CC BY
43
УДК 591.1:577.12.056.017.64:636.52
оценка адаптационных ресурсов организма бройлерных цыплят
Е.А. КОЛЕСНИК12, кандидат биологических наук, научный сотрудник (e-mail: [email protected])
М.А. ДЕРХО2, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой (e-mail: [email protected])
Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии, Уральский филиал, ул. Свердловский тракт, 18 «А», Челябинск, 454106, Российская Федерация
2Южно-Уральский государственный аграрный университет, ул. Гагарина, 13, Троицк, Челябинская обл., 457100, Российская Федерация
Резюме. Рассмотрены вопросы приспособительных возможностей бройлерных цыплят кросса Hubbard F15 в четырех опытных группах, n = 10, возраст птицы по группам - P1, P7, P23, P42 (сутки постнатального онтогенеза) в условиях промышленного производства (ООО «Чебаркульская птица») в 2010-2014 гг. Предложен способ оценки адаптационных ресурсов организма цыплят-бройлеров на основе совокупного расчета и интерпретации липопротеинового индекса (LPI) и фосфолипидного индекса (PI) при определении интенсивности шунтирующих метаболических процессов и функционального содействия протеинов и липидов во взаимосвязи с приростом массы тела и жизнеспособностью в технологической среде. Результаты расчета липопротеинового индекса (LPI) показали, что при массе тела птицы в пределах 35,0-65,0 г (возраст P1 и P7) значение индекса составляет 5,7312,54 условных единиц. В процессе увеличения массы тела до 671,0-1834,0 г (возраст P23 и P42) значение LPI возрастает до 39,61-49,65 условных единиц. При значении фосфолипидного индекса (PI) 5,73-4,44 сохранность цыплят составляла 99,2-98,7% (P1 иP7). Уменьшение PIдо 2,92-3,13 сопровождалось снижением сохранности до 96,0-96,1% в возрасте P23 и P42. Учет липопротеи-нового и фосфолипидного индексов позволяет характеризовать физиологическое состояние птицы в период выращивания на мясо и производить своевременную корректировку параметров применяемых технологий кормления и содержания. Применение данных индексов возможно в селекционно -племенной работе для отбора птицы с высоким уровнем обмена веществ, соответственно ускоренным ростом массы тела и высокой жизнеспособностью. В совокупности, липопротеиновый и фосфолипидный индексы на основе учета физиологических взаимоотношений протеиновых и липидных метаболитов в функциональных системах обмена веществ обеспечивающих поддержание гомеостаза позволяют оценивать адаптационные ресурсы организма бройлерных цыплят в условиях технологической среды жизнедеятельности. Ключевые слова: адаптационные ресурсы, липопротеино-вый индекс (LPI), фосфолипидный индекс (PI), обмен веществ, гомеостаз, бройлерные цыплята.
Для цитирования: КолесникЕ.А., Дерхо М.А. Оценка адаптационных ресурсов организма бройлерных цыплят// Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 1. С. 59-61.
Адаптация организма животных к факторам среды жизнедеятельности как максимально лабильная функция обусловлена генетическим потенциалом, на основе которого могут проявляться приспособительные ресурсы. При этом функциональная активность базируется на пластических и энергетических компонентах обмена веществ [1]. Биохимическое и физиологическое взаимодействие метаболитов структурно взаимосвязано, циклично, где на данном молекулярно-мембранном уровне организации жизнедеятельности находятся первичные звенья адап-тогенеза, в основе которых липопротеиновые и липидно-мембранные элементы.
Так, отмечено [2], что цикличные стыки - шунты метаболитов, пространственно и временно коррелированны, и диапазон величины изменчивости превращений в синтезе
и катаболизме веществ обусловливает, в итоге, уровень широты приспособления обмена к меняющимся условиям, а как следствие - обеспечению поддержания гомеостаза. В этом плане представляют интерес бройлерные цыплята (Gallus gallus) в качестве модели реакций адаптагенеза в искусственных управляемых условиях роста и развития. Действительно, конституционально, генетически программировано бройлеры имеют вектор преимущественного формирования скелетной мускулатуры, что отражается в приростах массы тела [3]. В то же время, направленный ускоренный рост цыплят приводит к максимальному задействованию энерго-пластических ресурсов, которые расходуются как на прирост массы тела, так и на адаптивные реакции организма к интенсивным факторам среды жизнедеятельности [4, 5]. В частности, протеины и липопротеины обеспечивают формирование мышечной массы, при этом гипертрофия мускулатуры компенсируется повышенными нагрузками на сердечнососудистую систему, что неизбежно сказывается на жизнеспособности бройлеров [5, 6].
