В работе впервые показан гематологический статус овцематок и ягнят эдильбаевской породы овец, занимающих более 70 % в двухмиллионном поголовье Астраханской области. Параметры свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы у овцематок и ягнят совместно с показателями числа клеток крови, гемоглобина, щелочного резерва, углеводов, Ca, P, Se и J свидетельствуют о наличии скрытой формы комбинированного гипомикроэлементоза у взрослых овец и ягнят в биогеохимических условиях низкого уровня в среде и растительных кормах Астраханской области.
Проводя эксперименты на эдильбаевских овцематках и ягнятах, находящихся в биогеохимических условиях низкого уровня селена, кобальта и йода в основных компонентах агроэкосистем Астраханской области [2, 3, 4], учитывая динамику микроэлементов в органах и тканях маток и ягнят и результаты балансовых опытов, авторы впервые исследовали и гематологические параметры разновозрастных овец эдильбаевской мясо-сальной породы в условиях Нижне-волжского региона. Это было сделано с целью создания первой физиологической характеристики эдильбаевских овец и молодняка, которая может служить реперной базой для последующих физиологических исследований этого вида животных.
Результаты исследования и их обсуждение
Дефицит микроэлементов (Se, J и Co) в среде, кормах и организме, являющийся постоянно действующим стресс-фактором, приводящим организм в состояние оксидативного стресса, который негативно сказывается на интегративных функциях роста, развития, молокообразования и качества мяса и находит свое отражение в изменениях гематологических параметров разновозрастных эдильбаевских овец (табл. 1).
Таблица 1
Гематологические показатели эдильбаевских овец в геохимических условиях Астраханской области
|
Лейкоцитарная формула |
|||||||||||
|
РОЭ, мл/г |
Эритроциты, млн/мкл·109/л |
Гемоглобин, г/л |
Лейкоциты, тыс./мкл·109/л |
Гранулоциты |
Нейтрофилы |
Агранулоциты |
|||||
|
Базофилы, % |
Эозинофилы, % |
Мислоциты, % |
Юные, % |
Палочкоядерные , % |
Сегментоядерные, % |
Лимфоциты, % |
Моноциты, % |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Овцематки, 4 года, масса 70–73 кг |
|||||||||||
|
07,22 ± 0,51 |
93,4 ± 1,7 |
6,01 ± 0,99 |
0,2 |
1,4 |
0,1 |
0,0 |
5,6 |
28,3 |
61,8 |
2,6 |
|
|
Ягнята, возраст 4 мес., масса 38–44 кг |
|||||||||||
|
6,88 ± 0,74 |
92,8 ± 0,9 |
8,02 ± 0,78 |
0,2 |
2,2 |
0,1 |
0,0 |
5,4 |
24,3 |
65,6 |
2,0 |
|
Большинство гематологических показателей эдильбаевских овцематок и 4-месячных ягнят, в период их отбивки от маток, находились на нижней границе физиологической нормы.
Следует отметить, что количество эритроцитов у эдильбаевских овец относительно невысокое, а число клеток белой клетки, напротив, находилось на верхнем уровне физиологической нормы. Достаточно высоким было содержание сахара к крови взрослых овец, у молодняка его уровень несколько (22 %) ниже (Р < 0,05).
Сопоставляя показатели лейкоцитарной формулы овцематок и ягнят в 4-месячном возрасте, следует отметить, что количество эозинофилов и лимфоцитов у ягнят выше, чем у взрослых овец, а число сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов – меньше, что согласуется с данными литературы [1, 7, 10].
Рассматривая полученные нами показатели крови (табл. 1), путем сравнения их с литературными [7, 8, 10], можно утверждать, что все они ниже, чем их аналоги у других пород, находящихся в отличных от Астраханской области условиях. Количество селена и йода в крови было значительно ниже нормы, что свидетельствует о наличии скрытой формы комбинированного гипомикроэлементоза у изучаемых животных. Это хорошо согласуется и с весьма низким уровнем в растениях, растительных кормах и органах и тканях овец не только селена, но и йода и кобальта [2, 3, 4]. Это тем более вероятно, что баланс селена и йода в организме овец нарушен и был отрицательным в период проведения балансовых экспериментов. Животные за период опыта теряли из организма жизненно важные микроэлементы (Se и J), что отрицательно сказывается на процессах метаболизма и функциях продуктивности овец и ягнят.
