CC BY
26
УДК:577.158:636.52/.58:612.35:612.015.6
Костюк I. О. 1, к. с- г. н., в.о. доцента © ([email protected]) 1онов I. А., д. с- г. н.,член-кор. НААН, 1нститут тваринництва НААН Украти, м. Хартв Жукова I. О. 1, д. вет. н., зав. каф. нормально! та патолопчно! ф1зюлоги, 'Хартесъка державна зооветеринарна академгя
ОСОБЛИВОСТ1 БЮЛОГ1ЧНОГО ОКИСНЕННЯ В ПЕЧ1НЦ1 КУРЧАТ П1Д ВПЛИВОМ ВИСОКИХ ДОЗ В1ТАМ1Н1В А1ЕВ РАЦЮН1 КУРЕЙ
Представлено результаты дослгдження процеав тканинного дихання / окиснювалъного фосфорилювання в печтщ курчат за умов збагачення рацюну курей втам1нами А / Е. Наведено дат щодо накопичення цих втамшв у яечному жовтку / оргашзм1 отриманих курчат, а також змт процеав бюлог1чного окисненняу потомства.
Ключое1 слова: бюлоггчне окиснення, втам1н А, втам1н Е, курчата, м\тохондри, окиснювалъне фосфорилювання, печтка, тканинне дихання.
Вступ. Жиророзчинш в1тамши А \ Е здатш до накопичення в значних кшькостях в оргашзм1 птищ [1; 2]. Короткочасне застосування тдвищених доз в1тамш1в АI Ена початку продуктивного перюду сприяе створенню запаЫв цих в1тамш1в в печшщ курей-несучок, забезпечуе пщвищення продуктивних та вщтворювальних здатностей птищ, полшшення якост1 яечно! продукци.
Вщомо, що в1тамш Е переходить з яечного жовтка в ембрюнальш тканини вщповщно до його концентраци в жовтку [3]. Добавки в1тамш1в А I Е в ращонах птищ широко застосовують з метою профшактики гшов1тамшоз1в [4]. У зв'язку з цим, актуальним е вивчення цих мембранотропних речовин, в1тамшу А (ретинолу) I в1тамшу Е (альфа-токоферолу) на процеси тканинного дихання I окиснювального фосфорилювання [5; 6; 7]. Практичний штерес становить дослщження енергетичних процеЫв в печшщ потомства залежно вщ споживання в1тамш1в А IЕ курками-несучками.
Методика 1 методи. Експерименти проводили на курках породи род-айленд вшом 180, 220 I 330 дшв курчатах 1-, 6- та 10-добового вжу. Птицю утримували у виробничих умовах дослщного господарства 1нституту птах1вництва НААН. В ращон курей маточного погол1в'я додатково вводили в1тамши А I Е (ретиншпальм1тат I токоферилацетат), в кшькост1, яка перевищуе рекомендован! дози [8; 9] у 10, 20, 40 раз1в. Перша група курей була контрольною, добавка в1там1ну А - 10 тис.МО/кг корму, в1тамшу Е - 10 мг/кг.
В перюд штенсивно! яйцекладки, у вщ1 курей 220 дшв, проводили вщб1р яець для шкубацп. Було сформовано Ым груп курчат, одержаних вщ експериментального погол1в'я курей-несучок, як1 споживали в1тамш1зований корм впродовж 35 дшв.
Проводили полярограф1чш дослщження тканинного дихання в м1тохондр1ях печшки, яю одержували методом диференцшного
© Костюк I. О., 1онов I. А., Жукова I. О., 2013
128
центрифугування у середовищ1, що мктить: сахарозу (0,25 М), трис-Н^ (5 мМ), ЕДТА (1 мМ), при рН=7,2. Сукцинат I 2-оксоглутарат використовували як субстрати окиснення, а 2,4-диштрофенол - як роз'еднувач процеав дихання I фосфорилювання. Швидккть поглинання кисню визначали за допомогою закритого кисневого електрода Кларка. Розраховували швидкосп дихання (У2, Уз, У4, Уднф) штенсившсть фосфорилювання (1Ф), коефщент дихального контролю за Лард1 (ДК) таефектившстьфосфорилюванняАДФ/О [10].