Фосфолипиды, как эссенциальный класс жиров на мембранно-гормональном и мембранно-ферментном уровнях регулируют тканевое и органное построение белков, в системе крови участвуют во взаимосвязи жирных кислот, нейтральных жиров и холестерола с глобулинами и альбуминами, определяя синтетические и структурные функции липопротеинов [7]. Таким образом, белковые и липидные элементы - это чувствительные к воздействию факторов эндогенной и экзогенной природы звенья метаболизма, которые служат основой функционально-адаптивных ресурсов в организме бройлерных цыплят в условиях техногенной среды.
Тем не менее, в научной литературе мало данных о диапазоне адаптаций обмена веществ бройлерных цыплят в ходе роста и развития в искусственных управляемых условиях промышленного производства мяса птицы.
В связи с этим, целью наших исследований была разработка и апробация способа оценки адаптационных ресурсов организма бройлерных цыплят на основе изучения интенсивности шунтирующих метаболических процессов и функционального содействия протеинов и липидов во взаимосвязи с приростом массы тела и жизнеспособностью в технологической среде.
Условия, материалы и методы. Экспериментальная часть работы выполнена в условиях Чебаркульской птицефабрики (ООО «Чебаркульская птица», Челябинская область) в 2010-2014 гг. Объектом исследования служили бройлерные цыплята кросса Hubbard F 15, из которых в цехе выращивания (клеточное содержание) согласно принципу сбалансированных групп сформировали четыре группы: n = 10 в каждой, возраст птицы по группам - P1, P7, P23, P42 (сутки постнатального онтогенеза). Кормление и содержание подопытной птицы осуществляли в соответствии с зоогигиеническими нормами [8, 9]. Материалом исследований служила кровь, которую получали путем декапитации птицы в P1 и P7 возрасте с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, и прижизненно, пункцией вакуумным методом под-крыльцовой вены у цыплят P23 и P42. В сыворотке крови определяли неэтерифицированные жирные кислоты (UFA), этерифицированный холестерол (CE), триацилглицериды
Таблица 1. Содержание в крови липидных, протеиновых метаболитов, значения липопротеинового индекса (LPI) и динамика массы тела бройлерных цыплят кросса Hubbard F15 (X ± и, n = 10)
Показатель Возраст птицы, сут.
1 1 7 23 42
Глобулины (Glb), г/л 31,0 ± 0 08 34,99 ± 0,09* 44,43 ± 0,07** 49,25 ± 0,22**
Альбумины (Alb), г/л 27,91 ± 0 ,05 26,93 ± 0,03 22,72 ± 0,04* 25,86 ± 0,12*
Этерифицированный холестерол (CE), ммоль/л 3,08 ± 0 04 3,02 ± 0,35 3,07 ± 0,11 2,37 ± 0,12**
Триацилглицериды (TAG), моль/л 3,26 ± 0 15 2,68 ± 0,24 2,45 ± 0,16* 1,94 ± 0,30**
Фосфолипиды (PL), ммоль/л 6,06 ± 0 30 3,11 ± 0,19*** 3,07 ± 0,03*** 2,94 ± 0,33***
Неэтерифицированные жирные кислоты (UFA),
ммоль/л 0,64 ± 0 02 0,85 ± 0,06** 1,74 ± 0,29* 1,89 ± 0,28**
Липопротеиновый индекс (LPI), условные единицы 5,73 ± 0 07 12,54 ± 0,15*** 39,61 ± 0,33*** 49,65 ± 0,46***
Масса тела, г 35,0 ± 0 68 65,0 ± 0,70*** 671,0 ± 1,05*** 1834,0 ± 0,64***
* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001 по отношению к суточному возрасту
(TAG), общие фосфолипиды (PL) и содержание фракций фосфолипидов методом тонкослойной хроматографии на пластинах Silufol («Kavalier», Чехия) [10, 11], фракции глобулинов (Glb) и альбуминов (Alb) - электрофоретическим методом блочного типа вертикального диск-электрофореза в полиакриламидном геле [11]. Прирост массы тела (в граммах) рассчитывали в целом по цеху выращивания в соответствии с возрастом птицы. Сохранность оценивали, учитывая падеж в соответствующей клетке. На основании результатов исследования рассчитывали липопротеино-вый (LPI) и фосфолипидный индексы (PI).
