Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование органической матрицы костной ткани и степень ее минерализации у цыплят-бройлеров в антенатальный и постнатальный периоды роста и развития

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Формирование органической матрицы костной ткани и степень ее минерализации у цыплят-бройлеров в антенатальный и постнатальный периоды роста и развития"

л (ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНй~]КШЕЗСг/.'1 ЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ' 'ФИЗИОЛОГИИ, БИОХИМИИ И ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

На правах рукописи

КАРТАМШЕВА Надежда Владимировна

УДК 636.52/58:591.392:636.087. 24:636.085.16:577.161.1

ФОРМИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ КОСТНОЙ ТКА1Ш И СТЕПЕНЬ ЕЕ ЮШЕРАЛИАЦИИ У ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ В АНТЕНАТАЛЬНЫЙ И ПОСТНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОДЫ РОСТА Н РАЗВИТИЯ

03.00.04 - биохимия

I

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Боровск - 1993

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственнных животных и Белгородском сельскохозяйственном институте (учебно-научном центре по сельскому хозяйству).

Научный руководитель - доктор биологических наук, член-корреспондент РАСХН, профессор Б.Д.Кальницкий

Официальные оппоненты :

В.Л.Владимиров - доктор биологических наук, профессор; В.М.Газдаров - кандидат биологических наук, доцент.

Ведущее учреждение - Московская ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева

Защита диссертации состоится "02" марта 1994 г. на заседании специализированного совета Л.020.17.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания с.-х. животных

Адрес: 249010, г.Боровск, Калужская обл., ВНИИФБиП с.-х. животных

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института : Автореферат разослан "27" января 1994 г. -1 ,

Ученый секретарь специализированного Совета

В.И.Дудин

1. Общая характеристика работы

I

1.1. Актуальность темы. В условиях современной технологии промк::; ленного птицеводства интенсивная селекция мясной птицы на увеличение скорости роста живой массы без учета особенностей формирования костной ткани и прочности скелета привела к увеличению частоты патологий конечностей, особенно у-цыплят-бройлеров. Следовательно, изучение обмена веществ и разработка способов профилактики нарушений метаболических процессов в костной ткани приобретают особую актуальность. В последние годы интенсивно ведутся исследования - по изучению основных закономерностей остеогенеза и выявлению механизмов взаимодействия органических и кристаллических структур в костной ткани СЛ.И.Слуцкий, 1985; В.М.Жуков, 1990; A.L.Bockey, A.S.Posner, 1984; В.И.Фисинин и др., 1990).

В настоящее время костная ткань рассматривается как многофункциональная система, обладающая высокой метаболической активностью, и очень чувствительна к воздействию экзо- и эндогенных факторов. Особая роль костной ткани отводится и в регулировании минерального гомеоста-за в организме животных и птицы, а также взаимосвязи происходящих в ней метаболических процессов с другими системами организма (Б. С.Каса-вина, В.П.Торбенко, 1979). Главной особенностью костной ткани является способность ее органического матрикса минерализоваться (А.Хем. Д.Кормак, 1963). Нормальное функционирование всей костной. системы определяется состоянием ее органического матрикса, основную часть которого составляет коллаген - 95% белка и 89-97% - азота костной ткани. Коллаген определяет важнейшие механические свойства костной ткани -прочность и эластичность, участвует в процессах минерализации и деминерализации, выполняя роль гетерогенного катализатора, ответственного за упорядоченное образование и локализацию кристаллов оксиапатита (У.Ныоман," М.Ньюман, 1961; В.Н.'Никитин и др.,'1977).

В процессе онтогенеза костная ткань постоянно находится в-'состоя-нии обновления и ремоделирования, одновременно отражая сложные структурные и функциональные преобразования, происходящие в организме на различных уровнях, непосредственно участвует в-обмене веществ, -особенно минеральном; выполняя функцию подвижного депо минеральных ком- • понентов. Развитие нормального костяка связано с обеспечением растущего организма птицы- минеральными веществами, прежде всего кальцием и фосфором, недостаток- которых ведет к замедлению роста и возникновению ■различных патологий (В.И.Георгиевский и др.,1979; А.П.Шицкова. 1984). .

- В литературе имеются отдельные сведения о возможности предотвращения нарушений обмена веществ в костной ткани и деформации скелета у

цыплят-бройлеров при интенсивном их выращивании путем обогащения рационов витамином Дз, отходами пивоваренного и спиртового производства. В связи с этим представляет научный интерес использование этих нетрадиционных кормов не только в качестве источников энергии и питательных веществ, но и как источников ряда биологически активных компонентов, которым отводится особая роль в предупреждении нарушений процессов формирования скелета у птиц (J.Plawnik, L.Scott, 1980; И.В.Петрухин,1989).

1.2. Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы состояла в изучении особенностей формирования и степени минерализации органической матрицы костной ткани у мясных цыплят кросса "Бройлер-6" в онтогенезе и в зависимости от факторов питания. \

В план исследований входили следующие задачи:

- изучить динамику морфофункциональныхi изменений костной ткани' цыплят-бройлеров в'анте- и постнатальный периоды роста и развития;

- выявить возрастные особенности накопления коллагеновых и некол-; лагеновых белков,- уровень содержания гликозаминогликанов в костной ткани бройлеров; ; ■ '■

- изучить интенсивность процессов ¡минерализации костной ткани у-цыплят в онтогенезе;

- определить особенности формирования органической матрицы костной ткани и степень ее минерализации у мясных цыплят при обогащении комбикормов витамином Дз; сухими пивными дрожжами или кормовой микробной биомассой.

1.3. Положения, выносимые на защиту.

1. В процессе остеогенеза в костной ткани цыплят-бройлеров происходят непрерывные изменения, обусловленные различной интенсивностью метаболизма органических и ' минеральных компонентов в зависимости от возраста, типа кости и изучаемых кормовых факторов.

2. В метаболических процессах костной ткани бройлеров наиболее существенные изменения происходят в конце антенатального (последнюю неделю) и в период раннего постнатального онтогенеза.

