CC BY
8
DOI 10.31588/2413-4201-1883-247-3-150-156
УДК 612.128
ОСОБЕННОСТИ ПРО- И АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ В БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Михайлова И.С.1 - аспирант, Зайцев В.В.1 - аспирант, Яралиев В.М.2 - аспирант, Пудовкин Н.А.1 - д.б.н., доцент, Клюкин С.Д.2 - ассистент
1ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» 2ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Ключевые слова: крупный рогатый скот, возраст, перекисное окисление липидов, антиоксидантная система, малоновый диальдегид, каталаза, селен, диеновые конъюгаты
Keywords: cattle, age, lipid peroxidation, antioxidant system, malondialdehyde, catalase, selenium, diene conjugates
Система антиоксидантной защиты, высококонсервативный биохимический механизм, защищающий организм от вредного воздействия активных форм кислорода (АФК) и продуктов их метаболизма. В низких концентрациях АФК участвуют в регуляции некоторых физиологических процессов, тогда как в более высоких концентрациях они токсичны для организмов. Будучи высокореактивными и неспецифическими по своей природе, АФК обычно окисляют биомолекулы, такие как липиды, углеводы, белки и ДНК, и тем самым нарушают нормальные клеточные функции. Сдвиг баланса между окислителями и антиоксидантами в пользу окислителей называется «окислительным стрессом». Окислительный стресс рассматривается как причина или следствие нескольких патофизиологических состояний,
заболеваний и процессов старения [1].
Система антиоксидантной защиты включает как ферментативные, так и неферментативные компоненты.
Ферментативная система содержит ряд ферментов, которые известны как антиоксидантные ферменты. Они широко распространены и очень консервативны по своей каталитической природе [3].
Неферментативная защитная
система состоит из небольших органических молекул, которые поглощают различные АФК. Это полифенолы, аскорбиновая кислота, токоферол,
каротиноиды, восстановленный глутатион, некоторые микроэлементы и т.д. [1].
Наиболее распространенными причинами окислительного стресса в ветеринарии являются метаболические и воспалительные патологии, а также факторы воздействия окружающей среды. У крупного рогатого скота такие состояния как, отрицательный энергетический баланс, несбалансированное кормление, а также нахождение в сухостойном периоде и высокий удой у коров способствуют увеличению продуктов прооксидации. Исходя из вышеизложенного, целью работы явилось изучение состояния про- и антиоксидантной системы крупного рогатого скота в зависимости от возраста и физиологического состояния.
Материал и методы исследований. Исследования проводились в лаборатории учебно-диагностического и лечебного центра ветеринарной медицины ФГБОУ ВО «Астраханского государственного университета», лаборатории кафедры морфологии, патологии животных и биологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», и личном подсобном хозяйстве «ТЛЕК»
Астраханской области.
Средние пробы растений и кормов были отобраны для микроэлементного анализа в соответствии с общепринятыми методиками.
Для проведения исследований было
сформировано 6 групп животных. В каждую группу отобрано по 6 голов крупного рогатого скота голштинской породы в зависимости от возраста (1 группа - 1 мес., 2 - 6 мес., 3 - 1 год, 4 - 1,5 года, 5 -3 года и 6 группа - 5 лет). Сравнение полученных результатов позволяет судить о становлении процессов перекисного окисления липидов и активности антиоксидантной системы в процессе индивидуального развития организма, т.е. в онтогенезе.
При подборе животных в группы использовали документы первичного зоотехнического учета. Подопытные животные были клинически здоровы.
Температура, влажность и световой режим в помещении, где содержались подопытные животные, соответствовали санитарно-гигиеническим нормам.
Особенности протекания процессов перекисного окисления липидов в организме животных определяли по уровню содержания малонового диальдегида и диеновых коньюгатов в сыворотке крови.
Определение содержания
малонового диальдегида (МДА) проводили тиобарбитуровым методом [9].
Определение диеновых конъюгатов (ДК) в сыворотке крови определяли спектрометрическим методом [10].
