CC BY
37
УДК:577.158:636.52/.58:612.35:612.015.6
Костюк I. О., к.с.-г.н., Жукова 1.О., д.вет.н., доцент © E-mail:[email protected]
Хартвська державна зооветеринарна академ1я, м. Хартв, Украгна
ВИКОРИСТАННЯ БУРШТИН0В01 кислоти як ЕНЕРГЕТИЧНОГО СУБСТРАТУ ТКАНИННОГО ДИХАННЯ ЗА УМОВ НАКОПИЧЕННЯ В1ТАМ1НУ А В ПЕЧ1НЦ1КУРЕЙ
Застосування бурштиновог кислоти (сукцинату) як фактора метабол1чног корекцгг в рацюнах тварин та у ветеринаршй медицин/ спрямоване на актив1зацт енергетичного обм1ну / пластичних процеав в оргатзм1. Актуалъним е дослгдження особливостей використання щегречовини як енергетичного субстрату тканинного дихання. Встановлено, що втам1н А, як мембранотропний фактор, стимулюе окиснення сукцинату мтохондр1ями печтки курей. При тривалому застосувант (40-60 дтв) тдвищених доз втам1ну А в рацюнах курей треба враховувати можливе порушення процеав окиснювалъного фосфорилюванняу курчат.
У курчат добового вгку негативнии вплив високих доз втам1ну А на функцюналъний стан м\тохондрт печшки значно быъше виражений тж у курей, в/д яких отримане потомство. У раз1 застосування в рацюш курей втамту А в доз1 400 тис. МО/кг в1дбуваетъся актив1зац1я втъного окиснення сукцинату, роз'еднання реакцш дихання / фосфорилювання в мтохондр1ях печтки курчат.
Одноразове пероралъне введения добовим курчатам 10-кратног дози втамту А спричиняе актив1зацт окиснення сукцинату в роз'еднаному стат мгтохондрт.
Ключов1 слова: бурштинова кислота, втам1н А, мтохондрп, курчата, окиснювалъне фосфорилювання, печтка, сукцинат, тканинне дихання.
УДК:577.158:636.52/.58:612.35:612.015.6
Костюк И. А., к. с.-х. н., Жукова И.А., д.вет.н., доцент
Харьковская государственная зооветеринарная академия, г. Харьков, Украина
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ КАК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СУБСТРАТА ТКАНЕВОГО ДЫХАНИЯ В УСЛОВИЯХ НАКОПЛЕНИЯ ВИТАМИНА А В ПЕЧЕНИ КУР
Применение янтарной кислоты (сукцината) в качестве фактора метаболической коррекции в рационах животных и в ветеринарной медицине направлено на активизацию энергетического обмена и пластических процессов в организме. В связи с этим актуально изучение особенностей использования этого вещества как энергетического субстрата тканевого дыхания. Установлено, что витамин А, как мембранотропный фактор, влияет на окисление сукцината митохондриями печени. При длительном применении
© Костюк I. О., Жукова 1.О., 2014
152
повышенных доз витамина А в рационе кур, следует учитывать возможность нарушения окислительного фосфорилированияу цыплят.
У цыплят суточного возраста негативное влияние высоких доз витамина А на функциональное состояние митохондрий печени значительно более выражено чем у кур, от которых получено потомство. В случае применения в рационе кур витамина А в дозе 400 тыс. ME / кг происходит активизация свободного окисления сукцината, разъединение реакций дыхания и фосфорилирования в митохондриях печени цыплят. Однократное пероральное введение суточным цыплятам 10-кратной дозы витамина А вызывает активизацию окисления сукцината вразобщенном состоянии митохондрий.
Ключевые слова: биологическое окисление, витамин А, куры, митохондрии, окислительное фосфорилирование, печень, сукцинат, тканевое дыхание, янтарная кислота.
UDC:577.158:636.52/.58:612.35:612.015.6
Kostyuk I. A., candidate of agricultural science Zhukova I.A., doctor of veterinary science Kharkiv state zooveterinary academy, Kharkiv, Ukraine
THE USE OF SUCCINATE AS AN ENERGETIC SUBSTRATE OF TISSUE RESPIRATION WHEN VITAMIN A IS ACCUMULATED IN LIVER
OF POULTRY
The study of the peculiarities of the use of succinate as an energetic substrate of the tissue respiration is actual in connection with the use of the above acid (succinate) in the ration of animals and in veterinary medicine as one of the factors of metabolic correction. The investigation of the effect of membranotropic substances, namely vitamin A, on the oxidation of succinate by liver metochondria is important for the effective use of metabolic correction. The stimulation of oxidation of succinate in liver mitochondria under the influence of high doses of vitamin A in the ration of hens has been shown. At the application (40-60 days) of the increased doses of vitamin A in the rations of hens it is necessary to take destructive changes in the cells of liver and violation of biological oxidation in chikens.
