CC BY
15
УДК 636.22/.28:612.1 - 053.2(470.55/.58)
АКТИВНОСТЬ СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИХ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ В КРОВИ БЫЧКОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА
Фаткуллин Р.Р. - д.б.н., профессор; Таирова А.Р. - д.б.н., профессор Уральская государственная академия ветеринарной медицины, г. Троицк
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: адаптация, стресс-лимитирующие антиоксидантные ферменты, продуктивное здоровье, бычки.
Key words: adaptation, stress - the limiting antioxidant enzymes, productive health, bull-calves.
Сохранение продуктивного здоровья животных зависит от способности организма адаптироваться и сохранять свой гомеостаз в неадекватных условиях внешней среды. Особенно это актуально при ведении животноводства на
техногенно загрязненных тяжелыми металлами территориях.
Противотоксикационная защита организма обеспечивается совокупным действием ее различных систем. Важнейшее значение в этих процессах принадлежит нервной, иммунной системам, а также метаболическим процессам, протекающим в организме, которые в ответ на токсические и чужеродные объекты, формируют адаптацию. В адаптационных процессах основную роль играет соотношение стресс-реализирующих и стресс-лимитирующих систем [3].
Ограничение стресс-систем на уровне органов и тканей происходит за счет активации стресс-лимитирующих
антиоксидантных систем, включающих в себя антиоксидантные ферменты (каталазу, супероксиддисмутазу,
глутатионпероксидазу), а также
антиоксиданты - токоферола, витамина А, аскорбиновой кислоты. Повреждающими агентами для органических макромолекул являются активные формы кислорода (АФК), образующиеся в ряде физико-химических процессов в организме. Главными активными формами кислорода являются супероксидные радикалы, перекись водорода, гидроксильные (свободные) радикалы, синглетные формы кислорода.
Основные механизмы появления АФК в организме связаны обычно с нарушениями функционирования
электроннотранспортных цепей
митохондрий или микросом, а также при изменении свойств дегидрогеназ. Особняком стоит нормальный процесс формирования АФК фагоцитами в ходе стимуляции неспецифической защиты организма.
Синглетный кислород агрессивен в отношении биосубстратов, в особенности в отношении молекул с двойной связью: конечным итогом таких реакций обычно является образование гидроперекисей органических молекул, обладающих высокой биологической агрессивностью. Это один из важнейших процессов перекисного окисления ненасыщенных липидов в биомембранах. В присутствии металлов переменной валентности эти продукты запускают цепные реакции окислительной деградации биомолекул [1].
Главными прерывающими цепь антиоксидантами в условиях in vivo являются медьсодержащие соединения -супероксиддисмутаза и церулоплазмин.
Супероксиддисмутаза (СОД),
содержащаяся во внутриклеточных компонентах эритроцитов и тканей живых организмов, защищает аэробные макроорганизмы от повреждающего действия супероксидрадикала и его разложение до воды и кислорода.
Дисмутация супероксидных анион-радикалов под действием СОД в биологических тканях ведет к образованию перекиси водорода, способной легко проникать через мембраны клеток. В присутствии ионов переходных металлов перекись водорода может давать высокоактивный гидроксильный радикал. Этому процессу препятствуют главные высокоактивные ферменты
антиоксидантной защиты организма: каталаза и глутатион-пероксидаза.
Каталаза расщепляет перекись водорода, до которой дисмутирует супероксидный радикал, до молекул воды и молекулярного кислорода. В клетках каталаза в основном сосредоточена в пероксисомах, в которых содержатся и ферменты, продуцирующие перекись водорода, необходимую в ходе ряда процессов жизнедеятельности организма, в частности, в процессах иммунной защиты.
Флавопротеид глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион. Восстановленный глутатион - главный антиоксидант эритроцитов - является акцептором гидроксильного иона и синглетного кислорода и служит коферментом при восстановлении метгемоглобина в функционально активный гемоглобин. С помощью восстановленного глутатиона осуществляется детоксикация перекисей и гидроперекисей, которые образуются при реакции активных радикалов кислорода с ненасыщенными жирными кислотами мембраны
эритроцитов.
