды окислительного фосфорилированпя и тканевого окисления
- Синтез антиансмических препаратов на основе биоэлсмептов, хслатированных органическими лигандами
- Исследованиеантианемическойактивностихелатных препара тоіі при экспериментальной постгеморрагической анемии у белых крыс
Введение к работе
Актуальность темы. Современная биотехнология - это использование биологических процессов и явлений для получения продуктов животных или растений с заданными свойствами. Интенсивное развитие биотехнологии открывает новые пути решения продуктовой проблемы. Важная роль в обеспечении населения РФ полноценными продуктами питания отводится свиноводству. Концепцией развития животноводства в России до 2010 г предусматривается увеличение производства свинины в убойной массе с 1,5 млн. т. в 2002 г, до 3,3 млн. т. в 2010 г (В. Севрюггш, 2003). Задача поставлена крайне сложная, учитывая тот факт, что в этой отрасли наблюдается большой отход молодняка (до 50% от количества новорожденного) по причине железодефицитной его анемии (А.И. Карелии, J983). Железодефицитная анемия может быть и следствием недостаточного поступления в организм поросят меди, йода, цинка, марганца и других микроэлементов (Л.И. Войнар, i960; Ф.Я. Береиштейн, 1966; М.Я. Школьник, А.И. Карелии, 1972), которые, входя в структуру биологически активных веществ (гормоны, ферменты, витамины), влияют на процессы кроветворения, обмена веществ, роста, размножения и в конечном итоге - состояние здоровья животных (В.В. Ковальский, 1972; В.Т. Самохин, 1972, 1981; НА. Судаков, 1979, 1981; Э.В. Теи, 1987).
В биогеохимической зоне Средне-Волжского региона корма, как и почвы, содержат недостаточное количество таких биогенных микроэлементов, как йод, цинк, медь, кобальт (П.К. Пименов, 1985). Несбалансированность рационов свиноматок по этим микроэлементам обуславливает рождение нежизнеспособных поросят, нарушение обмена веществ или гибель их до 2-месячного возраста. Кроме того, у поросят, в отличии от других млекопитающих, болезненно происходит процесс перестройки функций кроветворения от селезёнки и печени к красному костному мозгу. Этот процесс обостряется недостатком в рационе железа или же нарушением его усваиваемости из-за дефицита б их организ-
б ме таких биоэлементов, как медь, цинк, йод, марганец.
Биотехнология многолика по историческим корням и современной структуре и объединяет элементы фундаментальных и прикладных отраслей. Наряду с биологическими методами, биотехнология позволяет, используя химическую методологию, создавать на основе синтеза низкомолекулярных соединений органических лиганд с биогенными элементами, новые хелаткомплексные антианемические препараты для использования их в технологии выращивания поросят постнатального периода с целью предотвращения их падежа и повышения продуктивности. Это является большим достижением биотехнологии, так как получаемые этим методом хелаткомплексные соединения имеют преимущество перед традиционно применяемыми в свиноводстве железодекстрановы-ми препаратами, которые не содержат таких необходимых для процесса кроветворения микроэлементов, как медь, цинк, марганец, йод и другие. В природных кормах эти биогенные элементы связаны с белками, аминокислотами и др., то есть находятся в составе органических соединений, определяющих судьбу метаболизма их в живом организме. Входя в структуру органических веществ их активность в организме животных возрастает в сотни тысяч раз по сравнению с ионным состоянием (СТ. Кузищов, 1989). Кроме того неорганические формы биогенных элементов являются достаточно "агрессивными" и несовместимыми в ряде случаев между собой и активными веществами корма. Применение микроэлементов в виде синтетических металлокомплексов активизирует их участие в обменных процессах и оказывает положительное воздействие на резистентность поросят и их дальнейшую продуктивность (Х.Ш. Казаков, Н.З. Хазипов, 1974; Э.В. Теп, 1980; Б.Д. Кальтщкий, 1986; С.Г. Кузнецов, 1989).
В свете изложенного, теоретические и экспериментальные концепции диссертационной работы направлены на решение проблемы, во-первых, синтеза антианемических препаратов на основе дефицитных в кормах Средне-Волжского региона биогенных элементов, хелатированных органическими ли-гандами и во-вторых - увеличение производства свинины за счёт повышения сохранности поросят посредством инъекцирования им синтетических хелат-
комплексных препаратов, из которых, в отличии от традиционных железодек-странов, повышается доступность и активность микроэлементов в организме. Это, в конечном итоге, повышает резистентность поросят и их продуктивность в период дальнейшего выращивания и откорма. Решение данных вопросов согласуется с принятыми в последние годы постановлениями Министерства сельского хозяйства РФ и научно-техническими программами РАСХН.