At the age of chickens daily negative effect of high doses of vitamin A on the functional state of liver mitochondria is much more pronounced than in chickens from which the resulting offspring. In the case of chickens in the diet of vitamin A in a dose of400 thousand IU / kg of growing free oxidation of succinate, dissociation reactions of respiration and phosphorylation in liver mitochondria of chickens. A single oral administration of day-old chicks 10 times the dose of vitamin A leads to activation of succinate oxidation in mitochondria disconnected state.
Key words: biological oxidation, hens, liver, mitochondria, oxidative phosphorylation, tissues respiration, succinate, vitamin A.
Вступ. Бурштинова кислота, завдяки cboim антиоксидантним властивостям i учасп у ключових енергетичних процесах в кл1тиш [6], активно використовуеться в медицин! [7], сшьському господарств1 [8], ветеринарнш практищ з метою корекци обмшу речовин [1; 5]. Згщно сучасно! медично! концепци, що формуеться, традицшш л1кувально-профшактичш рацюни
153
харчування, функцюнальш харчов1 продукта, нутрицевтики i фармаконутр1енти вщносяться до метабол1чно! терапи. Так, бурштинова кислота застосовуеться в якост1 протистресового засобу, мае ¿муномоделюючу д1ю, а також вщома сво1ми антигшоксичними властивостями [1]. У птищ сукцинат окислюеться актившше пор1вняно з шшими субстратами тканинного дихання, в 1,5-2 рази швидше шж 2-оксоглутарат.
Фермент СДГ (КФ.1.3.5.1.) е одним i3 структурних компоненте дихального ланцюга i зв'язаний з внутршньою мембраною м1тохондрш. Цей фермент мае великий запас катал1тично! активное^, яка може бути реал1зована як у ф1зюлопчних, так i екстремальних станах оргашзму. СДГ, будучи одночасно ферментом ЦГК i дихального ланцюга, виконуе регуляторш функцп в систем! енергетичного метабол1зму кл1тини. Вщомо, що сукцинат окислюеться в екстримальних умовах, при яких використання НАД-залежних субстраив неможливе [6].
Важливо, що сукцинат i в1тамш А - це речовини оргашчного походження, природш життево необхщш компоненти кл1тин. Сукцинат, як пром1жний продукт ЦТК i субстрат кл1тинного дихання, а також ретинол, як мебранотропний фактор [9], можуть бути цшком впевнено зараховаш до енерготропних речовин. Енерготропш препарати, в силу свое! здатност1 впливати на функцш м1тохондрш, е патогенетично обгрунтованими при р1зних станах, що призводять до розвитку первинних i вторинних м1тохондр1альних порушень [7]. Отже, корекщя метабол1зму на piBHi енергетичних процеав у м1тохондр1ях за допомогою субстратних або мембранотропних речовин може здшснюватись природним шляхом. У зв'язку з цим, актуальним е дослщження впливу ретинолу на процеси використання сукцинату у м1тохондр1ях, якщо щ речовини додатково вводять в оргашзм у вигляд1 лжувальних i профшактичних препарата, або добавок в склад1 рацюну.
Метою роботи е дослщження особливостей окиснення сукцинату в м1тохондр1ях печшки курей пщ д1ею пщвищених доз в1тамшу А.
Матер1ал i методи. В експеримент1 використовували курей-несучок в1ком 180 дшв, яким впродовж 40 i 60 дшв додавали до рацюну в1тамш А (олшний розчин ретинш-пальм1тату). Було сформовано 4 групи птищ: I - стандартний рацюн, рекомендована доза в1тамшу А складала 10 тис. МО/кг [4]. ; II група -не отримувала добавки; III група - доза в1тамшу А 100 тис. МО/кг; IV група -доза в1тамшу А 400 тис. МО/кг. Групи курчат вжом 1 доба були сформован! вщповщно до груп курей-несучок. Курчата одержували стандартний корм. У наступному доелвд курчатам добового вку одноразово перорально вводили 700 МО в1там1ну А, що вщповщае 10-кратнш доз1 [3;4].
Проводили полярограф1чш дослщження дихання м1тохондрш печшки, як1 одержували методом диференцшного центрифугування у середовищ1, що м!стить: сахарозу (0,25 М), трис-HCL (5 мМ), ЕДТА (1 мМ), при рН=7,2. Сукцинат використовували як субстрат окиснення, а 2,4-диштрофенол - як роз'еднувач процеЫв дихання i фосфорилювання. Розраховували швидкост1 дихання (V2, V3, V4, Vднф), штенсившсть фосфорилювання (1Ф), коефщент дихального контролю (ДК) та ефектившеть фосфорилювання АДФ/О.
