CC BY
10
Науковий вкник Л^вського нацюнального ушверситету ветеринарно! медицини та бютехнологш iMeHi С.З. Гжицького.
CepiH: Ветеринарнi науки
Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. Series: Veterinary sciences
ISSN 2518-7554 print ISSN 2518-1327 online
doi: 10.32718/nvlvet9615 http://nvlvet.com.ua
UDC 616.022.085.33
Effect of fluoroquinolones on the male chicken reproductive organs
H.A. Fotina, Y.M. Opanasenko
Sumy National Agrarian University, Sumy, Ukraine
Article info
Received 08.10.2019 Received in revised form
11.11.2019 Accepted 12.11.2019
Sumy National Agrarian University, G. Kondrat'eva Str., 160, Sumy, 40000, Ukraine. Tel.: +38-099-238-62-24 E-mail. : super.annafotina@ukr.net
Fotina, H.A., & Opanasenko, Y.M. (2019). Effect of fluoroquinolones on the male chicken reproductive organs. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. Series: Veterinary sciences, 21(96), 86-89. doi: 10.32718/nvlvet9615
The using of antibiotics in poultry has some disadvantages. The problem of antibiotic resistance of microorganisms is recognized globally and is currently one of the strategic goals worldwide. Fluoroquin-olones are an important and large group of synthetic antimicrobials that have great importance in the treatment of infectious-inflammatory poultry diseases of different etiologies. Fluoroquinolones have high bactericidal activity against a number of bacterial pathogens that infect poultry including E. coli, Hebsiell spp., Pseudomonas spp., Staphylococoeus spp. and Chlamydia spp. Enrofloxacin (ENR) is an antimicrobial agent belonging to the group of third-generation fluoroquinolones. ENR has been historically used as veterinary medicine for treatment of gastrointestinal and respiratory infections in several animal species, including poultrys cursing diseases caused by gram-positive and negative bacteria. Enrofloxacin presents 1,4-dihydro-1-cyclopropyl-7-(4-ethyl-1-piperazinyl)-6-fluoro-4-oxo-3-quinoli;3-quinoline carboxylic acid. A further synthesis allowed the reaching of active substances of cyclopropyl, as an antibacterial action to get further extension. A crystalline active substance with faint yellow color that was obtained to develop in high purity, is hardly soluble in water at pH 7, but as the molecule contains acidic and basic groups, it is easily dissolved at both alkaline and acid pH. The goal of the work. The purpose of our study was to investigate the sperm of male chicken after the use of enrofloxacin and to identify metabolites. Materials and methods of research. The researches were conducted in the conditions of vivarium clinics of the veterinary faculty and laboratories of the department of epizootology and parasitology of Sumy National Agrarian University. 80 male chickens were placed for research, which were kept in metal cages for 5-6 individuals. The use, care and transportation of birds for toxicological research were with all applicable animal welfare laws. All reasonable steps were taken to avoid or minimize discomfort, distress or pain of birds. Results of research and discussion. The differences between normal motility and defect sperm in control and enrofloxacin treated birds were not founded. Weight of testes, wattles and combs was not affected by drug. Ascorbic acid, total protein, testosterone and cholesterol concentration were similar in control and enrofloxacin treated groups. It is suggested that enrofloxacin at doses used were safe for male chicken. The administration of the drug "Enzin 10%" to the male chicken did not affect the concentration of ascorbic acid in the testicles, total protein and cholesterol. These indicators are actively involved in spermatogenesis. Thus, it can be concluded that the use of the drug "Enzin 10% " at therapeutic doses for 10 days had no negative effect on spermat-ogenesis of the male chicken.
Key words: enrofloxacin, antibiotic resistance, male chicken, animal welfare laws.
