Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиологическая характеристика метаболизма различных видов животных в норме и при скрытых формах гипомикроэлементозов
ВАК РФ 03.03.01, Физиология
Автореферат диссертации по теме "Физиологическая характеристика метаболизма различных видов животных в норме и при скрытых формах гипомикроэлементозов"
На правах рукописи
Воробьев Дмитрий Владимирович
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАБОЛИЗМА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ В НОРМЕ И ПРИ СКРЫТЫХ ФОРМАХ ГИПОМИКРОЭЛЕМЕНТОЗОВ
03.03.01 - Физиология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
з о май гт
005060547
Астрахань, 2013
005060547
Работа выполнена на кафедре ветеринарной медицины Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Астраханский государственный университет»
Официальные оппоненты: Сердюков Василий Гаврилович,
доктор биологических наук, профессор, Астраханская государственная медицинская академия, профессор кафедры общей гигиены;
Сеин Олег Борисович, доктор биологических наук, профессор, Курская государственная сельскохозяйственная академия имени проф. И.И. Иванова, профессор кафедры терапии и акушерства;
Металлов Геннадий Федорович,
доктор биологических наук, Южный научный
центр РАН, ведущий научный
сотрудник
Ведущая организация
Национальный исследовательский Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Защита состоится «21» июня 2013 года в 10-00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1. Естественный институт.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.
Автореферат разослан « »_2013 года.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук
Ю.В. Нестеров
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследования. Учение о физиологической роли микроэлементов в организме, начатое фундаментальными работами академиков В.М. Вернадского (1927), А.П. Виноградова (1962, 1982), В.В. Ковальского (1960, 1974, 1981) и исследованиями А.О. Войнара (1960), Р.Н. Одынец (1976), В.В. Ермакова (1968, 2008) и многими другими исследователями, в последние годы выходит на новый уровень изучения интегративных механизмов клеточного метаболизма при недостатке или избытке микроэлементов в среде и кормах животных. Микроэлементный гомеостаз является одним из основных показателей нормального функционального состояния организма животных. Учитывая, что микроэлементы входят в состав и активизируют большое количество ферментов, гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот и играют важнейшую роль во всех физиологических механизмах поддержания в норме работы функциональных систем организма, их недостаток является стресс-фактором, под влиянием которого изменяется весь ход обменных процессов и ухудшается функциональное состояние животных. При этом скрытый синдром гипомикроэлементозов, вызываемый недостатком микроэлементов в среде, все чаще диагностируют в различных геохимических регионах страны (Ермаков, 1967, 2008; Кутепов, 2003; Родионова, 2004; Самохин, 2004, 2008 и др.). Явных клинических симптомов при скрытых формах гипоэлементозов не наблюдается (Самохин, 2004, 2008; Ярован, 2008; Родионова и др., 2011).
В тоже время длительное воздействие различных стресс-факторов, например, низкое содержание физиологически важных микроэлементов в кормах, сопряжено с изменениями активности стресс-гормонов (Макаров, 2010), гемопоэза, метаболизма минералов, белков, углеводов, витаминов, липидов, процессов свободнорадикального окисления (СРО) и антиоксидантной системы (АОС), являющихся одним из фундаментальных молекулярно - клеточных механизмов патогенеза различных патологий, в т.ч. скрытых форм гипомикроэлементозов животных. Поэтому изучение интегративного влияния недостающих организму микроэлементов на механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма, функциональное состояние эндокринной, -антиоксидантной систем и метаболизм минералов, белков, антиоксидантных витаминов, углеводов, липидов, гематологические параметры, является весьма актуальной задачей и имеет исключительное значение в сохранении гомеостаза, профилактике и коррекции различных форм гипомикроэлементозов у животных, находящихся в условиях низкого содержания ряда микроэлементов в среде.
Все вышеизложенное имеет не только актуальное, но и важное концептуальное значение при комплексной разработке принципов выбора и применения недостающих микроэлементов с целью их влияния на гематологические, обменные процессы, повышение интегративных функций роста, развития и продуктивных качеств различных видов животных не только в Астраханской области, но и других регионах России.