Для оценки состояния
ферментативного звена антиоксидантной обеспеченности организма определяли активность ферментов каталазы в
гомогенатах тканей.
Оценку не ферментативного звена антиоксидантной системы проводили по содержанию селена флуорометрическим методом [4].
Цифровой материал подвергался статистической обработке с вычислением критерия Стьюдента на персональном компьютере с использованием стандартной программы вариационной статистики Microsoft Excel.
Результат исследований. Первым этапом наших исследований было изучение содержания селена в почве, которое зависит, от исходного геологического профиля. Известно, что песчаные почвы имеют более низкое содержание селена по сравнению с органическими и известковыми почвами [2]. В ходе исследований установлено, что содержание селена в почве и воде изучаемой территории Астраханской области составляет 0,05±0,001 мг/кг, в воде 0,04±0,002 мг/л соответственно.
Содержание в почве элементов, таких как селен, важно для растений, потому что в них поступают элементы из почвы, в виде почвенного раствора. Таким образом, содержание селена в растениях связано с содержанием его в почве, на которой произрастают растения. Мы провели изучение содержания
микроэлемента в основных кормах. Результаты исследований представлены на рисунках 1 и 2.
Кукуруза Ячмень Овес Горох
Наименование кормов (зерно) Рисунок 1 - Содержание селена в кормах, (мкг/г; М±m)
151
Растение
Рисунок 2 - Содержание селена в растениях, (мкг/г; M±m)
Установлено, что наибольшая концентрация селена наблюдается в зерне овса и кукурузы, а наименьшая - в ячмене и горохе (Рисунок 1). Полученные результаты согласуются с результатами других авторов [7].
При изучении содержания селена в растениях установлено, что наибольшая концентрация микроэлемента наблюдается в люцерне (0,033±0,002 мкг/г). В остальных растениях семейства злаковых
концентрация микроэлемента колеблется
от 0,019±0,002 до 0,025±0,001 мкг/к (Рисунок 2).
Далее мы провели изучение состояния процессов перекисного окисления липидов и активности антиоксидантной системы в организме крупного рогатого скота в различные возрастные периоды.
Результаты исследований по содержанию диеновых конъюгатов в сыворотке крови коров представлены на рисунке 3.
1 год 1,5 года
возраст
Рисунок 3 - Содержание диеновых конъюгатов, (мкмоль/мл), в сыворотке крови КРС в различные периоды постнатального онтогенеза (М±m; п=6). Примечание: достоверность различий относительно первого месяца: * - р<0,05
1мес. бмес. 1 год 1,5 годэ 3 года 5 лет
возраст
Рисунок 4 - Содержание малонового диальдегида, (нмоль/мл), в сыворотке крови КРС в различные периоды постнатального онтогенеза (М±m; п=6). Примечание: достоверность различий относительно первого месяца: * - р<0,05
Анализируя результаты,
представленные на рисунке 3, установлено, что уровень диеновых конъюгатов незначительно колеблется. Так
достоверное снижение концентрации ДК произошло в год, 1,5 и 3 года на 7,4, 11,4 и 11,1 % относительно первого месяца. В остальные возрастные периоды достоверных различий не установлено.
Следующим этапом наших исследований было определение уровня МДА в сыворотке крови. Известно, что МДА (бис-диэтилацеталь) CHO-CH2-CHO, представляет собой дикарбонил с молекулярной массой 72 дальтон, образующийся как вторичный продукт эндопероксида во время эндогенного биосинтеза простагландинов и
лейкотриенов из арахидоновой кислоты и других полинасыщенных жирных кислот. Повышенные уровни продукта
перекисного окисления липидов МДА играют очень важную роль в патогенезе различных заболеваний [1].