Вплив фторхшолошв на репродуктивш органи швниюв
Г.А. Фотша, Ю.М. Опанасенко
Сумсъкий нацюналъний аграрний утверситет, м. Суми, Украта
Застосування aHmu6iomuKie в nmaxiemqmei викликае все быьше занепокоення, адже це несе певш небезпеки. Проблема ан-mu6iomuKope3ucmeHmHocmi мiкроорганiзмiв визнана глобальною i в даний час е одним i3 стратегiчних завдань у всьому свт -стримування розвитку i розповсюдження антибiотикорезистентних мiкроорганiзмiв. Фторхтолони мають високу бактерицидну активтсть щодо низки бактерiальних збудниюв, яю викликають тфекцшш хвороби птахiв, включаючи E. coli, Hebsiell spp., Pseudomonas spp., Staphylococoeus spp. i Chlamydia spp. Фторхтолони - високоефективш синтетичш антибютики широкого
спектру антимикробно! ди, ят застосовуються для л^еання бактерiальних тфекцш уже 40 роте. Це препараты зi специфiчним мехашзмом ди на бактерiальнi клтини. Вони блокують фермент ДНК^разу бактерiальноi клтини ена^док чого знижуеться актиетсть ферменту та процес суперспiралiзацiцii хромосом стае не можлиеим. Це призеодить до порушення подту бак-терiальноi клтини. Метою нашого до^дження було до^дити сперму тенише тсля ежиеання енрофлоксацину та еиявити його метаболти. До^дження проеодилися е умоеах клтМ еiеарiю еетеринарного факультету та лабораторп кафедри еп1зоотологИ та паразитологи Сумського нащонального аграрного унiеерситету. Для до^дження було розмщено 80 тенике, яких утримуеали е металееих клЫках по 5-6 особин. Використання, догляд та транспортуеання птахiе для токсикологiчних до^джень еiдпоеiда-ли есм чинним законам про охорону теарин. Були ежитi еЫ розумт кроки, щоб уникнути чи мттазуеати дискомфорт, страж-дання чи бть птахiе. Р1знищ мiж нормальною рухлиектю та дефектом сперми у контрольних птах1е, як отримуеали енрофлок-сацин, не було еияелено. На еагу яечок, сережок i гребтще препарат не еплиеае. Вмкт аскорбтоео! кислоти, загальний емкт бтка, тестостерону та холестерину були подiбними у контрольних групах та групах, що отримуеали енрофлоксацин. Встаноеле-но, що енрофлоксацин у застосоеаних дозах буе безпечним для птищ. Задаеання препарату "Енцин 10% " теникам не еплиеало на концентращю аскорбтоео! кислоти е яечках, загально! кiлькостi бшка i холестерину. Щ показники актиено беруть участь у спер-матогенезi. Застосуеання препарату "Енцин 10% " у терапеетичних дозах протягом 10 дте не мало негатиеного еплиеу на сперматогенез у тенике.
Ключовi слова: енрофлоксацин, стштсть до антибютите, теники, закони про добробут теарин.
Вступ
Сьогодн е тенденция до зростання р1вня хрончних захворювань птиц бактер1ального походження (Lashev et al., 2015). Застосування антибютишв в пта-х1вницта викликае все бшьше занепокоення, адже це несе певн небезпеки (Mekala et al., 2014). Проблема антибютикорезистентносп м1крооргашзм1в визнана глобальною i в даний час е одним з стратепчних за-вдань у всьому свт - стримування розвитку i розпов-сюдження антибютикорезистентних мiкроорганiзмiв. Але швидшсть, з якою формуеться i розповсюджуеть-ся стшшсть мiкроорганiзмiв до антибактерiальних препарапв, вражае. Препарати, як були ефективними до сьогодш втрачають сво! властивосп й використання !х вимушено обмежуеться (Ackermann et al., 2003). Фторхшолони - високоефективш синтетичш антибю-тики широкого спектру антимшробно! ди, яш застосовуються для лшування бактерiальних iнфекцiй уже 40 рошв (Papich & Riviere, 2001; Mekala et al., 2014). Це препарати iз специфiчним механiзмом ди на бак-терiальнi клiтини. Вони блокують фермент ДНК-гiразу бактерiальноi клiтини, внаслiдок чого знижуеться актившсть ферменту та унеможливуеться суперспiралiзацiця хромосом.
