CC BY
32
УДК 636.4.084.412:612.015
КОНЦЕНТРАЦИЯ ГОРМОНОВ И АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У МАТЕРИ И ПЛОДА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ОРГАНИЗМА МАТЕРИ ЙОДОМ
Е. В. ГРОМОВА, А. В. КОКОРЕВ ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» г. Саранск, Республика Мордовия, Россия, 430005
(Поступила в редакцию 22.01.2014)
Введение. Главное действие гормонов щитовидной железы направлено на интенсификацию основного обмена путем увеличения численности и размеров митохондрий и стимуляции окислительного фосфо-рилирования, а это связано с повышением потребления кислорода и усилением теплопродукции. Они также стимулируют продукцию молока, усиливают сперматогенез, проявление половых рефлексов, а также транспорт глюкозы в тонком отделе кишечника. Усиливают глюконеогез, одновременно понижая потребление глюкозы клетками в силу потенцирующего действия гормонов щитовидной железы на инсулин. В отношении обмена белков они могут оказывать двойное влияние: в физиологических дозах анаболическое, а в фармакологических (больших) - катаболическое. В обмене липидов они больше активизируют мобилизационный, нежели синтетический цикл.
В условиях физиологической нормы большая часть тиреоидных гормонов, секретируемых щитовидной железой, представлена Т4 (80 мкг/сутки) и лишь небольшое количество (3 мкг/сутки) - Т3. То есть основное количество присутствующего в крови тиреоидного гормона представлено Т4, и в гораздо меньших концентрациях можно выявить Т3. При тиреотоксикозе или острых инфекционных поражениях щитовидной железы концентрация Т3 в крови повышается.
До настоящего времени в литературе обсуждается вопрос о степени участия Т4 и Т3 в формировании клинических проявлений гипо- и ги-пертиреоза. Почти весь Т4, поступающий в кровь, обратимо связывается с белками сыворотки. Между связанным и свободным Т4 устанавливается динамическое равновесие, при этом гормональная активность проявляется только у свободной фракции. Т3 связывается с белками крови слабее, чем Т4. Почти по всем показателям активность Т3 значительно (в 3-10 раз) превосходит Т4 [1-6].
Цель работы - изучить концентрацию гормонов и активность ферментов щитовидной железы у матери и плода в зависимости от обеспеченности организма матери.
Материал и методика исследований. Для решения поставленных задач нами было проведено 18 опытов. Опыты проводили методом групп и периодов.
В условиях вивария были проведены опыты на свиньях крупной белой породы. Для этого по принципу аналогов были отобраны 23 ремонтные свинки, которые были разделены на 2 группы. Группы формировались с учетом возраста, упитанности, живой массы, происхождения и состояния здоровья. Рационы животных 1 группы были сбалансированы по основным питательным, минеральным и биологически активным веществам согласно существующим нормам. Животные этой группы получали комбикорм, состоявший из кукурузы, пшеницы, ячменя, соевого шрота, травяной муки, минеральных солей, премикса КС-1 с низким содержанием йода (0,15 мг/кг) (основной рацион) + йо-двидон, синтезированный КНПО «Йодобором» (авторское свидетельство № 1697695). Йодвидон - это комплексное соединение молекулярного йода с поливинилпирролидоном. Соединения йода добавляли в премикс из расчета 0,15 мг йода/кг сухого вещества корма. Свиньи 2 группы получали в период супоросности и лактации эти же рационы (приложение 1, 2), но без добавок йода.
Свинки были покрыты в возрасте 8-9 месяцев с живой массой не менее 100 кг. Балансовые опыты проведены в конце второго и третьего месяцев супоросности, а также на лактирующих матках в конце подсосного периода (на четвертой неделе).
Убои животных (по 3 головы) были проведены: в контроле - холостые свинки, на 60-е и 90-е сутки супоросности, сразу после опороса, в конце четвертой недели лактации (период отъема поросят). Убои животных в опытной группе были проведены на 90-е сутки супоросности и в период отъема поросят.
Результаты исследований и их обсуждение. В нашем эксперименте (табл. 1) на содержание трийодтиронина (Т3) и тироксина (Т4) в плазме крови оказало влияние как возраст свиноматок, их физиологическое состояние, так и уровень йода в рационе животных. Концентрация Т3 в плазме крови холостых свиноматок составляла 1,72 нмоль/л и к 60-м суткам беременности увеличилась на 14,5 % (Р<0,050) и составляла 1,97 нмоль/л. На этом уровне она оставалась до 90 суток супоросности, во время лактации увеличивается на 38,86 % (Р<0,050) и после отъема поросят - на 28,80 % (Р<0,050) и равнялась 3,13 нмоль/л.