Рассматривая физиологический статус эдильбаевских овец и ягнят, авторы попытались исследовать физиологический механизм взаимодействия перекисного окисления и антиоксидантной защиты животных в условиях низкого уровня в окружающей среде и кормах селена, йода и кобальта, при отрицательных балансах селена и йода в организме овец и ягнят.
Процессы свободнорадикального окисления наблюдаются в норме у всех видом растений и животных [5, 6, 9]. В настоящее время физиологические механизмы перерастания нормального процесса свободнорадикального окисления липидов, сопровождающего многие жизненно важные функции в организме животных в состояние, наблюдаемое при оксидативном стрессе, изучены недостаточно. Это объясняется тем, что оксидативный стресс вызывается большим числом прооксидантов, изначально активизирующих процесс свободнорадикального окисления липидов на тканевом, клеточном или субклеточном уровнях [5, 6].
Радикалы в организме животных делят на первичные и вторичные [5, 6, 9]. К числу первичных относят супероксид (•ОО–), нитроксид (•NO), убихинон (•Q) – переносчик электронок в дыхательной цепи [9]. При взаимодействии первичных радикалов с металлами переменной валентности образуются более агрессивные вторичные радикалы – гидроксил (•ОН) и липидные радикалы (L, LOO•), которые не только повреждают мембраны клеток, но и вызывают дальнейшие цепные реакции с образованием активных радикалов липидов, витаминов, аминокислот и нуклеиновых кислот. Следствием такой атаки агрессивных радикалов на клетку является значительное нарушение ее физиологии, а затем и повреждение, что наблюдали при гипомикроэлементозах крупного рогатого скота и свиней [2, 3, 4].
Инициация свободнорадикального окисления может быть вызвана различными причинами. Например, при постоянно действующем на организм овец дефиците Se и J в кормах, вызывающем стрессовое состояние у животных и усиление функциональной активности гипофизарно-адреналовой системы [2, 3, 4].
Для развития перекисного процесса в организме необходимо, чтобы окислительно-восстановительный цикл дефицита физиологически важных веществ для организма функционировал достаточно длительно, приводя к нарушению равновесия между прооксидантами и антиоксидантами, в результате чего происходит истощение системы антирадикальной защиты клетки.
Еще одним источником образования активных форм кислорода может быть и сама митохондриальная дыхательная цепь. Даже в нормальных условиях функционирования этой цепи до 2,0 % потребленного редуктазного комплекса может превращаться в супероксидный радикал, количество которого может существенно возрастать при нарушениях в электрон-транспортной цепи.
В инициации свободнорадикального окисления могут участвовать катион-радикалы молибдена, селена, марганца, цинка, меди, кобальта, железо-серные кластеры [9].
Защитная функция в организме сельхозживотных осуществляется несколькими физиологическими системами, из которых нами исследовалась – антиоксидантная.
Известно, что гомеостаз в клетке поддерживается за счет баланса процессов образования и ингибирования активности радикалов, которое осуществляется антиоксидантами [5, 6, 9].
Механизмы антиоксидантной защиты индуцируют как ферментативные, так и неферментативные процессы. Антиоксиданты участвуют в регуляции перекисного окисления, как компоненты единой системы, которая включает в себя ряд энзимов, низкомолекулярные соединения, физиологически активные вещества белковой и липидной природы, в том числе витамины, Se, Fe, Zn и Cu и, возможно, другие микроэлементы, входящие в состав антиоксидантных ферментов или активирующие энзимы.
Процессы разрушения перекисных соединений и взаимодействия с активными формами кислорода регулируют ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидазы, липопероксидаза, медь-оксидаза и др.). Активность каталазы и селенсодержащей глутатионпероксидазы в крови эдильбаевских овец, находящихся в биогеохимических условиях постоянно действующего стресс-фактора – низкого уровня селена, йода и кобальта в окружающих животных среде и кормах, до настоящих исследований никто не изучал.
