CC BY
4Ветеринарный врач. 2023. № 4. С. 4 - 8 The Veterinarian. 2023; (4): 4 - 8
Научная статья УДК 636.087.7
DOI: 10.33632/1998-698Х 2023 4 4
Фармакологическое действие инъекционных форм нанопорошков меди и кобальта на морфо-биохимические показатели крови коров
Владимир Владимирович Зайцев1, Николай Александрович Пудовкин2, Петр Владимирович Смутнев2, Наталья Ивановна Захаркина1, Дмитрий Владимирович Воробьев1
1 Астраханский государственный университет имени В. Н. Татищева, Астрахань, Россия
2 Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова, Саратов, Россия
Автор, ответственный за переписку: Смутнев Петр Владимирович, [email protected]
Аннотация. В настоящее время проблема полноценного питания и сбалансированного рациона для сельскохозяйственных животных является одной из ведущих, так как от этого напрямую зависит их продуктивность и экономические показатели сельскохозяйственного сегмента. Большую роль в решении данной проблемы выполняют биологически активные добавки, содержащие витаминно-минеральные комплексы. Минеральные вещества в организме животных участвуют в процессах переваривания, синтеза и распада высокомолекулярных соединений. При этом большое значение имеет не только суммарное содержание в рационе таких веществ, но и доступность микро- и макроэлементов, а также их усвоение организмом животных. Целью наших исследований явилось определить влияние иньекционных форм нанопорошков меди и кобальта на гематологические и некоторые биохимические показатели крови коров. Проведенные исследования позволили оценить эффективность инъекционных форм минеральных соединений на основе меди и кобальта для осуществления лечебно-профилактических мероприятий при гипомикроэлементозах животных. Установлено, что применение препарата в течение 10 дней значительно не изменяло гематологические показатели крови коров. Определено, что подкожное введение минерального комплекса меди и кобальта существенно не изменяет лейкоцитарную формулу кров подопытных животных. Исследования показали, что после внутримышечного введения нанопрепарата на основе меди и кобальта происходит достоверное повышение в сыворотке крови активности ряда ферментов, например, лактатдегидрогеназы, а также некоторых метаболитов, в частности, глюкозы. Применение исследованных препаратов позволит более широко использовать их как для лечения, так и профилактики болезней нарушения обмена веществ, как у продуктивных, так и непродуктивных животных.
Ключевые слова: медь, кобальт, микроэлемент, фермент, кровь, корова
Pharmacological effect of injectable forms of copper and cobalt nanopowders on morpho-biochemical
parameters of blood of cows
Vladimir V. Zaitsev 1, Nikolai A. Pudovkin 2, Petr V.Smutnev 2, Natalya I. Zakharkina 1, Dmitry V. Vorobyov1
1 Astrakhan State University named after V.N. Tatishchev, Astrakhan, Russia
2Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilova, Saratov, Russia
Corresponding author: Petr V.Smutnev, [email protected]
Abstract. Currently, the problem of good nutrition and a balanced diet for farm animals is one of the leading ones, since their productivity and economic performance of the agricultural segment directly depend on this. Biologically active supplements containing vitamin-mineral complexes play an important role in solving this problem. Mineral substances in the animal body are involved in the processes of digestion, synthesis and decomposition of macromolecular compounds. At the same time, not only the total content of such substances in the diet is of great importance, but also the availability of micro- and macroelements, as
well as their assimilation by the animal organism. The aim of our research was to determine the effect of injection forms of copper and cobalt nanopowders on hematological and some biochemical parameters of cow blood. The conducted studies made it possible to evaluate the effectiveness of injectable forms of mineral compounds based on copper and cobalt for the implementation of therapeutic and preventive measures for hypomicroelementosis in animals. It was found that the use of the drug for 10 days did not significantly change the hematological parameters of the blood of cows. It has been determined that the subcutaneous administration of the mineral complex of copper and cobalt does not significantly change the leukocyte formula of the blood of experimental animals. Studies have shown that after intramuscular administration of a nanopreparation based on copper and cobalt, there is a significant increase in the blood serum activity of a number of enzymes, such as lactate dehydrogenase, as well as some metabolites, in particular, glucose. The use of the studied preparations will make it possible to use them more widely both for the treatment and prevention of endemic diseases and diseases of metabolic disorders, both in productive and unproductive animals.