Це призводить до порушення подшу бактерiальноi клiтини (Stojkovski, 2001; Yolande, 2005). Термiн фторхiнолони вщображае двi основнi особливостi !х хiмiчноl будови i належнiсть до класу хiнолiнiв та наявнiсть у структурi молекули фтору в шостому положенш гетерациктчно].' системи. Значення атому фтору, обов'язково у шостому положенш хшолшово-го циклу, е виршальним для проявления антимжроб-но! активностi та широти спектру ди. Замiна фтору на шший галовд, призводить до зниження антимжробно! активностi (Ackermann et al., 2003). Фторхшолони четвертого поколшня отримаш шляхом введення до !х складу атому фтору, що кардинально змшило анти-бактерiальну активнiсть i фармакок1нетику препаратiв (Posyniak et al., 2002; Haritova et al., 2011). В клшчну практику успiшно впроваджено моксифлоксацин, гатифлоксацин, енрофлоксацин, енрофлокс з високою ефективнiстю щодо анаеробiв. Фторхшолони швидко створюють бактерицидну концентрацию в органiзмi моногастричних тварин i дещо повiльнiше у тварин з багатокамерним шлунком (Bachoual et al., 2001). Вони
добре надходять в органи i тканини i створюють в них концентрацш, як у кров^ а в деяких випадках i вищу (Bachoual et al., 2001).
Важливою фармакологiчною властивiстю антибютишв групи фторхiнолонiв е широка дистрибуцiя !х у тканини, легке проникнення через бiологiчнi бар'ери, створення високо! концентраци у позаклiтиннiй рiдинi та цитоплазмi клiтин фторхiнолонiв - едино1 думки у дослвднишв немае. За 20 рошв застосування офлоксацину в клшчнш практицi, вказують однi автори (Haritova et al., 2011), чутливють ентеробак-терiй практично не змшилася. Мало резистентних штамiв видiлено помгж шiгел, коринебактерiй, колi бактерiй, гемоф№но1 палички. Iншi автори (Ackermann et al., 2003) зазначають, що проблема резистентносп бактерiй до фторхiнолонiв мае прак-тичне значення в птахiвництвi, якщо антибiотики застосовують для профшактики бактерiальних захворювань протягом тривалого часу (Souza et al., 2002; NOAH, 2010).
Описують фторхшолони як надзвичайно безпечш засоби для використання. Шчого не повiдомляеться про гхшй несприятливий вплив на розмноження. Але використання цих препаратiв у високих дозах, як поввдомляеться, викликае токсичш ефекти, включаю-чи iнгiбування нейромедiатор гамма-амшомасляно1 кислоти, розлади центрально1 нервово1 системи (ЦНС), судоми, проблеми з очима та ашропатш (Yolande, 2005; Haritova et al., 2011), але бракуе ш-формаци про 1хнш вплив на репродуктивнi функцii.
Метою нашого дослвдження було дослвдити сперму швнишв пiсля застосування енрофлоксацину i визначити метаболiти.
Матерiал i методи дослiджень
Дослвдження проводили в умовах вiварiю клiнiки ветеринарного факультету та лаборатори кафедри епiзоотологii та паразитологи Сумського нацюналь-ного аграрного ушверситету.
В дослiд були взяп пiвнi у вiцi 20-23 тижш, якi утримувались в металевих кликах по 5-6 особин згiдно з вимогами комiтету бiоетики. В примщеннях було 15 годинне штучне освплення i вiльний доступ до та води. Птицю подiлили на 4 групи по 20 голiв у кожнш. Птицi групам 1, 2 та 3 задавали препарат
"Енцин 10%" (НВФ "Бровафарма", Укра1на) у шль-koctí 10, 20 та 40 мг/кг ваги тша вщповщно. Препарат розводили у вод1 i задавали щодня протягом 10 д1б.
Контрольною була група № 4, яка отримували лише воду без препарату.
В кшщ дослiду вщ швшв була вiдiбрана сперма методом мехашчно! стимуляци.
Зразки сперми розводили в 10 раз у 2,9% розчиш депдрату цитрату натрiю i ретельно змшували для оцiнки прогресивно! моторики та концентрацп спер-ми.
Були зроблеш мазки, як1 були забарвленш еозин-нiгросином. Пiсля забою швнишв швидко вiдбирали сiменники, зважували та заморожували у редкому азотi та збертали при -21 °C до проведення аналiзу. Також вiдбирали i зважували гребшщ та сережки.