Работа выполнена на кафедрах химии, кормления сельскохозяйственных животных и зоогигиены Ульяновской ГСХА в соответствии с государственным планом научно-исследовательской работы по теме: «Комплексное использование биогенных элементов для профилактики анемии поросят» (Номер Государственной регистрации 01920007626).
Цель и задачи исследований. Цель - используя биотехнологические подходы, разработать оптимальное соотношение компонентов биопрепаратов на основе биогенных элементов (Fe, Си, Zn, J, Мп) и синтезировать хелатком-плексные препараты антианемического действия; изучить специфические стороны биохимизма их антианемической активности и потенциальные возможности для профилактики анемии и стимуляции продуктивности поросят-сосунов. Поставленная цель решалась следующими задачами:
-разработать оптимальное соотношение компонентов и провести химический синтез антианемических препаратов на основе важнейших и дефицитных в питании поросят биогенных элементов (Fe, Си, Zn, J, Мп), хелатированных органическими лигандами и обладающих высокой биологической активностью для парентерального введения животным;
-провести исследования биологической активности антианемического воздействия хелаткомплексных препаратов в условиях моделированной постгеморрагической анемии на лабораторных животных;
-оценить эффективность хелаткомплексных препаратов для нормализации гематологического статуса и стимуляции продуктивности поросят-сосунов;
-изучить особенности антианемического действия синтезированных хелаткомплексных препаратов на анемичных поросятах-сосунах;
-привлечь возможности нейтронно-активациошюго анализа для сравнительной оценки скорости включения биогенных элементов в обменные процессы (из различных форм их соединений);
-изучить влияние синтетических препаратов на процессы депонирования и компенсаторной мобилизации микроэлементов в органах и тканях поросят-сосунов при железодефицитной анемии;
-исследовать особенности комплексного воздействия хелаткомллексных препаратов и их составных частей на физиолого-биохимический статус организма поросят и возрастную динамику их живой массы;
-изучить эффективность выращивания и откорма (до 100 кг живой массы) инъекцированных хелатными препаратами анемичных поросят и оценить аминокислотный состав мяса;
-разработать практические рекомендации по использованию хелатком-плексных биологически активных соединений в технологии выращивания поросят-сосунов.
Научная новизна. В представленной работе с использованием современных биотехнологических подходов решена крупная научная проблема повышения сохранности и продуктивности поросят при их выращивании и откорме, что имеет важное народно-хозяйственное значение в обеспечении населения полноценными продуктами питания. Впервые, на основе органических лиганд (тирозин, глицин, аспарагин, салициловая кислота) и важнейших биогенных элементов (Fe, Си, Zn, J, Мп) созданы синтетические хелаткомплекеные препараты антианемического действия: тирозинат меди, тирозинат меди с йодидом калия, тирозинат меди с салицилатом железа (ферретал А), глицинат меди с са-лицилатом железа (ферреталл Б), глицинат цинка с глицинатом меди и йодидом калия, аспарагинат марганца с глицинатом меди и йодидом калия.
Установлено, что в условиях производства парентеральное введение поросятам-сосунам созданных нами препаратов, в сравнении с традиционными же-лезодекстранами, более эффективно влияет на эритро- и гемопоэз, активность основных ферментных систем, рост и развитие, обмен и депонирование микро-
о элементов в органах кроветворения. Это исключает развитие гипохромной ги-перцитарной анемии. Доказано, что скорость включения металлов в обменные процессы у поросят из органической формы препаратов значительно выше, чем из неорганической.
Выявлены особенности физиолого-биохимического статуса организма поросят и их продуктивные функции в зависимости от состава препарата и сочетания в нём биогенных элементов, а таюке кратности применения. Установлены оптимальные дозы введения поросятам хелаткомплексных соединений, которые стимулируют у них обменные процессы и сокращают падеж молодняка от анемии.
Практическая значимость работы. Разработана технология получения спектра синтетических хелаткомплексных соединений, которые являются эффективными антиаиемическими средствами в технологии выращивания поросят. Теоретические и практические аспекты работы могут быть использованы для повышения эффективности ведения отрасли и решения проблемы полноценного питания населения в стране.
Внедрение в практику свиноводства полученных в экспериментах результатов будет способствовать увеличению сохранности молодняка и повышению количественных и качественных показателей его продуктивности.
Эффективное профилактическое и лечебное действие различных антианемических препаратов на организм поросят-сосунов обеспечивает, в зависимости от состава хелаткомплексного препарата, увеличение их живой массы к отъему (40 и 60 суток), соответственно до 12,1,..13,23 кг и 16,85...18,09 кг, что на 5,6...15,4% и на 4,0...18,7% больше по отношению к животным, которым вводились только традиционные железодекстраны. Это объясняется увеличением активности металл о протеидов, стимуляцией эритро- и гемопоэза, обменных процессов.