3. Интенсивность формирования органической матрицы костной ткани и степень ее минерализации у цыплят кросса "Бройлер-6" характеризуется периодичностью. Критическим периодом для цыплят-бройлеров является возраст 42 суток. К этому периоду снижаются - механические характеристики костей скелета; зольность; величина отношения Са:Р; Ca:N; коллаген: неколлагеновые белки'при повышении величины отношения гексозами-на к оксипрслину, что указывает на -.недостаточную зрелость костной ткани. •

1.4. Научная новизна. -Впервые с использованием современных биохи-

мических и физиологических методов дана комплексная оценка особенностей формирования органической матрицы костной ткани и степени ее минерализации у цыплят-бройлеров в различные периоды онтогенеза и в зависимости от факторов питания. Показано, что в конце антенатального и в 'ранний постнатальный период роста и развития бройлеров происходит интенсивное депонирование органических компонентов костной ткани, а степень ее минерализации достигает своего максимума к 28-суточному возрасту птицы. При этом обнаружено, что периферический и осевой скелет характеризуются различной интенсивностью накопления коллагеновых белков. Так, в переферическом скелете бройлеров максимальное содержание коллагеновых белков отмечалось в суточном, а в осевом - в 7-су-точном возрасте постнатального онтогенеза.

1.5. Практическое значение работы. В резудьтете проведенных нами исследований обоснована необходимость учета критического периода роста бройлеров (возраст 42 суток) в процессе фбрмирования органической матрицы костной ткани и степени ее минерализации у цыплят кросса "Бройлер-6".

■ Для повышения степени минерализации скелета и прочностных характеристик костной ткани цыплят во второй период выращивания (возраст . 28-56 суток) рекомендуется обогащение комбикормов сухими пивными дрожжами или кормовой микробной биомассой в количестве 2.57, от массы рациона; витамин Д целесообразно вводить в профилактической дозе, увеличенной на 30%.

Материалы исследований по возрастным особенностям остеогенеза рекомендуется использовать в дальнейших научных исследований при изучении метаболизма костной ткани в норме и патологии.

1.6. Апробация работы. Результаты исследовании доложены на ежегодных заседаниях методического совета Белгородского сельскохозяйственного института по результатам НИР -(Белгород, 1988-1991); на меж- -лабораторном заседании отдела питания ВНИИФБиП с.-х.животных (Бо-„ ровск, 1993). ■

1.7. Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.

1.8. Объем диссертации. Диссертация состоит из-введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения,- _заключения, выводов, предложений, списка литературы и приложения. Диссертация содержит 184 страницы машинописного текста, включая 32 таблицы и 4 рисунка. Библиографический указатель литературы включает 338 работ, из них-183 зарубежных авторов;

, 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ i

Опыты проводили на эмбрионах и цыплятах-бройлерах кросса "Брой-лер-6" в условиях птицесовхоза "Лопанский" Белгородской области. Биохимические анализы выполнены ь лаборатории биологических исследоваШий Белгородского СХИ и лаборатории минерального питания ВНИИФБиП с.-х. животных. Для изучения особенностей формирования скелета цыплят в процессе эмбриогенеза исследования проводили на куриных эмбрионах 15-, 17- и ,19-суточного возраста. Для этого отбирали по 90 штук :инку-бируемых яиц и помещали их на 30 минут в холодильную камеру, чем вызывали гибель эмбрионов. После вскрытия яиц для анализа брали образцы большеберцовой, бедренной и грудной костей эмбрионов. j

В постнатальный период для изучения процессов роста и развития костной ткани убой птицы проводили методом декапитации в суточном ; возрасте - в(количестве 50 голов, в 7-суточном - 40 голов и 14-суточ-ном - 30 голов.

Для изучения влияния витамина Дз, сухих пивных дрожжей и кормовой микробной биомассы на процессы формирования костной ткани; цыплят-бройлеров эксперимент был проведен с 14- до 56-суточного возраста. Для этого из партии цыплят одного вывода было сформировано 4 группы птицы по 500 голов в каждой.

Птица первой (контрольной) группы получала основной рацион (ОР), представленный полнорационным комбикормом ПК-5 и ПК-6 соответственно периодам выращивания.

Исходя из важности витамина Д в регуляции метаболизма костной ткани, мы поставили своей задачей изучить роль этого витамина в процессах формирования органической матрицу костной ткани и ее минерализации у бройлеров в различные возрастные периоды. С этой целью в рацион цыплят -второй (опытной) труппы вводили витамин Дз в профилактической дозе, увеличенной -на 30Z, т.е. добавка сверх установленной нормы составила 450 МЕ (11.2 мкг) на 1 кг корма в стартовый период выращивания и 300 МЕ (7.5 мкг) в финишный период.

Птица третьей (опытной) группы в составе комбикорма вместо .2.5% кормовых дрожжей получала 2.5£ сухих.пивных дрожжей.

В рационе цыплят-бройлеров четвертой (опытной) группы 2.5Z кормовых дрожжей заменяли аналогичным количеством кормовой микробной • биомассы.

. В период исследований учитывали: .прирост массы тела путем взвешивания в 14, 28, 42 и 56-су точном возрасте, расход кормов, сохранность поголовья и патологию опорного аппарата 'цыплят-бройлеров.

В ходе эксперимента с целью отбора образцов большеберцовой, бед-

ренной и грудной костей в 28, 42 и 56-суточном возрасти проводили убой цыплят по 10 голов из каждой группы. '

Исследуемые кости очищали от мягких тканей и немедленно замораживали в жидком азоте для определения активности щелочной фосфатазы. Образцы большеберцовой и бедренной костей разделяли на и- -следуемые зоны: i-пифизы с метафизарными пластинками роста и диафиз.