Keywords: copper, cobalt, microelement, enzyme, blood, cow
Введение. По мере интенсификации животноводства, перевода его на промышленную основу и увеличения производства продуктов животноводства все больше внимания должно уделяться полноценному, сбалансированному кормлению животных и повышению коэффициента полезного действия кормов. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что сохранение здоровья животных и получение высокой продуктивности невозможно без тщательного балансирования рационов по микроэлементам [1, 3, 8]. Являясь необходимой составной частью многих биологически активных соединений - белков, ферментов, гормонов, витаминов, пигментов или оказывая влияние на их функции, микроэлементы участвуют в разнообразных процессах жизнедеятельности и обмена веществ в организме животных [4, 5, 6, 7]. В свете данной проблемы большой интерес вызывают биопрепараты нового поколения - микроэлементы в виде нанопорошков металлов. Наибольшей биологической активностью обладают нанопорошки, активными компонентами которых являются железо, кобальт, медь, марганец и другие микроэлементы [2, 9, 10, 11].
Материал и методы. Исследования были выполнены в период с 2020 по 2022 гг. в лаборатории кафедры ветеринарной медицины ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет имени В.Н. Татищева», а также на базе совместной научно-исследовательской лаборатории фундаментальных и прикладных проблем биогеохимии и ветеринарной медицины Волго-Каспийского региона Астраханского государственного университета им. В.Н. Татищева и Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского. Для исследования было сформировано 2 группы животных по 10 коров в каждой черно-пестрой породы. Изучаемые соединения вводили в дозах 2 мг/кг и 3 мг/кг массы тела, однократно внутримышечно. Кровь брали на 5 и 10 сутки. Объём вводимого соединения составлял до 10 мл.
Определение гематологических показателей проводили на Mindray BC-2800 Vet (Китай), биохимических - MNCHIP Pointcare V3 (Китай)
Цифровой материал подвергали статистической обработке с вычислением критерия Стьюдента на персональном компьютере с использованием стандартной программы вариационной статистики Microsoft Excel. Для оценки значимости различий использовали коэффициент Стьюдента, при критическом уровне значимости 0,05.
Результаты исследований Результаты исследований по влиянию нанопорошков меди и кобальта на гематологические показатели коров представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Изменения кинетики гематологических показателей коров после внутримышечного введения минерального комплекса меди и кобальта
Показатель Контроль 5 сутки 10 сутки
Гемоглобин, г/л 66,21±2,33 72,83±3,51* 71,03±2,94
Эритроциты, 1012/л 3,92±0,21 4,21±0,17* 4,16±0,31
Лейкоциты, 109/л 5,44±0,16 5,82±0,29 5,72±0,32
СОЭ, мм/ч 1,24±0,10 1,27±0,07 1,25±0,05
* р<0,05 - достоверность различий относительно контроля
Установлено, что после введения изучаемого соединения уровень гемоглобина повысился на 10 % (5 сутки) и 7,2 % (10 сутки) относительно контроля. Исходное количество эритроцитов составило 3,92 ± 0,21 1012/л, после введения соединения нанометаллов уровень эритроцитов на 5 и 10 сутки повысился на 7,4 % и 6,1 % соответственно, относительно контрольного значения.
Количество лейкоцитов повысилось на 7,0 % и 5,1 % соответственно на 5 и 10 сутки относительно контроля (табл. 2).
Скорость оседания эритроцитов достоверно не изменилась.
Далее мы изучили изменения в лейкоцитарной формуле после внутримышечного введения минерального комплекса меди и кобальта. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Изменения лейкоцитарных показателей коров после внутримышечного введения минерального комплекса меди и кобальта
Показатель,% Контроль 5 сутки 10 сутки
Эозинофилы 1,7±0,06 1,9±0,07* 1,8±0,08
Базофилы 0,3±0,001 0,3±0,001 0,3±0,003
Нейтрофилы:
палочкоядерные 2,9±0,03 3,2±0,03* 3,0±0,06
сегментоядерные 31,8±0,02 32,3±0,69 31,9±1,04
Лимфоциты 61,1±0,64 60,2±1,13 60,0±1,19
Моноциты 2,2±0,03 2,1±0,08 2,0±0,06
* р<0,05 - достоверность различий относительно контроля
Установлено, что достоверные изменения в показателях лейкоцитарной формулы произошли в эозинофилах (+11,8 %) и палочкоядерных нейтрофилах (+10,3 %) на 5 сутки, относительно контроля. В остальных изучаемых показателях достоверных различий не установлено.
В дальнейшем было изучено влияние нанопорошков меди и кобальта на биохимические показатели крови крупного рогатого скота (коров). Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Динамика показателей биохимических показателей сыворотки крови лабораторных животных после внутримышечного введения нанопрепарата на основе меди и кобальта
Показатель, Контроль 5 сутки 10 сутки
ед. изм.
