CC BY
14
УДК 615
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ГИПОКСИИ У КУР ПРИ ДЕРМАНИССИОЗЕ
Индюхова Е.Н.1 - к.б.н., Арисов М.В.1 - д.в.н., профессор РАН, Максимов В.И.2 - д.б.н., профессор, Азарнова Т.О.2 - д.б.н., профессор
1Всероссийский научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и ЯР. Коваленко Российской академии наук» 2ФГБОУ ВО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина»
Ключевые слова: куры-несушки, гипоксия, эритропоэтин, оксидативный стресс Keywords: laying hens, hypoxia, erythropoietin, oxidative stress
Многостороннее изучение
особенностей физиолого-биохимического статуса животных при действии чрезвычайных факторов окружающей среды, в частности эктопаразитов, является важнейшей задачей современной физиологии, в комплексе с биохимией и паразитологией. В организме под их действием развивается стресс-реакция [22], которая сопровождается комплексом изменений на молекулярном уровне [5]. Одно из таких изменений в некоторой степени и является гипоксия - состояние кислородного голодания (нарушения поступления кислорода в клетки организма) всего организма и отдельных органов, тканей, вызванное различными внешними и внутренними факторами, в большей степени чрезвычайными для животного организма [3]. При этом важнейшим патогенетическим фактором развития гипоксии является дезинтеграция (фрагментация, разрушение) структуры митохондриальных мембран [18]. На основании этого, очевидно, возникает тканевая (гистотоксическая) гипоксия. При этом нарушается способность клеток поглощать кислород и снижается интенсивность биологического окисления [19]. В условиях гипоксии в эритроцитах возрастает скорость процессов дезинтеграции, увеличивается количество поврежденных, уменьшается концентрация гемоглобина, нарушается транспорт
кислорода [15].
Учитывая вышеуказанное, следует отметить, что в основе патогенеза паразитозов лежит стресс-реакция [6]. Особую группу паразитарных заболеваний занимают эктопаразитозы, возбудителями которых являются эктопаразиты-гематофаги, а это чрезвычайный внешний фактор. В частности, красные куриные клещи D. gallinae при паразитировании на курах вызывают анемию, интоксикацию, разрывы кровеносных сосудов при проникновении хоботка в кожу [14]. Оксидативный стресс является ведущим патогенетическим фактором при различных заболеваниях [6]. При этом именно в эритроцитах наблюдается чрезмерная интенсификация процессов перекисного окисления (ПОЛ) [12]. Поэтому особый научный интерес состоит в изучении особенностей развития гипоксических явлений в организме кур при паразитировании D. gallinae, как чрезвычайном внешнем факторе, в условиях промышленного сектора.
В связи с этим целью работы было установление особенности развития гипоксии у кур кросса Хай-Лайн при паразитировании эктопаразита-гематофага - D. gallinae, учитывая
морфофизиологические и физиолого-биохимические показатели крови.
Материал и методы исследований. Объект исследования - куры-несушки
кросса Хай-Лайн промышленного содержания (Нижегородская область, Россия). Возраст птиц из опытной и контрольной групп - восемь месяцев. Согласно результатам паразитологического обследования птичника, выявлена сильная степень заклещеванности помещения D. gallinae, где содержалась птица из опытной группы. Контрольная группа была свободна от паразитарных агентов. Кровь у кур отбирали до утреннего кормления. Использовали классические
морфофизиологические и физиолого-биохимические методы исследования
крови. Полученный цифровой материал обрабатывали, используя коэффициент Стьюдента.
Результат исследований. Ранее установлено, что при дерманиссиозе у кур отмечают в крови снижение концентрации гемоглобина на 21,8 % (Р<0,01), уровня количества эритроцитов в 1,4 раза (р<0,01) по сравнению со здоровой птицей [6] (Рисунок 1). Соответственно, при этом нарушается дыхательная функция крови, то есть транспорт кислорода к органам, тканям, и возникает гемическая гипоксия.