Об общем содержании белковых соединений в костной ткани судили на основании определения белкового азота (по Кьельдалю); коллагеновых белков по концентрации оксипролина, а неколлагеновых белков-по содержанию тирозина. Содержание оксипролина и тирозина определяли после предварительного гидролиза тканей по методу Л.И.Слуцкого (1&69). Колориметрическое определение оксипролина в образцах проводили по методу Т.В.Замараевой (1977). Количество тирозина определяли по методу G.Ceriotty, L.Spandrio (1957) в модификации Л.И.Слуцкого (1969) по реакции с а-нитрозо-8-нафтолом.

-Для количественной характеристики гликозам^ногликанов определяли содержание гексуроновых кислот методом М.Bitter, H.Muir (1962) по карбазо.товой реакции и гексозаминов-по методу;В.К.Леонтьева. А.Н.Гайдамак (1978). ;

Определение активности щелочной фосфатазы проводили по методу A.Bodansky в модификации Е.Д.Пономаревой (1968).

Для характеристики компонентов неорганической фазы в образцах костной ткани определяли содержание кальция и магния методом атомно- абсорбционной спектрофотометрии, фосфора - методом V.G.Puls (1961) и золы - сжиганием в муфельной печи при 450-500°С.

Механические характеристики большеберцовой и бедренной костей определяли по методу, описанному в методических указаниях по изучению минерального обмена у с.-х. животных (Б.Д. Кальницкий( и соавт., 1988). Экспериментальный материал обработан методом вариационной статистики по -Стьюденту (Г.Ф.Лакин, 1980).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

3.1. Возрастные особенности роста и развития скелета у цыплят-бройлеров

При анализе данных по динамике живой массы бройлеров можно отметить (см. табл/ 1); что прирост массы цыплят во все возрастные периоды - соответствовал стандарту для кросса "Бройлер-6". Наиболее интенсивный прирост в 5.8 раза (Р < 0.05) наблюдался у птицы в возрасте

1-14 суток; в дальнейшем прирост1 массы тела был менее значительным и с 14 до 23 суток увеличился в 3.1 раза (Р<0.05); с 28 до 42 суток - в 1.8 раза I Р<0.05); с 42 до 56 суток - в 1.4 раза (Р<0.05). Лучшие показатели по приросту живой массы отмечали у цыплят II группы, получавших витамин Дз в дозе на 30% выше профилактической^ к концу периода выращивания эта птица превосходила.контроль на 4.0% (Р<0.05). Живая масса цыплят III группы, получавших сухие пивные дрожжи к 56-су-точному возрасту, была выше, чем в контроле, на 3.1% (Р<0.05). При включении в состав рациона птицы: IV группы кормовой микробной биомассы, масса тела цыплят увеличилась на 3.7% (Р<0.05).

Таблица 1

Динамика живой.масЬы цыплят-бройлеров, г

Группы|

Возраст, сутки

1 I

| 14 :| 28 | 42 |

56

|Среднесуточный |прирост,г

37.7+ . ±0.6

64.3+ 217.8+681.3+ 1225.0± 1720.4+

±0.9

+1.1 * ±4.3

±7.7 +13.2

30.0

II

218.0± 705.6± ±1.1 +4.9"

1268.2+ 1789.2+ ±10.0** ±12.4**

31.3

III

217.7± 695.3± ±1.2 • ±5.1*

1260.3± 1773.8± ±9.5** ' ±11.2**

31.0

IV

218.1± ±1.2

696.0+ ±4.9*"

1261.8± ±8.-9**

1784.4+ ±11.1**

31.2

Здесь и далее: * - Р<0.05 по сравнению с Предыдущим возрастом ** - Р<0.05 по сравнению с контролем

Сохранность птицы была выссжой во всех группах и составила 97.0 -98.4%. Данные морфологических и морфометрических исследований показывают, что наиболее интенсивный рост большеберцовой, бедренной и грудной костей зарегистрирован в период раннего постнатального онтогенеза бройлеров. К моменту вывода цыплят (суточный возраст) абсолютная масса костей конечностей была выше, чем грудной кости,-однако с 1-7-су-точного возраста скорость прироста большеберцовой .и бедренной костей снизилась при более интенсивном приросте массы грудной кости, которая увеличилась в 2.9 раза . В возрасте 7-14 суток прирост массы костей

I

*

конечностей вновь возрос (в среднем в 3.2 раза). В дальнейшем, до 56-суточного возраста птицы, интенсивность роста изучаемых костей снизилась. Морфологические показатели, а также индексы морфометрии костей скелета цыплят опытных групп, были выше, чем в контроле, при этом в костной ткани бройлеров I1 группы эти различия были более вы-' раженными.

С возрастом цыплят прочность большеберцовой и бедренной костей на сжатие увеличивалась, а на изгиб снижалась. У бройлеров 42-суточного возраста установлено некоторое снижение механической прочности опорных костей конечностей.

3. 2. Метаболические компоненты органической матрицы костной ткани

Динамика содержания воды и азота. Данные по содержанию воды в костной ткани эмбрионов и цыплят-бройлеров свидетельствуют о проявлении возрастной дегидратации скелета. Так, за период с 1 до 56-суточ-ного возраста цыплят уровень воды в эпифазах большеберцовой и бедренной кости снизился на 23.3 и 26.5% (Р<0.05), а в диафазах на 43.5 и 45.3% (Р<0.05), в грудной кости - на 34.3% (Р<0;05). Характерно, что содержание воды в эпифазах трубчатых костей было выше, чем в диафазах в 1.7-2.3 раза во все возрастные периоды, и, по-видимому, обусловлено различной функцией "этих участков костей, напряженностью обменных процессов, а также соотношением минеральной и органической фазы в костях. В ходе эксперимента (с 14 до 56-суточного возраста) в исследуемых костях скетета цыплят всех опытных групп прослеживалось закономерное снижение концентрации воды, как и в костной ткани птицы контрольной группы.