Для того, чтобы выяснить влияние низкого уровня физиологически важных микроэлементов (Se, J, Co) в среде и растительных кормах на процессы свободнорадикального окисления, мы исследовали уровень активности антиоксидантных ферментов селенсодержащей глутатионпероксидазы (ГПО) и каталазы, которая активируется микроэлементами, а также количество продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) в крови овцематок и ягнят в возрасте 4 месяцев, в период их реализации населению (табл. 2).
Таблица 2
Показатели свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты разновозрастных эдильбаевских овец и ягнят
|
Название показателей |
Овцематки, 3–4 года |
Ягнята, 4–4,5 месяцев |
|
Диеновые конъюгаты, мкмоль/л |
0,48 ± 0,06 |
0,50 ± 0,08 |
|
Малоновый диальдегид, мкмоль/л |
0,52 ± 0,05 |
0,59 ± 0,07 |
|
Глутатионпероксидаза, мк MG-SH л/мин·103 |
7,04 ± 0,18 |
6,01 ± 0,26 |
|
Каталаза, мкM H2O2/л·мин·103 |
15,08 ± 1,07 |
13,52 ± 0,91 |
Сопоставляя результаты исследований с очень немногочисленными данными подобного рода работ [1, 8], выполненных в других биогеохимических условиях, следует заключить, что полученные показатели перекисного окисления наших овцематок и ягнят (ДК и МДА) и ягнят в период отъема значительно выше литературных [10, 2, 3, 4]. Уровень же активности антиоксидантных ферментов определенно (Р < 0,05) у изучаемых нами эдильбаевских овец ниже, чем у находящихся в условиях низкого уровня Se, J и Co в среде и кормах, чем у тонкорунных овец в других регионах России, где нет дефицита селена в кормах [10, 11].
Резюмируя вышеизложенное, можно с большей долей достоверности утверждать, что в условиях Астраханской области дефицита селена, йода и кобальта в почвах, растениях, кормах, органах и тканях животных на фоне низкого уровня ряда важных гематологических показателей и отрицательных балансов Se и J у эдильбаевских овец и ягнят развивается синдром скрытой формы комбинированного (Se и J) гипомикроэлементоза. Овцы, чей образ жизни и спектр питания наиболее приближены к окружающей среде, чем, например, у человека или свиней, питающихся весьма разнообразной пищей, часто завозимой из других, благополучных по эндемическим заболеваниям человека и животных регионов, имеют реально большую возможность чаще испытывать дефицит микроэлементов в среде и кормах, что приводит к окислительному стрессу.
Недостаток Se, J и Co в среде и кормах вызывает у овец изменение уровня свободнорадикального окисления. При этом в организме животных начинают накапливаться продукты перекисного окисления при одновременном снижении уровня активности антиоксидантных ферментов, т.е. антиоксидантной защиты. Все это ведет к снижению интегративных функций роста и развития молодых животных, а у овцематок возникает целый ряд патологических синдромов (уменьшается продуктивность и воспроизводительная способность), при этом проявляются и другие негативные явления. Например, удлинение времени окота маток и т.д. [5, 6, 7].
Выводы
1. Исследованная гематологическая картина овцематок и ягнят эдильбаевской породы в период их отъема от матерей свидетельствует о низком уровне показателей крови у овец и ягнят.
2. В биогеохимических условиях Астраханской области у эдильбаевских овец и ягнят установлен высокий уровень продуктов перекисного окисления липидов и низкий – антиоксидантных ферментов (ГПО и каталазы).
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-01292 а.
Рецензенты:
Зайцев В.Ф., д.с.-х.н., профессор, заведующий кафедрой «Гидробиология и общая экология», Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань;
Федорова Н.Н., д.м.н., профессор кафедры «Гидробиология и общая экология», Астраханский государственный техническогоий университет, г. Астрахань.