CC BY
28
УДК 636.2:574.44:577.1
Никулина А.В.1, Середа Н.В.2
1чувашская государственная сельскохозяйственная академия 2чебоксарский институт (филиал) Московского политехнического университета
E-mail: [email protected]
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ МОЛОДНЯКУ ПРОДУКТИВНЫХ ЖИВОТНЫХ БИОАКТИВНЫХ ДОБАВОК В УСЛОВИЯХ СЕЛЕНОДЕФИЦИТНОГО РЕГИОНА
Так как территория Чувашии относится к районам высокого риска дефицита селена, и уровень содержания микроэлемента в биологическом материале населения ниже физиологической нормы, то разработка и внедрение в производство способов корригирования морфофизиологического статуса человека и животных селеносодержащими биодобавками имеет большое значение не только для современной физиологии и элементологии, но и для экономики страны.
Изучено влияние селеноорганических препаратов ДАФС-25 и «Селенопиран» на гематологические и биохимические параметры телят молочного периода с учетом биогеохимических особенностей Чувашской Республики. Установлено превышение числа эритроцитов (Р<0,01) и уровня альбуминов и гамма-глобулинов (Р<0,05-0,001), иммуноглобулинов, активность антиоксидантной системы у телят, получавших ДАФС-25 и «Селенопиран». В условиях пониженных температур эффект изучаемых препаратов был более выраженным.
Доказано, что содержание телят по адаптивной технологии в условиях повышенных и пониженных температур на фоне основного рациона с применением ДАФС-25 и «Селенопирана» оказывает корригирующее влияние на характер метаболических процессов, состояние липидного обмена, а также на гематологический и иммунологический профили организма животных; сопровождается выраженным антистрессовым и иммуномодулирующим эффектом. Рекомендуется использование данных препаратов в практике животноводства на территориях, обедненных селеном.
Ключевые слова: ДАФС-25, селенопиран, молодняк продуктивных животных, селенодефи-цитный регион, Чувашская Республика.
В настоящее время за счет увеличения в пищевом рационе доли привозных продуктов питания имеет место ослабление влияния биогеохимических особенностей региона проживания на микроэлементный статус человека (в меньшей степени это касается населения сельской местности) [5, с. 25]. Вместе с тем все большую популярность приобретает идея импортозаме-щения и поддержки не только отечественного, но и регионального производителя. Поэтому вопросам обеспеченности макро- и микроэлементами почвы и всех звеньев пищевой цепи в сельскохозяйственных экосистемах необходимо уделять самое пристальное внимание [3, с. 7].
Согласно классификации, предложенной в 1997 году Сусликовым В.Л., территория Чувашской Республики делится на несколько биогеохимических субрегионов, в частности выделены 4 эколого-биогеохимические зоны, практически здоровые жители которых характеризуются особым проявлением физиолого-биохимических, иммунологических, гормональных, микробиологических реакций [8].
Так как территория Чувашии относится к районам высокого риска дефицита селена [9,
с. 70], и уровень содержания микроэлемента в биологическом материале населения ниже физиологической нормы [2, с. 13], [6]. Разработка способов коррекции морфофизиологического статуса человека и животных селеносодержа-щими биодобавками становится актуальной задачей для получения продуктов, обогащенных этим микроэлементом [4, с. 24], [7].
Цель нашей работы - изучение влияния селеноорганических препаратов ДАФС-25 и «Селенопиран» на гематологические и биохимические параметры телят молочного периода с учетом биогеохимических особенностей Чувашской Республики.