При анализе динамики содержания азота в большеберцовой, бедренной и грудной костях скелета цыплят-бройлеров разного возраста установлено, что с возрастом птицы, особенно к концу антенатального и в ранний постнатальный периоды онтогенеза, происходит снижение концентрации общего азота в костной ткани, которое совпадает, с повышением уровня компонентов минеральной фазы. Так, с 1 до 14-суточного возраста птицы концентрация общего азота в эпифизах большеберцовой и бедренной костей снизилась на 18.0 и 25.0% (Р<0.05),а в диафизах - на 35.4 и 30.0% (Р<0.05) соответственно. В возрасте 42-х суток в трубчатых костях скелета цыплят наблюдалась тенденция к увеличению содержания общего азота, что, по-видимому, связано с'повышением синтеза неколлагеновых белков и снижением минеральной насыщенности костной ткани, и свидетельствует о замедлении процессов оссификаций костей в ¡этот возрастной

период. Несмотря на это, к концу периода выращивания, общей тенденцией, характерной для всех групп птицы, являлось снижение концентрации общего азота в исследуемых костях скелета, которое совпадает с повышением уровня компонентов минеральной'фазы. Установленная нами закономерность по динамике содержания общего азота в костях скелета была практически одинаковой для всех групп цыплят и не зависила от факторов питания.

Таблица 2

Уровень и соотношение коллагеновых и неколлагеновых белков в костной ткани цыплят-бройлеров, г в 100 г сухой обезжиренной ткани

Возраст, сут.

Название кости

Показатель | больщеберцовая | бедренная

эпифиз | диафйз | эпифиз | диафиз

Грудная

Антена-таланый период 15

19

КБ НКБ КБ:НКБ

КБ НКБ КБ:НКБ

15.34 6. Об 2.53

21.36* 3.61* 5^93*

17.23 6.95 2.48

20.24* 4.60* 4.42*

22.00 6.^7 3.25

Постна-тальный .период 1

7

КБ НКБ КБ:НКБ

КБ НКБ КБ:НКБ

23.08 3.63* 6.42*

17.66 4.06* 4.38*

22.55 2.08* 10.97*

22.25 2.06 10.86

22.21 4.72* 4.76*

18.13 ' 4.19 4.38

20.62 2.81* 7.35*

21.14 2.10* 10.08*

17.99* 5.42* 3.30

23.85* 4.54* 5.31*

14

КБ НКБ КБ:НКБ

15.69 4.13 3.81*

20.35 2.09 9.76*

15.64 4.39 3.64"

20.47 2.12 9.59

20.31 ' 4.35 '4.71

.28 42 56

КБ:НКБ

I

КБ:НКБ

КБ:НКБ

3.42

1.65*

2.65*

10.56 4-19* 8.02*

3.86 . 1.66" 2.62*

10.50-

3.91'

7.02

3.08*

3.68

2.07*

Уровень и соотношение коллагеновых и неколлагеновых белков. Содержание в органическом матриксе костной ткани основных компонентов -коллагена и неколлагеновых белков является-важным условием его формирования. Анализ проведенных нами исследований показывает, что в период эмбриогенеза с 15 до 19 суток содержание коллагена в большеберцо-вой и бедренной костях достверно повышалось на 39.2 и 17.5% (табл.2). К моменту вылупления цыплят (1 сутки) концентрация коллагеновых белков в эпифизах и диафизах большеберцовой и бедренной костей достигала максимальных величин. Высокий уровень коллагенообразования и кальци-фикации скелета в антенатальный .период и к моменту вылупления-необходимы для обеспечения механической прочности опорных структур организма. В грудной кости суточных цыплят, по сравнению с 19-суточными эмбрионами, уровень коллагена снизился на 18.2% (Р<0.05).'

Таким образом,можно констатироватьчто максимальное развитие сети коллагеновых волокон, которые в дальнейшем минерализуются и обеспечивают прочность опорных тканей, наблюдалось в периферическом скелете цыплят (большеберцовая и бедренная кость) в конце антенатального и в ранний постнатальный периоды роста и развития цыплят. В осевом скелете (грудная кость) максимальный уровень коллагенообразования отмечен на седьмые сутки постнатального онтогенеза. Следует -отметить, что у бройлеров 42-суточного возраста, по сравнению с предыдущим (табл. 3), отмечено снижение синтеза коллагена в эпифизах большеберцовой и бедренной костей на 17.7 и 20.5% (Р<0.05), в диафизах-на 24.5 и 25.5% (Р<0.05) соответственно, что, по-видимому, отрицательно сказалось на процессах минерализации костной ткани опорных- конечностей птицы. К концу периода выращивания цыплят концентрация коллагеновых белков в диафизах трубчатых костей повысилась. При включении в рацион бройлеров сухих пивных дрожжей, кормовой микробной биомассы или витамина Дз отмечалось повышение содержания общего коллагена в исследуемых костях скелета цыплят к концу периода их выращивания.

Известно,'что в органическом матриксе кости коллаген находится в тесной связи с неколлагеновыми белками. Они являются наиболее активными белками соединительной ткани и играют особую роль в процессах минерализации именно на ранних этапах онтогенеза, когда происходит усиленная эпитаксия кальцийфосфата в коллагеновой матрице. Нами установлено, что в период с 15 до 19 суток эмбриогенеза происходит понижение количества неколлагеновых белков в большеберцовой кости, на 40.4% -'(Р<0.05), в бедренной-на 33.8% (Р<0.05>. К суточному возрасту цыплят концентрация неколлагеновых белков продолжала снижаться в большеберцовой и грудной костях на 21.0% (Р<0.05), а в бедренной-на 18.1% (Р<0.05) по сравнению с 19-суточными эмбрионами. Содержание об-

Таблица 3

Содержание общего коллагена в костной ткани цыплят-бройлеров, г в 100 г сухой обезжиренной ткани

Возраст,

сут.