Нормализация гематологических показателей и ферментативной активности под влиянием антианемических препаратов, способствует усилению процессов метаболизма питательных веществ в организме поросят и более актив-
ному нарастанию мышечной ткани. При откорме такие свиньи достигают живой массы 100 кг быстрее (210 против 215 суток в контроле), имеют на 5,6% больше массу задней трети полутуши, на 8,0% меньше толщину шпика. В мышечной ткани их туш содержание белка и незаменимых аминокислот больше (nal0,4%;P<0,0I).
Разработаные и оптимизированные дозы и композиции важнейших биогенных элементов в составе хелаткомплексных соединений позволяют, при их использовании, повышать рентабельность производства свинины.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на конференциях и симпозиумах всех уровней, в частности, на ежегодных отчётных научно-теоретических и методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Ульяновской ГСХА (1999...2004 гг.); на IV Межгосударственной межвузовской научно-практической конференции «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (Санкт-Петербург, 1992); на расширенном заседании кафедр химии, кормления сельскохозяйственных животных и зоогигиены, физиологии сельскохозяйственных животных и зоологии (1992...1995, 1997, 1999, 2001, 2002, 2004 гг.); на межрегиональной научно-практической конференции «Экологические проблемы Среднего Поволжья» (Ульяновск, 1999); на IV Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства и пути их решения» (Белгород, 2000); на Международной научной конференции "Экология и здоровье в 21 веке» (Ульяновск, 2001); на X Международной научно-практической конференции «Перспективы развития свиноводства» (Гродно, 2003); на Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию факультета ветеринарной медицины (Ульяновск 2003); на Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика П.Д. Пшеничного «Актуальные проблемы кормления сельскохозяйственных животных и технология кормов» (Киев, 2003); на Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы повышения продуктивности сель-
11 скохозяйственных животных в изменившихся условиях системы хозяйствования и экологии» (14-16 января, Ульяновск, 2005); на Всероссийской научно-практической конференции «Современное развитие АПК: Региональный опыт, проблемы, перспективы» (26-28 апреля, Ульяновск, 2005).
Реализация результатов исследований. Полученные результаты исследований и основные положения работы использовались при разработке комплекса рекомендаций и программ. Они нашли отражение в «Программе восстановления и устойчивого развития отраслей АПК Ульяновской области» (Ульяновск, 1999). За период с 1991 г. по 2001 г. произведено и реализовано через малое предприятие "Биосвет" около 1 млн. доз хелаткомплексных препаратов для профилактики и лечения анемии поросят-сосунов в свиноводческих хозяйствах Ульяновской и Самарской областей, Республиках Татарстан и Чувашии. Большой спрос на разработанные нами синтетические препараты обусловлен их дешевизной по сравнению с производимыми за рубежом железодекстранами. Созданные нами препараты содержат оптимальный набор биологически-активных компонентов.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 31 статья в центральных журналах, в трудах и сборниках Международных и Всероссийских, региональных и межвузовских совещаниях, симпозиумов, конференций.
Основные положения выносимые на защиту:
-хелаткомплексные соединения биогенных металлов с различными биоли-гандами оказывают стимулирующее действие на процессы эритро- и гемопоэза и нормализуют показатели крови при анемии;
-микроэлементы из хелаткомплексных соединений усваиваются в организме поросят более эффективно по сравнению с их неорганической формой;
-каталическая активность специфических металлоэнзимов у анемичных поросят усиливается за счёт более лёгкой доступности биогенных элементов из хелаткомплексных соединений;
-под влиянием комплекса хелатированных микроэлементов происходят по-
ложительные изменения интенсивности метаболических превращений, связанных с процессами депонирования и усвоения микроэлементов в организме поросят;
-нормализация физиолого-биохимических параметров организма поросят под влиянием использования хелатированпых микроэлементов, положительно влияет на интенсивность белкового, жирового обмена, резистентность и сохранность, рост и развитие;
-применение комплексных соединений биогенных элементов, хелатированпых органическими лигандами, экономически целесообразно, поскольку это повышает продуктивность свиней.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 275 страницах компьютерной вёрстки и состоит из введения, обзора литературы, материала, методики, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, предложений производству и приложений. Список использованной литературы включает 536 наименований, в т.ч. 109 на иностранных языках.
Характеристика фнзиолого-биохнмического состояния животных при анемии
Анемией или малокровием называют состояние, характеризующееся уменьшением числа эритроцитов в единице объёма крови (AM. Карелин , 1983).