Степень разработанности темы исследования характеризуется крайне недостаточной изученностью физиологического состояния, в т.ч. микроэлементного и свободнорадикального гомеостаза и антиоксидантного статуса сельскохозяйственных животных в геохимических условиях Астраханской области. Очень мало данных в литературе о важной и актуальной проблеме выбора и комплексного влияния недостающих животным микроэлементов в конкретных регионах РФ на клеточные механизмы интегративных процессов минерального, белкового, углеводного и липидного метаболизма, гематологические показатели, работу эндокринной и антиоксидантной систем и морфо-функциональные параметры различных видов сельхозживотных при скрытых формах гипомикроэлементозов и их коррекции. Нарушение согласованности работы этих систем при низком уровне в кормах физиологически важных микроэлементов может привести к накоплению в организме токсических продуктов свободнорадикальных процессов, которые подавляют клеточные механизмы энергообеспечения, ингибируют мембрано-зависимые ферменты, биосинтез аминокислот, белка, нуклеиновых кислот, нарушают проницаемость транспорта веществ через клеточные мембраны и, в конечном итоге, снижают функции роста, развития и молокообразования сельхозживотных. Эти вопросы также требуют специальных исследований в конкретных геохимических условиях регионов России.
Все вышеизложенное теснейшим образом связано с проблемой продовольственной безопасности страны и обеспечением населения Российской федерации собственным качественным мясом и молоком от животных из различных геохимических регионов, где обнаружены скрытые гипомикроэлементозы, что также предопределяет актуальность, цели и задачи настоящей работы.
Цель исследования заключалась в выявлении особенностей функционального состояния различных видов животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов и их коррекции.
Для достижения поставленной цели нами были определены задачи:
1. Изучить динамику обмена микроэлементов (Со, Бе, I, Си, Мп, Мо, Хп, Ре) при различных функциональных состояниях животных в геохимических условиях Астраханской области;
2. Выявить видовые особенности физиолого-биохимических показателей жвачных и разновозрастных всеядных животных в условиях низкого уровня микроэлементов в среде и кормах;
3. Изучить стационарный уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты животных в различных физиологических состояниях;
4. Исследовать гематологические показатели различных видов животных при скрытых формах гипомикроэлементозов;
5. Выявить взаимосвязь макро- и микроэлементов, поступающих с кормом, с функционированием различных систем организма при скрытом комбинированном гипомикроэлементозе;
6. Изучить показатели фармакокинетики селеноорганического препарата диацетофенонилселенида (ДАФС-25) в организме всеядных животных;
7. Концептуально обосновать выбор и необходимость применения конкретных физиологически важных микроэлементов для решения проблемы профилактики и коррекции скрытых форм гипомикроэлементозов с целью повышения уровня интегративных функций роста, развития и продуктивности животных.
Научная новизна. Работа выполнена в русле современной интеграционной физиологии продуктивных животных. Впервые в геохимических условиях Нижней Волги комплексно, на единой методической основе, изучено содержание микроэлементов в основных компонентах наземных экосистем. Одновременно впервые исследован физиологический статус завезенных из Австрии в Астраханскую область симментальских коров и местных симментализированных животных, а так же растущих поросят крупной белой породы.
Впервые комплексно на единой методической основе изучены видовые особенности физиологического механизма влияния недостающих организму микроэлементов на уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы, активности АКТГ, кортизола и тироксина (Т4),резистентности животных к оксидативному стрессу, обмена белков, углеводов, витаминов, минералов и липидов, а также гематологических параметров, аминокислот и морфо-функциональных показателей органов животных.
Впервые проведенные в изучаемом регионе балансовые (обменные) опыты на сельскохозяйственных животных в различном физиологическом состоянии и исследования функционального статуса животных выявили у жвачных скрытый гипомикроэлементоз йода, селена и кобальта, а у разновозрастных всеядных - йода, селена и меди в процессе их выращивания.
Работа вносит определенный вклад в изучение механизма взаимосвязи обмена микроэлементов с метаболическими процессами и гематологическими параметрами, а так же с показателями свободнорадикального окисления, антиоксидантной системой защиты и эндокринной системы.
Разработана физиолого-биогеохимическая концепция выбора и применения недостающих микроэлементов в кормах и организме животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов с целью улучшения общего физиологического состояния животных, повышения интегративных функций увеличения роста, развития и получения дополнительного количества высококачественного мяса и молока.
Теоретическая и практическая значимость.
Проведенные исследования, и анализ видовых и возрастных особенностей физиологического статуса животных в геохимических условиях низкого уровня в кормах Со, Бе, J и Си позволили на комплексной методологической основе изучить корректирующее влияние недостающих микроэлементов на различные функции организма; выявить интегративную взаимосвязь функций микроэлементов в организме с гематологическими
параметрами, обменом белков, углеводов, липидов, витаминов; исследовать развитие окислительного стресса, свободнорадикальных процессов и изучить особенности антирадикальной защиты разных видов животных, а также определить влияние недостающих минеральных элементов питания на морфо-функциональные показатели органов, тканей и организма жвачных и всеядных животных. Разработанная научно-обоснованная физиолого-биогеохимическая концепция выбора и комплексного применения недостающих микроэлементов позволяет улучшить функциональное состояние завозимых и местных видов животных, осуществлять коррекцию скрытых форм комбинированных гипомикроэлементозов, повысить резистентность организма к стресс-факторам, адаптационные возможности завозимых высокопродуктивных животных, осуществлять профилактику гинекологических заболеваний, увеличить эффективность использования питательных веществ кормов. Все вышеизложенное предопределяет улучшение интегративных функций роста, развития, и, в конечном итоге, повышает процессы молокообразования и молокоотдачи, что обеспечивает высокое качество молока и мяса животных.