Группы

Название кости

болыиеберцовая | бедренная

Грудная

эпифиз | диафиз | эпифиз | диафиз |

28

42

56

I 14. .70 20. .57 15.32 20. .50 17.71*

II .14, .78 20. .56 15.74 20. .47 12.56**

III 15. .50** 21. .98** 15.84 22. .16** 14.07**

IV 15. .45 20. .77 15.08 20. ,44 19.20**

I 12. ,09* сл ,53* 12.18* 15. ,27* 18.65

II 9. ; 53** 12. 75** 9.21** 11. ,89** 19.75

III 8. 68** 11. 66** 8.74** 11. .19** 19.87

IV 9. ю**: 11. 73** 8.83** 12. ,03** 19.79

I 12. 16' 17. 75* 12.16 17. 15* 16.62*

II 13. 68** 17. 80 14.13** 18, 06 20.30**

III 14. 44** 17. 83 14.29** 18. 11 19.05**

IV 15,33** 17. 54 15.97** 17.82 18.69**

щего коллагена в диафизах изучаемых костей было выше, чем в эпифизах во все возрастные периоды, а уровень неколлагеновых белков, наоборот, был выше в эпифизах, что 'указывает на стадийность и неодинаковую интенсивность процессов формирования, костной ткани в различных ее участках. •

К 42 суткам, по сравнению с 28-суточным возрастом, наблюдалось повышение -уровня неколлагеновых белков в диафизах большеберцовой и бедренной костей в среднем в 2.1 раза (Р<0.05), а в эпифизах этих костей - в 1.7 раза (Р<0.05), что свидетельствует об увеличении органической фазы костной ткани"и снижении процессов ее минерализации. К 56 суткам концентрация неколлагеновых белков в трубчатых костях снизилась в 1.-6 раза (Р<0.05) по-сравнению с предыдущим возрастом.•

Известно, что -неколлагеновые белки в костной ткани существуют в •двух пулах: тесно связанном с коллагеном состоянии-или свободном, то есть в растворимой фракции. Последние более активно участвуют в мине-.

шизации кости и их доля с возрастом животных снижается.

В наших экспериментах (табл. 2) установлено, что в период антена-■изьного онтогенеза величина соотношения коллагеновых и неколлагено-« белков в большеберцовой и бедренной костях эмбрионов достоверно звысилась в 2.3 и в 1.8 раза соответственно, что указывает на интен-геное коллагенообразование в костях скелета к концу эмбриогенеза, тедует отметить, что в период подготовки эмбрионов к выводу (19 су-ж) и в суточном возрасте иуплят уровень коллагенообразования в элыпеберцовых костях был выше по сравнению с бедренными в среднем на 3.0% (Р<0.05). В периферическом скелете цыплят суточного возраста гмечался максимальный уровень биосинтеза коллагена, о чем свидетель-гвует повышение отношения коллаген:неколлагеновые белки во всех частках большеберцовой и бедренной костей. В осевом скелете (грудная эсть) наиболее высокое значение отношения коллаген:неколлагеновые элки установлено в '7-суточном возрасте цыплят, что в 1.6 раза Р<0.05) выше, чем в суточном.

В возрасте 42 суток (табл. 2) отмечено значительное снижение от-ошения коллаген:неколлагеновые белки в эпифизах большеберцовой и едренной костей на 52.0-57.0% (Р<0.05), в диафизах этих костей на 0:0-63.0% (Р < 0.05) по сравнению с предыдущим возрастом. Известно, то высокий уровень содержания неколлагеновых белков характерен для езрелой эмбриональной костной ткани. Поэтому возрастание концентрами неколлагеновых белков в трубчатых костях скелета (опорные конеч-ости) свидетельствует о торможении созревания органического матрикса :ости. Однако в конце выращивания-бройлеров (56 суток) за счет уверения доли коллагеновых белков отмечалось повышение величины данно-о отношения в эпифизах в 1.6 раза (Р<0.05), в диафизах-в 1.8 раза Р<0.05) по сравнению с предыдущим возрастом. В.грудной кости этих сыплят данное отношение снизилось на 43.7% (Р<0.05):

Содержание гликозаминогликанов "в костной ткани. Известно, что 'ликозаминогликаны, являясь одним из компонентов органического матрикса кости,определяет ее видовые, функциональные и возрастные особенности. Будучи простетической группой углеводно-белкового комплекса - протеогликана, они участвуют в биосинтезе коллагеновых структур и IX кальцификации, обеспечивая,таким образом, тройную связь между бел-совыми,' углеводными и минеральными компонентами костной ткани. Умень-пе.ние содержания гликозаминогликанов способствует снижению стабилизации коллагеновых волокон. Данные наших исследований свидетельствуют, что содержание уроновых кислот, характеризующих уровень гликозаминогликанов в костной ткани, подвержено существенным колебаниям и зависит от возраста птицы и условий кормления. В период раннего постнатально-

го онтогенеза цыплят концентрация уроновых кислот в трубчатых костях увеличилась, что объясняется повышенным синтезом сульфатированных ГАГ (к ним относятся уроногь'е кислоты) в период, предшествующий интенсивной минерализации костной ткани. Наиболее выраженные процессы кальци-фикации скелета'нами обнаружены у цыплят 28-суточного возраста, при этом концентрация уроновых кислот в диафизах большеберцовок и бедренной костей повысилась на 19.9 и 15.9£ (Р<0.05). В трубчатых костях скелета цыплят 42-суточного возраста, при снижении уровня ГАГ в среднем на 40.ОХ : (Р<0.05), наблюдается снижение биосинтеза коллагена при одновременном повышении уровня неколлагеновых белков.

Существенные колебания обнаружены и по содержанию общих гексоза-минов в костной ткани цыплят разного возраста. Так, в период раннего постнатального онтогенеза максимальное содержание гексозамина обнаружено в костях' цыплят суточного возраста (рис. 1). В процессе выращивания птицы отмечалось закономерное снижение уровня тексозамина во всех исследуемых костях скелета. Следовательно, с увеличением уровня накопления минеральных компонентов в костной ткани цыплят концентрация гексозамйнов в органическом матриксе падает, что свидетельствует об усилении процессов минерализации скелета птицы. ;

Важным показателем биологической зрелости кости является отношение гексозамина к оксипролину, который характеризует наличие коллагеновых белков в костной ткани и выраженность процессов коллагенообра-зования. По нашим данным^подтверждением усиления процессов биосинтеза коллагена в исследуемых костях является снижение коэффициента гексо-замин.-оксипролин в антенатальный и ранний постнатальный пероиды онтогенеза цыплят. Установлено, что в период интенсивной подготовки костной ткани к минерализации происходит значительное накопление гликоза-миногликанов, играющих первичную роль в процессах создания условий для осаждения"минеральных компонентов на коллагеновых фибриллах. -Использование сухих пивных дрожжей, кормовой микробной биомассы и витамина Дз в рационах бройлеров оказало положительное влияние на процессы созревания костной ткани цыплят к концу периода их выращивания, несмотря на то,- что в возрасте 42 суток отмечалась тенденция к повышению величины отношения гексозамин:оксипролин в исследуемых костях скелета.