3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
I Опытная группа
I Контрольная группа
Опытная группа
Контрольная группа
Уровень количества эритроцитов, х1012/л
Рисунок 1 - Концентрация гемоглобина и уровень количества эритроцитов в крови кур-несушек кросса Хай-Лайн из опытной и контрольной групп
Отсюда, роль эритроцитов, как переносчиков кислорода, в развитии гипоксии несомненна, а значит, значима и роль их образования (эритропоэза). Важное значение в регуляции эритропоэза принадлежит эритропоэтину. Данный гормон регулирует интенсивность пролиферации и обеспечивает
дифференциацию стволовых клеток в сторону эритропоэза, а также ускоряет синтез гемоглобина, способствует освобождению ретикулоцитов из красного костного мозга [11, 17]. В представленной работе у кур из опытной группы концентрация эритропоэтина достоверно ниже контроля в 3,9 раза (2,87± 0,26 мМЕ/мл против 11,1±0,46 мМЕ/мл в контроле; Р<0,001). В исследованиях Zhang L. и др. (2011) установлено при анемии у цыплят также снижение концентрации этого гормона [23]. Следует отметить, что основным пусковым механизмом, вызывающим образование эритропоэтина, является гипоксия [1]. При этом у человека его концентрация в крови
может значительно повышаться [13]. У кур из опытной группы установлена обратная тенденция, вероятно, связанная с длительным воздействием экстремального стресс-фактора. Наряду с этим, следует отметить, что синтез эритропоэтина нарушается при хроническом воспалении [11], которое и развивается при дерманиссиозе у кур. Возможно, описанное его изменение также отчасти обусловлено снижением инкреторной активности щитовидной железы [17] у птиц при эктопаразитозе. Ранее нами показано, что концентрация свободного трийодтиронина ниже на 14,5 % (Р<0,001) в крови у птиц при пар азитировании D. gallinae по сравнению со здоровой птицей [6].
Кроме того, эритропоэтин обладает антиоксидантным действием. Он предотвращает «атаку» свободных радикалов на билипидный каркас мембран эритроцитов, а также стимулирует активность некоторых ферментов антиоксидантной системы [4, 20]. Таким образом, становится очевидным факт, что
его снижение негативно отражается на системе красной крови кур из опытной группы.
Согласно молекулярной теории развития стресс-реакции при гипоксиях различного генеза нарушается
функциональность митохондриальной дыхательной цепи, вследствие чего фиксируют интенсификацию синтеза свободных радикалов, а вместе с тем снижение синтеза АТФ, обуславливая развитие гипоэнергетических состояний. Все это сопровождается интенсификацией перекисного окисления липидов и, соответственно, быстрым расходом резервов антиоксидантной системы. Заявленное обуславливает масштабное развитие оксидативного стресса [9, 10, 11].
У кур с дерманиссиозом установлено снижение резервов антиоксидантов в сыворотке крови при повышении концентрации продуктов ПОЛ [6]. Красные кровяные клетки очень чувствительны к оксидативному стрессу в связи с тем, что их мембраны богаты полиненасыщенными жирными кислотами, которые наиболее подвержены ПОЛ [21]. Таким образом, накопление цитотоксичных продуктов приводит к повышенному распаду эритроцитов. Вышеуказанные последствия развития оксидативного стресса у кур с D. gallinae обуславливают также снижение синтеза гемоглобина, а вместе с тем уровня эритроцитов [6].
Обобщая вышеизложенное,
развитие оксидативного стресса сопровождается инактивацией ферментов тканевого дыхания, дисфункцией митохондриальной дыхательной цепи, повреждением билипидного каркаса мембран клеток, а также их органелл. Заявленное обуславливает развитие тканевой (гистотоксической) гипоксии
[19].
Известно, что в условиях гипоксии изменяется интенсивность углеводно-энергетического обмена. При
гипоксических явлениях уменьшается содержание гликогена в печени, то есть гликогенолиз усиливается. При этом ресинтез гликогена снижается.
Значимое повышение активности
лактатдегидрогеназы в крови у кур при дерманиссиозе в 1,4 раза (р<0,001) свидетельствует о повышении доли бескислородного гликолиза. Известно, что это сопровождается ростом концентрации продуктов гликолитических реакций -молочной и пировиноградной кислоты в крови, печени и др. [14]. Указанные изменения обуславливают развитие некомпенсированного метаболического ацидоза. При этом увеличивается проницаемость клеточных мембран, запускаются механизмы деструкции клеточных элементов, нарушается гемодинамика, а также течение многих ферментативных реакций [14, 16]. При этом происходит усиление процессов ПОЛ [9].