При проведенш бiохiмiчного аналiзу визначали концентрацш тестостерону в яечках методом радюь мунологiчного аналiзу (RIA) з використанням комплекту RIA Amersham (код TRK 600).
Вiдновлення становило 70%, результати були з урахуванням втрат, варiацiя аналiзу становила 45%. Загальний холестерин i аскорбiнову кислоту оцшювали спектрофотометрично (спектрофотометр Cecil CE373) методами Knobil et al. та Майкель вщповвдно.
Загальний бшок оцiнювали методом Бiурета (Sigma Kit No. 540). При проведенш статистичного аналiзу використовували тест Стьюдента для оцшки статистичного показника рiзницi мiж засобами та ймовiрнiстю (P).
Значения (P < 0,05) мае статистичне значення.
Результати та ix обговорення
Препарат "Енцин 10%" належить до групи фторхь нолонiв i мае широкий спектр антибактерiальноi дп. Пригшчуе рiст i розвиток грампозитивних i грамнега-тивних бактерiй - Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Clostridium perfringens, Corynebacterium spp., Escherichia coli, Haemophilus spp., Salmonella spp., Pastrurella spp., Pseudomonas aeruginosa, Bordetella spp., Campylobacter spp., Proteus spp., а також Mollicutes spp. Мехашзм дп полягае в шпбуванш активносп ферменту прази, що впливае на реплжа-щю спiралi ДНК в ядрi бактерiальноl клiтини.
Дю препарату "Енцин 10%" (д. р. енрофлоксацин) на вторинш статевi ознаки показано в таблицях 1 i 2. Встановлено, що вага ам'янишв, гребшця та сережок не змшилась пiд впливом енрофлоксацину, це дае можливiсть припустити, що шльшсть андрогену не було змшено.
Таблиця 1
Середня маса ам'янишв, гребшщв та сережок швнишв при р1зних дозах енрофлоксацину (n = 20)
Органи контроль енрофлоксацин (мг/кг)
10 20 40
^м'яники 1.41 ± 0,09 1.39 ± 0,02 1.38 ± 0,06 1.38 ± 0,04
Сережки 0.25 ± 0,07 0.26 ± 0,04 0.24 ± 0,05 0.25 ± 0,05
Гребшець 0.51 ± 0,08 0.52 ± 0,03 0.53 ± 0,06 0.51 ± 0,03
Доведено, що немае значно! р1зниц1 м1ж контрольною та дослщно! групами (P < 0,05)
Таблиця 2
Середнш ввдсоток прогресивно рухомих сперматозощв, дефектш сперми та нормально! сперми в контрол та дослщ (n = 20)
Сперма контроль - енрофлоксацин (мг/кг)
10 20 40
Нормальна 85.2 ± 0,08 83.3 ± 0,06 82.1 ± 0,08 81 ± 0,07
Рухливють 84.8 ± 0,04 82.1 ± 0,05 80.2 ± 0,06 83.2 ± 0,05
Дефекти 14,8 ± 0,03 16,7 ± 0,04 17,9 ± 0,05 19.1 ± 0,04
Встановлено, що немае значно! р1знищ м1ж контрольною та обробленою групами (P < 0,05)
Але при шдвищенш дози енрофлоксацину не мав негативного впливу на тестостерон яечок, не
рухливють спермпв знижувалась Енрофлоксацин було впливу i на шш1 показники сперми (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив енрофлоксацину на концентраци тестостерону, аскорбшово! кислоти, загального бiлка i холестерину в аменниках (n = 20)
Параметри сперми контроль енрофлоксацин (мг/кг)
10 20 40
Тестостерон (мкг/г) Аскорбiиова кислота (мкмоль/г тканини) Загальний бшок (мг/г тканини) Холестерин (мкмоль/г тканини) 13,3 ± 0,07 22,3 ± 0,06 187,1 ± 0,08 12,6 ± 0,03 14,1 ± 0,05 23,1 ± 0,04 182,2 ± 0,06 12,5 ± 0,04 13,2 ± 0,04 21,4 ± 0,05 186,4 ± 0,05 12,4 ± 0,05 14,2 ± 0,08 22,1 ± 0,07 190,2 ± 0,06 12,7 ± 0,05
Доведено вiрогiднiсть отриманих результата (P < 0,05)
Тривалють задавання препарату "Енцин 10%" була такою ж, як зазвичай використовують цей препарат для лшування бактер1альних хвороб шиш. Дози були дещо завищеш - з метою точного визначення негати-вних наслщшв на сперматогенез.