Содержание тироксина в плазме крови холостых свиноматок равнялось 154,67 нмоль/л и на этом уровне оставалось до конца супорос-ности, а во время лактации уменьшилась в 2,38 раза и равнялось 63,00 нмоль/л; после отъема поросят наблюдается увеличение на 42,86 %.
Оптимальный уровень йода в рационах свиноматок первой группы на 90 сутки беременности способствовал увеличению в плазме крови концентрации трийодтиронина на 34,96 % (Р<0,050) и тироксина в 2,54 раза, а после отъема поросят соответственно на 28,80 % (Р<0,050), и в 2,05 раза, что вполне согласуется с данными С. Н. Аухатовой (1993).
На отношение Т3:Т4 оказали влияние: возраст, физиологическое состояние животных и уровень йода в их рационах. У холостых свиноматок отношение Т3:Т4 оказалось равным 1:90, в состоянии супо-росности отношение тиреоидных гормонов было 1:77-76, и сравнительно низкое отношение гормонов было во время лактации (24) и после отъема поросят - 29. При недостатке йода в рационе (2 группа) на 90 сутки беременности было равным 1:42 и после отъема 1:18. Можно сделать вывод, что щитовидная железа животных в большем количестве секретировала Т4, чем Т3. Уровень Т3 в плазме крови свиноматок неуклонно возрастал в процессе беременности и лактации, а Т4 был одинаков у холостых и супоросных маток и более чем в 2 раза снижался к концу подсосного периода. При дефиците йода концентрация Т3 существенно не изменялась, а Т4 снижалась в 3 раза у беременных животных и в 2 раза к концу подсосного периода. Отношение Т4:Т3 у холостых свинок составляло 90, у беременных 80, у подсосных маток 18-29. Тиреоидные гормоны слабо коррелировали как между собой, так и с уровнем йода в крови.
Т а б л и ц а 1. Концентрация гормонов в плазме крови свиноматок, нмоль/л
Группы Концентрация гормонов
Т3 Т4 Т4:Т3 Кортизол
Холостые
I 1,72±0,33 154,67±24,17 90 620,00±32,40
60 суток супоросности
I 1,97±0,22 151,00±18,98 77 943,33±57,59
90 суток супоросности
I 1,93±0,41 150,00±7,34 78 670,00±92,48
II 1,43±0,41 59,00±16,17 41 496,67±51,15
После опороса
I 2,68±0,40 63,00±4,41 24 493,33±109,62
После отъема
I 3,13±0,08 90,00±12,96 29 556,67±97,55
II 2,43±0,28 44,00±7,48 18 383,33±20,41
Наиболее биологически активным глюкокортикоидом является кортизол. В сутки надпочечниками секретируется 18-20 мг кортизола. Поступающий в кровообращение кортизол связывается с а2-глобули-ном (кортикостероидсвязывающий глобулин, или транскортин). Более 95 % кортизола крови связано с транскортином и находится в постоянном равновесии со свободной фракцией гормона, осуществляющей биологический эффект (около 8 %). Наряду с этим кортизол связывается также альбуминами, которые обладают к нему низкой аффинностью по сравнению с транскортином. Транскортин вырабатывается в печени, и синтез этого белка, как и тироксинсвязывающего глобулина (ТСГ), стимулируется эстрогенами.
В период беременности, а также при приеме экзогенных эстрогенов количество транскортина увеличивается и, естественно, возрастает количество кортизола, связанного с белками, в связи с чем скорость его разрушения уменьшается. Транскортин связывает не только глюкокор-тикоиды. Дезоксикортикостерон и прогестерон взаимодействуют с этим белком и способны конкурировать с кортизолом. Несвязанный (свободный) кортизол составляет около 8 % общего количества этого гормона в плазме крови и представляет собой биологически активную фракцию.