Впервые об алиментарной анемии у поросят сообщил немецкий учёный Г.Ф. Брааш в 1891 году. Более подробно алиментарную железодефицитную анемию описали И.П. Гоуэн иА.Б. Криптон в 1928 году, В нашей стране заболевание поросят анемией известно с 1934 года (А.И. Каретт, 1983). У больных поросят снижаются среднесуточные приросты, наблюдается отставание в росте и развитии. При тяжелой форме заболевания поросята гибнут (В.В. Никольский, Б.И. Божко, В.А. Бортпичукидр., 1989).
Различные кровопотери, недостаточное поступление железа с пищей, или неадекватное его усвоение в желудочно-кишечном тракте способствуют развитию дефицита железа. Первоначально уменьшаются запасы железа в печени, селезенке и в костном мозге. Чувствительным критерием обеднения запасного фонда является компенсаторное повышение усвоения железа в желудочно-кишечном тракте, одновременно с этим снижается концентрация плазменного железа и повышается уровень общей железосвязывающей способности плазмы, без уменьшения эритроцитариого (гемоглобинового) фонда. Развивается скрытый (латентный) дефицит - сидеропения без анемии (Н.С. Heinrich, 1968; В.Н. Петров, 1969, 1973, 1975). Параллельно снижению запасного фонда падает концентрация ферритина в сыворотке крови, который, по современным представлениям, отражает состояние рети куло-эндотел иальных и общих запасов железа в организме. Уменьшение этих запасов в печени, является основным регулятором синтеза трансферрина. Несмотря на повышение концентрации трансферрина, общей железосвязывающей способности плазмы, носящее компенсаторный характер и обеспечивающее ускорение обмена железа, а также усиления абсорбции железа в желудочно-кишечном тракте, запасы железа постепенно истощаются. Гистохимически в костном мозге полностью исчезают окрашивающиеся межклеточные гранулы гемосидерина, уменьшается процент сидеробластов и сидероцитов.
Уменьшение содержания негеминового железа в развивающихся эритро-идных клетках приводит к нарушению синтеза гема и вторично - глобина. При этом страдает образование гемоглобина и эритроцитов. Значительные биохимические изменения обнаруживаются в эритробластах: уменьшается скорость синтеза ДНК, содержание нуклеиновых кислот, нарушается включение меченого железа и глицина в гем и соотношение альфа- и бета-цепочек глобина. Возможно, эти биохимические нарушения приводят к отчётливым морфологическим изменениям: гипохромии, микроцитозу, преобладанию полихромато-фильных нормобластов, замедлению созревания, вакуолизации и уменьшению их цитоплазмы, нарушению митозов, многоядерности нормобластов (R.S. Hill еї аі, 1972). Степень так называемого "дизэритропоэза" при железодефицитной анемии, зависит от концентрации плазменного железа и ослабляется по мере его снижения. Страдает активность некоторых железосодержащих ферментов -каталазы, глутатионпероксидазы, что способствует повышению чувствительности эритроцитов к окислительному гемолизу. Укорачивается продолжительность их жизни. Неэффективный эритропоэз - гемолиз нежизнеспособных нормобластов и части эритроцитов, может быть объяснён сложными биохимическими изменениями в эритроидных клетках костного мозга, приводящих к нарушению ферментативных процессов и целостности клеточных мембран. Наряду с этим повышается интенсивность анаэробного и аэробного гликолиза, активность 2,3-дифосфоглицерата, носящие компенсаторный характер и обусловленные дефицитом железа. Увеличение активности 2,3-дифосфоглицерата способствует более эффективному поступлению кислорода из эритроцитов в ткани (J.W. Eaton, G.J. Brewer, 1968; P. Slawsky, J.F. Desforges, 1972).
Основной причиной нарушений образования гемоглобина и эритроцитов при железодефицитных состояниях, является недостаточное поступление железа из плазмы, лимитирующее образование их при умеренной степени неэффективного эритропоэза. Последовательность нарушения эритропоэза при обеднении организма железом такова: - истощение запасного фонда железа; - падение уровня плазменного железа и процента насыщения им общей железосвязывающей способности плазмы; - уменьшение поступления железа в костный мозг; - нарушение образования гемоглобина и эритроцитов; - снижение гематокрита и концентрации гемоглобина в крови и эритроците, наряду с микроцитозом и гипохромией (V.A. Lovric, 1975).