3.3. Динамика минерализации костной ткани

Содержание золы. В проведенных нами исследованиях установлено, что- содержание золы в костной ткани, характеризующее уровень ее минерализации, существенно увеличивалось в антенатальный период роста и

р/.ание гь;.созаць;:оз.- и лес ;' ц 1 ь'ш т-б ро йл I. ро в

0.45

1 0.40 Ъ*

я 0Л5 о

х си

со

Ф 0.20 О

йч о

К

о е<

8 м

<ч

и.

0.15 шо

О.ОЙ О.ОО

14

эпкфиз большебериовая диафиз большебериовая

Врзраст, сутки

К\\\\\\\\\ эпифиз бедренная

диафиз бедренная грудная

развития-бройлеров, что говорит об относительно раннем окостенении их скелета. У цыплят с 1до 14-суточного возраста отмечено более высокое содержание золы в большеберцовой кости, по сравнению с бедренной что указывает на ее высокую метаболическую активность, в постнаталь-ныи период онтогенеза цыплят обнаружена тенденция к повышению зольности костной ткани,"которая достигала своего максимума к 28-суточно-му возрасту. .. Снижение, концентрации зольных элементов в костной ткани цыплят 42-суточного возраста свидетельствует об отставании процессов минерализации кости от накопления в ней органических компонентов К концу периода выращивания цыплят-бройлеров зольность исследуемых костей повышалась.

Содержание кальция и фосфора. Рост и развитие нормального костяка птицы большинство исследователей, связывают с обеспечением растущего организма минеральными веществами," прежде всего кальцием и фосфором недостаток которых ведет к замедлению или остановке роста и развития костей скелета и возникновению 'заболеваний костной ткани.

Результаты наших исследований Свидетельствуют о том, что наибольшая- скорость кальвдфикации скелета; наблюдалась на "ранних этапах формирования органического матрикса кости: в антенатальный период - на

Я

0] 1ЬОО

н

« 14.00

о

аз 12.00

Ф

■-Ь

э Ю.00

го

а>

XJ о аоо

«

о Б.ОО

>>

о 4-OQ

£ч

О О 2.00

м

я ,000

Сч

- 16 -

O.ní—■ ::e к?льпкя f костчс mr¡ 1ят- - ."о "л ер о в

14

tooococoa эпифиз большеберповая диафиз большеберповая tflftWWSS эпифиз бедренная

:

га

Возраст, сутки

J диафиз бедренная Я грудная .

последней яеделе ямбриогенеза и в период раннего постнатального онтогенеза. Уровень Са в большеберцовой и бедренной костях куриных эмбрионов с 15 по 19 сутки развития увеличился в 1.4 раза (Р<0.05). Известно, что содержание Са и Р в момент вылупления зародыша составляет 70% содержания' его в полностью сформированной костной ткани и интенсивно возрастает в период раннего постнатального онтогенеза.. • Нами установлено ("рис. 2), что у цыплят с 1 до 28-суточного возраста отмечалось достоверное повшение уровня Са в эпифиза* большеберцовой:и бедренной костей- в 2.0 раза , в диафизах - в 1.6 раза, а в грудной кости-бо-' лее. чем в 4.0 раза.

Максимальное накопление кальция, как и"золы (поскольку " кальций является главным ингредиентом золы), отмечалось в костной ткани 28-суточных цыплят (рис. 2, табл. 4). К 42 суткам, по сравнению с предыдущим возрастом, уровень отложения Са в периферическом"скелете снизился в среднем на 5.2% (Р<0.05), в то время как в осевом скелете' (грудная кость) наблюдалась лишь тенденция к снижению содержания кальция.,. По-видимому, увеличение частоты заболеваний конечностей при! интенсивном росте цыплят в этом возрасте можно объяснить некоторым' отставанием процессов кальцификации костной системы. К концу;периода '

Таблица 4

Содержание кальция в костной ткани цыплят-бройлер, в, г в 100 г сухой обезжиренной кости 1

Название кос

большеберцовая | бедренная эпифиз I диафиз | эпифиз | диафиз

I Грудная

и 10 .39* 14 .62* 10 .75* 14.71* : - .10 .74

I 11 .78* 15. .52* 12. .15* 15.27* 12. .40

2П II 11 .85 15 .53 12. .41 15.45 1 12. .56

III 11 .95 ' 15. .23 12. .54 15.77 12. .30

1 IV 12. .20 16. .00 12. ,43 15.57 ' 13. | .11

I 11. .33 14. ,69* 11. .29* 14.57* ; 12. 15

42; II 11. ,07 14. 00 11. 00 14.31 11. 95

III 11. 47 14. 79 11. 29 14.87 ' 11. 54

IV 11. 16 14. 75* 11. 31 14.59* : 11. 35

I 11. 80 15. 20* 11. 98 15.12 12. 06

56 II 12. 10 15. 32 11. 47 . 14.82 12. 41

III 12. 27 15. 19 12. 25 15.58 12. 10

IV ■ 12. 45 15. 38 12. 16 15.57 • 12. 10

выращивания (возраст 56 суток),по сравнению с 42 сутками, наблюдалась тенденция к повышению уровня кальция в большеберцовой и бедренной костях скелета цыплят. Введение в рацион бройлеров витамина Дз, сухих пивных дрожжей или кормовой микробной биомассы не вызывало каких-либо существенных изменений в уровне кальцификации костной ткани. Важное значение в обеспечении нормальных биохимических функций кости и степени ее минерализации" отводится фосфору и уровню'его соотношения с кальцием.