Визначали показники дихання та окиснювального фосфорилювання в м1тохондр1ях печшки курчат, пор1внюючи 1х з динамжою накопичення ретинолу I а-токоферолу в яечному жовтку I печшщ. Концентрацию в1тамш1в А I Е в печшщ та яечному жовтку визначали методом ТШХ [10; 11].
Результата дослщження. В ход1 експерименту встановлене пщвищення концентраци в1тамш1в А I Е в жовтку при додатковому введенш в ращон препарат1в ретинолу (100 1 400 тис. МО/кг корма) 1 альфа-токоферолу (100 1 200 мг/кг), що узгоджуеться з даними л1тератури про вплив забезпеченост1 оргашзму птищ в1тамшами А ¿Ена 1х вмкт в жовтку [12; 13].
На початку досл1ду до застосування добавок в ращонах курей-несучок концентрация в1тамш1в А I Е в яечному жовтку складала 7,0 мкг/г I 66,4 мкг/г, вщповщно. Шк концентраци в1тамш1в А I Е в яечному жовтку в трупах курей, яю отримували добавки цих в1тамш1в, встановлено на 35-й день дослщу. Так, у цей перюд концентращя в1там1ну Е в жовтку, при застосуванш 10-кратно! дози (100 мг/кг корму), перевищувала контроль бшьше шж у 7 раз1в (табл. 1.).
Таблиця 1
Вплив споживання вгтамшв А1Е курками-несучками на вмкт цих
вггам1мв в яечному жовтку 1 печшщ курчат, М±ш, (п=15)
Добавка в1таштв Концентращя в1ташшв в Концентращя в1тамш1в в
Групи до ращону куреи яечному жовтку печшщ добових курчат
А, Е, А, Е, А, Е,
тис.МО/кг мг/кг мкг/г мкг/г мкг/г мкг/г
1 10 10 7,01 80,82 31,10 253,11
±0,92 ±7,55 ±0,92 ±5,04
2 0 10 4,05 92,03 14,90 245,30
±0,33* ±8,39 ±2,13* ±4,40
3 100 10 20,51 50,40 64,01 155,72
±1,56** ±4,25* ±3,20* ±14,51**
4 400 10 85,02 24,81 200,5 94,60
±6,44** ±1,36** ±4,61** ±9,17*
5 10 0 8,00 64,80 34,09 233,31
±1,83 ±3,42 ±4,32 ±18,04*
6 10 100 11,01 600,03 29,81 860,00
±1,07** ±45,98** ±2,31* ±46,32**
7 10 200 10,63 1016,00 32,42 4730,02
±0,98 ±103,86* ±0,70 ±276,26**
Примака. *- р<0,05; **- р<0,01 - р1зниця достов1рна пор1вняно з показниками 1-1 групи.
Концентращя в1тамшу А збшьшувалась в печшщ добових курчат при високому вмкт1 в1тамшу А в ращош курей-несучок, але концентращя в1тамшу Е значно знижувалась за таких умов. Це узгоджуеться з даними щодо
129
негативного впливу в1тамшу А на депонування в1там1ну Е I зниження антиоксидантного статусу потомства при його значному споживанш птицею [14]. В результат! даного експерименту встановлено, що найбшьше концентращя в1тамшу А в печшщ добових курчат пщвищуеться в 6,4 раза при застосуванш 40-кратно! його дози в рацюш курей-несучок 4-1 групи. Концентращя в1тамшу Е в печшщ курчат пщвищуеться в 18,6 раз1в при застосуванш 20-кратно! дози в1тамшу Е в рацюш курей 7-1 групи.
В табл. 2 показан! швидкост1 окиснення субстрат1в у м1тохондр1ях печшки добових курчат.