Липопротеиновый индекс (LPI, условные единицы) определяли по формуле:
UFAGIb ...
--100 (1)
(СЕ + TAG + PL) Alb , (1)
LPI =
где CE, TAG, PL, UFA, Glb, Alb - соответственно, концентрация: этерифицированного холестерола, триа-цилглицеридов, фосфолипидов, неэтерифицированных жирных кислот, ммоль/л; глобулинов и альбуминов, г/л в сыворотке крови бройлерных цыплят, 100 - поправочный коэффициент.
Для оценки сохранности поголовья цыплят и характеристики общего фосфолипидного гомеостаза мы определяли фосфолипидный индекс (PI, условные единицы) по формуле:
pi_ £ PhCh+PhE+LL+CL SphM+Phl '
(2)
где PhCh, PhE, PhI, LL, CL и SphM - соответственно, концентрация фосфатидилхолинов, фосфотидилэта-ноламинов, фосфатидилинозитолов, лизолецитинов, кардиолипина и сфингомиелинов в сыворотке крови у цыплят, ммоль/л.
Степень и достоверность различий для полученных результатов вычисляли с помощью t-критерия Стьюдента
в программе Statistica, version 8.0 [12]. Уровень значимости различия значений был принят равным 0,05.
Результаты и обсуждение. Физиологический смысл липопротеинового индекса (LPI) состоит в следующем. Протеины плазмы крови животных метаболизируют в тесной ассоциации с липидами [1, 7, 13-15], что обусловливает образование и циркуляцию в кровеносном русле сложных белков - липопротеинов, служащих основными субстратно-энергетическими сывороточными комплексами или надмолекулярными структурами [7, 15].
Данные комплексаты включают молекулярные фракции белка и классы жиров, которые структурно и функционально сопряжены в ходе обмена веществ и в которых липиды образуют с протеинами разные по молекулярной массе, плотности, пространственной конфигурации и, соответственно, физиологической нагрузке метаболиты [7, 15].
Так, собственно липопротеиновые структуры могут иметь в своей основе сывороточные альбумины, комплементарные неэтерифицированным жирным кислотам (UFA), а также, белки - глобулины, связанные с такими липидами как холестерин, триглицериды и фосфолипиды [7, 13]. В свою очередь, фосфолипиды и холестерол в норме взаимно регули руют концентраци ю собственных фракци й по принципу биологического баланса [7, 15].
Таким образом, слагается построение и поддержание относительного динамического равновесия на молекулярном, клеточно-тканевом, органно-системном и организменном уровнях.
Результаты расчета липопротеионового индекса (табл. 1) показали, что при изменении массы тела птицы в пределах 35,0-65,0 г (возраст P1 и P7) его значение составляет 5,73-12,54 (р < 0,001) условных единиц. В процессе увеличения массы тела до 671,0-1834,0 г (возраст P23 и P42) значение LPI возрастает до 39,61-49,65 (р < 0,001) условных единиц. Следовательно, величина липопротеинового индекса сопряжена с ростом бройлерных цыплят.
Таблица 2. Фосфолипидные фракции крови (ммоль/л), значения фосфолипидного индекса (PI) и сохранности бройлерных цыплят кросса Hubbard F15 (X ± и, n = 10)
Показатель Возраст птицы, сут.
1 7 23 42
Глицерофосфолипиды
Фосфатидилхолины (PhCh) 2,56 ± 0,10 1,30 ± 0,12*** 1,17 ± 0,13*** 1,19 ± 0,13***
Фосфатидилэтаноламины (PhE) 0,97 ± 0,08 0,50 ± 0,03** 0,37 ± 0,03** 0,51 ± 0,03***
Фосфатидилинозитолы (PhI) 0,46 ± 0,04 0,39 ± 0,04 0,39 ± 0,08 0,36 ± 0,03
Лизолецитины (LL) 0,64 ± 0,09 0,20 ± 0,01** 0,44 ± 0,02 0,29 ± 0,05*
Кардиолипины (CL) 0,99 ± 0,03 0,62 ± 0,09** 0,51 ± 0,01*** 0,33 ± 0,01***
X глицерофосфолипидов 5,61 ± 0,33 3,01 ± 0,24*** 2,88 ± 0,15*** 2,67 ± 0,14***
Сфингофосфолипиды
Сфингомиелины (SphM) 0,45 ± 0,03 0,20 ± 0,02*** 0,49 ± 0,04* 0,40 ± 0,03
X фосфолипидов 6,07 ± 0,30 3,11 ± 0,19*** 3,31 ± 0,11*** 3,06 ± 0,09***
Фосфолипидный индекс (PI),
условные единицы 5,73 ± 0,14 4,44 ± 0,37 2,92 ± 0,25*** 3,13 ± 0,26**
Сохранность, % 99,20 ± 0,01 98,70 ± 0,01** 96,00 ± 0,01** 96,10 ± 0,02**
* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001 по отношению к суточному возрасту
Значения PI (табл. 2) характеризуют направленность использования глицерофосфолипидов и сфингофосфо-липидов крови в процессах формирования клеточных мембран [16] в организме бройлерных цыплят в ходе их роста и развития.