В проведенных нами исследованиях установлено, что в антенатальный период роста и развития (15 до 19 суток) величина отношения Са:Р достоверно повысилась в большеберцовой и бедренной костях в 2.3 раза. В период постнатального онтогенеза наблюдалось дальнейшее повышение ве-. личины отношения Са:Р и-в трубчатых костях 28-суточных цыплят это отношение было максимальным: 1.60-1.54. В грудной кости наибольшей ве-

*

*

личины оно достигло; к 14-суточному возрасту цыплят и составило 1.67. Следует отметить, что с 1 до 28-суточного возраста цыплят наибольшее увеличение данного показателя отмечено в диафизах бедренной (в 1.5 раза, Р<0.05), большеберцоьой (в 1.3 раза, Р<0.05) и грудной (в 1.4 раза, Р<0.05) костей ¡за счет увеличения доли кальция.

Повышение с возрастом цыплят коэффициента Са:Р характеризует качественные изменения в составе костного апатита, т.е. уменьшается доля растворимого оксикальцийфосфата и возрастает доля нерастворимого оксиапатита. Свидетельством понижения минерализации органической матрицы костной ткани 42-суточных цыплят является уменьшение величины отношения Са:Р (табл. 5). Б этом же возрасте при обогащении рационов цыплят витамином Дз;и сухими пивными дрожжами отмечалось снижение коэффициента Са:Р. ;

Таблица 5

Возрастное измерение коэффициента Са:Р в костной ткани цыплят-бройлеров

Название кости

I-!-—------

Группы | большеберцовая | : бедренная |

I-—---1 Трудная

| эпифиз | диафиз | эпифиз | диафиз |

.1 .60" 1 52 1 54 1.48 ' 1.47*

28 II 1 .61 1 53 " - 1 56 1.49 1.47

III 1 .69 1 51 1 59 1.57 1.43

IV 1 57 1 56 ' 1 58 1.45 1.37**

I 1 .48* 1 45* 1 47* 1.44* 1.63*

•42 - II - 1 33** 1 34** - 1 38** 1.35** 1.55**

III ; 1 25п* 1 38** 1 24** 1.38** 1.51**

IV 1 35"* 1 45 - 1 46 . 1,43 1.61

I 1 43 1 42 1 48 1.41 1.45*

56 . II 1 38 1 37 . 1 31** 1.35 1.43

III 1 44 . 1 42 .1 ■со 1.43 1.35**

IV 1 40 1 39 ' 1 30** 1.41 1.36**

Возраст, су т.

Величина отношения Са:коллаген в костной ткани. Поскольку главным субстратом для связывания минералов является коллаген, то о его минеральной насыщенности, а следовательно, степени минерализации, принято судить по величине отношения Са к коллагену. Результаты наших иссле-

Рис.3. Возрастное изменение коэффициента Са : коллаген в костной ткани цыплят-бройлеров

К>Ш<ФШ1 эпифиз больше берповая диафиз большебериовая эпифиз бедренная

\\\\\\\\\\Ч

Возраст, сутки

диафиз бедренная грудная.

довании показывают, что в антенатальный период роста и развития цыплят (с 15 до 19 суток)степень минерального насыщения коллагеновых белков костей скелета повысилась на 26.6% (Р<0.05).

В. возрастной динамике постнатального онтогенеза (рис. 3) отмечалась общая для всех исследуемых костей скелета тенденция к увеличению коэффициентов Саколлаген, что указывает на высокую степень зрелости костной ткани. ' :

Несмотря на то что в исследуемых костях 42- суточных цыплят содержание кальция и коллагеновых белков несколько снижалось по сравнению с 28-суточным возрастом, величина же отношения Сагколллаген повышалась в эпифизах большеберцовой и бедренной костей до-16.8% (Р < 0.05), а.в диафизах-до 27.0% (Р<0.05). Минеральная насыщенность коллагеновых белков грудной кости цыплят.42-суточного возраста несколько снижалась (на 5.6%), однако к 56 суткам этот показатель увеличился на 8.9% (Р<0.05). Обращает на себя внимание тот факт, что к 56-суточному возрасту "величина отношения Са:коллаген снизилась в диафиз ах больше-берцовой й бедренной костей на 9.5% (Р<0.05) и 7.4% (Р<0.05) соответственно по сравнению с предыдущим возрастом, что обусловлено двумя факторами: более низким уровнем содержания кальция и возможным повышением коллагеновых белков в костной ткани.

Рис.4, возрастное изменение коэффициента Са:азот в костной ткани цыплят-бройлеров

ЮЮЮМЯ эпифиз большеберповая

ДИафИЗ бОЛЬДЮберДОВаЯ

эпифиз бедренная

\\\\\\\\\

Возраст, сутки

диафиз бедренная грудная

Таблица 6

Возрастное изменение коэффициента Са:азот в костной ткани цыплят-бройлеров •

Возраст, сут. Н аз в а н и е кости

Группы большеберцовая | бедренная Грудная

- эпифиз | диафиз |' зпифиз " диафиз

14 1.78* 4.35* 72* 3.53* 1,95*

28 I II III IV 2.07* 2.06 2.12 2.27 3.64* 3.71 3.87 3.76 2.27* 2.09 . 2.23" 2.17 • 3.45 3.80 4.70** 3.56 2.13 ,2.09 1.92 2.20

. 42 I II III IV 1.90 1.98 2.02 1.98 3.32* 3.01 3.20 3.73 1.86 1.78' -1.84 1.79 . ЗЛ7* 3.33 3.39 3.12 2.21 2.03 1.82** 1.90

|5б 1 1 I 11 III IV 2.06 2.12 2,26 2.54* 3.78* 3.55** 3.65 3.70. 2.09 ' 1.9Г 2.33 2.17 . 3.65* 3.83 3.81 3.571 2.16 -2.13 2.47 2.29

Отмечено положительное влияние витамина Дз, сухих пивных дрожжей и кормовой микробной биомассы на насыщенность минеральными солями коллагеновых белков костной ткани опорных конечностей (большеберцовая и бедренная кости) у цыплят только в возрасте 42 суток.

