CC BY
45
Влияние хитозана на механизмы ограничения стресс-индуцированных повреждений организма коров симментальской породы австрийской селекции
А.Р. Таирова, д.б.н., профессор,
Л.Г. Мухамедьярова, к.б.н., Уральская ГАВМ
В настоящее время ключевой задачей в реализации планов повышения эффективности сельского хозяйства является стабильный рост производства, повышение качества продукции. Вместе с тем воздействие на организм животных стрессовых факторов различной природы, таких, как техногенный прессинг, ограниченность моциона в зимнее время, большое скопление поголовья в одном месте, шум работающих машин, более жёсткий режим содержания стада, несбалансированное кормление, приводит к глубоким изменениям физиологических функций, к их перенапряжению. В ответ на это организм любыми путями и средствами стремится восстановить свои нарушенные или утраченные функции, сохранить свой гомеостаз, приспособиться к новым условиям существования. Однако при длительных многократных действиях неадекватных эколого-хозяйственных факторов окружающей среды адаптационные возможности организма импортированных коров могут оказаться несостоятельными.
Ограничение стресс-индуцированных повреждений организма импортированных коров в условиях агроэкосистемы Южного Урала — один из важнейших факторов сохранения здоровья, повышения продуктивности и снижения затрат на получение продукции. Это обусловлено тем, что зона Южного Урала, во-первых, представляет собой сложную геохимическую структуру, связанную с богатыми природными ресурсами различных химических элементов. Во-вторых, особенностью хозяйственного комплекса Челябинской области является запредельная концентрация промышленных экологически неблагоприятных производств.
В связи с этим в систему мер, обеспечивающих сохранение здоровья животных, увеличение их продуктивности, необходимо включать фармако-физиологические меры, которые должны повышать адаптационные возможности организма [1].
Кроме того, учитывая, что всё, что попадает в организм животного, не только включается в экологическую систему, но и существенно влияет на её жизнеспособность и, наконец, в обязательном порядке достигает человека, стало совершенно очевидной необходимостью в качестве обязательного требования к биологическим
препаратам ввести оценку их экологической безопасности. К препаратам, отвечающим вышеизложенным требованиям, можно по праву отнести хитозан.
Хитозан — природный биополимер полисахаридной структуры, получаемый из панциря промысловых ракообразных, обладает множеством свойств, что делает его применимым, а в ряде случаев незаменимым в сельском хозяйстве.
Цель и методика исследований. Учитывая вышеизложенное, целью работы явилось изучение влияния хитозана на отдельные показатели анти-оксидантной системы защиты и перекисного окисления липидов в организме импортированных коров.
Материалом исследований служили цельная кровь и сыворотка крови животных. Биохимический анализ проводили по общепринятым в ветеринарии методикам.
Процессы перекисного (свободнорадикального) окисления липидов (ПОЛ) и состояние системы антиоксидантной защиты (АОЗ) организма в настоящее время имеют всё большее значение в связи с признанием их решающей роли в регуляции структурно-функциональных свойств биомембран, являющихся определяющими в переходе клетки и организма в целом из одного метаболического состояния в другое [2, 3].
Для постановки научно-хозяйственного опыта на базе ООО «Ясные Поляны» Троицкого района Челябинской области, импортировавшего нетелей симментальской породы австрийской селекции, были сформированы две группы коров по 10 голов в каждой. I гр. служила контролем и получала основной рацион хозяйства; II гр. — опытная — дополнительно к основному рациону получала хитозан кислоторастворимый с молекулярной массой 120 кДа и степенью деацетилирования 81% из расчёта 2 мл/кг массы тела животного однократно в течение двух 5-дневных курсов с интервалом 5 дней.
Результаты исследований показали, что для организма импортированных коров характерна недостаточность энергетических ресурсов, приводящая к задолженности по кислороду (кислородному долгу) и, как следствие, накоплению в организме недоокисленных продуктов обмена, в том числе липидного. Об этом свидетельствует усиление липолиза, сопровождающегося у коров повышением концентрации общих
липидов, Р-липопротеидов, осуществляющих в основном транспорт холестерола. На фоне повышения уровня содержания общих липидов и Р-липопротеидов у коров австрийской селекции отмечается увеличение содержания холестерола, являющегося одним из регуляторов гликонеоге-неза, до 6,490,01 ммоль/л, что в 1,98 раза выше по сравнению с нормой.
