CC BY
9УДК 619:612.1:618.14-002:636.2
Погорелова Н. А., Высокогорский В. Е. Pogorelova N. A., Vysokogorskiy V. E.
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КРОВИ И МОЛОКА КОРОВ ПРИ ЭНДОМЕТРИТЕ
THE ACTIVITY OF ENZYMES OF ANTIOXIDANT SYSTEM BLOOD AND MILK OF COWS WITH ENDOMETRITIS
В настоящей работе исследована интенсивность антиокислительной защиты крови коров в разные стадии воспалительного процесса послеродового периода. В крови коров с острым послеродовым и хроническим эндометритом наблюдаются противоположные изменения активности антиокси-дантных ферментов. Также установлены подобные изменения активности ферментов и в молоке коров, что свидетельствует об изменении оксидативного статуса животных.
Ключевые слова: послеродовый эндометрит коров,глутатион, глутатионредуктаза, глутатионпероксида-за, каталаза, супероксиддисмутаза, эритроциты, молоко, антиокислительная система.
In the present work we investigated the intensity of antioxidant protection of the blood of cows in different stages of the inflammatory process of the postpartum period. In the blood of cows with acute puerperal and chronic endometritis observed opposite changes in the activity of antioxidant enzymes. It is also established similar changes in enzyme activity and in the milk of cows that indicates a change in the oxidative status of animals.
Key words: postpartum endometritis cows, glutathione, glutathionereductase, glutathione peroxidase, catalase, superoxide dismutase, erythrocytes, milk, antioxidant system.
Погорелова Наталья Анатольевна -
старший преподаватель кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии
ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина» г. Омск
Тел.: 8(913)687-01-77 E-mail: ntali839@list.ru
Pogorelova Natalya Anatolyevna -
Senior Lecturer of Department of food
and food biotechnology
FGBOU VO «Omsk Stolypin
State Agrarian University»
Omsk
Теl.: 8(913) 687-01-77 E-mail: ntali839@list.ru
Высокогорский Валерий Евгеньевич -
доктор медицинских наук, профессор кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии, агротехнологический факультет ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина» г. Омск
Тел.: 8(913) 988-16-47 E-mail: vve-bio@mail.ru
Vysokogorskiy Valeriy Evgenyevich
doctor of medical Sciences, Professor of the Department of food and food biotechnology FGBOU VO «Omsk Stolypin State Agrarian University» Omsk
Теl.: 8(913) 988-16-47 E-mail: vve-bio@mail.ru
Введение
В настоящее времянарушениярепродук-тивной функции крупного рогатого скота является одной из основных причинснижения продуктивности животных и рентабельности животноводства в целом[7].В патогенезе заболеваний репродуктивной системы важную роль играет интенсификация свободнорадикальных процессов. Установлена интенсификация свободнорадикальных процессов на фоне включения компенсаторных механизмов ферментативного звена антиоксидантной защиты, которая выражается в повышении активности суперок-сиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксида-зы и глутатионредуктазы крови коров с воспалительными процессами матки в послеродовый период [6]. Однако другие авторы [9, 10] на фоне снижения общей антиоксидантной защиты при послеродовом эндометрите отмечают уменьшение активности каталазы и глутатионредуктазы и отсутствие изменений активности суперок-сиддисмутазы. Эффективность ферментного
звена антиоксидантной системы определяется сбалансированностью активности ферментов антиокислительной защиты [8]. При избыточном образовании супероксидного радикала, перок-сида водорода и недостаточной активности ферментного звена, инактивация свободных радикалов происходит с участием восстановленного глутатиона. В регуляции свободнорадикальных процессов важная роль принадлежит глутати-онпероксидазе, которая катализирует взаимодействие восстановленного глутатиона с перок-сидом водорода и другими пероксидами [2, 3]. Другим важным компонентом глутатионового звена антиокислительной защиты является глу-татионредуктаза, которая катализирует восстановление окисленного глутатиона и поддерживает его содержание на постоянном уровне.
Противоречивость этих сведений и отсутствие данных сравнительной характеристики активности антиоксидантной системы на различных стадиях заболевания послужило основанием для нашего исследования.
72
,,„ „„„„, щ ^ Ставрополья
научно-практическии журнал
Цель данного исследования - оценить уровень антиоксидантной системы крови и молока коров в разные стадии воспалительного процесса послеродового периода.
Материалы и методы исследований
Исследования проведены в летний период на базе хозяйств Омской области: ООО «Лузин-ское молоко» и ФГУП ОПХ «Омское».