Материалы и методы
Для достижения поставленной цели были проведены четыре серии научно-хозяйственных опытов. В первой и второй сериях исследований было сформировано по две группы телят-аналогов по 10 животных в каждой группе. Телят выращивали на стандартном рационе. Телята 1 группы служили контролем, а животным II группы в 1, 25 и 50-дневном возрасте внутримышечно вводили органический селено-
содержащий препарат ДАФС-25 (диацетофено-нилселенид) в дозе 0,1 мг/кг массы тела. В третьей и четвертой сериях опытов также было сформировано по две группы телят по 10 голов в каждой. I группа служила контролем, животным II группы в 1, 25 и 50 день жизни внутримышечно вводили органический селеносодер-жащий препарат «Селенопиран» (по 0,1 мг/кг массы тела). Молодняк всех групп с рождения до 30-дневного возраста содержался в индивидуальных домиках, а затем, согласно принципу адаптивной технологии выращивания, либо в условиях пониженных температур (первая и третья серии), либо в условиях повышенных температур (вторая и четвертая серии). У телят на 1, 30, 60, 90 и 120-й день жизни определяли показатели биохимического, гематологического и иммунологического статуса организма. Расчет уровня гемоглобина производили гемометром Сали, подсчет количества эритроцитов и лейкоцитов - в камере Горяева (A.A. Кудрявцев, JI.A. Кудрявцева, 1973); определение в крови активности пероксидазы - по П.В. Симакову (Е.А. Васильева, 1982); уровень общего белка -рефрактометром ИРФ-22 (A.M. Ахмедов, 1968); белковый спектр - экспресс-методом на фотометре КФК-ЗМ (С.А. Карпюк, 1962); кислотная ёмкость - по А.П. Неводову (И.Ф. Храбусгов-ский и соавт., 1974); активность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной системы (АОС) - методом индуцированной хе-милюминесценции на биохемилюминометре БХЛ-06 (А.И. Журавлев, 1983); уровень щелочной фосфатазы - методом конечной точки по Бессею, Лоури, Броку (B.C. Камышников, 2000); количество аутобляшкообразующих клеток (АБОК) - методом Каннингема-Клеманской (Джамбул, 1990); уровень иммуноглобулинов -фотометром КФК-ЗМ (А.Д. Мак-Эвен и соавт., 1970).
Полученный в результате исследований цифровой материал обрабатывали методами вариационной статистики с использованием программного комплекта статистической обработки Microsoft Excel. Был использован метод группового сравнения. Для выявления достоверных различий в несвязанных выборках применяли непараметрический U критерий Манна-Уитни. Достоверными считали показатели при Р<0,05.
Результаты
Направленность изменения концентрации общего белка (ОБ) у телят двух групп была противоположной: в I группе она уменьшалась от 60,3±0,37 до 58,9±0,70 г/л, а во II группе увеличивалась от 60,0±0,21 до 62,0±0,60 г/л. При этом содержание ОБ у молодняка опытной группы, начиная с 60-дневного возраста было достоверно выше нежели у сверстников контрольной группы. Концентрация гамма-глобулинов у телят II группы была выше на 4,110,7 (Р<0,05-0,001). Также отмечен рост уровня альбуминов у всех исследуемых телят со сравнительно большими значениями параметра во II группе (1,3-11,4%; Р<0,05-0,01) относительно первой. Концентрация иммуноглобулинов у подопытных телят увеличивалась с 18,6±0,61 до 25,6±0,14 мг/мл. У животных II группы в возрасте 30-120 дней концентрация иммуноглобулинов была выше, чем у телят I группы на 6,7-12,8% (Р<0,01). С возрастом увеличивалась кислотная ёмкость крови от 377±4,9-382±3,7 до 450±4,5-468±3,7 мг/% (Р<0,05). Диапазон колебаний ALP в течение опыта составлял 2,1±0,09-2,3±0,12 - 2,6±0,05-3,0±0,06 ммоль/(ч-л).
Активность перекисного окисления липидов (ПОЛ) у молодняка менялась от 5,55±0,062 до 7,45±0,074 у.е., и в конце исследований была значительно выше у телят из группы контроля (Р<0,01) видимо за счет антиоксидантно-го действия селенорганического препарата и уменьшения количества окисляемого субстрата. Активность антиоксидантной системы (АОС) приходилась на диапазон 2,47±0,138-3,77±0,125 у.е. Минимальная в крови животных всех групп выявлена при рождении, затем отмечен ее рост при общем разбросе значений 42,1±0,18-50,2±0,88 у.е. В возрасте 90 и 120 дней телята, получавшие на фоне основного рациона ДАФС-25, отличались достоверно более высокой активностью пероксидазы.
На протяжении первой серии исследований количество эритроцитов в крови телят было равно 5,69±0,254-7,28±0,094 млн/мкл. В 60-дневном возрасте у животных II группы показатели были выше по сравнению со сверстниками группы контроля на 6,6-13,1% (Р<0,05-0,001). Динамика уровня гемоглобина была аналогична динамике числа эритроцитов. В 60-120 дней концентрация гемоглобина телят, получавших
Никулина А.В., Середа Н.В._
ДАФС-25, была выше, чем в контрольной группе на 1,9-7,8% (Р<0,005-0,001). Количество лейкоцитов у животных I группы незначительно уменьшалось от 7,7±0,43 до 7,4±0,16 тыс/мкл.
У исследуемых телят был отмечен равномерный рост процента аутобляшкообразую-щих клеток (АБОК) от 5,9±0,21-6,1±0,28 до 7,2±0,07-7,8±0,07 со значимым превышением в 60-120 дней у животных опытной группы (7,0-8,3%; Р<0,01-0,001).