Исследована фармакокинетика селенорганического препарата ДАФС-25 в организме животных. Полученные экспериментальные данные служат теоретической основой для выбора необходимых сельскохозяйственным животным микроэлементов в различных регионах России.
Результаты исследований носят инновационный характер, выданы фермерам и внедрены в практику животноводства в ряде хозяйств в Астраханской области. Кроме того, материалы диссертации включены в лекционные курсы «Физиология и этология сельскохозяйственных животных», «Диагностика болезней сельхозживотных», «Внутренние незаразные болезни животных» для студентов-ветеринаров аграрного факультета Астраханского государственного университета и студентов ветеринарного факультета Воронежского государственного аграрного университета имени Императора Петра I, что подтверждено актами и картой обратной связи № 369 от 09.04.2011г.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Выбору и применению микроэлементных добавок должно предшествовать комплексное изучение биогеохимической ситуации региона, анализ результатов обмена микроэлементов в балансовых опытах и физиологического статуса различных животных в конкретных условиях регионов РФ.
2. В условиях низкого уровня в среде и кормах селена, кобальта, йода и меди в регионе Нижней Волги (Астраханская область) разные виды животных имеют отличающиеся отрицательные балансы микроэлементов в организме. У жвачных (симментальские коровы) наблюдается дефицит в организме Бе, Со и .Г, а у всеядных (поросята в постнатальном онтогенезе) - Бе, I и Си. Балансы марганца, железа, молибдена и цинка у всех видов изучаемых животных положительные при различных физиологических состояниях.
3. Применение недостающих организму животных микроэлементов при скрытых формах гипомикроэлементозов положительно влияет на параметры
крови, доводя их до физиологической нормы, осуществляя коррекцию процессов обмена минералов, белков, аминокислот, углеводов, витаминов, липидов, эндокринной системы, увеличивает активность каталазы и супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГПО) и уменьшает уровень продуктов перекисного окисления липидов: диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегида (МДА) и оснований Шиффа (ОШ), уменьшая количество эритроцитов, подверженных гемолизу перекисью водорода.
Степень достоверности полученных результатов, выводов и предложений диссертации обусловлена их всесторонним теоретическим анализом, личным участием автора во всех экспериментах и анализах, проведенных с помощью современных методик, отечественных и зарубежных сертифицированных приборов, соответствующих компьютерных программ, математического моделирования процессов фармакокинетики применяемых дозировок органомикроэлементных препаратов и практическими результатами применения и внедрения предлагаемых инновационных методов выбора недостающих животным микроэлементов, получением дополнительного количества молока и мяса лучшего качества и экономическими расчетами повышения рентабельности производства животноводческой продукции в геохимических условиях Астраханской области, а также актами производственной проверки и внедрения, статистической обработкой полученных данных и широкой публикации данных диссертации в монографиях, статьях, докладах на большом числе международных научных конференций, научных школах, симпозиумах и т.п.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационных исследований доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Современные аспекты экологии, физиологии и экологического образования» (Назрань, 2007); II Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий и эколого-физиологических исследований» (Астрахань, 24-26 апреля 2007); 15-й Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии, физиологии и экологии (Ялта, Гурзуф, Крым, Украина, 2007); VI Международной биогеохимической школы «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий и физиологии микроэлементов» (Астрахань-Москва, 20-26 сентября, 2008); VI съезде физиологов Урала и Сибири (Барнаул, 2008); Международной научно-практической конференции «Аридное земледелие - способы и технологии интенсификации» (Москва, 4-6 августа, 2009); I Всероссийской научно-практической конференции («Естественные науки и современность: проблемы и перспективы исследований» (Москва, 1-3 сентября, 2009); VI Всероссийской конференции молодых ученых с элементами научной школы «Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса» (Астрахань, 29 октября-1 ноября, 2009); Национальной научно-практической конференции с международным участием «Свободные радикалы,