От перекисного окисления липидные мембраны защищает
мультифункциональный белок -
церулоплазмин, который обладает активностью ферроксидазы, аминоксидазы и частично СОД. Церулоплазмин является основным антиоксидантом плазмы, который ингибирует и защищает липиды мембран от окисления и механизм его действия существенно отличается от механизма СОД, которая образует перекиси и является внутриклеточным ферментом. С помощью пары ионов меди (II) ЦП связывает супероксидный ион-радикал и восстанавливает кислород до воды.
Учитывая выше изложенное, целью работы явилось изучение активности локальных стресс-лимитирующих систем (церулоплазмина, супероксиддисмутазы, глутатионредуктазы и каталазы) в крови бычков герефордской породы и возможности коррекции их физиологического статуса в условиях техногенеза.
Материал и методы. Научно-производственный опыт проводился в ОАО ПКЗ «Дубровский» Красноармейского района Челябинской области. Для оценки физиологического состояния стресс-лимитирующих систем организма бычков были проведены 3 серии опытов: в 6-
месячном, 9-месячном и 15- месячном возрасте животных. В качестве биологически активной добавки применяли витартил (опал-кристобалит). По принципу парных аналогов были сформированы 3 группы: 1-контрольная и 2 опытные. Бычкам второй группы при достижении ими 3-,6- и 9-месячного возраста витартил задавали с кормом по 15 дней, а в 3 группе продолжительность скармливания
биологически активной добавки в указанные возрастные периоды составила 30 дней. При выполнении исследований активность супероксиддисмутазы (СОД) (К.Ф. 1.15.1.1.) определяли по методу С. Чевари и др. (1985 г.); активность каталазы (К.Ф. 1.11.1.6.) определяли методом Мамонтова Н.С. и др. (1994 г.); определение церулоплазмина (ЦП) в сыворотке крови проводили
модифицированным методом Ревина (Бестужева СВ., Колб В. Г., 1976 г.); активность глутатионредуктазы
(К.Ф.1.6.4.2.) устанавливали по реакции окисленного глутатиона с НАДФН [2].
Анализ результатов исследования первой серии опытов показал, что активность СОД в сыворотке крови бычков, которым в возрасте шести месяцев в течение 15 дней задавали с кормом витартил, повысилась, но незначительно: на 4, 11%(и), каталазы - на 3,05%, ГЛ - на 9,15% (р<0,05), по сравнению с контролем (таблица 1). Активность церулоплазмина практически не изменилась и составила 16,70±0,02 мг% против 16,41±0,072 мг% в контроле. Активность СОД в сыворотке крови бычков, которым задавали с кормом витартил 30 дней (3 группа), увеличилась на 17,02% (р<0,01), каталазы - на 12,10% (р<0,05), ГЛ - на 10,70% (р<0,05) и ЦП - на 10,70% (р<0,01), по сравнению с контролем.
Во второй серии опытов (9-месячный возраст) активность антиоксидантных стресс-лимитирующих ферментов у бычков, которые получали биологическую добавку на протяжении 15 дней (2 группа), активность СОД, каталазы, ГЛ и ЦП составила 1,01±0,00Ш(у.е.а.);
569,70±30,03н/моль/мг белка/мин.,
9,05±0,143 н/моль/мг белка/мин и 16,18±0,04 мг% соответственно и была ниже, чем у бычков в контроле на 3,40; 10,20 (Р<0,01); 1,36 и 2,14%.
Таблица 1 - Влияние биологической добавки витартил на динамику активности антиоксидантных ферментов в крови у бычков (X + Бх; п=6)
Показатели Периоды жизни телят СОД (уе.а.) Каталаза (н/моль/мг белка мин) Глутатионредуктаза (н/моль/мг белка мин) Церулоплазмин (мг%)
1-ая серия опытов
Контроль 1,05±0,001 634,40±38,39 9,18±0,036 16,41±0,072
6 месяцев - витартил 15 дней 1,09±0,03и 104% 653,43±4,01И 103% 10,02±0,04* 109,15% 16,70±0,02 102,76%
6 месяцев - витартил 30 дней 1,22±0,05** 117% 710,50±30,01* 112% 10,46±0,034* 110,7% 18,16±0,034* 110,7%
2-ая серия опытов
Контроль 1,05±0,01 634,40±30,39 9,18±0,0036 16,41±0,0072
9-месячные, получавшие витартил в 6 месяцев (15 дней) 1,01±0,004и 96,6% 569,70±30,03И 89,8% 9,05±0,043 И 98,64% 16,18±0,0080И 98,58%
9-месячные, получавшие добавку в 6 месяцев (30 дней) 1,16±0,0015* 110,47% 656,60±40,04 103,5% 9,73±0,033И 106% 17,06±0,076И 104%
4-ая серия опытов
Контроль 1,04±0,060 560,41±4,01 9,01±0,060 15,68±0,051
15-месячные, получавшие витартил в 6 месяцев (15 дней) 0,76±0,0043*** 73% 459,53±45,23** 82% 6,31±0,0045** 78% 12,70±0,0043* 81%
15-месячные, получавшие добавку в 6 месяцев (30 дней) 0,94±0,024 и 90% 527,00±35,07 И 94% 8,47±0,070И 94% 16,70±0,02И 102,76%
Примечание: достоверность отличий от соответствующего контроля: * - р<0,05, ** - р<0,01, *** - (р<0,001).