Изучены биохимические показатели крови и сырого молока коров черно-пестройпороды2-3 лактации, массой 600-650 кг со среднегодовой молочной продуктивностью 6850—7130 кг, при одинаковых условиях содержания животных.
В соответствии с анамнестическими данными, результатами вагинальных и ректальных исследований коров распределили на четыре группы.
I группа (контрольная) - состояла из клинически здоровых животных, 10-15 сутки после отела, нормальной температурой тела, при исследовании отсутствовали гнойные и некротические выделения(п=17).11 группа (ОПЭ) — коровыс острым послеродовым эндометритом,10-12 сутки после отела. (п=21). III группа (ХЭ) — коровыс-хроническим эндометритом, 27-30 сутки после отела. (п=15). IV группа (БКПЭ) — животные без клинических проявлений эндометрита после лечения, 29-31 сутки после отела, (п=17).В исследуемых группах количество животных из разных хозяйств представлено в равной степени.
Коровы II - IV групп получали комплексные препараты антимикробного и противовоспалительного действия. Из этих групп (II -IV) исключены животные с осложненным разрывом наружных половых органов и другими заболеваниями.
Для исследований забор крови из яремной вены и молока проводили в утреннее время до кормления в вакуумные пробирки одновременно от животных всех исследуемых групп. В качестве антикоагулянта для исследуемых проб крови использовали гепарин.
Кровь для биохимических исследований брали из яремной вены, в утреннее время до кормления животных в вакуумные пробирки. Эритроциты и плазму разделяли центрифугированием при 2000 об/мин в течение 15 мин. Эритроциты промывали 0,9%-ным раствором хлорида
натрия и лизировали холодной дистиллированной водой. Плазму и гемолизат использовали для дальнейших биохимических исследований. Содержание восстановленного глутатиона (ввН) определяли по образованию комплекса с 5,5-дитио-бис-(2-нитробензойной) кислотой с максимумом поглощения 412 нм. Определяли активностьглутатионредуктазы (ГР), глута-тионпероксидазы (ГПО), супероксиддисмута-зы (СОД) с использованием тест системфирмы "RANDOX" (Великобритания),каталазы помето-ду Королюка М.А. (1988), проведены на биохимическом анализаторе "8сгеепМаэ1ег'.
Статистическую обработку полученных данных осуществляли с применением пакета статистических программ «^айэйка 6,0» [5]. При несоответствии распределения признака закону нормального распределения в группах определяли медиану (Ме) и межквартильные интервалы ^ и Q3]. Сравнение независимых групп проведено с использованием и-критерия Манна-Уитни. Критическим уровнем значимости принимали р=0,05.
Результаты и обсуждение исследований
В гемолизатахэритроцитовкоров с острым послеродовым эндометритом активность су-пероксиддисмутазы (СОД) не отличалась от значений контрольной группы (Таблица 1). В эритроцитах крови животных с хроническим эндометритом обнаружено снижение активности фермента (на 34,3%) не только в сравнении с контрольной группой, но и с показателями группы коров больных острым послеродовым эндометритом (на 13,1%).
У животных без клинических признаков эндометрита (БКПЭ) после лечения активность супе-роксиддисмутазы эритроцитов не отличалась от значений контрольной группы.
Активность второго фермента первой линии антиоксидантной защиты - каталазы повышается в гемолизатахкоров больных ОПЭ на 19,7% (таблица 1). В эритроцитах коров группы с хроническим эндометритом напротив, снижена активность каталазы на 22,9% по сравнению с контрольной группой. У животных без клинических признаков эндометрита после лечения активность каталазы не отличалась от показателей контрольной группы.
Таблица 1 - Активность супероксиддисмутазы и каталазы эритроцитов коров при эндометрите,
Ме
Показатель I группа (контроль) п= 17 II группа (ОПЭ) п= 21 III группа (ХЭ) п= 17 IV группа (БКПЭ) п= 19
3,87 2,84 4,62
Супероксиддисмутаза, 4,32 (3,44; 4,04) (2,27; 2,95) (4,02; 4,76)
МЕ/мг НЬ (4,03; 4,69) Р^0,05 Р1 = 0,03 Р1>0,05
Р2 = 0,045 Р2>0,05
Каталаза, мкмоль Н2Ог/г НЬ 16,52 (16,17; 16,86) 19,78 (19,04; 20,12) Рх<0,01 12,73 (12,32; 13,15) Рх<0,01 Р2<0,01 17,21 (16,01; 17,83) Р!>0,05 Р2=0,03
Примечание: значения р1 в сравнении с данными контрольной группы, значения р2 в сравнении с группой ОПЭ (непараметрический критерий Манна-Уитни).