антиоксиданты и патологии человека и животных» (Смоленск, 2009); VII Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса: будущее АПК» (Астрахань, 20-24 апреля, 2010); VI mezinarodni vedecko-praktika conference «Effektivni nastroje moderaich» (Praha, 2010); Международной конференции с элементами научной школы «Экокультура, физиология, фитобиотехнологии и животноводство с целью улучшения качества жизни на Каспии» (Астрахань, 7-10 декабря, 2010); VII Международной конференции «Актуальные проблемы инновационного развития АПК» (Астрахань, 2011); VII mezinarodni vedecko-praktika conference, Moderni vymozenosti vecly (Praha, 2011); VII Международна научна-практична конференция «Настоящи изследования и развитие» (София-Белград, 17-22 января, 2011); VII Международной биогеохимической школы «Фундаментальные и инновационные аспекты биогеохимии и физиологии микроэлементов» (Астрахань-Москва, 2011); VIII Mezinarodni vedecko -praktica conference «Moderni vjmo zenosti vedj. Dil 22, Biologicke vedy zemepisa geologie, fiziologia, Zverolekarstvi. Praha, 1012»; VIII MEDZYNARODOWEJ NAUKOWI - PRAKTYCZNEJ KONFERENCE. STRATEGICZNE FIZIOLOGIA PYTANIA SWIATOWEJ NAUKI. (Vol.25 - Pizemysi, 07-15 lutego 2012 roku); VIII Всероссийская научная конференция студентов и молодых ученых. Будущее АПК: наука и технологии, инновации и бизнес. Астрахань. - 2012.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 60 научных работ общим объемом 60,4 п.л., авторский вклад - 46,8 п.л., в т.ч. изданы 5 монографий (одна - в Германии), 22 статьи - в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ для докторских диссертаций, статьи и материалы в рецензируемых журналах, материалах международных научных школ и различных научных конференций - 33. Цитируемость публикаций автора в РИНЦ составляет 45.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 7 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 298 страницах, включает 76 таблиц, иллюстрирована 30 рисунками. Список литературы включает 371 наименования, в т.ч. 157 - иностранных.
Автор выражает глубокую благодарность д.б.и., профессору Д.Л. Теплому за помощь в выборе актуальных направлений исследований, д.м.н., профессору И.Н. Полунину, д.м.н., профессору Н.Н. Тризно за ценные критические и конструктивные замечания и советы, оказавшие большое влияние на формирование концептуальной основы при анализе исследований и д.м.н., профессору Н.Н. Федоровой за большую методическую помощь при анализе морфофизиологических препаратов органов животных, а также руководителям фермерских хозяйств и работникам АПК Астраханской области за представленную возможность проведения экспериментальной работы с сельхозживотными.
Методология и методы исследования
Настоящая работа представляет собой комплексное морфо-функциональное исследование, позволяющее принципиально по-новому (на физиолого-биогеохимической основе) осуществлять выбор и использование в питании различных видов животных недостающих в кормах микроэлементов; оценивать геохимическую обстановку Астраханской области и других регионов, предварительно изучив в балансовых опытах обмен микроэлементов в организме и установив их дозы; определять интегративное влияние недостающих микроэлементов на общее функциональное состояние животных в условиях низкого уровня селена, йода, кобальта и меди в среде и кормах с целью улучшения их физиологического статуса, адаптации завозимых из Австрии симментальских коров в регион Нижней Волги и повышения продуктивных функций сельхозживотных.
Методы постановки экспериментов.
Работа выполнена на кафедре ветеринарной медицины и совместной научно-исследовательской лаборатории фундаментальных и прикладных проблем биогеохимии, физиологии и ветеринарной медицины Волго-Каспийского региона Астраханского государственного университета и ГЕОХИ имени акад. В.И. Вернадского РАН в рамках научного направления по изучению влияния недостающих в среде и кормах физиологически важных микроэлементов на функциональные системы организма животных при различных формах гипомикроэлементозов. Пробы почв, воды, растений, кормов, органов и тканей животных для анализа на химический элементарный состав отбирались по биогеохимической методике В.В. Ковальского (1974) в различных районах Астраханской, Волгоградской и Саратовской областей в 1998-2010 гг. на одних и тех же станциях сбора региона Нижней Волги. Всего собрано и исследовано 2911 проб.
Экспериментальная часть работы с животными проводилась с 2006 по 2012 годы на жвачных (коровы, телки, телята симментальской породы, завезенные в Астраханскую область нетелями из Австрии в 2006 г. в ООО «Пойменное» и КРФ «Светлана», местный симментализированный крупный рогатый скот) и всеядных животных (растущие поросята в возрасте от 2 до 9-ти месяцев) в СПХ «Красноярец» ООО Рыбоагрогаз Красноярского района Астраханской области.