Ферменты эритроцитов и основные железопротеиды окислительного фосфорилированпя и тканевого окисления
Под этим названием объединяют ряд биологических катализаторов, принимающих участие в переносе электронов в цепи окислительно-восстановительных реакций, лежащих в основе тканевого дыхания. Большинство из них содержат зкелезо, которое входит в состав гема, или же включено во флавонротеидныи комплекс. К железосодержащим ферментам относятся металл офлавопротеиды, ферменты цитохромной системы (цитохромы, цитохро-моксидазы и др.). Из железофлавопротеидов известны: НАД + - цитохромредуктаза; НАД-Н2 - сукцинатдегидрогеназа (СДГ); НАДФ+ - дегидраза ацилкоферментов; НАДФ-Н2 - цитохромредуктаза и дегидраза ацилкоферментов.
Сукцинатдегидрогеназа осуществляет обратимое окисление янтарной кислоты. Это сложный комплекс, состоящий из белка, флавина и нескольких же-лезопорфириновых молекул. Значительное количество зкелеза, содержащееся в СДГ, не входит в состав гема, а соединяется с функциональными группами бел ковой части фермента (AM. Осипов, ОМ. Азизова, 1990). Оно участвует в каталитических реакциях, перенося электроны на акцептор.
Цитохромы, относящиеся к соединениям класса гематинов, вмонтированы в электротранспортную цепь митохондрий клеток, в которых перенос электрона связан с наличием окислительно-восстановительных пар Fe (II) - Fe (Ш). Важную роль биокатализаторов окислительно-восстановительных реакций на терминальной цепи внутриклеточного процесса играют также цитохромы, в состав которых помимо железа входят другие микроэлементы с переменной валентностью (медь, молибден и кобальт).
Группа цитохромов, имеющих в своем составе ионы железа, принимает участие в дыхании и окислительном фосфорилировании, при котором происходит превращение внутренней энергии пищевых веществ в энергию биологической динамики. Железо, находящееся в цитохромах, в ходе окислительно-восстановительных реакций изменяет свою валентность, тем самым способствуя передвижению электронов по дыхательной цепи и, как следствие этого, на участках с наибольшей разностью электродных потенциалов происходит синтез энергии, аккумулирующейся в молекулах АТФ.
Каталаза содержит 4 атома железа. Ферментативная активность каталазы обусловлена включённым в её протопорфириновую структуру железом в трёхвалентной форме. Кристаллическая каталаза обладает молекулярной массой 220000 - 300000 и содержит 0,1 % железа. Она является исключительно активным ферментом. В настоящее время доказано, что каталаза служит защитным буфером организма от негативного воздействия промежуточных форм продуктов перекисного окисления (активные формы кислорода - АФК), которые в свою очередь практически не выводятся из организма (Л.Ф. Паиченко, 1981).
Пероксидаза - гемсодержащий фермент, в молекуле которого, по данным Oppengeimer и Кип (1932), содержится 0,06 % железа.
Супероксиддисмутаза клеток высших животных способствует превращению активных форм кислорода (супероксидных радикалов) в перекиси водоро да, тем самым защищая клеточною мембрану от разрушающего действия продуктов перекисного окисления. Она состоит из двух субъединиц, содержащих один атом меди и атом цинка (A.M. Осипов и др., 1990).
Глутатион в эритроците способствует поддержанию стабильности мембран, регуляции пентозофосфатного пути метаболизма, образованию гемоглобина и восстановлению метгемоглобина. Он защищает сульфгидрильные группы от инактивации и поддерживает жизнеспособность эритроцитов, особенно в процессе окислительных реакций. Активность восстановленного глутатиона была повышенной при железодефи цитной анемии по сравнению с нормой. Содержание сульфгидрильных групп снижалось в нормобластах костного мозга и эритроцитах, а лечение железом способствует их повышению. Заслуживает внимания результаты изучения чувствительности микроцитов при железодефи-цитной анемии, к недостатку глюкозы, при инкубации в дефицитной среде (MM. Wintrobe, 1971). Чувствительность их к дефициту глюкозы расценивается как доказательство повышенной потребности в энергии, при недостатке железа в организме. Одновременно повышается их чувствительность к ингибиторам сульфгидрильных групп и снижается механическая резистентность - устойчивость к гемолизу.
Решающее значение в восстановлении глутатиона принадлежит глумати-онредуктазе. Снижение активности фермента сопровождается укорочением жизни и гемолизом эритроцитов. Инкубация интактных железодефицитных эритроцитов с глюкозой приводила к прогрессивному увеличению восстановленного глутатиона. У больных железодефицитной анемией его активность повышалась, или не отличалась от нормальных величин (М. Ramachandran, 1974).