В своих исследованиях мы изучали концентрацию кортизола в плазме крови свиноматок. Надо отметить, что содержание этого гормона в плазме крови животных зависит от их физиологического состояния, возраста и уровня йода в рационах свиноматок. Так, концентрация кортизола в плазме крови холостых животных первой группы составляла 620,00 нмоль/л, а к 60 суткам супоросности увеличилась на 52,09 %, (Р<0,005), затем на 90 сутки уменьшилась на 28,95 % (Р<0,025), во время лактации происходит еще снижение на 26,42 % (Р<0,050) и составляет уже 493,33 нмоль/л, а после отъема наблюдается снова увеличение на 14,94 % (Р<0,050). Пониженный уровень йода в рационах свиноматок второй группы способствовал уменьшению концентрации кортизола к 90 суткам беременности на 35,08 % и после отъема поросят - на 45,34 %.
Таким образом, при недостатке йода в рационе (2 группа) функциональная активность щитовидной железы понижается (снижается продукция тиреоидных гормонов) и уменьшается концентрация кортизола.
Концентрация кортизола в плазме крови была наиболее высокой у маток в первую половину беременности, а наиболее низкой - после опороса. При гипотиреозе уровень этого глюкокортикоида у супоросных маток снижается на 35 %, у подсосных - на 45 %.
Концентрация гормонов щитовидной железы и кортизола в плазме крови плодов с их возрастом увеличивается (табл. 2). Так, если в плазме крови 60-суточных плодов содержалось 27,33 нмоль/л трийодтиро-нина, 1093,3 нмоль/л тироксина и 33,7 нмоль/л кортизола, то к их 90-суточному возрасту содержание Т3 увеличивается в 1,2 раза, Т4 - в 1,4 раза и кортизола - в 14,8 раза.
В плазме крови плода в 60-суточном возрасте было больше Т3 в 13,97 раза (г = 0,94), Т4 - в 7,24 раза (г = 0,96), а в 90 суточном соответственно Т3 в 26,42 раза (г = 0,94), Т4 - 10,22 раза (г = 0,99), чем в плазме крови матери. В то же время уровень кортизола в плазме крови матери был выше, чем в крови плода. В 60 суток эта разница составляет 28,0 раз (г = 0,95), а в 90 суток - 1,34 раза (г = 0,93).
Т а б л и ц а 2. Концентрация гормонов в плазме крови плода (нмоль/л) при разном уровне йода в рационе свиноматок
Группы Концентрация гормонов
Т3 Т4 Т4:Т3 Кортизол
60 суток
I 27,33±2,16 1093,33±217,98 40 33,67±5,30
90 суток
I 51,00±2,54 1533,33±46,67 30 500,00±22,07
II 42,67±7,42 1526,67±53,07 36 205,67±28,77
Наши данные согласуются с результатами исследований А. П. Авцына, А. А. Жаворонкова, М. А. Риш и др. (1991), которые отмечают, что начиная со второй половины беременности тиреоидная система плода не зависит от материнской тиреодной системы, поскольку ТТГ, Т4 и Т3 не способны проникать через плацентарный барьер. Повышенный уровень Т4 и Т3 в крови новорожденных сохраняется долго, а потом постепенно снижается до величин, свойственных взрослому организму.
Подкормки йодвидоном способствовали некоторому повышению концентрации гормонов в плазме крови 90-суточных плодов первой группы - Т3 в 1,20 раза, кортизола - в 2,43 раза.
На отношение Т3 :Т4 оказали влияние возраст плода и уровень йода в рационах подопытных животных. В 60-суточном возрасте плодов первой группы отношение Т3:Т4 было равным 1:40, а в 90-суточном оно уменьшается и составляет 1:30; при недостатке йода в рационе свиноматок второй группы отношение тиреодных гормонов составило 1:36.
У плодов концентрация Т3 и Т4 в плазме крови в 14-26 и 7-10 раз выше, чем у матерей, и снижается несущественно при дефиците йода, в то время как уровень этого микроэлемента в крови достоверно падает.
Концентрация кортизола в плазме крови у двух- и трехмесячных плодов в 28 и 1,3 раза ниже, чем у матерей. При гипотиреозе уровень этого глюкокортикоида у плодов снижается в 2,4 раза. Между содержанием Т4 и кортизола обнаружена тесная корреляционная связь (г = 0,81). Это может свидетельствовать о том, что тиреоидные гормоны участвуют в регуляции биосинтеза кортизола.
Таким образом, как на концентрацию, так и на соотношение гормонов щитовидной железы в плазме крови матери и плодов оказали влияние возраст и количество йода в рационе подопытных животных.
Йод и тирозин являются основными компонентами тиреодных гормонов и субстратами для их биосинтеза. Оба соединения обнаружены во всех без исключения тканях организма, однако синтез тиреоидных гормонов протекает лишь в щитовидной железе, так как только в ее паренхиме имеется активная йодпероксидаза. Йодпероксидаза прочно связана с мембранами плазматической сети фолликулярных эндокри-ноцитов в щитовидной железе и принимает участие в биосинтезе йод-тиронинов.