В клеточных мембранах ПОЛ начинается, когда электроны липидов захватываются нестабильными
свободными радикалами, способствуя цепной реакции с последовательным окислением, что приводит к нестабильности липидов и образованию побочных продуктов, таких как малоновый диальдегид (МДА). Содержание малонового диальдегида в изучаемые
периоды повысилось на 11,6 % (6 мес.), 11,3 % (1 год), 13,7 % (1,5 года), 16,1 % (3 и 5 лет) относительно первого месяца (Рисунок 4). Полученные результаты констатируют взаимосвязь между содержанием МДА в сыворотке крови и возрастом животных. Коэффициент корреляции равен 0,72.
Каталаза - один из важнейших антиоксидантных ферментов. Он присутствует почти во всех аэробных организмах. Каталаза расщепляет две молекулы перекиси водорода на одну молекулу кислорода и две молекулы воды в двухступенчатой реакции [1].
Активность каталазы в сыворотке крови крупного рогатого скота с возрастом повышается. Так в 1 месяце она составила -21,63±1,04 ммоль/мл, к 6 месяцу повысилась на 4,2 % (22,53±0,85 ммоль/мл), к 1 году - на 6,4% (23,01±0,17 ммоль/мл), к 1,5 году - на 8,8 % (23,54±0,36 ммоль/мл), к 3 годам - на 18,6 % (25,65±1,03 ммоль/мл) и к 5 годам - на 19,6 % (25,87± 1,32 ммоль/мл). Установлена
корреляционная взаимосвязь между активностью каталазы и с возрастом. Коэффициент корреляции равен 0,95.
Селен является важным
микроэлементом в организме человека и играет важную роль в организме через селенопротеин, который содержит селен. Селенопротеины (глутатионпероксидаза, тиоредоксинредуктаза,
метионинсульфоксидредуктаза и
селенопротеины эндоплазматического ретикулума и т.д.) обладают
антиоксидантным действием и участвуют в регуляции антиоксидантной активности [6, 8].
Рисунок 5 - Активность каталазы, (ммоль/мл), в сыворотке крови КРС в различные периоды постнатального онтогенеза (М±m; п=6). Примечание: достоверность различий относительно первого месяца: * - р<0,05
Рисунок 6 - Содержание селена, (мкг/г), в сыворотке крови КРС в различные периоды постнатального онтогенеза (М±m; п=6). Примечание: достоверность различий относительно первого месяца: * - р<0,05
Анализируя результаты,
представленные на рисунке 6, установлено, что концентрация селена во все исследуемые периоды незначительно колеблется. Так достоверное различие установлено в 1,5 года, 3 и 5 лет (+12,3, 11 и 13,6 % соответственно). В остальные возрастные периоды достоверных различий не выявлено.
Заключение. Таким образом, анализируя полученные результаты, можно констатировать, что территория Астраханской области относится к дефицитной по содержанию селена в почве, воде и кормах. Это отображается на организме животных. Установлено, что содержание селена в сыворотке крови составляет 0,58 мкг/к, то есть ниже
физиологического значения, что ведет к ингибированию процессов перекисного окисления липидов в организме крупного рогатого скота. В возрастном аспекте происходит повышение уровня ДК и МДА на 7,4-11,4 и 11,3-16,1 % соответственно. Установлена корреляционная взаимосвязь между активностью каталазы и возрастом (на 19,6 % к 5 году жизни). Коэффициент корреляции равен 0,95.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Вишневский, Ю.А. Физиологическое состояние про - и антиоксидантной системы уток в различные периоды онтогенеза / Ю.А. Вишневский, Н.А. Пудовкин, А.А. Алексеев // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2020. - Т. 243. - № 3. - С. 54-57.
2. Воронцова, О.А. Обогащение мяса кроликов с селенсодержащими препаратами / О.А. Воронцова, Т.И. Шутова, Н.А. Пудовкин // В сборнике: Перспективы устойчивого развития АПК. Сборник материалов Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 40-42.
3. Зирук, И.В. Минеральный комплекс для поросят / В.В. Салаутин, И.В. Зирук, М.Е. Копчекчи, А.В. Егунова // Животноводство России. - 2021. - № 1. - С. 31-33.