Синтез антиансмических препаратов на основе биоэлсмептов, хслатированных органическими лигандами
Теоретической предпосылкой синтеза высокой антианемической активности препаратов послужило данные И.А. Чернавина, 1970; P. Silverstan, 1977; Ф.В. Гликииа, 1982; Б. Белкина, 1984; Р.Н. Набиева, 1988 о том, что при взаимодействии ионов металла с органическими соединениями происходит процесс их хелатирования. СИНТЕЗ ТИРОЗИНАТАМЕДИ Для синтеза тирозината меди с целью его дальнейшего изучения разработаны технологический регламент производства и технические условия на препарат.
Технологический реглаліепт производства тирозината меди Оборудование и реактивы: Оборудование: 1. Химический стакан на 1 л; 2. Стеклянная палочка; 3. Весы (производство ПНР); 4. Плитка; 5. Вакуумный насос; 6. Сушильный шкаф. Реактивы: 1. L - тирозин (L- р (п-оксифенил)- аланин) по ТУ 6-09-50; 2. Аммиак водный (25%), ГОСТ 3760-64 «ЧДА»; 3. Медь (II) сернокислая 5-водная «чда» ГОСТ 4165-68; 4. Дистиллированная вода, ГОСТ 6709-72. Подготовка реактивов. Перекристаллизация сульфата меди (II) -5-водиого.
Растворимость данной соли в 100 г воды при 100С - 77 г (в пересчёте на б/в соль). В 300 мл воды растворяли 360,9 г кристаллогидрата (в 200 мл НгО растворяется при t = 100С 120,3 г CuS04 5Н20), доводя раствор до 100С, После охлаждения раствора выделялись кристаллы очищенной соли.
Проведение перекристаллизации сульфата меди (II) 5-водного взвешенное количество неочищенной соли помещали в коническую колбу, снабжённую обратным холодильником. В колбу клали кусочки пористого фарфора. Через обратный холодильник в колбу вливали растворитель - дистиллированную воду. Необходимо поддерживать интенсивное кипение растворителя, способствующее быстрой циркуляции твёрдого вещества и хорошему контакту с горячей жидкостью. Насыщенный раствор быстро отфильтровали, пользуясь воронкой ДДЯ горячего фильтрования. Затем сосуд с горячим фильтратом неплотно закрывали, только чтобы предохранить от попадания пыли и оставляли остывать. В случае медленного остывания образовывались крупные кристаллы соли. Для полноты выделения кристаллов сосуд помещали в холодный шкаф. Выделев-шиеся вещества фильтровали от маточного раствора под вакуумом с помощью воронки Бюхнера. После отсасывания осадок переносили на фильтровальную бумагу и сушили на воздухе.
Регламент изготовления.
Синтез тирозипата меди проводили следующим образом.
В стакан ёмкостью 1 л помещали 800 мл дистиллированной воды, доводили до кипения. Затем вносили 10 г тирозина, 7,0 г - сульфата меди (II) 5 водного. После растворения аминокислоты добавляли 9 мл NH3 (25 %). По изменению окраски и выпадению кристаллов судили о ходе реакции. Доводили до кипения и нагревание прекращали. Полученный препарат тирозинат меди промывали на вакуумной, воронке от SCV - ионов, ставили пробу с хлоридом бария: SO/" + Ва2+— BaSCh, выпадал белый творожистый осадок. Промытый осадок подвергали сушке при t = 70С в сушильном шкафу под вакуумом. Готовый тирозинат меди переносили в склянку из тёмного стекла. Выход 87,0 %.
Гидролиз соли; 2CuS04+ 2Н20 (CuOH)2S04 + H2S04 Наличие хелатного комплекса L-тирозина с медью было подтверждено ИК спектрами как в области внутримолекулярных колебаний групп NfP+ и СОО" непосредственно принимающих участие в комплексообразовании, так и в длинноволновой области ИК-спектра, где проявляет себя связь металла (Си) с L -тирозином. С этой целью были записаны ИК- спектры L.— тирозина и его хе-латкомплекса с медью В области 400-600 слГ1 на спектроліетре «Specord-80» фирмы «Carl Zeiss Jena» и в длинноволновой области 600-40 см-1 на фурье -спектрометре IFS-13 фирмы ffBruker». При этом использовалась стандартная методика записи ИК-спектров на указанных спектрометрах. Объекты исследования готовились в виде таблеток из КВч, пасты в вазелиновом масле или пре-сованием вещества с полиэтиленом в зависимости от потребности эксперимента. Калибровка спектра осуществлялась по спектру поглощения полистирола.
При добавлении аммиака осаждаются кристаллы тирозината меди.