Концентрация ОБ в сыворотке крови подопытных телят во второй серии исследований при содержании на открытом воздухе в условиях повышенных температур, начиная с 30-дневного возраста, постепенно снижалась от 58,9±0,80-60,3±0,59 до 57,3±0,30-59,4±0,07 г/л с достоверной разницей в пользу молодняка II группы (P<0,01). Концентрация альбуминов опытных животных превышала таковую ин-тактных сверстников на 2,1-6,6% (Р<0,05-0,01). Уровень гамма-глобулинов у телят II группы во все сроки исследования был выше, чем в контрольной группе.
При анализе по данному иммунологическому параметру крови 30, 60, 90 и 120-дневных телят установили, что получавшие селеносодер-жащий препарат опережали своих сверстников на 8,3-10,5% (P<0,005). Концентрация иммуноглобулинов у телят опытной группы в возрасте 60-120 дней был выше по сравнению с контрольными животными (1,8-4,3%; Р<0,05).
Активность ПОЛ у животных всех групп менялась нелинейно и была равна 4,93±0,138-6,96±0,138 у.е. При этом в возрасте 90 и 120 дней у животных II группы она была существенно ниже, чем у интактных сверстников. Аналогично менялась интенсивность деятельности АОС, активизация которой носила компенсаторный характер по отношению к процессам ПОЛ. Активность пероксидазы, начиная с 30 дня жизни и до конца опыта, равномерно возрастала. Концентрация ALP, напротив, росла только в первый месяц жизни телят обеих групп от 3,6±0,07-3,7±0,07 до 4,4±0,04-4,8±0,06 ммоль/(ч^л), затем снижаясь к концу эксперимента до 3,2±0,12-3,8±0,05 ммоль/(ч^л).
Установлено значимое превышение числа эритроцитов у животных опытной группы в шестимесячном возрасте (5,8%; Р<0,01). Кон-
Научное обоснование назначения молодняку...
центрация гемоглобина, начиная с 60-дневного возраста, у телят, получавших ДАФС-25, была выше по сравнению со сверстниками контрольной группы на 7,7-15,7%. Количество лейкоцитов у животных весь период эксперимента не выходило за пределы нормальных физиологических значений для данной возрастной категории и составляло 7,1±0,22-8,0±0,11 тыс/мкл. Существенных межгрупповых различий по числу лейкоцитов не выявлено (P<0,05).
Концентрация АБОК, характеризующая готовность организма к иммунному ответу, увеличивалась у телят всех групп от начала исследований к их концу с преимуществом животных II группы (Р<0,05-0,001).
В третьей серии опытов было изучено влияние «Селенопирана» на биохимический, иммунологический и гематологический профили организма телят, выращиваемых при пониженных температурах.
Уровень ОБ в сыворотке крови телят с возрастом равномерно увеличивался без достоверной межгрупповой разницы. Диапазон его колебаний в I и II группах составил 53,5±0,40-55,6±0,53 и 53,8±0,29-56,7±0,24 г/л соответственно. Аналогичную динамику можно отметить в отношении концентрации гамма-глобулинов. При этом в 120-дневном возрасте у телят опытной группы описываемый биохимический параметр был выше аналогичного в группе контроля на 7,7% (P<0,05). Кислотная емкость крови постепенно нарастала по мере взросления телят от 3 72± 1,50-3 74± 1,00 до 402±7,77-423±1,50 мг/% с преимуществом животных опытной группы относительно ин-тактных сверстников в 90 и 120-дневном возрасте (P<0,05). Концентрация ALP у телят обеих групп также постепенно уменьшалась к концу исследований, охватывая диапазон 1,9±0,10-2,7±0,16 ммоль/(ч^л). В 120-дневном возрасте имело место достоверно более низкое значение параметра у животных опытной группы (P<0,01). Антистрессовая функция селенопи-рана, проявляющаяся в замедлении свободно-радикального окисления, описывалась ранее В.А. Галочкиным и соавт. (2011) [1], [10].
Активность ПОЛ нелинейно уменьшалась от рождения до 120-дневного возраста. У телят опытной группы в 90 и 120-дневном возрасте она была заметно ниже по сравнению
с животными группы контроля (8,8-12,2%; Р<0,01-0,001). Аналогичная закономерность выявлена в характере изменений активности АОС. Минимальная активность пероксидазы в крови зафиксирована у телят при рождении (52,4±0,71-52,8±0,48 у.е.). Затем она росла, при этом оставаясь ниже у телят в контрольной группе (Р<0,05-0,001).