Следует отметить, что данная закономерность была характерна и при сравнении полученных результатов исследования с исходным уровнем. У 9-месячных бычков, которым в корм добавляли биодобавку в течение 30 дней (3 группа), активность СОД была увеличена на 10,47% (р<0,05), каталазы - на 3,51%, ГЛ - на 6,07%(Ц) и ЦП - на 4,00%, по сравнению с контролем.
В третьей серии опытов у 15-месячных телят, получавших добавку в течение 15 дней в сыворотке крови активность фермента СОД снизилась на 27 ,02% (р<0,01) и составила 0.76±0,001у.е.а. ; каталазы - на 18,03% (р<0,01) или до 459,33±14,0 1 н/моль/мг белка/ мин ; ГЛ -на 22,10% (р<0,01) или до 6,31±0,045 в н/моль/мг белка/ мин и ЦП - на 18.97% или до 12,70±0,043 мг%, по сравнению с
Таким образом, только у 6-месячных телят активность ферментов СОД, каталазы, ГЛ и ЦП была максимальной. В последующие возрастные сроки наблюдалось стабильное снижение активности ферментов. Если учесть, что супероксиддисмутаза и каталаза составляют первую линию защиты от свободных радикалов, церулоплазмин является универсальным внеклеточным «гасителем» свободных радикалов, а глутатионредуктаза поддерживает достаточный уровень активного глутатиона, осуществляющего детоксикацию перекиси и гидроперекисей, то выявленные закономерности в динамике антиоксидантных ферментов
свидетельствуют о снижении
интенсивности процессов пероксидации липидов в организме бычков под действием витартила.
контролем.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Владимиров, Ю.А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. - М.: Наука, 1972. - 252 с. 2. Кондрахин, И.П. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: справочник / И.П. Кондрахин. - М.: КолосС, 2004.-520 с. 3. Меерсон, Ф.З. Адаптационная медицина: концепция долговременной адаптации / Ф.З. Меерсон. - М: Дело, 1993. - 138 с.
АКТИВНОСТЬ СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИХ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ В КРОВИ БЫ1ЧКОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА
Фаткуллин Р.Р., Таирова А.Р.
Резюме
Снижение активности супероксиддисмутазы и каталазы, составляющих первую линию защиты от свободных радикалов, церулоплазмина - универсального внеклеточного «гасителя» свободных радикалов и глутатионредуктазы, поддерживающей достаточный уровень активного глутатиона, осуществляющего детоксикацию перекиси и гидроперекисей свидетельствует о снижении интенсивности процессов пероксидации липидов в организме бычков под действием витартила.
ACTIVITY OF STRESS-LIMITIRUYUSHCHIH OF ANTIOXIDANT ENZYMES IN BLOOD OF THE BULL-CALVES CONTAINING IN THE FOREST-STEPPE ZONE OF SOUTH URAL
Fatkullin R.R., Tairova A.R.
Summary
Decrease of the activity of a superoksiddismutaza and catalase, making first line of protection against free radicals, ceruloplasmin - universal extracellular "quencher" of free radicals and the glutationreduktaza supporting the sufficient level of the active glutathione which is carrying out a detoxication of peroxide and hydroperoxides testifies to decrease in intensity of processes of a peroksidation of lipids in an organism of bull-calves under the influence of a vitartil.