В каждую группу в балансовых опытах по методике Томмэ (1969) отбирали по десять аналогичных животных, а в научно-хозяйственных - по 30 -40 голов с учетом породы, возраста, массы, надоя молока коров и его жирности, периода лактации, стельности и исследования их на туберкулез и бруцеллез. Проведено четыре балансовых опыта в различные сезоны года на одних и тех же коровах, находящихся на привязи и три - на растущих поросятах. Свиньи содержались в индивидуальных клетках, полы которых облицевали оргстеклом с отверстиями для стока мочи. Животные получали кормовые рационы, составленные по нормам и методике ВИЖа (Попов, 1967; Томмэ, 1971; Калашников, Фисинин и др., 2003). Каждый балансовый опыт продолжался 30
дней. Из них 20 дней - подготовительный период и 10 - учетный. Ежедневно в течение учетного периода взвешивались полностью за сутки и отбирались средние пробы (100 гр.) кормов, кала, мочи и молока коров для анализа на содержание микроэлементов. Низкий уровень в среде Со, Se, J и Си, отрицательные балансы кобальта, селена и йода у коров в I (предварительном) опыте и важная физиологическая роль этих микроэлементов, предопределили выбор и определение дозировок подкормки коров кобальтом (C0CI2 • 6Н2О) в дозе 25 мг (в пересчете на чистый металл это составляет 6,19 мг) и йода - 0,6-07 мг в виде органического препарата йода «ИОДДАР» - заключение ГУНИИ питания №72/3-9023/6-06 от 24.08.06, свидетельство № 77.99.3.У.9536 от 27.09.06. Учитывая, что минеральные формы селена у жвачных усваиваются в два раза хуже, чем у свиней, что вызвано взаимодействием солей селена с микрофлорой рубца и образованием нерастворимых комплексов (Dembinski et all., 1992), мы выбрали органический препарат селена ДАФС-25, в котором содержится 25% Se, в дозе 0,05 мг/кг массы тела. ДАФС-25 (1,5-дефинил-З-селенопентадион) является безвредным селенорганическим препаратом, получившим одобрение ветфармбиосовета Департамента ветеринарии РФ, регистрационный №ПВР2.04.0185-96. Порошок ДАФС-25 растворяли за 5 дней до применения в свежем стерилизованном подсолнечном масле. Микроэлементы давали жвачным животным с корочкой хлеба 1 раз в день на голову с учетом массы тела в опытных группах в течение 2, 3 и 4-го опытов.
Поросятам, кроме ДАФС-25 (0,2 мг/кг), давали еще ЙОДДАР в дозе 0,2 мг на голову в сутки и 0,5 мг/кг сернокислой меди. В 1 мг C11SO4 • Н2О присутствует 0,256 мг Си. Раствор микроэлементов в балансовых опытах выпаивали растущим всеядным индивидуально при помощи шприца с резиновым наконечником. В научно-производственных опытах микроэлементы в тех же дозах, что и в балансовых опытах очень тщательно смешивали с кормом и кормили животных в течение месяца с месячным перерывом до конца экспериментов.
Физиолого-бнохимическне методы.
Физиологические показатели изучались у 128 жвачных (коровы, телята, бычки, нетели) и 186 всеядных (разновозрастные свиньи) животных. Температуру, пульс и частоту дыхания животных исследовали 3 дня подряд в начале и в конце каждого опыта по общепринятым методикам (Кудрявцев, 1974).
Каротин, кальций и фосфор в кормах животных и жир в молоке коров определяли по И.П. Кондрахину (2004), а гидрохимические показатели воды исследовали по общепринятым методикам (Привезенцев, 1973).
Взятие крови для исследования осуществлялось из ушной и яремной вены в 2 пробирки, в одну из которых помещали гепарин, стерильным одноразовым шприцом. В крови изучали количество форменных элементов, содержание гемоглобина, лейкоцитарную формулу - по общепринятым методам (Кондрахин, 2004). В сыворотке крови рефрактометрически оценивали количество общего белка, с использованием рефрактометра RL (Польша), а альбумины и глобулины - электрофоретически по А.Е. Гурвич (1986), глюкозу
- с помощью цветной реакции с орто-толуидином, щелочной резерв -диффузным методом, каротин - по Кари и Прейсу в модификации Юдкина (Кондрахин, 2004). Общие липиды в сыворотке крови исследовались с помощью набора реактивов «БИОТЕСТ» фирмы «LACHEMA», общий холестерин - с помощью набора «ХОЛЕСТЕРИН - 12 ВИТАЛ» (производства ООО «ВИТАЛ Диагностик-С», СПб), с использованием цветной реакции Либермана и Бурдаха по методу Илька (Пустохвалова, 1999). Триглицериды определяли фотометрически при длине волны 425 нм (Назаренко, 2005). Количество общего кальция и неорганического фосфора плазмы крови — методом фотометрического титрования по Б.Д. Кальницкому и др. (1988).