Диапазон колебаний числа эритроцитов в крови интактных телят был относительно узким (6,05±0,14-6,43±0,12 млн/мкл), тогда как у телят, получавших «Селенопиран», он оказался значительно шире (6,00±0,27-6,56±0,21 млн/мкл). В конце исследований телята II группы отличались более высоким значением данного параметра по сравнению с группой контроля. Уровень гемоглобина колебался сообразно динамике количества эритроцитов и соответствовал возрастным физиологическим нормам. Число лейкоцитов в сыворотке крови подопытных телят менялось нелинейно, несколько повышаясь к концу описываемой серии экспериментов (от 7,3±0,29 до 7,9±0,18 тыс/мкл). Концентрация иммуноглобулинов росла от рождения до 120-дневного возраста, составляя 19,4±0,65-24,4±0,35 мг/мл и 19,3±0,38-24,9±0,15 мг/мл в I и II группах соответственно с преимуществом опытных животных в 2,0-7,9%. Показатель образования АБОК равномерно увеличивался в процессе роста молодняка всех групп от 6,0±0,28-6,1±0,25 до 6,9±0,30-7,3±0,19%. Стоит отметить, что данный параметр, используемый для оценки активации аутоиммунитета организма в ответ на факторы воздействия, начиная с одномесячного возраста был выше у телят, получавших «Селенопиран».
В четвертой серии экспериментов отмечена тенденция в увеличению концентрации ОБ по мере взросления подопытных животных от 53,2±0,15 до 55,0±0,43 и от 52,9±0,21 до 56,1±0,30 г/л в I и II группах соответственно. Аналогично росла концентрация альбуминов в сыворотке крови телят. Уровень гамма-глобулинов также равномерно нарастал от 12,9±0,15 до 15,1±0,25 г/л, и к концу исследований животные II группы превосходили сверстников из группы сравнения на 7,9%. Отмечен рост концентрации иммуноглобулинов у телят сравниваемых групп по мере взросления с явным преимуществом в пользу животных,
получавших «Селенопиран» (P<0,05). Кислотная емкость крови, как и в остальных сериях исследований, начиная с 30-дневного возраста, на 4,2-5,2% была выше у телят опытной группы. Уровень ALP у изучаемых животных уменьшался от 3,1±0,13-3,3±0,14 до 2,1±0,06-2,5±0,11 ммоль/(ч^л) с более высокими значениями параметра у контрольных животных, начиная с 60-дневного возраста и до конца исследований (P<0,05-0,001).
Выявлено снижение активности ПОЛ с возрастом, наиболее явно проявляющееся под воздействием испытываемого препарата. Так, в 90 и 120-дневном возрасте разница в данном показателе между группами составила 9,5-13,8% (Р<0,05-0,001). Аналогичная динамика зафиксирована для активности АОС. Активность пероксидазы в крови телят опытной группы была выше, чем у их сверстников из группы контроля на 4,6-15,9% ( Р<0,05).
При назначении телятам II группы «Селе-нопирана» происходил рост числа эритроцитов и увеличение концентрации гемоглобина в крови в сравнении с интактными животными. Количество лейкоцитов менялось нелинейно в ходе исследования и лежало в диапазоне 7,2±0,65-7,8±0,48 для контрольной и 6,8±0,40-7,6±0,54 тыс/мкл - для опытной группы. Динамика доли АБОК была однонаправленной: она росла в течение всего периода наблюдений от 5,8±0,83-5,9±0,78 до 6,4±0,23-7,1±0,21%. При этом процент АБОК во все сроки исследований был выше в опытной группе.
Обсуждение
Повышенные и пониженные температуры в условиях описываемых серий экспериментов индуцируют у продуктивных животных физиологический стресс, а используемые препараты ограничивают его реализацию двумя стадиями -мобилизации и резистентности. Гомеостатиче-ское равновесие процессов СРО и ПОЛ, нарушаемое при любом стрессе достигается быстрее за счет ДАФС-25 и селенопирана, оказывающих антиоксидантное действие.