Таким образом, если вгемолизатах эритроцитов коровбольных острым послеродовым эн-дометритомактивность СОД существенно не изменялась, то активность каталазы повышена. В эритроцитах группы животных с хроническим эндометритом сниженаактивность как каталазы, так и супероксиддисмутазы, что свидетельствует о снижении уровня антиокислительной защиты.
Установлены определённые изменения уровня компонентов глутатионового звена ан-тиоксидантной защиты. В группе с острым послеродовым эндометритомснижена активность глутатионпероксидазы эритроцитовна 18,1%, а в группе с хроническим - на 10,5% в сравнении с контрольной группой. У животных без клинических проявлений эндометрита после лечения активность глутатионпероксидазы нормализовалась и не отличалась от значений контроля.
В отличие от активности глутатионпероксидазы активность глутатионредуктазыэритро-цитов повышена в группе с ОПЭ на 25,6%, а в группе с ХЭ сниженана 18,4% по отношению к контрольной группе. У животных без клинических проявлений эндометрита после лечения активность глутатионредуктазы выше на 36,7% показателей контрольной группы.
Изменение активности глутатионредуктазы сопровождалось характерными сдвигами уровня восстановленного глутатиона в эритроцитах коров. Так, в эритроцитах коров с острым послеродовым эндометритомсодержание восстановленного глутатиона повышено в 1,5 раза. Однако у животных с хроническим эндометритом содержание восстановленногоглутатио-на эритроцитов крови значительно снижалось, как в сравнении со значениями контрольной группы (на 34,0%), так и с данными коров больных острым послеродовым эндометритом (на 55,1%). У коров без клинических проявлений эндометрита после лечения не выявлено значимого изменения содержания глутатиона в эритроцитах в сравнении с показателями контрольной группы.
Уменьшение содержания восстановленного глутатионаэритроцитов крупного рогатого скота при хроническом эндометрите отягощает развитие оксидативного стресса и его определение может служить маркеромнарушения окислительного статуса животных. Кроме того, уровень глутатиона при акушерских патологиях позволит оценить эффективность и целесообразность применения лечебных препаратов, своевременно корректировать лечение.
Разнонаправленные измененияактивно-сти антиоксидантных ферментов эритроцитов в группах животных с острым послеродовым и хроническим эндометритомотражают разные стадии развития оксидантного стресса. Повышение активности глутатионредуктазы коров больных острым послеродовым эндометритом можно рассматривать как проявление адаптации организма при развитии окислительного стресса в послеродовый период. Это способствует повышению уровня восстановленного глутатиона в эритроцитах. Снижение у животных с острым послеродовым эндометритом ак-тивностиглутатионпероксидазыможет компенсироваться повышением активности каталазы.
Однако анализ активности отдельных ферментов не позволяет судить о степени сбалансированности протекания ферментативных процессов антиокислительной системы. Степень взаимосвязи компонентов этой системы может отражать определение отношений активности ферментов[1]:супероксиддисмутаза / каталаза (СОД/КАТ), супероксиддисмутаза/ глутатионпероксидаза (СОД/ГП), каталаза / глу-татионпероксидаза (КАТ/ГП) и глутатионредук-таза/ глутатионпероксидаза (ГР/ГП), где перок-сид водорода является субстратом для первых трех отношений, а глутатион - для последнего.
Соотношение активности СОД/КАТ в эритроцитах коров контрольной группы, с острым послеродовым и хроническим эндометритом и у животных без клинических признаков эндометрита после лечения составило соответственно 0,262; 0,196 и 0,223 и 0,268. Преобладание активности каталазы эритроцитов у группы с острым послеродовым эндометритом на фоне низкой активности супероксиддисмутазы можно объяснить инактивацией фермента пероксидом водорода. У коров этой группы отмечались высокие значения соотношений КАТ/ГП и ГР/ГП выше на 46,1% и 53,3%, соответственно, по сравнению с контрольной группой, что подтверждает пре-вышениекаталазного пути инактивации перок-сида водорода в эритроцитах и интенсификаци-юпроцессов восстановления глутатиона.
Изменение активности ферментов антиокси-дантной системы в организме коров может отразиться на показателях этой системы в молоке животных [4].