Содержание витамина Е в сыворотке крови исследовали с помощью жидкостной хроматографии на хроматографе «Минихром» со сканирующим УФ детектором. Количество витамина А - по S. L. Tailor et all (1976) Содержание аскорбиновой кислоты - по А.Т. Петровой и др. (1979). Активность каталазы определяли по методу М.А. Королюк (1988). Активность супероксиддисмутазы (СОД) изучали по ее способности конкурировать с нитросиним тетразолием за супероксидные анионы по методу С.И. Чевари (1985). Активность глутатионпероксидазы исследовали по R. Paglian Valentine (1967). Диеновые конъюганты (ДК) определяли спектрометрически по УФ -спектром поглощения раствора липидов сыворотки крови при 233 нм (Плацер и др., 1970). Малоновый диальдегид (МДА) - исследовали по методике М. Michara et. al (1980), B.C. Бузлама и др. (1997), основанной на том, что продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) при высокой температуре в кислой среде вступают в реакцию с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК) с образованием окрашенного триметинового комплекса, экстрагируемого бутанолом, имеющим максимум поглощения при 532 нм. Соединения типа основания Шиффа в плазме крови определяли по A.B. Архипову (Кондрахин, 2004) на спектрофлуорометре «F-4010» (Hitachi, Япония) при длине волны 200нм.
Перекисную резистентность эритроцитов (ПРЭ) или их гемолитическую стойкость под влиянием определенных концентраций Н2О2 в физрастворе исследовали по A.A. Покровскому (1964) с помощью спектрофотометра СФ-46. Бактерицидную активность сыворотки крови (БАС) исследовали, используя методику О.В. Смирновой, Т.А. Кузьминой (1966) с кишечной палочкой по И.П. Кондрахину (2004). Аминокислоты в мышечной ткани свиней определяли на автоматическом анализаторе Hd-1200 Е.
Тироксин (Т4) в сыворотке крови животных изучали иммуноферментным методом на анализаторе «Униплан» (Матрешина, 1988). Принцип метода основан на конкуренции между адсорбированным на поверхности лунок планшета тироксином и свободным тироксином в анализированном образце за активные центры связывания аффинных антител к тироксину, меченых пероксидазой. В результате на поверхности лунок планшета образуются комплексы антитела-тироксин. Результаты реакции исследовали на спектрофотометре вертикального сканирования при длине волны 450 нм. Количественное определение уровня АКТГ и кортизола в сыворотке крови
проводилось твердофазным иммуноферментным методом с помощью теста Biomerica АСТН ELISA на иммуноферментном анализаторе «Elisys Quattro» (Германия). Физиолого-биохимические анализы выполнялись в биохимической лаборатории Астраханского областного онкологического центра, Астраханской областной лаборатории биохимии и иммуноферментных анализов «Рекон», совместной лаборатории кафедры ветеринарной медицины АТУ и лаборатории биогеохимии ГЕОХИ им. акад. В.И. Вернадского РАН и областной ветеринарной лаборатории. Содержание йода в биологических объектах определяли родамидно-нитритным методом, ГОСТ 28-458-90 в ФГУП «ГОССИНТЕЗБЕЛОК». Микроэлементы (Со, Си, Fe, Zn, Mo, Ni) в биологических объектах определяли в Астраханской областной ветеринарной лаборатории, АГТУ и НИПИгаз (ИТЦ ООО Газпромдобыча Астрахань) атомно-абсорбционным методом (Прайс, 1976; Брицке, 1982) на спектрофотометре «HITACHI» 180-50, с использованием ацетилена, устанавливая на спектрофотометре одноэлементные лампы для Со - 240,7 нм, а для Mn, Zn, Fe, Си, Ni и Mo - соответственно: 279,5; 324,7; 213,9; 252,8; 232,0 и 283,3 нм. Селен во всех собранных образцах определяли по методу И.И. Назаренко и В.В. Ермакова (1971) в модификации Т.М. Гусейнова (1975), который основан на способности 3,3-диаминобензидина избирательно образовывать комплексное соединение с четырехвалентным селеном, что регистрировалось на флуорометре ЭФ-ЗМ с помощью ртутнокварцевой лампы и светофильтров: первичным ФК-1- с максимумом пропускания 366 нм, и двумя вторичными - с узким максимум пропускания при 530 нм.