При дефиците кислорода в условиях стрессового воздействия новых эколого-хозяйственных факторов на организм коров изменяется утилизация свободных жирных кислот, происходит их накопление. Факт усиления пероксидации липидов в организме импортированных коров подтверждается изменениями в концентрации малонового диальдегида — конечного продукта перекисного окисления липидов, концентрация которого составляет 2,38+0,08 мкмоль/л и превышает нормативный уровень на 13,86% (р<0,05). Вероятно, усиленный синтез супероксидных радикалов позволяет проводить окислительные процессы в организме для обеспечения его энергией [4]. Это тоже один из механизмов адаптации, но связан он с накоплением промежуточных свободнорадикальных форм кислорода и подавлением эндогенных антиоксидантных систем. Данный факт подтверждается снижением уровня основного антиоксиданта сыворотки крови животных — церулоплазмина. Это даёт основание полагать, что в организме импортированных коров на фоне установленной нами гипоксии более выраженно развивается так называемый окислительный стресс. Установленная на этом фоне высокая степень увеличения каталитической активности каталазы — главного высокоактивного фермента антиоксидантной защиты организма, регулирующего концентрацию Н2О2 в организме, до 5,49+0,01 мкмоль Н2О2 и снижение концентрации глюкозы свидетельствуют об усиленном вовлечении в обменные процессы липидов, как основных источников энергии (на фоне развивающейся гипогликемии), в период адаптации импортированных коров к новым эколого-хозяйственным условиям.
Таким образом, чрезмерное увеличение адаптивных эффектов стресса, активная мобилизация структурных и энергетических ресурсов могут привести к истощению — типичному для затянувшейся стресс-реакции. Об этом свидетельствуют выявленные липотропный эффект стресса и активация перекисного окисления липидов.
Хитозан кислоторастворимый с молекулярной массой 120 кДа и степенью деацетилирования 81% оказывает положительное влияние на показатели липидного обмена и активность антиок-сидантной защиты организма импортированных коров в условиях повышенной стрессогенности природной среды.
Из результатов проведённых исследований, представленных в таблице 1, видно, что на протяжении всего опыта у коров контрольной группы концентрация общих липидов в среднем составила 6,53+0,15 г/л, в то время как у коров, получавших хитозан, отмечены существенные изменения в динамике общих липидов, сопровождающиеся постепенным снижением их концентрации. Содержание общих липидов было ниже фоновых величин на 8,57 (р<0,05); 11,42 (р<0,05) и 23,45% (р< 0,01) соответственно на 10-й, 30-й и 60-й дни научно-хозяйственного опыта. По сравнению с контролем снижение концентрации общих липидов составило 9,11% (р<0,05), 7,09% (р<0,05) и 21,45% (р<0,01) соответственно по срокам наблюдений.
Кроме того, введение препарата способствовало значительным изменениям в содержании Р-липопротеидов и холестерола в разные периоды опыта.
Выявлено снижение концентрации Р-липо-протеидов на 19,31 и 22,24% на 30-е и 60-е сутки исследований по сравнению с фоном.
Наибольшее снижение концентрации холестерола произошло на 60-е сут. — до 4,29+0,06 ммоль/л при фоновом значении 6,42+0,11 ммоль/л. Данное изменение указывает на то, что хитозан обладает неспецифическим анти-холестеринемическим действием.
1. Показатели липидного обмена в организме коров на фоне применения хитозана (X+Sx; п=10)
Группа Фон Срок исследований, сут.
10 30 60
Общие липиды, г/л
I 6,63±0,10 6,69±0,16 6,34±0,18 6,48±0,13
II 6,65±0,15 6,08±0,17* 5,89±0,15* 5,09±0,18**
Р-липопротеиды, г/л
I 7,95±0,10 7,93±0,09 7,65±0,23 7,54±0,11
II 7,87±0,13 7,98±0,08 6,35±0,11 6,12±0,13
Холестерол, ммоль/л
I 6,38±0,13 6,41±0,07 6,28±0,12 6,35±0,10
II 6,42±0,11 6,39±0,10** 5,05±0,10 4,29±0,06**
Примечание: *р<0,05 **р<0,01 ***р<0,001
2. Динамика МДА, каталазы и церулоплазмина в организме коров на фоне применения хитозана (X+Sx; п=10)
Группа Фон Срок исследований, сут.