Активность супероксиддисмутазы повышена на 30,6% в молоке коров больных ОПЭ в сравнении с контрольной группой животных (таблица 2), в молоке коров больных хроническим
Таблица 2 - Активность супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы молока коров при эндометрите, Ме
Показатель I группа (контроль) п= 17 II группа (ОПЭ) п= 21 III группа (ХЭ) п= 17 IV группа (БКПЭ) п= 19
Супероксиддисмутаза, МЕ/г белка 156,67 (137,03; 180,09) 204,54 (188,44; 223,04) Р,=0,046 136,89 (103,27; 152,45) Р, >0,05 183,34 (154,02; 206,76) Р1>0,05
Глутатионпероксидаза, МЕ/г белка 1,52 (1,37; 1,74) 1,08 (0,91; 1,24) Р,=0,041 1,17 (0,98; 1,25) Р1=0,038 1,42 (1,34; 1,67) Р1>0,05
Примечание: значения р1 в сравнении с данными контрольной группы (непараметрический критерий Манна-Уитни).
74
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
эндометритом и у животных без клинических проявлений эндометрита, после лечения не обнаружено статистически значимых изменений данного фермента.
В противоположность супероксиддисмута-зы снижена активность глутатионпероксидазы в молоке животных больных острым послеродовым и хроническим эндометритом. Наибольшее снижение активности фермента на 40,7% определено в молоке коров группы с ОПЭ, в группе коров с ХЭ на 29,9% в сравнении с аналогичным показателем контрольной группы (таблица 2). В молоке животных без клинических признаков эндометрита (БКПЭ) после лечения активность глутатионпероксидазы, как и супероксиддисму-тазы, существенно не отличалась от показателей контрольной группы.
В молоке животных больных ОПЭ увеличен уровень глутатионана 37,0% (таблица 3), ещё в большей степени (на 88,7%) в сравнении с животными контрольной группы установлено его увеличение в молоке коров с хроническим эндометритом. Содержание глутатиона повышается в 1,9 раза и в молоке коров группы больных острым послеродовым эндометритом, но в меньшей степени, чем в молоке коров с хроническим эндометритом. Однако повышение уровня глутатиона не сопровождается нормализацией активности глутатионпероксидазы. В молоке коров БКПЭ после лечения содержание глутатиона не отличалось от показателей контрольной группы.
Сравнивая показатели активности ферментов в гемолизатах эритроцитов, плазме крови и молоке, следует отметить, что если в эритроцитах животных с острым послеродовым эндометритом активность супероксиддисмутазы не отличалась от показателей контрольной группы, то в молоке активность фермента возрастала у животных этой группы. Наибольшие изменения установлены показателей системыглутати-онакрови и молокаживотных с ОПЭ. Как в эритроцитах, так и в молоке снижена активность глутатионпероксидазы у коров с хроническим эндометритом подобно показателям группы
животных больных острым послеродовым эндометритом. Содержание глутатиона крови и молока изменялось в одном направлении, повышение определено в плазме крови, эритроцитах и молоке коров больных острым послеродовым эндометритом.Следует отметить противоположные изменения глутатиона в крови и молоке коров больных хроническим эндометритом. Если в плазме крови и молоке содержание глутатиона увеличивалось, то в эритроцитах уровень глутатиона снижался относительно контрольной группы. Эти изменения уровня глутатиона могут быть обусловлены нарушениями проницаемости мембран эритроцитов и выходом глутатиона в плазму и, соответственно, в молоко. Нельзя исключить, что и снижение активности глутатионпероксидазы связано с повышенной потерей селена в этих условиях, так как в эритроцитах селен-зависимаяглутатионпероксидаза, в отличие от этого фермента, содержащегося в печени, почках и сердце [8].
Выводы:
1. В эритроцитах коров больных острым послеродовым и хроническим эндометритом наблюдаются нарушения сбалансированности активности антиоксидантных ферментов. У коров с острым послеродовым эндометритом повышена активность каталазы, глутатионре-дуктазы эритроцитов, что сопровождается возрастанием в 1,5 раза уровня восстановленного глутатиона в эритроцитах, но одновременно снижена активность глутатионпероксидазы.
2. У коров с хроническим эндометритом снижена активность супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и глутатионре-дуктазы эритроцитов и содержания в них восстановленного глутатиона.
3. В отличие от показателей в эритроцитах в молоке возрастала активностьсупероксид-дисмутазы животных с острым послеродовым эндометритом.Как в эритроцитах, так и в молоке снижена активность глутатионпероксидазы у коров с хроническим эндометритом подобно показателям группы животных больных острым послеродовым эндометритом.