Йодиды после выхода из эпителиальной клетки фолликула в его внутреннее пространство, занятое коллоидом, окисляются йодперок-сидазой до «активного» йода. «Активный» йод представляет собой либо молекулярный йод (12), либо связанный с йодпероксидазой йод йо-диния (Е-1), возможно, в виде сульфонилйодида (Е-81), либо связанный с ферментом свободный радикал. Согласно последним данным, йодирование тирозина йодпероксидазой в присутствии Н2О2 и йодида протекает с образованием в качестве промежуточного продукта йод-новатистой кислоты (НОХ).
В ходе дальнейшего окисления йодпероксидазой происходит сопряжение ДИТ и МИТ, из которых в количественном отношении преобладает тетрайодтиронин Т4. Активность фермента повышается в присутствии Н2О2 или генерирующих перекись систем, таких, как глюкозооксидаза, а также в присутствии цитохромов. Реакция ингиби-руется цианидом, азидом.
Превращение йодидов в элементарный йод протекает в щитовидной железе под влиянием окислительных ферментов. Процесс окисления йодида связан с активностью цитохромоксидазы, подобно тому, что имеет место при образовании 12 и I- у водорослей. Цитохромокси-даза - Си и Бе-содержащий фермент, активность которой характеризует уровень окислительно-восстановительных процессов и интенсивность образования макроэргических соединений. Процесс превращения йодидов в неорганический йод и его включение в молекулу белка или
свободных аминокислот протекает лишь в присутствии ионов меди. Ци-тохромоксидаза - фермент внутренней мембраны митохондрий, она является терминальным элементом дыхательной цепи и осуществляет четырехвалентное восстановление кислорода с образованием воды.
В своих исследованиях мы изучали зависимости активности ферментов щитовидной железы - пероксидазы и цитохромоксидазы - от физиологического состояния животных, их возраста и уровня йода в рационе подопытных свиноматок (табл. 3).
Т а б л и ц а 3. Активность ферментов щитовидной железы свиноматок при разном уровне йода в рационе
Группы Пероксидаза, ед.экст/с. ЦХО
Холостые
I 0,094±0,002 0,100±0,018
60 суток супоросности
I 0,067±0,004 0,083±0,05
90 суток супоросности
I 0,137±0,019 0,128±0,019
II 0,069±0,001 0,080±0,007
После опороса
I 0,085±0,003 0,180±0,010
После отъема
I 0,113±0,000 0,160±0,020
II 0,095±0,009 0,064±0,007
Активность пероксидазы щитовидной железы у холостых свиноматок первой группы составляла 0,094 в единицах экстинкции/сек в ми-тохондриальной фракции, к 60 суткам беременности она снижается в 1,4 раза. К концу супоросности повышается в 2,05 раза и равняется 0,137 ед. экст./сек. Во время лактации животных она вновь снижается в 1,61 раза и после отъема поросят от маток увеличивается в 1,19 раза и составляет 0,113 ед. экст./сек.
Оптимальный уровень йода в рационе животных первой группы способствовал повышению пероксидазной активности на 90 сутки су-поросности в 1,9 раза и после отъема поросят - в 1,19 раза, что согласуется с литературными данными С. Н. Аухатовой (1993).
Активность цитохромоксидазы щитовидной железы у холостых свиноматок первой группы составила 0,100 мкМ диметилпарафени-лендиамина дигидрохлорида/мин/мг белка митохондрий. К 60 суткам супоросности активность этого фермента понизилась в 1,21 раза, а к 90 суткам беременности повышается в 1,54 раза. Во время лактации жи-
вотных активность цитохромоксидазы увеличивается еще в 1,41 раза и примерно на уровне остается до отъема поросят.
Оптимальный уровень йода в рационе свиноматок первой группы способствовал повышению активности цитохромоксидазы как во время беременности, так и после отъема поросят.
Примечание: ЦХО - цитохромоксидаза, активность ЦХО выражена в мкМ диметилпарафенилендиамин дигидрохлорида /мин /мг белка митохондрии; активность перксидазы выражали в условных единицах (единацах экстинкции /сек) в митохондриальной фракции.