10 30 60
МДА, мкмоль/л
I 2,48±0,06 2,46±0,04 2,51±0,07 2,46±0,03
II 2,50±0,03 2,07±0,04* 1,77±0,04** 1,69±0,05**
Церулоплазмин, г/л
I 1,20±0,03 1,21±0,02 1,17±0,02 1,19±0,03
II 1,18±0,02 1,12±0,02 1,32±0,05** 1,44±0,05***
Каталазное число, мкмольН202
I 5,38±0,08 5,36±0,09 6,02±0,02 5,39±0,07
II 5,45±0,07 5,41±0,05 4,37±0,08* 4,23±0,04**
Примечание: *р<0,05 **р<0,01 ***р<0,001
Учитывая вышеизложенное, можно предполагать, что в организме коров опытной группы под действием хитозана угнетается наблюдавшийся жиромобилизующий эффект и снижается формирование транспортных форм эндогенного жира — липопротеидов низкой плотности.
Обладая антиоксидантными свойствами, хи-тозан повышает активность системы антиокси-дантной защиты организма импортированных коров. Из данных, представленных в таблице 2, видно, что содержание малонового диальдегида — конечного продукта перекисного окисления липидов — на 30-е сут. опыта составило 2,07 0,04 мкмоль/л, что на 29,20% (р< 0,01) ниже по сравнению с фоном и на 14,49% (р<0,05) относительно предыдущего периода наблюдений.
К концу научно-хозяйственного опыта (60-е сут.) концентрация малонового диальдегида в сыворотке крови коров опытной группы характеризовалась уменьшением в 1,48 раза по сравнению с фоновым значением. При этом у коров контрольной группы значения уровня содержания малонового диальдегида были в пределах от 2,48+0,06 мкмоль/л до 2,51+0,07 мкмоль/л.
Необходимо отметить, что изменения содержания малонового диальдегида на фоне применения хитозана тесно связаны с динамикой одного из основных показателей антиоксидант-ной системы организма — церулоплазмином. Так, снижение концентрации малонового диальдегида в указанные выше сроки сопровождалось значительным повышением уровня содержания церулоплазмина. Достоверное увеличение уров-
ня основного антиоксиданта сыворотки крови отмечается на 30-е и 60-е сут. исследований до 1,32+0,05 г/л и 1,44+0,05 г/л соответственно при фоновом значении 1,18+0,02 г/л (табл. 2).
На фоне применения хитозана на 60-й день опыта снижается каталазное число до 4,23+0,04 мкмоль Н2О2 при исходном уровне 5,45+0,07 мкмоль Н2О2. Вероятно, хитозан, обладая способностью улавливать активные формы кислорода, выполняет роль антиоксиданта широкого спектра действия, которая существенно усиливается при наличии аминогруппы в координационной сфере атома переходного металла.
Вывод. Обобщая полученные данные по влиянию хитозана на показатели липидного обмена, можно сделать заключение, что хитозан обладает антиоксидантными, гиполипидемическими и антихолестеринемическими свойствами, что подтверждается установленной взаимосвязью между малоновым диальдегидом и церулоплазмином, снижением уровня Р-липопротеидов и холестерола. Кроме того, полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что процессы перекисного окисления значительно ингибируются в результате проведённой коррекции хитозаном.
Литература
1. Мещерякова Г.В. Особенности обменных процессов у коров в условиях Среднего Поволжья и пути их коррекции: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Троицк, 2007. 24 с.
2. Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Успехи современной биологии. 1991. Т. 111. № 6. С. 923-931.
3. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б. Окислительный стресс. М.: Наука, 2004. 343 с.
4. Воскресенский О.Н., Левицкий А.П. Перекиси липидов в живом организме // Вопросы медицинской химии. 2003. Т. 16. № 6. С. 563-583.