Механизм антиоксидантного действия селенопирана связан с переносом электрона с его высшей молекулярной орбитали на низшую молекулярную орбиталь активных окислителей. В случае сбалансированного рациона
Никулина А.В., Середа Н.В._
селенопиран через промежуточный продукт (селенопирилий) превращается в гептагидро-селеноксантен, а затем в радикал селенопирана, выполняющий роль метаболической ловушки СР [1]. Далее высвобождающийся селен встраивается в селенопротеины, которых в настоящее время насчитывают около 30. Среди них - три типа тиоредоксинредуктаз (TRx1 - TRx3), семь изоформ глутатионпероксидаз (GPx1 - GPx7), три типа йодтирониндейодиназ (D1 - D3), SeP, SeN, SeW, Se2, SeR, SeM, SeS, SeK и др. [10, c.10]. Наиболее изученным является механизм действия GPx. Основными субстратами фермента являются органические гидроперекиси, а важнейшей задачей - защита биомембран [1].
Описанные выше функции селенопротеи-нов объясняют обнаруженную нами разницу в гематологических характеристиках телят опытных и контрольных групп: достоверно большего числа эритроцитов и уровня гемоглобина у по-
Научное обоснование назначения молодняку...
лучавших селеноорганические препараты, что связано с протекторным действием селена в отношении мембран эритроцитов. Кроме того, обнаружена повышенная активность пероксидазы, вызванная ростом обеспеченности организма изучаемым микроэлементом. Изменение интенсивности ПОЛ и АОС также коррелировало с получением препаратов, что указывает на их адаптогенный и антистрессовый эффект.
Итак, содержание телят по адаптивной технологии в условиях повышенных и пониженных температур на фоне основного рациона с применением ДАФС-25 и «Селенопирана» оказывало корригирующее влияние на характер метаболических процессов, сопровождалось выраженным антистрессовым и иммуномоду-лирующим эффектом. Таким образом, можно рекомендовать использование данных препаратов в практике животноводства на территориях, обедненных селеном.
04.10.2016
Список литературы:
1. Галочкин, В.А. Органические и минеральные формы селена, их метаболизм, биологическая доступность и роль в организме /
B.А. Галочкин, В.П. Галочкина // Сельскохозяйственная биология. - 2011. - №4. - С. 3-15.
2. Голубкина, Н.А. Характеристика пищевой цепи переноса селена в условиях Чувашии / Н.А. Голубкина, Д.В. Широков // Микроэлементы в медицине. - 2003. - Т. 4. - №2. - С. 11-15.
3. Демидов, В.А. Связь элементного состава волос жителей Центрального федерального округа с доминирующим типом почв / В.А. Демидов, А.В. Скальный // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2012. - №6. -
C. 7-16.
4. Кузнецов, А.А. Коррекция морфофизиологического состояния свиней соединениями селена: дис. ... канд. биол. наук 03.00.13 / Кузнецов Андрей Александрович. - Пенза, 2008. - 116 с.
5. Никулина, А.В. Системный подход к оптимизации механизмов адаптации студентов младших курсов к условиям обучения в вузе [Электронный ресурс] / А.В. Никулина // Acta medica Eurasica. - 2015. - №4. - С. 24-28. - URL: http://acta-medica-eurasica.ru/single/2015/4/4/
6. Никулина, А.В. Эколого-физиологические аспекты питания студентов Чувашской Республики / А.В. Никулина, А.А. Шуканов // Материалы одиннадцатой международной научной школы-семинара «Наука и инновации-2016» ISSSI-2016. - Йошкар-Ола, 2016. - С. 253 -258
7. Оценка особенностей рациона питания практически здоровых жителей Чувашской Республики / Л.В. Тарасова и др. // Медицинский альманах. - 2011. - №2(15). - С. 106-111.
8. Толмачева, Н.В. Эколого-биогеохимическое зонирование территорий необходимый этап для нормирования оптимальных уровней и соотношений микроэлементов в крови / Н.В. Толмачева, В.Л. Сусликов // Здоровье и образование в XXI веке. -2007. - №3. - С. 299-303.
9. Селен в организме человека / В.А. Тутельян и др. - М.: Издательство: РАМН, 2002. - 224 с.
10. Селен и щитовидная железа [Электронный ресурс] / Е.А. Шабалина и др. // КЭТ. - 2011. - №2. - URL: http://cyberleninka.ru/ article/n/selen-i-schitovidnaya-zheleza (дата обращения: 09.11.2016).
Сведения об авторах: Никулина (Панихина) Анна Витальевна, доцент кафедры агрохимии и экологии факультета биотехнологий и агрономии Чувашской государственной сельскохозяйственной академии,
кандидат биологических наук 428003, Чувашская Респ., Чебоксары, ул. Карла Маркса, 29, e-mail: [email protected].
Середа Надежда Валерьевна, доцент Чебоксарского института (филиала) Московского политехнического университета, кандидат биологических наук