Как следует из рис.2 комплсксообрааование L-тирозина с медью идёт через взаимодействие меди с атомами азота аминогрупп двух молекул L-тирозина и с атомами кислорода карбоксильных групп. Причём, группа ЖР L-тирозина превращается в группу NH2 в хелаткомплексе, а ион карбоксильной группы СОО-, оставаясь в структурном отношении неизменным, осуществляет донорно-акцепторное взаимодействие с медью. В ИК-спектрах это проявляется в следующих областях колебаний хелаткомплекса:
1. Область колебаний аминогруппы. На рис. 3 представлено изменение колебательного спектра L-тирозина (рис.За) при взаимодействии его с медью и превращении в спектр хелатного комплекса с медью (рис. 36). Как следует из рисунка, комплексообразование-приводит к ярковыраже иному появлению двух линий (3312 и 3296 см"1), которые относятся к валентным колебаниям группы N№ с одновременным исчезновением линий иона NH3+ в соответствующих областях спектра, что вполне согласуется со структурой образовавшегося хелаткомплекса L-тирозина с медью, представленного на рис.2. Кроме этого, вместо линий частотой 1516 и 1508 см-1 в L-тирозине (рис.4а) появляется более интенсивная полоса около 1510 см"1 (рис.4б), которую можно отнести к деформационным колебаниям NH3 -группы.
Область колебаний карбоксильной группы. На рис. 4 представлено изменение колебательного спектра L-тирозина (рис. 4а) при взаимодействии его с медью и превращением в спектр (рис. 46) хелатного комплекса с медью в области колебания карбоксильной группы. Полоса с частотой 1594 см-1 при ком-плексообразовании значительно изменяет свою интенсивность, превращаясь в полосу с частотой 1592 см-1, относится антисимметричным валентным колебаниям СОО - группы. Полоса 1420 см-1 и решеточные колебания кристаллов наиболее характерные изменения имеют место в области 250-400 см"1 исследуемого комплекса, представленные на рис.5. По сравнению со спектром L-тирозина в этой области (полоса 379, рис. 5а) появляются полосы с частотами 401, 375, 357 и 290 см-1 в спектре хелаткомплекса (рис.5б) с достаточно большой вероятностью полосу 357 см"1 можно отнести к антисимметричным валентным колебаниям связи N-Cu, а полосу с частотой 290 см"1 к симметричным валентным колебаниям этой же группы.
Исследованиеантианемическойактивностихелатных препара тоіі при экспериментальной постгеморрагической анемии у белых крыс
Моделирование постгеморрагической анемии было выполнено в двух опытах на 24 половозрелых лабораторных белых крысах 180 суточного возраста со средней живой массой 200 г. У этих крыс 2-х кратно (через сутки) из хвостовой вены брали по 20 % от общей массы крови. Крысам давали обильное питьё, кормили один раз в сутки комбикормом, свёклой, морковью и хлебом. В течение трех суток после второго кровопускания были сделаны двухкратные инъекции изучаемых препаратов (I опыт - ферродекс и ферродекс в сочетании с тирозинатом меди; II - опыт - ферродекс и ферродекс в сочетании тирозинатом меди с йодидом калия). Динамику морфо- и биохимических показателей крови у крыс изучали вначале, на 3-сутки после второго кровопускания, на 7-10-сутки, 14 и 30-сутки после проведённых инъекций. На завершающем этапе эксперимента животные были убиты и при вскрытии взяты почки, сердце, печень, селезёнка, головной мозг, длиннейшая мышца спины и проанализированы на содержание в них меди и железа,
Врезультате кровопускания (40 % от массы крови) у крыс всех групп каждого опыта гематологичечекие показатели снизились (табл.3): уровень гемоглобина в 1-й группе на 34,0...34,5 г/л (23,1...23,6 %), во И-й на 33,0...34,5 г/л (22,6...23,6%).
Аналогичная закономерность наблюдается в изменении количества эритроцитов и показателя гематокрита. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о вызванной постгеморрагической анемии у крыс.
Обусловленная кровопусканием анемия у подопытных крыс в последующие сроки под влиянием инъекцирования им традиционных и хелатированных антианемических препаратов постепенно устранялась. Однако, как следует из с железодекстрановым оказывают более выраженное стимулируещее воздействие восстанавливать гематологические показатели при экспериментальной постгеморрагической анемии. Так, если у крыс, инъекцированных только ферродексом к 7-10-суткам возрастает количество гемоглобина на 8,9...36,3 %, а эритроцитов - на 6,3...53,7 %, то у инъекцированных ферродексом в сочетании с хелатными препаратами соответственно на 21,5...47,8 % и на 18,5...63,6 %. Такая же закономерность разницы между группами в интенсивности эритро-гемопоэза у крыс наблюдалась и в последующие возрастные периоды. К 14-30 суткам крысы, ииъекцированные и хелатными препаратами превосходили своих сверстников инъекцированных только ферродексом по содержанию в крови гемоглобина (на 2,6 %), эритроцитов (на 1,6...20,70 %) и показателю гематокрита (на 3,0...6,5 %). Таким образом инъекция крысам с постгеморрагической анемией ферродекса в сочетании с хелатными препаратами эффективнее, чем инъекция им только ферродекса, влияет на процесс эритро- гемопоэза в их организме. При этом лучшие показатели были у животных, ииъекцированпых медным хелатом совместно с йодидом калия. Полученные данные свидетельствуют о стимулирующем влиянии меди в сочетании с железом и йодидом калия на процесс кроветворения.