4. Назаренко, И.Н. Флуорометрическое определение селена в биологическом материале с помощью 2,3-диаминонафталина / И.Н. Назаренко, И.В. Кислова, Т.М. Гусейнов // Журн. аналитической химии. - 1975. - Т. 30. - № 4. - С. 2-3.
5. Королюк, М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова,
И.Г. Майорова, В.Е. Токарева // Лаб. дело.
- 1988. - № 1. - С. 16-19.
6. Пудовкин, Н.А. Динамика накопления и распределения селена в органах тканях кроликов при введении селенсодержащих препаратов / Н.А. Пудовкин, Д.А. Чебанов // В сборнике: Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем. Материалы Международной научно-практической конференции. - 2012.
- С. 196-198.
7. Родионова, Т.Н. Применение селенорганической кормовой добавки Д А Ф С - 2 5к при отравлении токсическими веществами кур-несушек / Т.Н. Родионова, М.П. Мариничева, В.В. Строгов, Е.В. Греблова // Ветеринария сельскохозяйственных животных. - 2017. -№ 10. - С. 57-61.
8. Смирнов, М.И. Динамика накопления селена в крови и тканях в нутренних органов кроликов при введении ДАФС-25 / М.И. Смирнов, Н.А. Пудовкин, А.Ю. Кутепов, А.В. Макаров // В сборнике: Актуальные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса. Материалы международной научно-практической конференции. - 2008.
- С. 232-235.
9. Стальная, И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / И.Д. Стальная // Современные методы в биохимии. - М.: Изд. «Медицина». - 1977.
- С. 66 -68.
10. Стальная, И.Д. Методы определения диеновой коньюгации ненасыщенных высших жирных кислот / И.Д. Стальная, Т.Г. Гаришвили // Современные методы в биохимии. М.: Изд. «М едицина». - 1977. - С. 63-64.
ОСОБЕННОСТИ ПРО- И АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ В БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Михайлова И.С., Зайцев В.В., Яралиев В.М., Пудовкин Н.А.,
Клюкин С.Д.
Резюме
В статье изложены результаты исследований по особенностям функционирования про-и антиоксидантной системы крупного рогатого скота в постнатальном онтогенезе в биогеохимических условиях Астраханской области. Территория Астраханской области относится к дефицитной по содержанию селена в почве, воде и кормах, что подтверждено нашими исследованиями. Это отображается на организме животных. Установлено, что содержание селена в сыворотке крови составляет 0,58 мкг/к, то есть ниже физиологического значения, что ведет к ингибированию процессов перекисного окисления липидов в организме крупного рогатого скота. В возрастном аспекте происходит повышение уровня диеновых коньюгатов и малонового диальдегида на 7,4-11,4 % и 11,3-16,1 %, соответственно. Установлена корреляционная взаимосвязь между активностью каталазы и возрастом (на 19,6 % к 5 году жизни). Коэффициент корреляции равен 0,95.
FEATURES OF THE PRO-AND ANTIOXIDANT SYSTEM OF CATTLE IN POSTNATAL ONTOGENESIS IN THE BIOGEOCHEMICAL CONDITIONS OF THE ASTRAKHAN
REGION
Mikhailova I.S., Zaitsev V.V., Yaralyev V.M., Pudovkin N.A., Klyukin S.D.
Summary
The article presents the results of research on the peculiarities of the functioning of the pro-and antioxidant system of cattle in postnatal ontogenesis in the biogeochemical conditions of the Astrakhan region. The territory of the Astrakhan region is considered to be deficient in the content of selenium in the soil, water and feed, which is confirmed by our research. This is displayed on the body of animals. It was found that the content of selenium in the blood serum is 0.58 mcg/k, which is lower than the physiological value, which leads to the inhibition of the processes of lipid peroxidation in the body of cattle. In the age aspect, the level of diene conjugates and malondialdehyde increases by 7.4-11.4 % and 11.3-16.1 %, respectively. A correlation was established between catalase activity and age (by 19.6% by the 5th year of life). The correlation coefficient is 0.95.