Таблиця 2
Вплив спожнвання в1тамш1в А1Е курками-несучками на дихальну
активмсть мггохондрш печшки добових курчат, М±ш, (п=5)
Показники окиснення субстрат1в Групи курчат
1 2 3 4 5 6 7
Окиснення2-оксоглутарату
У2, нмо ль02/хв х мг 17,15 ±0,60 5,74 ±0,14 26,71 ±0,01* 7,35 ±0,24 9,20 ±0,52 16,21 ±0,03 16,08 ±0,02
Уз, нмо ль02/хв х мг 41,93 ±1,73 28,69 ±3,75 46,45 ±1,44* 14,69 ±0,07 25,59 ±1,49 41,28 ±1,23 22,74 ±1,37
У4, нмо ль02/хв х мг 25,88 ±0,28 18,65 ±0,29 34,84 ±4,43 11,02 ±0,99 9,88 ±0,15* 21,41 ±2,03 13,87 ±2,04
Уднф, нмо ль02/хв х мг 39,04 ±0,26 22,48 ±2,87 65,03 ±0,84* 25,72 ±2,05 14,02 ±2,17 20,86 ±3,07 29,40 ±0,79
ДК за Ларда (Уз/ У2) 2,44 ±0,03 5,01 ±0,30* 1,74 ±0,15** 2,00 ±0,10* 2,78 ±0,09 2,55 ±0,09 1,41 ±0,06*
Окиснення сукцинату
У2, нмо ль02/хв х мг 23,03 ±3,21 10,52 ±0,03* 8,71 ±0,72* 19,69 ±0,44 13,65 ±0,32 16,60 ±0,20 23,16 ±0,02
Уз, нмо ль02/хв х мг 59,86 ±5,14 47,83 ±1,05 13,94 ±0,07* 49,36 ±2,79 48,89 ±1,48 57,18 ±0,61 89,47 ±0,67*
У4, нмо ль02/хв х мг 32,89 ±2,19 30,61 ±1,29 11,10 ±6,08 26,51 ±0,78 16,51 ±0,11* 21,52 ±0,10* 78,95 ±1,01*
Уднф, нмо ль02/хв х мг 64,50 ±2,85 78,91 ±2,17 44,71 ±2,16 62,47 ±0,54* 31,46 ±3,50 42,73 ±0,13 98,48 ±4,33
ДК за Лард1 (Уз/ У2) 2,60 ±0,35 4,55 ±0,44* 1,60 ±0,14** 2,51 ±0,19* 3,58 ±0,03 3,46 ±0,05 3,86 ±0,06
Примака. *- р<0,05; **- р<0,01 - р1зниця достов1рна пор1вняно з показниками 1-1 групи.
Отже, при окисненш 2-оксоглутарату м1тохондршми печ1нки швидк1сть У2 значно пщвищувалася, на 36,8 %, в 3-й груш курчат, при споживанш курами в1тамшу А в доз1 100 тис. МО/кг. Це в1дображае стимулюючий вплив в1там1ну А на дихальну актившсть м1тохондр1й печ1нки курчат. Концентращя в1там1ну А в печ1нц1 курчат ще! групи була на 105,8 % (р<0,05) вищою за контрольний
130
показник, а концентрация в1тамшу Е навпаки - знижувалась на 48,5 %. За цих умов у курчат 3-1 групи пщвищувалася швидкють окиснення 2-оксоглутарату пор1вняно з контролем у вс1х метабол1чних станах м1тохондрш, але знижувався ДК за Лард1, що характеризуе посилення вшьного окиснення в печшщ курчат пщ д1ею в1тамшу А. Найнижч1 показники У2, У3 I У4 при окисненш 2-оксоглутарату вщм1чеш у курчат 4-1 групи, на фош найвищо!, в даному дослда, концентрацп в1тамшу А I низько! концентрацп в1тамшу Е в печшщ курчат добового в1ку. Слщ зазначити, що зниження штенсивност1 окиснення 2-оксоглутарату м1тохондр1ями печшки курчат 4-1 групи супроводжувалось роз'еднанням процеЫв дихання I окиснювального фосфорилювання, що виявляеться зниженням ДК.
У курчат 7-1 групи вмют в1тамшу Е в печшщ був максимальним в даному дослда, але штенсившсть окиснення 2-оксоглутарату знижувалася у вЫх метабол1чних станах м1тохондрш, що супроводжувалося зменшенням ДК за Лард1 на 42,4 % (р<0,05).
Протилежш змши дихально! активное^ вщбувались при окисненш сукцинату у курчат 7-1 групи при найвищш концентрацп в1тамшу Е в печшщ. Так, швидккть У3 перевищувала показник контрольно! групи на 49,5 % (р<0,05), а швидюсть У4 збшьшувалася в 2,4 раза.
