Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

THE PHYSIOLOGICAL MECHANISM OF INFLUENCE LACKING IN THE ENVIRONMENT AND STERNS OF MICROCELLS ON THE CONDITION OF ERYTHRANUM, PROCESSES OF FREE-RADICAL OXIDATION AND EFFICIENCY OF RUMINANTS

Vorobev V.I. 1 Vorobev D.V. 1 Scherbakova E.N. 1 Zakharkina N.I. 1 Polkovnichenko A.P. 1
1 Astrakhan state university
Изучен физиологический механизм влияния недостающих в среде и кормах микроэлементов на процессы свободнорадикального окисления и продуктивность коров. Выявлено, что под влиянием Se, Co и J у опытных коров уменьшились задержание последа на 14 %, количество послеродовых эндометритов – на 35 %, заболеваемость маститом – на 15 %, и на 12 дней сократился сервис-период коров относительно аналогичных параметров контрольных животных. Влияния исследуемых дозировок йод- и селен- содержащих препаратов включает в себя стимуляцию синтеза белков, в том числе фракции иммуноглобулинов, повышает активность каталазы, стабилизирует антиоксидантную систему, повышает иммунный статус организма, улучшает процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, регулирует уровень перекисного окисления липидов, что отражается на физиологическом состоянии животных, повышает их продуктивность и качество молока.
The physiological mechanism of influence lacking in the environment and sterns of microcells on processes of free-radical oxidation and efficiency of cows is studied. It is revealed that under the influence of Se, Co and J at experienced cows decreased placenta detention by 14 %, quantity of a puerperal endometritis – for 35 %, incidence of mastitis – for 15 %, and service was reduced by 12 days – the period of the cows, rather similar parameters of control animals. iodine – and a selenium – containing preparations includes stimulation of synthesis of proteins, including fractions of immunoglobulins, increases activity of a catalase, stabilizes antioxidatic system, raises the immune status of an organism, improves processes of tissue respiration and oxidizing phosphorylation, regulates level of peroxide oxidation of lipids that is reflected in a physiological condition of animals, increases their efficiency and quality of milk.
сows
microelements
animal
free radicals oxidation
1. Abdurakhmanov G.M, Volkova. I.V., Egorova V.I., Zaytsev V.F., Korostelev S.G. Osobennosti membrannogo pishhevarenija karpovyh vidov ryb. M.: Science, 2003, 199 p.
2. Vorobev V.I., Vorobev D.V., Shсherbakova E.N. Vlijanie Se, Co i J na produktivnost’ simmental’skih korov v biogeohimicheskih uslovijah regiona Nizhnej Volgi. News of the Orenburg state agrarian university. Orenburg, 2013, no 2 (40), pp. 93–94.
3. Vorobev D.V., Vorobyov V.I. Obmen mikrojelementov u korov v biogeohimicheskih uslovijah Astrahanskoj oblasti. Natural sciences. Magazine of basic and applied researches. Astrakhan, 2010, no 3 (32), pp. 82–86.
4. Vorobev D.V., Vorobyov V.I. Gipojelementozy u dojnyh korov v uslovijah Nizhnej Volgi. Natural sciences. Magazine of basic and applied researches. Astrakhan, 2010, no 4 (33), pp. 120–124.
5. Vorobev D.V., Vorobyov V.I., Kutepov A.Yu., Polkovnichenko A.P. Fiziologicheskij status i ego korrekcija u zhvachnyh, vsejadnyh zhivotnyh i ptic v biogeohimicheskih uslovijah Nizhnej Volgi. St. Petersburg: Fallow deer, 2011, 179 p.
6. Kondrakhin I.P., Arkhipov A.V., Levchenko V.I., Talanov G.A., Frolov A.A., Novikov V.E. Metody veterinarnoj klinicheskoj laboratornoj diagnostiki: Reference book. M.: Ear, 2004, 520 p.
7. Korolyuk M.A. Metody opredelenija aktivnosti katalazy. Laboratory business. M., 1988, no 1, pp. 40.
8. Kudryavtsev A.A., Kudryavtseva L.A. Klinicheskaja gematologija zhivotnyh. M.: Ear, 1974. 380 p.
9. Lankin V.Z., Tikhaza A.K., Belenkov Yu.N. Svobodnoradikal’nye processy v norme i pri patologicheskih sostojanijah. M., 2001, 78 p.
10. Nazarenko I.I.,. Ermakov V.V Analiticheskaja himija selena i tellura. M.: Science, 1971, 251 p.
11. Platser Z.Ya. Chehoslovatskij medicinskij sbornik. Prague, 1970, no. 1, volume 16. pp. 30–41.
12. Pokrovsk V.M., Gordiyenko S.P., Litvinova V.I. Immunologija infekcionnogo processa. M.: Ear, 1964, 305 p.
13. Rodionova T.N. Farmakodinamika selensoderzhashhih preparatov i ih primenenie v zhivotnovodstve. Abstract of the doctoral dissertation. Krasnodar, 2004, 48 pp.