Таблица 3 - Содержание глутатиона в молоке коров при эндометрите, Ме [Q^Q^
Показатель I группа (контроль) n= 17 II группа (ОПЭ) n= 21 III группа (ХЭ) n= 17 IV группа (БКПЭ) n= 19
Глутатион, мкмоль/л 54,32 (49,01; 63,14) 74,43 (66,45; 85,76) Р1 = 0,022 102,52 (82,05; 122,82) Р!<0,01 63,16 (53,12; 71,91) Р!>0,05
Примечание: значения р1 в сравнении сданными контрольной группы (непараметрический критерий Манна-Уитни).
Литература
1. Вашанов Г.А., Каверин Н.Н. Взаимосвязи между основными антиоксидантными системами крови телят разного возраста // Вестник ВГУ: Химия и биология. 2009. № 1. С. 58-61.
References
1. Vashanov G. A., Kaverin N. N. The relationship between the main antioxidant systems of blood of calves of different ages. // Vestnik VSU: Chemistry and biology. 2009. №. 1. p. 58-61.
2. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Система глутатиона1. Синтез,транспорт,глутати-онтрансферазы, глутатионпероксидазы // Биомедицинская химия. 2009. Т. 55, вып. 3. С. 255-277.
3. Менщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М.: Слово, 2006. 556 с.
4. Погорелова Н.А., Архипенко Ю.А. Соотношение компонентов антиоксидантной системы молока и крови крупного рогатого скота // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2013. №1 (9). С. 65-67.
5. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: Медиа-Сфера, 2006. 312 с.
6. Свободнорадикальноеокислениелипидо-вирепродуктивноездоровьекоров/В. А. Сафонов, А. Г. Нежданов, М. И. Рецкий, С. В. Шабунин, Г. Н. Близнецова// Сельскохозяйственная биология. 2014. №6. С. 107115.
7. Топурия Л.Ю., Есказина А.Б. Основные причины низкой воспроизводительной способности коров //Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. Т. 4, № 36-1. С. 76-77.
8. Чеснокова Н. П.,. Понукалина Е. В, Бизен-кова М. Н. Молекулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах. // Успехи современного естествознания. 2006. № 7. С. 2936.
9. Emtenan M. Hanafi, W.M. Ahmed, Sherein I. Abd El Moez, H.H. El Khadrawy and Amal R. Abd El Hameed Effect of Clinical Endometritis on Ovarian Activity and Oxidative Stress Status in Egyptian Buffalo-Cows //American-Eur-asian J. Agric. & Environ. Sci. 2008. Vol.4 (5). P. 530-536.
10.Kizil O., Akar Y., Yuksel M., Saat N.Oxidative stress in cows with acute puerperal мetritis// Revue Méd. Vét. 2010. Vol. 161, №7. P. 353357.
2. Kulinsky V. I., Kolesnichenko L. S. I. System of glutathione Synthesis, transport, glutathione transferase, glutathione peroxidase. // Biomed. 2009. T. 55, vol. 3. p. 255-277.
3. Menshchikova E. B., Lankin V. Z., Zenkov N. To. Oxidative stress. Pro-oxidants and antioxidants. M: Firm "Word", 2006. 556 p
4. Pogorelov N. A. Arkhipenko Yu. A. The ratio of components of the antioxidant system of the milk and blood of cattle. // The Bulletin of Omsk state agrarian University. 2013. №. 1(9). p. 65-67.
5. Rebrova O. Y. Statistical analysis of medical data. Application software package STATISTICA. - M: Media Sphere, 2006. 312 p.
6. Safonov V. A., Nezhdanov A. G., Retskii M. I., Shabunin S. V., Twin G. N. Free radical oxidation of lipids and the reproductive health of cows. // Agricultural biology. 2014. №.6. p. 107-115.
7. Topuriya L. Yu., EskazineA. B. Main reasons for the low reproductive ability of cows // news of the Orenburg state agrarian University. 2012. vol. 4, №. 36-1. p. 76-77.
8. Chesnokova N. P. Ponukalina E.V, Lisenko-va M. N. Molecular and cellular mechanisms of inactivation of free radicals in biological systems. // Uspekhi Sovrem. science. 2006. №. 7. p. 29-36.
9. Emtenan M. Hanafi, W.M. Ahmed, Sherein I. Abd El Moez, H.H. El Khadrawy and Amal R. Abd El Hameed Effect of Clinical Endometritis on Ovarian Activity and Oxidative Stress Status in Egyptian Buffalo-Cows. //American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 2008. Vol. 4 (5). p. 530-536.
10.Kizil O., Akar Y., Yuksel M., Saat N.Oxidative stress in cows with acute puerperal Metritis. // Revue Med. Vet. 2010. Vol. 161, №7. p. 353357.