Важливо вщзначити, що в 7-й груш швидккть окиснення в роз'еднаному сташ, Уднф, була найвищою в даному дослвд, при цьому ДК за Лард1 збшьшувався на 48,5 %. Показник ДК за Лард1 вщображае реакщю м1тохондрш на екзогенний АДФ ймов1рно, необхщшсть в АТФ.
У вщ1 10 дшв у 4-й I 7-й групах вщбувалось зниження штенсивност1 окиснення м1тохондр1ями 2-оксоглутарату I сукцинату (рис.1., рис.2.), тобто у вщ1 10 дшв швидкост1 окиснення сукцинату були нижч1, шж в 6-денному в1щ I наближалися до показниюв добового вжу.
У в1щ 6 I 10 дшв у курчат 4-1 групи (доза в1там1ну А в ращош курей - 400 тис. МО/кг) збшьшувались швидкост1 окиснення 2-оксоглутарату м1тохондр1ями печшки в р1зних метабол1чних станах. Особливо слщ зазначити, що у цих курчат швидккть окиснення в роз'еднаному сташ Уднф пщвищувалася в 6-денному в1щ на 97,2 % пор1вняно з показником у вщ1 1 доба, а в 10 дшв -зростала бшьше шж у 3 рази. Под1бш змши були вщм1чеш при окисненш сукцинату м1тохондр1ями печшки курчат 4-1 групи. Проте в 10-денному вщ1 значно зростали швидкост1 окиснення У4 I Уднф, пор1вняно з показниками в добовому вщг Отже, у курчат 4-1 групи протягом перших 10 дшв життя пщ д1ею в1тамшу А вщбувалося посилення вшьного окиснення субстрапв тканинного дихання в печшщ.
131
<L> td
К ^
1-е
О £
S й ю
■Я S о
28,34
13.25
ЙЧ
а
о
JTJ5
—I—
49,61
—I—
Рис. 1. Динамжа швидкосп окиснення субстрате (V2) в печшщ курчат 4-1 групи (доза в1тамшу А в ращош курей - 400 тис. МО/кг)
60 50
i 40 30 20
21,38
BiK курчат (дшв)
10
И 2-оксоглутарах □ сукцгшат
Рис. 2. Динамжа швидкосп окиснення субстрат1в (V2) в печшщ курчат 7-1 групи (доза вггамшу Е в ращош курей - 200 мг/кг)
У курчат 7-1 групи при окисненш сукцинату в 10-денному Biu;i на граф1ку поглинання кисню не зареестровано "точку вичерпання АДФ", тобто не було вщм1чено ч1ткого переходу у вщрегульований стан м1тохондрш in vitro, що е показником роз'еднання реакцш дихання i синтезу АТФ.
Ефектившсть окиснювального фосфорилювання, АДФ/О, також змшювалася у зв'язку з р1зною концентращею в1тамш1в A i Е в печшщ курчат добового вку (рис. 3).
132
"> 5
1
1,5
О
О 1
щ.
«0,5 о
г
.....
(
1
3 4 5
Групп курчат
И 2 - оке оглут ар ат □ сукщшат
Рис. 3. Ефектившсть фосфорилювання в мгтохондр1ях печшки
добових курчат
При окисненш 2-оксоглутарату значш змши вщм1чеш в 4-й \ 7-й трупах курчат. Так в 4-й груш курчат при збшьшенш концентрацп в1тамшу А в печшщ в 6,4 рази, показник АДФ/О знижувався пор1вняно з контролем на 47,1 % (р<0,05).
1нтенсивнють фосфорилювання (1Ф) при окисненш 2-оксоглутарату в печшщ курчат добового вшу змшювалася подшвно показнику АДФ/О у вЫх дослщжуваних трупах, тобто при зниженш АДФ/О знижувалася I штенсившсть фосфорилювання.