Считается, что липиды являются составной частью метаболизма и активным участником процессов адаптации животных к новым геохимическим условиям. Кроме того, изменение обмена липидов является и ведущим фактором патогенеза многих эндемических заболеваний и, в первую очередь, гипоэлементозов. В нашем случае – это скрытая форма комбинированного йода, селена и кобальта гипоэлементоза у коров в условиях региона Нижней Волги.

Процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) играют существенную роль не только при различных патологиях, но и в процессах физиологической адаптации, которая протекает у завезенных в Астраханскую область коровах симментальской породы из Австрии и Словении, где они находились в более комфортных условиях существования: лучший климат, лучшие (более полноценные) корма, лучшие условия содержания и т.п., чем в биогеохимических условиях (Астраханская область). Это предопределило необходимость выбора средств для профилактики и коррекции скрытых форм гипоэлементозов, в частности, отрицательных балансов ряда жизненно важных микроэлементов у симментальских коров, таких как селен, кобальт и йод и относительно низкого уровня общего обмена физиологических параметров крови, находящихся на нижней границе физиологической нормы или даже ниже ее.

Материалы и методы исследования

Целью эксперимента на 10-ти опытных и 10-ти контрольных коровах симментальской породы, завезенных нетелями в 2006 году в Астраханскую область из Австрии, было выяснение влияния недостающих в среде и кормах Co, Se и J на физиологические параметры коров. Микроэлементы и их дозы мы выбрали после проведения балансовых опытов, показавших отрицательный баланс Se, Co и J [4].

Гематологические параметры исследовали по общепринятым методикам [6]. Витамин Е – на хроматографе «Минихром» со сканирующим УФ-детектором. Активность каталазы определяли по М.А. Королюк [7], супероксиддисмутазу (СОД) – по Е. Чевари [11], диеновые конъюгаты (ДК) – по Плацер и др. [11], малоновый диальдегид (МДА) – по M. Michara et al. [9] и перекисную резистентность эритроцитов (ПРЭ) – по А.А. Покровскому [11]. Селен изучали в крови по методике И.И. Назаренко и др. [10]. Результаты обрабатывались с использованием программного аспекта анализа Microsoft Excel 97 Pro Statisticа. Достоверность оценивали по t-критерию Стьюдента (при уровне значимости 0,01–0,05).

Микроэлементы давались коровам в опытной группе ежедневно с корочкой хлеба в течении 30 суток с таким же перерывом. Доза кобальта – CoCl2 – 25 мг/кг, органические препараты селена (ДАФС-25) применяли в дозе – 0,05 мг/кг – 0,6–0,7 мг, йода (ЙОДДАР) с учетом массы тела животных.

Результаты исследования и их обсуждение

Установив недостаток в кормах животных Co, Se и J и проведя балансовые опыты, мы выяснили необходимость обогащения рационов коров препаратами микроэлементов (J, Se и Co) [2]. Затем изучили влияние недостающих микроэлементов на показатели крови и процессы свободнорадикального окисления. Было установлено, что в опытной группе животные имели более высокие показатели эритрона. При этом продукты перекисного окисления – диеновые конъюгаты и малоновый диальдегид ‒ понизились, а уровень активности каталазы и супероксиддисмутазы повысился. Количество эритроцитов, подверженных гемолизу, снизилось. Улучшение уровня физиологического состояния, завезенных из Австрии симментальских коров, предопределило увеличение их продуктивности. Динамика микроэлементов в органах и тканях животных из опытной и контрольной групп показал неравнозначность ассимиляции химических элементов различными органами коров.