Динамика отношения кальций:азот. Органическая и минеральная фазы . кости находятся в постоянном взаимодействии и изменение их отношения в ту или иную сторону характеризует преобладание процессов формирования органического матрикса костной ткани или ее минеральной фазы. Поэтому величина, отношения кальция к азоту является важным показателем степени минерализации органической матрицы костной ткани.

На основании полученных нами данных по соотношению Са и общего азота в костной ткани можно заключить, что; минеральная насыщенность органического матрикса большеберцовой и бедренной костей эмбрионов с возрастом повышается. Так, если в возрасте .15 суток величина отношения Са.-азот в большеберцовой и бедренной костях составила 0.74-0.69, то к 19 суткам она возросла на 50-71% (Р<0..05) и составила 1.11-1.18 соответственно.

В период постнатального онтогенеза цыплят (рис. 4) установлено значительное повышение минеральной насыщенности органического матрикса большеберцовой, бедренной и грудной костей скелета. !

Судя по данному коэффициенту, высокая степень минерализации органического матрикса костной ткани отмечена и у цыплят 14- и.28-суточ-ного возраста (табл. 6). К 42-суточному возрасту, по сравнению с предыдущим, отмечалась тенденция к понижению минеральной насыщенности органического матрикса эпифизов на 8.2-18.1% (Р<0.05), а диафизов-на 8.4% (Р<0.05). В конце периода выращивания цыплят наблюдалось повышение минеральной насыщенности костей периферического скелета; в диафи-зах .величина отношения Са:азот увеличилась в среднем на. 14.5% (Р<0.05). • - '

■ Таким образом, проведенные нами исследования позволяют заключить, что к концу антенатального и раннего постнатального периодов роста и развития цыплят идет интенсивное накопление минеральных веществ в костной ткани, - а обогащение рационов витамином Дз, сухими .пивными дрожжами или кормовой микробной биомассой усиливает эти процессы у бройлеров в период их выращивания и откорма.

ВЫВОДЫ

.1. Органический матрикс костной ткани и его минерализация у цып. лят-бройлеров кросса "Вройлер-6" в процессе их роста и развития пре-

терпевают существенные, качественные и количественные изменения. Наиболее выраженные изменения в метаболизме органических и минеральных

компонентов костной тканиустановлены в последнюю неделю антенаталь-------

ного и в период раннего постнатальногО роста и развития птицы.-----

2. Период раннего постнатального онтогенеза (с 1 до 14-суточного возраста цыплят) характеризуется повышенным приростом массы тела бройлеров, увеличением линейных параметра? и абсолютной массы костей скелета. Интенсивность прироста живой массы птицы опытных групп выше, чем в контроле на 3.1г4.0%.

3. Максимальная концентрация общего коллагена обнаружена в периферическом скелете (большеберцовая и бедренная кости) у цыплят в суточном возрасте, а в осевом скелете (грудная кость) - в возрасте 7 суток. С возрастом цыплят величина отношения коллагена к неколлагено-вым белкам.повышалась, а гексозамина к.оксипролину снижалась.

4. Для цыплят-бройлеров 42-суточного возраста характерно снижение концентрации зольных элементов и повышение доли органических компонентов в опорных костях скелета, что указывает на отставание процессов минерализации костной ткани цыплят данного возраста от накопления органических соединений. О недостаточной минерализации костной ткани у цыплят в .этот период свидетельствует. и снижение величины отношения кальция к азоту и кальция к фосфору.

5. Наиболее интенсивная минерализация костной ткани у цыплят-бройлеров наблюдается в антенатальный и ранний постнатальный периоды онтогенеза и достигает своего максимума в возрасте 28 суток. На высокую степень минерализации костной ткани у цыплят данного возраста указывает и повышение величины отношения кальция к коллагену.

6. Обогащение комбикорма витамином Дз,сухими пивными дрожжами или кормовой микробной биомассой не вызывает существенных изменений в процессе формирования- органических и минеральных компонентов костной ткани. Однако к концу выращивания цыплят-бройлеров минеральная насыщенность коллагеновых белков опорных конечностей, выше у цыплят опытных групп по сравнению с контрольной.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для повышения степени минерализации скелета и прочностных характеристик костной ткани у цыплят во второй период выращивания (в возрасте 28-56 суток) рекомендуется обогащение комбикормов сухими пивными дрожжами или кормовой микробной биомассой в количестве 2.5% от массы рациона; витамин Дз целесообразно вводить в профилактической дозе, увеличенной на 30%.

1 т

2. Материалы исследований по возрастной динамике метаболизма органических и минеральных компонентов костной ткани рекомендуется использовать в учебном процессе по курсу биохимии и физиологии сельскохозяйственных животных и птицы.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Использование кормовой микробной биомассы в рационах бройлеров //Повышение эффективности приготовления и использования кормов: Сб. научн. тр. - Белгород, 1987. - С.66-69.

2. Формирование органической матрицы костной ткани и степень ее минерализации у цыплят-бройлеров в различные периоды роста и развития. // Бюлл. ВНШФБиП с.-х. животных. - Боровск, 1993. - В. 1(105). -С.54-58.

3. Влияние сухих пивных дрожжей на формирование органической матрицы костной ткани у цыплят-бройлеров./Сост.: Н.В.Картамышева. - Белгород, 1994. - 4 с. - (ИЛ/Белгородский ЦНТИ, N 4).

4. Эффективность использования холекальциферола в рационах цыплят-бройлеров. /Сост.: Н.В.КартамышеЕа. - Белгород, 1994. -4с.-(ИЛ/Велгородский ЦНТИ, N 5).

Подписано в печать 25.01.94. Объем 1 печ. л. Тираж 100.

Цех 0П БСХИ. 309103, пос. Майский Белгородской обл.