Известно, что гипоксемия, анемия, гипопротеинемия являются
существенными условиями, при которых снижается активность буферных систем [13] и нарушается кислотно-щелочное равновесие в организме. Особое значение принадлежит гемоглобиновому буферу, который представлен системой
«дезоксигемоглобин - оксигемоглобин» [17]. Она является самой мощной, на ее долю приходится до 75 % всей буферной емкости крови [8]. Очевидно, выраженные изменения в системе красной крови у кур-несушек при дерманиссиозе [6], обуславливают снижение активности гемоглобинового буфера, что усугубляет течение ацидоза, нарушение обменных процессов.
Так, при анаэробном гликолизе синтезируется в 19 раз меньше АТФ, чем при полном окислении глюкозы. Однако скорость процесса во многом может обеспечить энергетические потребности организма на фоне гипоксии. Но чрезмерная активация анаэробного гликолиза в конечном итоге приводит к истощению запасов гликогена [16]. Соответственно, снижение уровня оксигенации тканей приводит к развитию тяжелых гипоэнергетических состояний [19]. Очевидно, интенсификация глюконеогенеза у кур при дерманиссиозе позволяет поддерживать оптимальный уровень глюкозы в крови (13,45± 0,34 ммоль/л против 12,19±0,17 ммоль/л в
контроле; р<0,01). При этом установлено достоверное снижение возможных субстратов процесса (глицерола, аминокислот). Заявленное свидетельствует об инактивации и невозможности адекватной реализации компенсаторных функций из-за истощения субстратов для глюконеогенеза. Так, у птиц при эктопаразитозе определено в крови снижение общего белка на 13,6 % (р<0,01), уровня альбуминов на 11,7 % (р<0,01), уровня триглицеридов в 1,4 раза (р<0,01) по сравнению с контрольными значениями. Таким образом, при нарушении оксигенации тканей следуют негативные сдвиги в их энергетическом обеспечении из-за истощения возможных субстратов для глюконеогенеза, интенсификации
гликогенолиза, снижения интенсивности ресинтеза гликогена, увеличения интенсивности бескислородного гликолиза и вместе с тем выраженные метаболические нарушения [19]. У кур-несушек при дерманиссиозе можно отметить два основных вида гипоксических явлений в организме. Это выраженная гемическая гипоксия [2] на фоне паразитирования эктопаразита-гематофага, стресс-фактора экстремальной силы D. gallinae и тканевая гипоксия вследствие развития
оксидативного стресса.
Заключение. Исследования
показали, что у кур-несушек кросса Хай-Лайн промышленного содержания на фоне паразитирования D. gallinae развивается гипоксия смешанного типа. При этом развитие гипоксических явлений в их организме имеет особенности как морфофизиологические, так и физиолого-биохимические крови. У них установлено достоверное снижение концентрации эритропоэтина в крови, которая в 3,9 раза (р<0,001) ниже, чем в контроле; достоверное снижение концентрации гемоглобина на 21,8 % (р<0,01) и уровня количества эритроцитов в 1,4 раза (р<0,01) по сравнению со здоровой птицей. Все показатели подтверждают, что в организме кур названного кросса при данном эктопаразитозе происходит нарушение гомеостаза, который выражается у них истощением антиоксидантной системы,
чрезмерной интенсификацией процессов липопероксидации, дефицитом
макроэргических соединений, развитием некомпенсированного метаболического ацидоза.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Варламова, О. Н. Эритропоэтин и его биологическая роль / О. Н. Варламова, О. Д. Червяковская // Медицина: теория и практика. - 2019. - Т. 4. - №. 3. - С. 61-69.
2. Воронина, Т. А. Роль гипоксии в развитии инсульта и судорожных состояний. Антигипоксанты / Т. А. Воронина // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. -2016. - Т. 14. - № 1. - С. 63-70.
3. Зарубина, И. В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции / И. В. Зарубина // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. -2011. - Т. 9. - № 3. - С. 31-48.
4. Зинчук, В. В. Эффект эритропоэтина связывающие свойства крови при окислительном стрессе, индуцированном липополисахаридом, в условиях введения L-Аргинина и гидросульфида натрия / В. В. Зинчук, М. Э. Фираго // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2020. - Т. 83. - № 8. - С. 10-16.