Средний надой молока в контрольной группе за год составил 4705 литров на животное, а в опытной (Со, Se и J) – 4847 литра. Разница в пользу опытных коров была достоверной (Р < 0,05) и составила 142 литров молока на одно животное. Среднее содержание жира в молоке коров опытной группы за лактацию – 4,23 %, а в контроле – 4,11 %. Увеличение жира в молоке связано с тем, что кобальт повышает уровень биосинтеза витаминов группы В, а йод увеличивает синтез гормонов щитовидной железы, стабилизируя эндокринные механизмы регуляции организма. Кобаломин усиливает биосинтез микробного белка в рубце, при этом Со, Se и J способствуют образованию низкомолекулярных жирных кислот, из которых синтезируется молочный жир [5].

Применение микроэлементов увеличивало количество не только Co, Se и J, но и цинка, марганца и ванадия в молоке опытных коров, что хорошо коррелируется с результатами балансовых опытов и следует рассматривать как улучшение качества молока [1].

Введение в рацион опытных животных дополнительно селена, кобальта и йода увеличивало количество общих липидов эритроцитов, гемоглобина, общего белка и глобулинов относительно контроля (Р < 0,05). Лейкоцитарная формулы крови опытных и контрольных животных, исследуемая по сезонам года, не выявила серьезных различий. У коров опытной группы по сравнению с контрольной содержание нейтрофилов было в среднем на 1,5–2,3 % выше. Следует отметить, что результаты гематологии коров не выходят за пределы литературных данных [8].

Считается, что липиды являются составной частью метаболизма и активным участником процессов адаптации животных к новым геохимическим условиям. В то же время изменение обмена липидов является ведущим фактором патогенеза многих эндемических заболеваний и, в первую очередь, гипоэлементозов. Стараясь выяснить физиологический механизм влияния применяемых микроэлементов на коров, мы исследовали их влияние на процессы перекисного окисления и показатели крови в ответственный период их жизни – сухостойный.

У коров перед отелом в большом количестве накапливаются недоокисленные продукты свободнорадикального окисления, особенно при низком уровне селена и витамина Е в кормах [13]. У коров опытных групп установлено увеличение селена, эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, белка, глобулинов, количества Са, Р и токоферола, а также активности каталазы и супероксиддисмутазы (таблица).

В то же время у этих животных происходит снижение уровня вторичных продуктов перекисного окисления липидов (ДК, МДА) и процента эритроцитов, подверженных гемолизу перекисью водорода, (ПРЭ), что определяет стабилизацию антиоксидантной системы. Количество витамина Е в крови у всех опытных коров за период опыта составило 0,53 мг % против 0,31 мг % в контроле. Между деятельностью витамина Е как стабилизатора клеточных мембран и селеносодержащими глутатионпероксидазами давно установлена причинно-следственная связь и взаимное предохранение друг друга от окислительного разрушения, что является лишь малой составной частью синергизма витамина Е и селена [13], крайне необходимых для активации антиоксидантной системы.

Влияние ДАФС-25, ЙОДДАР и хлористого кобальта на гематологические параметры сухостойных коров