АСТ, Ед/л 89,12±3,73 86,93±2,73 85,72±3,83
АЛТ, Ед/л 33,03±2,17 31,06±0,73 30,66±2,81
ЛДГ, Ед/л 963,52±23,04 1196,62±29,96* 1203,03±31,83*
Щелочная 39,13±3,85 44,84±4,05* 45,93±2,98*
фосфатаза, Ед/л
Холестерин, мМг/г 5,03±0,94 4,85±0,38 4,88±0,21
Мочевина, 4,66±0,51 5,03±0,42 5,16±0,73*
ммоль/л
Альбумин, г/л 25,73±1,83 26,71±0,41 27,00±1,12
Общий белок, 78,14±4,74 83,73±2,73 86,92±2,63*
г/л
Глюкоза, 2,53±0,04 2,84±0,41* 2,94±0,31*
ммоль/л
* р<0,05 - достоверность различий относительно контроля
Установлено, что после внутримышечного введения нанопрепарата на основе меди и кобальта значительных изменений активности ферментов трансаминирования (АСТ и АЛТ) не отмечалось. Вместе с тем, произошло достоверное повышение активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) на 24,2 % (5 сутки) и 24,9 % (10 сутки) относительно контроля. Лактатдегидрогеназа, катализируя превращение лактата в пируват, принимает участие в реакциях гликолиза, следовательно, данный показатель коррелирует с уровнем глюкозы в сыворотке крови. Установлено, что на 5 и 10 сутки концентрация глюкозы в сыворотке крови коров после внутримышечного введения нанопрепарата на основе меди и кобальта повысилась относительно контроля на 12,3 % и 16,2 % соответственно.
Исходный уровень мочевины составил 4,66 ± 0,51 ммоль/л, после внутримышечного введения
нанопрепарата на основе меди и кобальта концентрация мочевины повысилась на 7,9% и 10,7% на 5 и 10 сутки относительно контроля. Как известно, мочевина является одним из конечных продуктов белкового обмена. Исходя из этого, можно предположить повышение уровня общего белка в сыворотке крови подопытных коров. Действительно, мы отмечали достоверное повышение уровня общего белка на 10 сутки (+11,3 %) относительно контроля.
При изучении остальных биохимических показателей крови коров достоверных различий не установлено.
Заключение. Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что использование нанопрепрата на основе меди и кобальта в целом не оказывает значительного влияния на гематологические показатели крови. Не отмечается существенных сдвигов в лейкоцитарной формуле. Изменение активности некоторых ферментов, а также увеличение концентрации ряда метаболитов может свидетельствовать об усилении белкового и углеводного обмена в организме. Незначительное изменение концентрации холестерина в сыворотке крови под влиянием препарата может свидетельствовать о малоактивном влиянии нанопорошка в отношении липидного обмена.
Литература
1. Алексеева, Л. В. Концентрация биоэлементов в крови бычков герефордской породы при введении в рацион меди в разных формах / Л. В. Алексеева, Н. А. Лукьянова, А. А. Лукьянов // Зоотехния. - 2017. - № 1. - С. 15-18.
2. Исследование микробиоциноза кишечника крыс в ответ на введение в их рацион наночастиц меди и цинка / Е. С. Алешина, Е. А. Дроздова, Е. И. Тарасова, И. А. Гавриш // Микроэлементы в медицине. - 2019. - Т. 20, № 1. - С. 13-20.
3. Бышова, Д. Н. Влияние нанопорошков металлов на физиологические показатели животных / Д. Н. Бышова, Л. Е. Амплеева, С. Д. Полищук // Молодежь и XXI век - 2022 : материалы 12-й Международной молодежной научной конференции. - Курск, 2022. - С. 275-278.
4. Углеводный обмен и молочная продуктивность коров голштинской породы при введении в рацион нанопорошка кобальта / П. М. Макаров, И. А. Степанова, А. А. Назарова, С. Д. Полищук // Зоотехния. - 2017. - № 6. - С. 25-28.
5. Мамедов, Э. Ф. Изменения углеводного, белкового и липидного обмену у мышей при введении нанопорошка марганца перорально / Э. Ф. Мамедов // Бюллетень медицинских интернет-конференций. - 2015. - Т. 5, № 5. - С. 504.
6. Степанова, И. А. Особенности минерального обмена телок голштинской породы при введении в рацион нанпорошка кобальта / И. А. Степанова, А. А. Назарова, С. Д. Полищук // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. - 2017. - № 6. - С. 117-122.
7. Влияние многократного введения наночастиц меди на элементный состав печени крыс / Е. А. Сизова, С. А. Мирошников, С. В. Лебедев, Н. Н Глущенко // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2012. - № 6. - С. 1-3.