В щлому, у курчат добового вшу встановлено, що при пщвищеному вмют1 в1тамшу А в !х печшщ, в результат! застосування курям-несучкам добавки ретиншпальм1тату - 400 тис. МО/кг корма, знижуються показники АДФ/О 11Ф. Вплив в1тамшу Е при високому накопиченш його в печшщ курчат здшснюеться в шдвищенш штенсивност1 I ефективност1 процеЫв окиснювального фосфорилювання при окисненш 2-оксоглутарату I зниженш АДФ/О при окисненш сукцинату.
У в1щ курчат 6 I 10 дшв показник АДФ/О змшювався залежно вщ субстрату, що окислюеться. Так, при окисненш 2-оксоглутарату в 6-денному вщ1 АДФ/О значно знижувався в 7-й груш, на 46,4 %, пор1вняно з цим показником в добовому вщг Надал1, до 10-денного в1ку у курчат 7-1 групи встановлено порушення «вичерпання АДФ» у зв'язку з цим, показники АДФ/О I 1Ф не визначеш При окисненш сукцинату м1тохондр1ями печшки у курчат 7-1 групи не встановлено значних змш у вщ1 6 I 10 дшв. Отже, шдвищення концентрацп в1тамшу Е в печшщ добових курчат 7-1 групи, призводить до роз'еднання процеЫв дихання I окиснювального фосфорилювання, а також - до порушення синтезу АТФ при окисненш 2-оксоглутарату в 6-10-денному вщг
У курчат 4-1 групи АДФ/О 11Ф при окисненш 2-оксоглутарату I сукцинату збшьшувалися у вщ1 6 дшв пор1вняно з цими показниками в добовому вщ1, а
133
пот1м знижувалися у Biu;i 10 дшв. Слщ зазначити, що у курчат 4-! групи АДФ/О i 1Ф при окисненш 2-оксоглутарату нав1ть у вщ 10 дшв були нижчими шж показники добових курчат контрольно! групи. BiporiflHO, що це вщображае несприятлив! змши в процесах окиснювального фосфорилювання в печшщ курчат на початку ix росту, яю виникають пщ впливом високо! концентрацп в!тамшу А при зниженш концентрацп в!тамшу Е бшьше шж у два рази.
На пщстав1 результата даного експерименту можна зробити пщсумок, що BMicT в!тамш!в A i Е в ращош курей-несучок впливае на концентрацию цих в1там1н1в в яечному в жовтку i в печшщ курчат добового вжу, одержаних вщ цього погол1в'я птищ. У зв'язку з р1зним BMicTOM в1там1н1в A i Е в печшщ курчат змшюються штенсившсть тканинного дихання та стушнь сполучення реакцш дихання i окиснювального фосфорилювання. Пщ впливом в1тамшу А у курчат знижуються показники синтезу АТФ та актив1зуються процеси вшьного окиснення i сукцинату, i 2-оксоглутарату. За накопичення в1там1ну Е переважае окиснення м1тохондр1ями печшки сукцинату, ФАД-залежного енергетичного субстрату, та порушуеться використання 2-оксоглутарату НАД-залежного субстрату тканинного дихання.
Висновки:
1. Збагачення рац1ону курей в1там1ном А в дозах 100 i 400 тис. МО/кг корма i в1там1ном Е (100 i 200 мг/кг) призводить до значного п1двищення концентрац1! цих в1тамш1в в яечному жовтку та в печшщ отриманих курчат.
2. Найбшьш1 зм1ни ¿нтенсивност1 окиснення субстраив м1тохондр1ями печ1нки курчат п1д впливом депонованих в1там1н1в A i Е в1дбуваються в 6-денному вщг Ймов1рно, це пов'язано з формуванням адаптац1йних механ1зм1в регуляц1! енергетичного обмшу у курчат на початку постнатального онтогенезу.
3. Накопичення в1там1н1в A i Е в печшщ курчат внаслщок тривалого (3540 дн1в) споживання ix курками-несучками у пщвищених дозах (в1там1н А - 400 тис. МО/кг, в1тамш Е - 200 мг/кг) спричиняе негативний вплив на енергетичн1 процеси у потомства, впродовж перших десяти дшв життя, що е несприятливим чинником на початку росту птищ.
Л1тература
1. Iohob I. А. Ф1зюлопчний статус птиц1 в ембрюгенез1 та постнатальному онтогенез! залежно вщ !! А-, Е- та К-в!тамшного забезпечення : автореф. дис. ... докт. с.-г. наук: спец. 03.00.13 «Ф!зюлопя людини i тварин» / I. A. Iohob. — X., 1997. — 32 с.