5. Индюхова, Е. Н. Стресс-ассоциированные молекулярно-метаболические нарушения у яичных кур при дерманиссиозе / Е. Н. Индюхова // Материалы X юбилейной международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Знания молодых для развития ветеринарной медицины и АПК страны», посвященной году науки и технологий, 23 -24 ноября 2021. - Санкт-Петербург. - 2021. - С. 143144.
6. Индюхова, Е. Н. Физиолого-биохимический ответ организма яичных кур на Dermanyssus gallinae / Е. Н. Индюхова, М. В. Арисов, В. И. Максимов, Т. О. Азарнова // Сборник научных статей по материалам международной научной конференции «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями». Выпуск 22. 19-
21 мая 2021. - Москва. - 2021. - С. 215-222. - Б01: 10.31016/978-5-6046256-13.2021.22.215-222
7. Мартусевич, А. К. Оксидативный стресс и его роль в формировании дизадаптации и патологии / А. К. Мартусевич, К. А. Карузин // Биорадикалы и антиоксиданты. - 2015. - Т. 2. - №. 2. - С. 5-18.
8. Моррисон, В. В. Кислотно-основное состояние. Регуляция кислотно-основного гомеостаза (Лекция 1) / В. В. Моррисон, Н. П. Чеснокова, М. Н. Бизенкова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - №. 3-2. - С. 270273.
9. Никонов, В. В. Метаболическая терапия гипоксических состояний / В. В. Никонов, А. Ю. Павленко // Медицина неотложных состояний. - 2009. -Т. 3. - №. 4. - С. 22-23.
10. Новиков, В. Е. Фармакология и биохимия гипоксии / В. Е. Новиков, Н. П. Катунина // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. -2002. - Т. 1. - №. 2. - С. 73-87.
11. Папаян, А. В. Анемии у детей /А. В. Папаян, Л. Ю. Жукова. - Санкт-Петербург: Питер, 2001. - 384 с.
12. Рогов, О. А. Перекисное окисление липидов в эритроцитах при экспериментальном отравлении монооксидом углерода / О. А. Рогов, И. А. Шперлинг, В. В. Новицкий, Н. В. Рязанцева // Современные проблемы науки и образования. - 2006. - № 6. - С. 9394.
13. Салтанов, А. И. Клиническая оценка лекарственного средства Трометамол при операциях в детской онкологии / А. И. Салтанов, Н. В. Матинян, И. А. Летягин [и др.] // Вестник интенсивной терапии. - 2011. - №2. - С. 4855.
14. Сафиуллин, Р. Т. Паразитарные болезни птиц, средства и методы борьбы / Р. Т. Сафиуллин. - Москва: С.-х. технологии, 2019. - 260 с.
15. Сейкина, А.И., (2016). Влияние гипоксии на конформацию и
перераспределение гемоглобина в эритроцитах человека / А.И. Сейкина, Н.В. Громова, Э.С. Ревина [и др.] // Огарёв-Online. - 2016. - Т.89. - №24. - С. 1-5.
16. Слепнева, Л. В. Механизм поврежд ения энергетического обмена при гипоксии и возможные пути его коррекции фумаратсодержащими растворами / Л. В. Слепнева, Г. А. Хмылова // Трансфузиология. - 2013. - Т. 14. - №. 2. -
C. 49-65.
17. Физиология крови: моногр. исслед. / Е. А. Липунова, М. Ю. Скоркина. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2007. - 324 с.
18. Чеснокова, Н. П. Источники образования свободных радикалов и их значение в биологических системах в условиях нормы / Н. П. Чеснокова, Е . В. Понукалина, М. Н. Бизенкова // Современные наукоемкие технологии. -2006. - №. 6. - С. 28-34.
19. Чеснокова, Н. П. Молекулярно-клеточные механизмы цитотоксического де йствия гипоксии. Патогенез гипоксического некробиоза / Н. П. Чеснокова, Е. В. Понукалина, М. Н. Бизенкова // Современные наукоемкие технологии. - 2006. - №. 7. - С. 31-38.
20. Chattopadhyay, A. Protective effect of erythropoietin on the oxidative damage of erythrocyte membrane by hydroxyl radical / A. Chattopadhyay, T. D. Choudhury,
D. Bandyopadhyay, A. G. Datta // Biochemical pharmacology. - 2000. - Vol. 59(4). - P. 419425. -https://doi.org/10.1016/S0006-2952(99)00277-4
21. Clemens, M. R. Lipid peroxidation in erythrocytes / M. R. Clemens, H. D. Waller // Chemistry and Physics of Lipids. - 1987. -Vol. 45(2-4). - P. 251-268.