Гистологические методики включали изготовление препаратов печени и почек: фиксация в растворе Буэна, проводка через спирты возрастающей концентрации, заливка в парафиновые блоки, окраска гематоксилин - эозином с докраской по Маллори (Волкова и др., 1982). Анализ и фотографирование гистологических препаратов осуществлялись в лаборатории гистологии кафедры гидробиологии и экологии Астраханского государственного технического университета с помощью микроскопа Olimpus ВХ-40, ВН-2 под методическим руководством проф. Н.Н Федоровой.
Моделирование фармакокинетических процессов (всасывание, распределения, выведение) различных доз селеносодержащего препарата диацетофенонилселенида (ДАФС-25) в организме растущих свиней, осуществлялось методом вычисления статистических моментов кинетических кривых (Соловьев и др., 1980; Wagner, 1975; Пиотровский, \9в$) для линейной системы.
Результаты исследований обрабатывали статистически на компьютере с использованием программного пакета анализа Microsoft Excel 97 Pro, Statistika. Определяли стандартные статистические характеристики: среднее арифметическое, коэффициент вариации, ошибки среднего арифметического и коэффициент корреляции. Достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента (при уровне значимости 0,01-0,05).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖВАЧНЫХ В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СРЕДЕ И КОРМАХ
Содержание в крови животных общих липидов (телята 6-12 мес. -309,9±5,4мг%, телки случного возраста - 326,0±7,0мг%, коровы -341,3±6,7мг%), холестерина (161,1±0,2мг% - жвачные всех возрастов), каротина (у телок 0,04±0,01, у коров - 0,13±0,02мг%), общего белка (4,1±0,03 и 6,5±0,03г%), альбуминов (3,13±0,04 и 3,5±0,17г%), глобулинов (3,11±0,09 и 3,36±0,17г%), кальция (1,93±0,12 и 41,52±0,11 мМ/л), фосфора (4,0±0,05 и 09,7±0,02мг%), глюкозы (1,81±0,09 и 1,9±0,16моль/г) и кислотной емкости крови (42,2±3,11 и 54,2±2,08 об.% С02) находится на нижней границе «физиологической нормы» для жвачных или ниже нее.
Селена в крови жвачных животных мало (70 мкг/л), при норме - 100-150 мкг/л, кобальта (22,8±0,96 мкг/л) и йода (0,22±0,02 мкг/л) обнаружено меньше нормы, а медь (746±29 мкг/л) находится на нижней границе нормы (750-1000 мкг/л).
Содержание антиоксидантных витаминов в крови составило: витамина Е у телят - 0,30±0,01, у телок - 0,20±0,03мг% и коров - 0,27±0,005мг%, а витамина А - соответственно: 28,6±0,1; 28,5±0,1 и 28,6±0,12мг% и витамина С у коров - 42,4±2,11мкМ/л, что тоже ниже нормы (Кудрявцев, 1974; Ярован, 2008; Родионова и др., 2010).
Все вышеизложенное очень характерно для скрытой формы комбинированного гииоэлементоза (Se, Со и J) у жвачных животных, на что указывают А.Ю. Кутепов (2003), Т.Н. Родионова (2004), изучавшие животных в других геохимических условиях.
В лейкоформуле у телят обнаружен лимфоцитоз, а затем наблюдается постепенное уменьшение лимфоцитов, что связанно с высокими темпами роста и начинающимся половым созреванием (Кудрявцев, 1974; Мецлер, 1980).
Гипоталамус - гипофиз - кора надпочечников работают, как единая система (Циммерман, 1996). Выделяемый гипоталамическими нейронами кортикотропин — рилизинг-гормон (КРГ), который в последнее время называют гонадотропин-рилизинг-гормон (ГТРГ), поступает по воротной системе сосудов в гипофиз и стимулирует секрецию АКТГ. Последний индуцирует в надпочечниках синтез и секрецию кортизола, который по механизму обратной связи угнетает секреторную активность гипофиза и гипоталамуса. Равновесие этой системы может быть легко нарушено под действием стресс-факторов, к которым относят климат, нехватку в кормах микроэлементов, отел и др. (Самохин, 2008; Ермаков, 2008; Кондратьева, 2008; Ярован, 2008 и др.; Макарова, 2010). Уровень АКТГ, являющегося стресс-гормоном (Schmidt, Thews, 1996), был у животных максимальным перед отелом (96±3,1 пг/мл). Кортизол оставался на постоянном уровне (185±2,9 - 142±2,3 нмоль/л) до семи месяцев стельности, а затем - понижался.
Низкий уровень тироксина (Т4) в крови разновозрастных животных в наших исследованиях служит основанием для диагностики гипофункции щитовидной железы и скрытой формы йодного гипомикроэлементоза, который осложняется дефицитом селена и кобальта у изучаемых жвачных.