154
Концентрацш в1тамшу А визначали за допомогою ТШХ. Актившсть ферменту СДГ (КФ.1.3.5.1.) дослщжували за методом Ф.£. Путшно! i Н.Д. Сщенко з модифжащями [2; 3]. Математичне опрацювання результат проведено з використанням комп'ютерних таблиць Excel.
Результати дослщження. Застосування пщвищених доз в1тамшу А в рацюш курей впродовж 40 дшв привело до накопичення його в печшщ курей, яечному жовтку i печшщ отриманих курчат (табл. 1). Швидкост1 окиснення сукцинату м1тохондр1ями печшки курей збшьшувались у Bcix метабол1чних станах м1тохондрш. Так швидккть окиснення V3, в сташ активного фосфорилювання, зросла на 48,4% в 4 rpyni курей (доза вп-амшу А - 400 тис. МО/кг). Накопичення в1тамшу А в печшщ впродовж 60 дшв, навпаки, спричиняло зниження штенсивност1 дихання у Bcix метабол1чних станах м1тохондрш, як в 3, так i в 4 трупах курей. Зростала актившсть СДГ пщ д1ею р1зних доз в1тамшу А. Так, у курей 3 i 4 труп, яю одержували з кормом добавки в1тамшу А, 100 i 400 тис. МО/кг вщповщно, встановлене пщвищення активное^ СДГ на 20,8 % та 21,2 % (р<0,05), вщповщно.
Таблиця 1
Вплив спожнвання вггамшу А курками-несучками на вм1ст цих в1там1шв в
яечному жовтку i печшщ курчат, M [±m, (n=15)
Групи Добавка виашну А, тис. МО/кг Концентращя виашну А в печшщ курей, мкг/г Концентращя виашну А в печ1нщ курчат, мкг/г
1 10 508,0±12,6 31,10±0,92
2 0 476,2±24,6 14,90±2,13*
3 100 760,0±22,1* 64,01± 3,20*
4 400 1140,1±69,6** 200,5±4,61**
Примака. *- p<0,05; **- p<0,01 - р1зниця достов1рна пор1вняно з показниками 1-i' групи.
Шсля згодовування добавок в1тамшу А куркам-несучкам в дозах - 100 i 400 тис. МО/кг корму, концентрация в1тамшу А в печшщ курчат 3 i 4 груп пщвищувалася, вщповщно в 2,06 i 6,45 раз1в, пор1вняно з контрольною групою.
Дихальна актившсть м1тохондрш печшки добових курчат при окисненш сукцинату змшювалась (табл. 2). Швидюсть окиснення сукцинату м1тохондр1ями печшки у курчат 3 групи (10-кратна доза в рацюш курей) знизилася в 2,6 раз1в, що супроводжувалося зниженням ДК за Лард1 на 38,5 % (р<0,01). Отже у курчат 3 групи пщ д1ею значних кшькост1 в1тамшу А в печшщ сповшьнюеться окиснення сукцинату, знижуеться стушнь сполучення дихання i фосфорилювання. В1рогщно, щ змши вщбуваються в результат! порушення роботи I i III комплекшв дихального ланцюга, тобто на eTani вщновлення KoQ.
Показники фосфорилювання змшювались залежно вщ концентрацп в1тамшу А в печшщ, так в 3 rpyni курчат АДФ/О знижувався, але 1Ф перевищувала контроль. Але, в 4 rpyni зниження АДФ/О пор1вняно з контролем склало 35,0%, що супроводжувалося зниженням 1Ф на 45,4 %.
155
Таблиця 2.
Вплив спожнвання вггамшу А курками-несучками на дихальну актившсть _мггохондрш печшки добових курчат, М±ш, (п=5)_
Показники окиснення (нмо ль02/хв х мг) Групи курчат
1 2 3 4
У2 23,03 ±3,21 10,52±0,03* 8,71 ±0,72* 19,69 ±0,44
Уз 59,86 ±5,14 47,83 ±1,05 13,94±0,07* 49,36±2,79
У4 32,89±2,19 30,61±1,29 11,10±6,08 26,51±0,78
Удн6 64,50 ±2,85 78,91 ±2,17 44,71 ±2,16 62,47±0,54*
ДК (Уз/У2),од. 2,60 ±0,35 4,55 ±0,44* 1,60±0,14** 2,51±0,19*
Примака. *- р<0,05; **- р<0,01 - р1зниця достов1рна пор1вняно з показниками 1-1 групи.