22. Hoerr, F. J. Clinical Aspects of Immunosuppression in Poultry / F. J. Hoerr // Avian Diseases. - 2010. - Vol. 54(1). - P. 215. - doi:10.1637/8909-043009-review.1
23. Zhang, L. Roles of erythropoietin in chicken anemia induced by lead and cadmium / L. Zhang, S. l. Xia; J. l. Li, S. W. Xu // Chinese Journal of Animal and Veterinary Sciences. - 2011. - Vol. 42. - № 8. - P. 11751180.
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ГИПОКСИИ У КУР ПРИ ДЕРМАНИССИОЗЕ
Индюхова Е.Н., Арисов М.В., Максимов В.И., Азарнова Т.О.
Резюме
Объект исследования - куры-несушки кросса Хай-Лайн промышленного содержания (Нижегородская область, Россия). Согласно результатам паразитологического обследования птичника, выявлена сильная степень заклещеванности помещения D. gallinae, где содержалась птица из опытной группы. Контрольная группа была свободна от паразитарных агентов. Кровь у кур отбирали до утреннего кормления. Использовали классические морфофизиологические и физиолого-биохимические методы исследования крови. При паразитировании D. gallinae у кур развивается выраженный анемический синдром и, соответственно, гемическая гипоксия. При этом у них установлено достоверное снижение концентрации эритропоэтина в крови, которая в 3,9 раза (Р<0,001) ниже, чем в контроле; достоверное снижение концентрации гемоглобина на 21,8 % (Р<0,01) и уровня количества эритроцитов в 1,4 раза (Р<0,01) по сравнению со здоровой птицей. У кур при дерманиссиозе нарушается окислительный гомеостаз, который сопровождается развитием оксидативного стресса и гипоэнергетическими состояниями. Заявленное обуславливает развитие тканевой гипоксии. При этом изменяется интенсивность углеводно-энергетического обмена в организме больных кур в направлении стимуляции анаэробного гликолиза, что обусловлено выраженными гипоксическими явлениями и подтверждено повышением активности лактатдегидрогеназы. Все показатели подтверждают, что в организме кур кросса Хай-Лайн при данном эктопаразитозе происходит нарушение гомеостаза, который выражается у них истощением антиоксидантной системы, чрезмерной интенсификацией процессов липопероксидации, дефицитом макроэргических соединений, развитием некомпенсированного метаболического ацидоза. Таким образом, у кур на фоне паразитирования D. gallinae развивается гипоксия смешанного типа.
DEVELOPMENT OF HYPOXIA IN HENS WITH DERMANYSSOSIS
Indyuhova E.N., Arisov M.V., Maximov V.I., Azarnova T.O.
Summary
The study object was industrial Hy-Line laying hens (Nizhny Novgorod Region, Russia). According to the results of the poultry building inspection for parasites, an extreme mite contamination with D. gallinae was found in the premises where the birds from the experimental group were kept. The control group was free of parasitic agents. Blood was taken from hens before morning feeding. We used classical morphophysiological, and physiological and biochemical methods of blood analysis. Hens with the D. gallinae parasitism have a pronounced anemia syndrome, and hemic hypoxia as a consequence. At the same time, they showed a significant decrease in erythropoietin concentration in the blood which is 3.9 (p < 0.001) lower than the control; and a significant decrease in hemoglobin concentration by 21.8 % (p < 0.01) and an erythrocyte count by 1.4 (p < 0.01) compared with healthy birds. Hens with dermanyssosis have disturbed oxidative homeostasis that is accompanied by the development of oxidative stress and hypo-energetic conditions. The stated above causes tissue hypoxia. At the same time, the carbohydrate and energy metabolism intensity changes in sick hens towards stimulation of anaerobic glycolysis, which is caused by pronounced hypoxic phenomena and confirmed by increased lactate dehydrogenase activity. All values confirm that Hy-Line hens with this ectoparasitosis have a disturbed homeostasis which is expressed by the depleted antioxidant system, excessively intensified lipid peroxidation processes, deficiency of high-energy compounds, and uncompensated metabolic acidosis. Thus, mixed hypoxia develops in hens in presence of the D. gallinae parasitism.