Заключение. Уровень Т3 в плазме крови свиноматок неуклонно возрастал в процессе беременности и лактации, а Т4 был одинаков у холостых и супоросных маток, более чем в 2 раза снижался к концу подсосного периода. Отношение Т4:Т3 у холостых свиноматок составляло 90, у беременных - 80, у подсосных - 25-30, у плодов - 30-40. Тиреоидные гормоны слабо коррелировали как между собой, так и с уровнем йода в крови. У плодов концентрация Т3 и Т4 в плазме крови в 14-26 и 7-10 раз выше, чем у матерей и снижается несущественно при дефиците йода, в то время как уровень этого микроэлемента в крови достоверно падает. Концентрация кортизола в плазме крови была наиболее высокой у маток в первую половину беременности, а наиболее низкой - после опороса. У двух- и трехмесячных плодов содержание кортизола в 28 и 1,3 раза ниже, чем у матерей. При гипотиреозе уровень этого глюкокортикоида у супоросных маток снижается на 35 %, у подсосных на 45 %, а у плодов - в 2,4 раза. Между содержанием Т4 и кортизола обнаружена тесная корреляционная связь (г=0,81). Это может свидетельствовать о том, что тиреоидные гормоны участвуют в регуляции биосинтеза кортизола.
При дефиците йода активность пероксидазы и цитохромоксидазы в митохондриях клеток щитовидной железы свиноматок снижается соответственно в 1,2-2,0 и 1,6-2,5 раза, что может быть важным моментом в развитии гипотиреоза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Микроэлементозы человека / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. - М.: Медицина, 1991. - 495 с.
2. Г е о р г и е в с к и й, В. И. Минеральное питание животных / В. И. Георгиевский, Б. Н. Анненков, В. Т. Самохин. - М.: Колос, 1979. - 471 с.
3. Г р о м о в а, Е. В. Метаболизм йода у свиней в онтогенезе / Е. В. Громова, С. Г. Кузнецов. - Саранск: Мордовское книжное издательство, 2003. - 297 с.
4. Г р о м о в а, Е. В. Функциональная активность щитовидной железы у свиней с различной обеспеченностью йодом / Е. В. Громова, К. Н. Лобанов // Научно-практиче-
ские аспекты развития животноводства в современных условиях аграрного производства. - Мичуринск-наукоград РФ, 2013. - С. 192-195.
5. Г р о м о в а, Е. В. Влияние йода на морфологические и биохимические показатели крови свиней / Е. В. Громова, К. Н. Лобанов // Научно-практические аспекты развития животноводства в современных условиях аграрного производства. - Мичуринск-наукоград РФ, 2013. - С. 151-155.
6. К о к о р е в, В. А. Биологическое обоснование потребности супоросных свиноматок в макроэлементах / В. А. Кокорев. - Саранск: изд-во Саратовск. ун-та. Саран, фил., 1990. - 172 с.
УДК 636.4.084.412:612.015
РАЗВИТИЕ МАТКИ И ПЛАЦЕНТЫ В ПЕРИОД БЕРЕМЕННОСТИ ЖИВОТНЫХ
Е. В. ГРОМОВА, А. В. КОКОРЕВ ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» г. Саранск, Республика Мордовия, Россия, 430005
(Поступила в редакцию 10.02.2014)
Введение. Среди факторов питания важное значение имеют минеральные вещества, недостаток и избыток которых в рационах наносит значительный ущерб животноводству, сдерживает рост поголовья, снижает продуктивность, плодовитость, вызывает заболевания и падеж, ухудшает качество продукции. Поэтому они должны поступать в организм свиней в оптимальных количествах и соотношениях, в строгом соответствии с потребностью и продуктивностью животных.
К жизненно необходимым микроэлементам относится йод [1, 2, 4, 8-11]. Зоны недостаточности этого элемента на территории нашей страны встречаются довольно часто, в связи с этим проблеме йодного питания животных уделяется большое внимание. Это положение осложняется еще и тем, что наряду с первичной недостаточностью может быть и вторичная, обусловленная наличием в кормах веществ, препятствующих использованию йода в щитовидной железе [1, 2, 6].
Надо учитывать и срок хранения кормов, от которого потери в них йода могут достигать 50 % и более. Вместе с тем избыток этого элемента в рационе приводит к нарушению функциональной активности щитовидной железы. Необходимо отметить и то, что имеющиеся литературные данные о нормах йодного питания свиней в настоящее время весьма противоречивы и в них отсутствуют сведения о слагаемых расчета потребности животных в этом элементе факториальным методом.