Висновки
Задавання препарату "Енцин 10%" твникам не впливало на концентращю аскорбшово1 кислоти в яечках, загально1 шлькосп бшка i холестерину. Ц показники активно беруть участь у сперматогенеза Таким чином, можна зробити висновок, що застосу-вання препарату "Енцин 10%" у терапевтичних дозах протягом 10 дшв не мало негативного впливу на сперматогенез у швнишв.
References
Ackermann, G., Tang-Feldman, Y.J., Schaumann, R., Henderson, J.P., Rodloff, A.C., Silva, J., & Cohen, S.H. (2003). Antecedant use of fluoroquinolones is associated with resistance to moxiflocacin in Clostridium difficile. Clin Microbiol. Infect., 9(6), 526-530. doi: 10.1046/j.1469-0691.2003.00559.x. Bachoual, R., Ouabdesselam, S., Mory, F., Lascols, C., Soussy, C.J., & Tankovic, J. (2001). Single or double mutational alterations of gyrA associated with fluoro-quinolone resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli. Microbiol. Drug Resist., 7(3), 257-261. doi: 10.1089/10766290152652800. Haritova, A., Urumova, V., Lutckanov, M., Petrov, V., & Lashev, L. (2011). Pharmacokinetic-pharmacodynamic indices of enrofloxacin in Escherichia coli O78/H12 infected chickens. Food Chem. Toxicol., 49(7), 15301536. doi: 10.1016/j.fct.2011.03.044. Knoll, U., Glunder, G., & Kietzmann, M. (1999). Comparative study of the plasma pharmacokinetics and tissue concentrations of danofloxacin and enrofloxacin
in broiler chickens. J. Vet. Pharmacol. Therap., 22(4), 239-246. doi: 10.1046/j.1365-2885.1999.00217.x.
Lashev, L.D., Dimitrova D.J., Milanova, A., & Moutaf-chieva, R.G. (2015). Pharmacokinetics of enrofloxacin and marbofloxacin in Japanese quails and common pheasants. Br. Poult. Sci., 56(2), 255-261. doi: 10.1080/00071668.2014.998989.
Mekala, P., Jagadeeswaran, A., Arivuchelvan, A., Senthilkumar, P., Nanjappan, K., & Gopala Krishna-murthy, T.R. (2014). Pharmacokinetics of enrofloxacin after single intravenous and oral bolus administration in broiler chicken. Intern. J. Advanced Vet. Sci. Technol., 3, 99-105. http://scientific.cloud-journals.com/index.php/IJAVST/article/view/Sci-190.
National Office of Animal Health, NOAH (2010). The Use of Fluoroquinolones in Animal Health, Briefing Document No.18. www.noahcompendium.co.uk.
Papich, M.G., & Riviere, J.E. (2001). Fluoroquinolones antimicrobial drugs. In: Veterinary Pharmacology and Therapeutics, H.R. Adams (ed.), 5th edition, Iowa State University Press, Iowa, 898-917.
Posyniak, A., Zmudzki, J., & Niedzielska, J. (2002) Liquid chromatography analysis of enrofloxacin and ciprofloxacin in chicken blood spotted on filter-paper disks. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci, 780(2), 309-314. doi: 10.1016/s1570-0232(02)00540-8.
Souza, M.J., Bittencourt, C., & Morsch, L. (2002). LC determination of enrofloxacin. J Pharm Biomed Anal, 28(6), 1195-1199. doi: 10.1016/s0731-7085(01)00673-2.
Stojkovski, V. (2001). Veterinary Clinical Biochemistry. 1st ed., Kiro Dandaro, Bitolya.
Toutain, P.L., Bousquet-Melou, A. (2004). Plasma terminal half-life. J. Vet. Pharmacol. Therap., 27(6), 427439. doi: 10.1111/j.1365-2885.2004.00600.x.
Yolande, B. (2005). The Veterinary Formulary, 5th edition, Pharmaceutical Press, London, 163-219.