Количество общего белка в сыворотке крови крыс (табл. 15), инъекци-рованных ферродексом в сочетании с хелатными препаратами и крыс, которым вводили дважды только ферродекс, было одинаковым (8,23...8,25 г %), но альбуминовой фракции в составе его у них было 1,91 ...2,09 г %, что на 14,8...4,95 % больше.
По содержанию альфа-глобулинов чётких закономерных различий между группами не отмечается, хотя у животных ииъекцированпых ферродексом в сочетании с тирозинатом меди и йодидом калия их было на 30,1 % больше, чем у крыс, инъекцированных хелатом без йодида калия и на 9,8.,.24,3 % больше, чем у инъекцированных дважды только ферродексом. У крыс опытных групп отмечен более высокий уровень гамма-глобулинов (2,10...2,15 г %), чем у контрольных (1,48...1,83 г %). Альбуминово-глобулиновый коэффициент имел прямо пропорциональную зависимость от уровня гамма-глобулинов и составил в контрольных группах - 0,28, а в опытных - 0,30...0,34. Отсюда следует, что инъекцирование крысам на фоне ферродекса тирозината меди одного и тирози-ната меди в сочетании с йодидом калия нормализует общее состояние организма и усиливает его неспецифическую резистентность.
В связи с этим нами было проведено определение и активности церуло-плазмина в сыворотке крови поросят сравниваемых групп, мы исходили из того, что этот белок служит не только нетоксичным резервуаром меди, но и выполняет в организме каталитические функции. Как фермент, церулоплазмин может участвовать в синтезе гемоглобина и других железосодержащих белков. Он может катализировать окисление железа, Fe2+ в ион Fe3+ (наиболее распространенная форма, в которой железо выполняет окислительную функцию). Позднее S. Osaki, D.A. Johnson et al. (1964) обнаружили, что окисление железа является наиболее ярким выражением каталитической активности церулоплаз-мина. Этот фермент может участвовать в образовании красного железосодержащего белка плазмы - трансферрина. Трансферрин затем отдаёт своё железо клеткам костного мозга, в которых происходит синтез эритроцитов, а они в свою очередь синтезируют гемоглобин. Без участия церулоплазмин а животные синтезируют трансферрин не настолько быстро, чтобы обеспечить потребность организма в железе для синтеза гемоглобина и других железосодержащих белков. Участие церулоплазмин а в синтезе гемоглобина подтверждается и другими данными. М. Шимизу (1964) обнаружил, что введение церулоплазмина оказывается в ряде случаев эффективным средством лечения некоторых анемий. Д. Мшроуи (1962) заметил, что при отравлении цинком концентрация церулоплазмина в плазме резко падает, это сопровождается развитием анемии и другими нарушениями обмена железа- и медьсодержащих соединений. При недостатке меди животные в значительной мере утрачивают способность синтезиро вать гемоглобин.
Значение меди в обменных процессах животного организма начало выявляться в результате работ висконсинской групп исследователей (С.Л. Elvehjem; Е.В. Hart, 1928), показавших, что недостаток меди является причиной, так называемой молочной анемии у крыс. Это наблюдение привело к установлению значения меди для процессов кровообращения и использование железа в организме (С.Л. Elvehjem, 1935). Установлено также активизирующее влияние ионов двухвалентного железа на оксидазную активность церулоплазмина (S.M. Osaki, J.A. Мс. Dermott, D.A. Johnson, Е. Frieden, 1966).
Инъекцирование крыс антианемическими препаратами неоднозначно влияет на активность церулоплазмина их сыворотки крови (табл. 16). По сравнению с действием одного ферродекса сочетание его с хелатированными препаратами способствует в большей степени повышению концентрации в крови фермента медьоксидазы. Так, к 10-м суткам количество церулоплазмина в сыворотке крови крыс, инъекцированных дополнительно к ферродексу и раствором тирозината меди одним и в сочетании его с йодидом калия было выше, чем у контрольных на 14,0...16,8%.