Шсля одноразового введения в1тамшу А курчатам, вщбувалась стимулящя окиснення сукцинату у процеа дихання м1тохондрш. Так, через 4 години теля введения в1тамшу А пщвищувались швидкост1 окиснення сукцинату зокрема -Уз зросла на 108,6 % (р<0,05). Значно збшьшилась швидк1сть Уднф, в стан1 роз'еднання дихання \ фосфорилювання, але коефщент АДФ/О знизився, що свщчить про актив1зацш вшьного окиснення сукцинату пщ д1ею 10-кратно! дози в1тамшу А.
Висновки. 1нтенсивнють окиснення сукцинату в м1тохондр1ях печшки курей змшюеться залежно вщ дози \ термшу накопичення в1тамшу А в оргашзмг
1.При застосуванш впродовж 40 дшв високих доз в1тамшу А в рацюш курей-несучок вщбуваеться актив1защя окиснення сукцинату у м1тохондр1ях печшки у вигляд1 загального зростання дихально! активное^ м1тохондрш.
2.Тривале (60 дшв) надходження в1тамшу А в оргашзм курей у високих дозах спричиняе пролонговану дш нав1ть через 3 мюящ теля зняття добавок: в1тамш А викликае пригшчення синтезу АТФ, зменшення показниюв АДФ/О та штенсивност1 фосфорилювання (у дозах 100 та 400 тис. МО/кг).
3.У курчат добового в1ку негативний вплив високих доз в1тамшу А на функцюнальний стан м1тохондрш печшки значно бшьше виражений шж у курей, вщ яких отримане потомство. У раз1 застосування в рацюш курей в1тамшу А в доз1 400 тис. МО/кг вщбуваеться актив1защя вшьного окиснення сукцинату, роз'еднання реакцш дихання \ фосфорилювання в м1тохондр1ях печшки курчат.
4.0дноразове пероральне введения добовим курчатам 10-кратно! дози в1тамшу А спричиняе актив1защю окиснення сукцинату в роз'еднаному сташ м1тохондрш.
Перспективи подальших дослщжень. В зв'язку з мембранотропною та функщею в1тамшу А необхщне подальше вивчення його впливу на енергетичш процеси в печшщ за умов введения у рацюн тварин екзогенних субстрат1в тканинного дихання. При одночасному застосуванш сукцинату \ в1тамшу А у рацюш птищ важливо дослщити !х дозозалежш ефекти на реакци бюлопчного окиснення. Таю розробки сприятимуть ефективному проведению заход1в метабол1чно! корекци та метабол1чно! терапп.
156
Л1тература
1.Басанкин А.В. Фармако-токсикологическое обоснование применения янтарной кислоты в животноводстве и ветеринарии: дисс.... кандидата вет. наук: спец. 16.00.04 «Ветеринарная фармакология с токсикологией» / Алексей Вадимович Басанкин. - Казань, 2007-142 с.
2.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.
3.Критерии и методы контроля метаболизма в организме животных и птиц / И. А. Ионов, С. О. Шаповалов, Е. В. Руденко и др. - Харьков: Институт животноводства НААН, 2011 - 376 с.
4.Лемешева M. М. Кормление сельскохозяйственной птицы /М. М. Лемешева. — Сумы: Слобожанщина, 2003. — 152 с.
5.Московцева О. М. Влияние янтарной кислоты и ее производных на состояние свободнорадикальных процессов экспериментальных животных: дисс. ... кандидата биол. наук: спец. 03.00.00 «Биологические науки» / Ольга Михайловна Московцева. - Нижний Новгород, 2006. - 160 с.
6.Саакян И. Р. Активация и ингибирование сукцинатзависимого транспорта Са2+ в митохондрии печени при развитии адаптационных реакций / И. Р. Саакян, С. Г. Саакян, M. Н. Кондрашова // Биохимия. — 2001. — Т. 66, вып. 7. — С. 976-984.
7.Современные аспекты метаболической коррекции / И.С. Чекман, B.C. Сухоруков, И.В. Леонтьева, С.О. Ключников // Здоров'я Украши. — 2007.
— № 7. — С. 12.
8.Трунов М. А. Действие и применение препарата ЯК-85 в птицеводстве: дисс. ... кандидата вет. наук: спец.16.00.03, 16.00.04 «Ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология и иммунология» / Михаил Анатольевич Трунов. — Краснодар, 2000 — 156 с.
9.Vitamin A [Electronic Resource] / J. Higdon, V. J. Drake, J. Mayer [at all.] // Linus Pauling Institute, Oregon State University, Micronutrient Information Center.
— Copyright 2000-2014. — Mode of access : URL : http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/vitamins/vitaminA/. - Title from the screen (дата обращения: 29.01.2014).
Рецензент - д.вет.н., професор Головач П.1.
157