Гематологические показатели

До опыта

Через 30 дней

Через 60 дней

контроль

опыт

контроль

опыт

контроль

опыт

Эритроциты, млн/мкл∙1012/л

5,8 ± 0,32

5,5 ± 0,5

5,9 ± 0,2

6,2 ± 0,1

5,7 ± 0,2

6,7 ± 0,2

Лейкоциты, тыс/мкл∙109/л

6,96 ± 0,08

6,95 ± 0,05

6,96 ± 0,12

7,45 ± 0,008*

7,02 ± 0,002

8,14 ± 0,006*

Гемоглобин, г/л

92,55 ± 2,4

93,18 ± 2,5

92,26 ± 1,7

97,01 ± 2,8*

94,20 ± 2,5

105,17 ± 4,7*

Общие липиды,г/л

2,12 ± 0,23

2,21 ± 0,32

2,31 ± 0,19

3,39 ± 0,27

2,16 ± 0,35

3,07 ± 0,25

Общий белок, г %

7,29 ± 0,26

7,34 ± 0,18

7,50 ± 0,18

8,70 ± 0,05*

7,62 ± 0,44

8,79 ± 0,25*

Альбумины, г %

3,96 ± 0,27

3,90 ± 0,24

3,46 ± 0,09

4,31 ± 0,08

3,20 ± 0,26

4,40 ± 0,05*

Глобулины, г %

3,1 ± 0,12

3,6 ± 0,18

3,2 ± 0,08

4,8 ± 0,06*

3,2 ± 0,19

4,7 ± 0,17*

Кальций, мг %

9,05 ± 0,05

9,08 ± 0,01

9,22 ± 0,06

9,60 ± 0,09

9,63 ± 0,07

9,9 ± 0,02

Фосфор, мг %

4,7 ± 0,24

4,69 ± 0,17

4,89 ± 0,10

5,31 ± 0,34

4,92 ± 0,11

5,7 ± 0,43

Витамин Е, мг %

0,22 ± 0,03

0,26 ± 0,06

0,27 ± 0,01

0,92 ± 0,02*

0,31 ± 0,02

0,53 ± 0,04*

Каталаза, мкМ/мл

2,02 ± 0,01

2,05 ± 0,07

2,18 ± 0,05

3,52 ± 0,07*

2,31 ± 0,05

3,64 ± 0,08*

Селен, мкг/мл

0,009 ± 0,006

0,09 ± 0,006

0,012 ± 0,005

0,036 ± 0,002*

0,014 ± 0,006

0,066 ± 0,004*

Супероксиддис-мутаза, ед./мин

170 ± 14

166 ± 11

159 ± 13

231 ± 9

136 ± 12

181 ± 14

Диеновые конъюгаты, мкМ/мл

2,02 ± 0,08

0,09 ± 0,03

2,18 ± 0,03

1,77 ± 0,09*

2,32 ± 0,04

1,67 ± 0,06*

Малоновый диальдегид, мкМ/мл

3,4 ± 0,22

3,3 ± 0,021

3,21 ± 0,01

1,27 ± 0,02*

3,33 ± 0,26

2,46 ± 0,15*

Перекисная резистентность эритроцитов, %

2,91 ± 0,06

3,01 ± 0,05

2,97 ± 0,06

2,03 ± 0,01*

2,92 ± 0,04

2,17 ± 0,09

Дополняя друг друга, ферментативная и неферментативная антиоксидантная система (АОС) в организме в случае применения недостающих в кормах и организме микроэлементов (селен, йод, кобальт), а также за счет лучшего вовлечения меди, марганца и цинка в обменные процессы опытных коров [4], обеспечивают сдерживание активации процессов (ПОЛ). Селен, фиксируясь в составе глобулинов, способствует биосинтезу серосодержащих аминокислот, включаясь и в глутатион, тиамин, биотин, таурин, стимулируя функции витамина Е, повышает активность ряда ферментов. Известно, что селен, цинк, марганец и медь входят в состав СОД, которая считается быстродействующим ферментом и служит одним из важных энзимов регуляции процессов ПОЛ [9], которая в опыте через 30 дней увеличилась на 39 %, а в конце опыта ‒ на 9 %, оставаясь выше контроля (Р < 0,05).

Под их влиянием Se, Co и J у опытных коров уменьшились задержание последа на 14 %, количество послеродовых эндометритов – на 35 %, заболеваемость маститом – на 15 %, и на 12 дней сократился сервис-период коров относительно аналогичных параметров контрольных животных.

Мы также исследовали динамику селена, кобальта и йода в органах и тканях коров, участвующих в научно-хозяйственном опыте. Наибольшее количество микроэлементов отмечалось в печени > почках > надпочечниках > скелетной > мускулатуре > сыворотке крови и шерсти, меньше – в коже, костях, копытах и шерсти.

Заключение

Нам представляется, что исследуемый физиологический механизм влияния исследуемых дозировок ДАФС-25, ЙОДДАР и хлористого кобальта включает в себя стимуляцию синтеза белков, в том числе фракции иммуноглобулинов, а также повышает активность каталазы, СОД и уменьшает уровень ДК, МДА и ПРЭ, стабилизируя антиоксидантную систему, повышая, таким образом, иммунный статус организма, улучшая процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования и регулируя уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ), что и предопределяет улучшение физиологического состояния животных и повышение их продуктивности и качества молока.

Рецензенты:

Зайцев В.Ф., д.с.-х.н., профессор, заведующий кафедрой «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань;

Федорова Н.Н., д.м.н., профессор кафедры «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань.

Работа поступила в редакцию 16.12.2013.