Сравнив значения фосфолипидного индекса (PI) с показателями выживаемости цыплят в промышленных условиях (см. табл. 2), мы установили, что при значении индекса 4,44-5,73 условных единиц сохранность цыплят составляла 98,7-99,2% (P1 и P7). Уменьшение PI до 2,923,13 (р < 0,01) сопровождалось снижением сохранности до 96,0-96,1 % в возрасте P23 и P42.
Значит, значение индекса не только отражало использование фосфолипидных субстратов в поддержании целостности, проницаемости клеток и формировании плазматических мембран вновь образующихся клеток в условиях быстрого роста организма, но и здоровье цыплят, так как состояние мембранных структур - основа напряженности метаболических потоков.
В целом, динамика значений липопротеинового и фосфолипидного индексов показала, что более высокая
скорость изменения массы тела птиц сопровождалась сдвигами в обменных процессах, инициирующих снижение уровня жизнеспособности организма.
выводы. Таким образом, липопротеиновый и фосфо-липидный индексы, основанные на учете физиологических взаимоотношений протеиновых и липидных метаболитов как основы функциональных систем обмена веществ и поддержания гомеостаза, позволяют не только оценивать биологические ресурсы организма, но и изменение массы тела, сохранности цыплят-бройлеров в условиях технологической среды жизнедеятельности. Так, при значении липопротеинового индекса 5,73-12,54 условных единиц масса тела птиц составляет 35,0-65,0 г, а при величине 39,61-49,65 условных единиц - 671,0-1834,0 г. Уровень фосфолипидного индекса 4,44-5,73 условных единиц соответствует сохранности цыплят 98,7-99,2% и 2,92-3,13 условных единиц - 96,0-96,1%. Применение данных индексов возможно в селекционно-племенной работе для отбора птицы с высоким уровнем обмена веществ, соответственно, ускоренным ростом массы тела и высокой жизнеспособностью.
Литература.
1. Dietary L-arginine supplementation reduces abdominal fat content by modulating lipid metabolism in broiler chickens / A.M. Fouad, H.K. El-Senousey, X.J. Yang, J.H. Yao//Animal. 2013. Vol. 7. No 8. Pp. 1239-1245.
2. Hochachka P.W., Somero G.N. Biochemical Adaptation: Mechanism and Process in Physiological Evolution. Oxford: Oxford University Press, 2002. 466 p.
3. Changes in broiler chick tissue concentrations of lipid-soluble antioxidants immediately post-hatch / F. Karadas, F. Peter, P.F. Surai, N.H.C. Sparks // Comparative Biochemistry and Physiology. 2011. Vol. 160. Pp. 68-71.
4. Maternal diet influences gene expression in intestine of offspring in chicken (Gallus gallus)/J.M. Rebel, S. Van Hemert, A.J. Hoekman, F.R. Balk, N. Stockhofe-Zurwieden, D. Bakker, M.A. Smits// Comparative Biochemistry and Physiology. 2006. Vol. 145. P. 502-508.
5. Колесник Е.А., Дерхо М.А. Оценка интенсивности обмена веществ и прироста массы тела у цыплят-бройлеров по липо-протеиновому индексу//Ветеринария. 2014. № 7. С. 47-51.
6. Еримбетов К. Т., Шариева Д.И., Обвинцева О. В. Регуляция обмена белка и азотистых соединений в организме растущих животных разных// Сельскохозяйственная биология. 2005. № 4. С. 29-34.
7. Климов А.Н. Липопротеиды плазмы крови, их функция и метаболизм// Биохимия липидов и их роль в обмене веществ: сб. науч. тр. М.: Наука, 1981. С. 45-75.
8. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы/под общ. ред. В.И. Фисинина, Ш.А. Имангулова, И.А. Егорова, Т.М. Околеловой. Сергиев Посад: ВНИТИП, 2004. 142 с.
9. Руководство по выращиванию бройлеров Hubbard ISA. Hendrix Genetics Inc. [Электронный ресурс]. URL: http:// hubbardbreeders.com (дата обращения: 18.01.2010).
10. Шаршунова M., Шварц В., Михалец С.Тонкослойнаяхроматография в фармации и клинической биохимии/пер. со словацкого А.П. Сергеева и А.Н. Ушакова / под. ред. В.Г. Березкина и С.Д. Соколова. M.: Мир, 1980. Т. 1. 296 с.
11. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: справочник/ под ред. И.П. Кондрахина. М.: КолосС, 2004. 520 с.
12. Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных: учебник. Изд. 3-е. М.: Бином-Пресс, 2007. 512 с.
13. Древаль В.И. Изменениялипидного и белкового компонентов плазматических мембран тимуса при перекисном окислении липидов // Биохимия. 1991. Т. 56. № 9. С. 1613-1619.
14. Protein and lipid deposition rates in male broiler chickens: separate responses to amino acids and protein-free energy / R.M. Eits, R.P. Kwakkel, M.W.A. Verstegen, P. Stoutjesdijk, K.H. De Greff// J. Poultry Science. 2002. Vol. 81. No 4. Pp. 472-480.
15. Алиев А.А. Достижения физиологии пищеварения сельскохозяйственных животных в ХХ веке // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 2. С. 12-23.
16. Колесник Е.А., Дерхо М.А. О кластерной системе фосфолипидов в онтогенезе бройлерных цыплят// Сельскохозяйственная биотехнология. 2015. Т. 50. №2. С. 217-224.
ESTIMATION OF ADAPTIVE RESOuRCES OF ORGANISMS OF BROILER CHICKENS
E.A. Kolesnik12, M.A. Derkho2
'All-Russian-Research Institute of Veterinary Sanitation, Hygiene and Ecology, Ural branch, ul. Sverdlovsky Trakt, 18a, Chelyabinsk, 454106, Russian Federation
2South-Ural State Agrarian University, ul. Gagrina, 13, Troitsk, Chelyabinskaya obl., 457100, Russian Federation Summary. It was examined the questions of adaptive capacity of broiler chickens of the Hubbard F 15 cross in four experimental groups, n=10, the age of birds in groups is P1, P7, P23, P42 (days of postnatal ontogenesis) under conditions of industrial production (OOO "Chebarkulskaya Ptitsa") in 2010-2014. A method is proposed to assess adaptive resources of organisms of broiler chickens on the basis of the calculation and interpretation of lipoprotein index (LpI) and phospholipid index (PI) in determining the rate of shunt metabolic processes and functional assistance of proteins and lipids in the relationship with an increase in body weight and viability in the technological environment. The results of calculation of lipoprotein index showed that at the body weight of poultry within 35.0-65.0 g (P1 and P7 age) the value of the index is 5.73-12.54 (P < 0.001). In the process of weight raise to 671.0-1834.0 g (P23 and P42 age) the value of LPI increases to 39.6149.65 (P < 0.001). If the value of phospholipids index is 5.73-4.44, the safety of chickens is 99.2-98.7% (P1 and P7). The decrease in PI to 2.92-3.13 (P < 0.01) was accompanied by a reduction of safety to 96.0-96.1% in the age of P23 and P42. The calculation of lipoprotein and phospholipid indices allows characterizing of the physiological state of poultry during growth and producing timely adjustment of parameters of applied technologies of feeding and housing. Application of these indices is possible in breeding for the selection of birds with a high level of metabolism and, respectively, accelerated growth of body weight and high viability. Lipoprotein and phospholipid indices, taking into account physiological relationship of protein and lipid metabolites in functional metabolic systems that maintain homeostasis, enable to estimate the adaptive resources of organisms of broiler chickens under conditions of technological environment. Keywords: adaptive resources, lipoproteins index (LPI), phospholipids index (PI), metabolism, homeostasis, broiler chickens. Author Details: E.A. Kolesnik, Cand. Sc. (Biol.), research fellow (e-mail: [email protected]); M.A. Derkho, D. Sc. (Biol.), prof., head of department (e-mail: [email protected]).
For citation: Kolesnik E.A., Derkho M.A. Estimation of Adaptive Resources of Organisms of Broiler Chickens. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. Vol. 30. No 1. Pp. 59-61 (in Russ.).