2. Ионов И. А. Обогащение яиц и мяса птицы витамином Е / И. А. Ионов // В!сник аграрно! науки. — 1997. — № 10. — С. 48-51.
3. Effect of supplementing the hen's diet with vitamin A on the accumulation of vitamins A and E, ascorbic acid and carotenoids in the egg yolk and in the embryonic liver / P. F. Surai, I. A. Ionov, T. V. Kuklenko [at all.] // British Poultry Sci. — 1998. — V. 39. — P. 257-263.
4. Водолажченко С. Кормовые факторы вызывают заболевания птицы / С. Водолажченко // Комбикорма. - 2010. - № 7. - С. 86-87.
5. Ham A. J. Vitamin E oxidation in rat liver mitochondria / A. J. Ham,
134
D. C. Liebler // Biochemistry. — 1995. — V. 37, № 17. — P. 5754-5761.
6. Higdon J. Vitamin E [Electronic Resource] / J. Higdon, V. J. Drake, M. G. Traber // Linus Pauling Institute Micronutrient Information Center, Oregon State University. — Copyright 2008. — Mode of access : URL : http ://lpi. oregonstate.edu/infocenter/vitamins/vitaminE/. - Title from the screen.
7. Vitamin A [Electronic Resource] / J. Higdon, V. J. Drake, J. Mayer [at all.] // Linus Pauling Institute, Oregon State University, Micronutrient Information Center.
— Copyright 2009. — Mode of access : URL : http ://lpi. oregonstate.edu/infocenter/vitamins/vitaminA /. - Title from the screen.
8. Рекомендацп з нормування год1вл1 сшьськогосподарсько! птищ / наук. ред. В. Ф. Каравашенко [та ш]. — Борки : 1нститут птах1вництва УААН, 1998.
— С. 29-37.
9. Лемешева М. М. Кормление сельскохозяйственной птицы / М. М. Лемешева. — Сумы : Слобожанщина, 2003. — 152 с.
10. Биохимические методы контроля метаболизма в органах и тканях птиц и их витаминной обеспеченности (научно-методические рекомендации) / П. Ф. Сурай, И. А. Ионов. — Харьков : Юж. Отд. ВАСХНИЛ УНИИП, 1990. — 138 с.
11. Критерии и методы контроля метаболизма в организме животных и птиц / И.А. Ионов, С.О. Шаповалов, Е.В. Руденко, М.Н. Долгая, А.В. Ахтырский, Ю.А. Зозуля, Т.Е. Комисова, И.А. Костюк - Харьков: Институт животноводства НААН, 2011 - 376 с.
12. Витамины в питании животных / А. Р. Вальдман, П. Ф. Сурай, И. А. Ионов, Н. И. Сахацкий. — Харьков : РИП Оригинал, 1993. — 423 с.
13. Konno T. The effect of some fat-soluble substances on contents of vitamin A and E in egg yolk / T. Konno, T. Asada, T. Katsuo // Japaneese J. of Zootec. Sci.
— 1985. — V. 56. — P. 414-416.
14. Surai P. F. Vitamin E and avian reproduction / P. F. Surai // Poultry and avian biology reviews. — 1999. — V. 10, № 1. — P. 3-60.
Summary
Kostyuk I. A., Ionov I. A., Zhukova I. A. FEATURES OF BIOLOGICAL OXIDATION IN THE LIVER OF CHICKENS BY THE ACTION OF HIGHT DOSES OF VITAMINS A AND E
IN HENS RATION
In the article the presented results of research of processes of the tissues respiration and oxidative phosphorylation are in the liver of chickens at the terms of enriching hen ration of the vitamins A and E. The obtained data allow extend relation to the accumulation of these vitamins in egg yolk and organism of the chickens, and also violation of processes of biological oxidation in posterities.
Key words: biological oxidation, liver, mitochondria, oxidative phosphorylation, tissues respiration, vitamin A, vitamin E.
Рецензент - д.с.-г.н., професор, чл.-кор. НААНУ Кирил1в Я.1.
135