8. Чкалова, М. В. Перспективы применения ультрадисперсных компонентов в промышленном производстве комбинированнных кормов / М. В. Чкалова, В. Д. Павлидис // Техника и технологии в животноводстве. - 2022. - № 2 (46). - С. 93-97.
9. Роль биопрепаратов на основе нанодисперсных порошков металлов в животноводстве / В. В. Чурилова, Д. Г. Чурилов, С. Д. Полищук, Г. И. Чурилов // Инновационный потенциал развития общества: взгляд молодых ученых : сборник научных статей 2-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок. Курск, 2021. - С. 282-287.
10. Physiological and biochemical parameters of Holstein heifers when adding to their diet bio-drugs containing cuprum and cobalt nanoparticles / P. M. Makarov, I. A. Stepanova, A. A. Nazarova, S. D. Polishchuk, G. I. Churilov // Nano Hybrids and Composites. - 2017. - Vol. 13. - Р. 123-129.
11. Influence of copper nanopowder on parameters of carbohydrate and lipid metabolism of Holstein heifers / A. A.Nazarova, I. A. Stepanova, S. D. Polischuk., V. V. Churilova, G. I. Churilov, D. G. Churilov // International Journal of Nanotechnology. - 2019. - Vol. 16, N 1-3. - Р. 122-132.
References
1. Alekseeva, L. V. The concentration of bioelements in the blood of Hereford bulls when copper is introduced into the diet in various forms / L. V. Alekseeva, N. A. Lukyanova, A. A. Lukyanov // Zootechnics. - 2017. - No 1. - P. 15-18.
2. Investigation of intestinal microbiocinosis in rats in response to the command of copper and zinc nanoparticles to their diet / E. S. Aleshina, E. A. Drozdova, E. I. Tarasova, I. A. Gavrish // Trace elements in medicine. - 2019. - Vol. 20, No 1. - P. 13-20.
3. Byshova, D. N. Influence of metal nanopowders on the physiological parameters of animals / D. N. Byshova, L. E. Ampleeva, S. D. Polishchuk // In the collection: Youth and the XXI century - 2022 : Materials of the 12th International Youth Scientific Conference. - Kursk, 2022. - P. 275-278.
4. Carbohydrate metabolism and milk productivity of Holstein cows with the introduction of cobalt nanopowder into the diet / P. M. Makarov, I. A. Stepanova, A. A. Nazarova, S. D. Polishchuk // Zootechnics.
- 2017. - No 6. - P. 25-28.
5. Mamedov, E. F. Changes in carbohydrate, protein and lipid metabolism in mice with oral administration of manganese nanopowder / E. F. Mammadov // Bulletin of Medical Internet Conferences. -2015. - Vol. 5, No 5. - P. 504.
6. Features of the mineral metabolism of Holstein heifers with the introduction of cobalt nanopowder into the diet / I. A. Stepanova, A. A. Nazarova, S. D. Polishchuk // Veterinary medicine, zootechnics and biotechnology. - 2017. - No 6. - P. 117-122.
7. Effect of multiple administration of copper nanoparticles on the elemental composition of rat liver / E. A. Sizova, S. A. Miroshnikov, S. V. Lebedev., N. N. Glushchenko // Bulletin of the Orenburg State University. - 2012. - No 6. - P. 1-3.
8. Chkalova, M. V. Prospects for the use of ultrafine components in the industrial production of combined feeds / M. V. Chkalova, V. D. Pavlidis // Equipment and technologies in animal husbandry. - 2022.
- No 2 (46). -P. 93-97.
9. The role of biological products based on nanodispersed metal powders in animal husbandry / V. V. Churilova, D. G. Churilov, S. D. Polishchuk, G. I.Churilov // In the collection: Innovative potential of the development of society: the view of young scientists. Collection of scientific articles of the 2nd All-Russian scientific conference of advanced developments. - Kursk, 2021. - P. 282-287.
10. Physiological and biochemical parameters of Holstein heifers when adding to their diet bio-drugs containing cuprum and cobalt nanoparticles / P. M. Makarov, I. A. Stepanova, A. A. Nazarova, S. D. Polishchuk, G. I. Churilov // Nano Hybrids and Composites. - 2017. - Vol. 13. - P. 123-129.
11. Influence of copper nanopowder on parameters of carbohydrate and lipid metabolism of Holstein heifers / A. A. Nazarova, I. A. Stepanova, S. D. Polischuk., V. V.Churilova, G. I.Churilov, D. G.Churilov // International Journal of Nanotechnology. - 2019. - Vol. 16, No 1-3. - P. 122-132.
© Зайцев В.В., Пудовкин Н.А., Смутнев П.В., Захаркина Н.И., Воробьев Д.В. 2023