Об интенсивности уровня свободнорадикального окисления (СРО) в мембранах клеток и субклеточных структур мы судили по содержанию в крови диеновых конъюгантов (ДК), малонового диальдегида (МДА) и оснований Шиффа (ОШ), имеющих самые высокие показатели перед отелом и через неделю после, чем в летне-осенний период. Активность каталазы, СОД, ГПО была максимальной летом, а перед отелом (зимнее-весенний период) -минимальной. Установлена коррелятивная связь в парах: АКТГ-МДА (г=+0,71), АКТГ-СОД (г=-0,61), кортизол-СОД (г=+0,7). Следовательно у животных наблюдается скрытый комбинированный гипомикроэлементоз (Со, I, 8е) и, как следствие - снижения интегративной функции молочной железы и молокоотдачи завезенных в Астраханскую область симментальских коров.
2. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО КОРРЕКЦИЯ У ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРЕПАРАТАМИ Со, I и 8е
Руководствуясь физиолого-биогеохимической парадигмой выбора и применения минеральных веществ, мы провели ряд экспериментов с целью изучения обмена физиологически важных микроэлементов в организме коров симментальской породы, которые адаптируются к новым для них климатическим и геохимическим условиям Астраханской области. Известно, что недостаток тех или иных минералов в кормах и воде является стресс-фактором особенно для высокопродуктивных животных, что снижает их функциональную активность и мешает им реализовать свой генетический потенциал (Ярован, 2008; Папазян, Фисинин, 2009; Бучель, 2009; Петрушина, 2011; Гринь, 2011).
2.1. Первый (предварительный) балансовый опыт
Эксперимент проведен с целью выяснения потребности австрийских симментальских коров в микроэлементах, в конкретных биогеохимических условиях Астраханской области (табл. 1) и для ориентации в выборе недостающих элементов и их дозировок с целью применения в последующих балансовых и научно-производственных экспериментах. Баланс кобальта, селена и йода у всех шести животных был отрицательный, т.е. животные находились в условиях скрытого комбинированного гипомикроэлементоза.
Несмотря на сравнительно низкий уровень меди в почвах и ряде видов растений Нижней Волги, поступление меди 172,06-172,14 мг на голову в сутки или 11,5 мг/кг сухого вещества было достаточным для покрытия всех потребностей организма лактирующих симментальских коров в этом элементе. У всех животных баланс молибдена и марганца также был положительным, что обеспечивало потребность в них у животных в осенний период.
Таблица 1
Баланс микроэлементов в I предварительном опыте (коровы 4-5 месяцев стельности и в 5-6 месяцев лактации)* ( мг)
Элементы Поступило с кормом рациона Выделено из организма Усвоено организмом (баланс ±) Усвоено в % к принятому
молоко моча 1 X всего
кобальт 17,41+0,9 0,49 сл. 21,91 22,4 -4,99 -28,56±1,4
17,95±0,8 0,30 - 24,20 24,50 -6,55 -36,49+1,2
селен 16,20+1,2 0,01 сл. 17,05 17,06 -1,41 -8,70±0,2
16,58+1,7 0,08 сл. 17,28 17,37 -0,79 -4,76+0,09
йод 4,51±0,39 0,04 0,27 4,61 4,92 -0,41 -9,09+0,08
4,32+0,06 0,03 0,12 4,42 4,57 -0,25 -4,79+0,11
медь 172,0б±9,5 1,66 сл. 140,38 142,04 +30,02 +17,45+1,4
172,14±9,6 1,98 сл. 117,17 119,15 +52,99 +30,78+1,2
молибден 6,08±0,3 0,27 - 3,27 3,54 +2,72 +41,83+2,1
5,61 ±0,2 0,24 - 3,36 3,80 +1,81 +32,26+2,3
марганец 951,7±14 0,09 2,53 642,42 645,04 +307,03 +32,30+1,4
941,04+18 0,07 2,20 656,39 658,66 +282,44 +29,90+1,8
* Числитель -1 группа, знаменатель - II группа. Отобраны 20 коров - аналогов по 10 голов в группе. Эти же коровы были и в дальнейших балансовых опытах.
2.2. Второй балансовый опыт В опыте изучали обеспеченность коров при двух дозах. При дозе кобальта в контроле - 0,7-1,2 мг/кг сухого корма (за счет рациона), а в опыте к дозе основного рациона добавляли 25 мг СоС12, что составляло 1,3-1,7 мг/кг сухого вещества корма. Аналогично проведены опыты и по другим добавляемым в корм микроэлементам. В контрольной группе жвачные (табл. 2), имели отрицательные балансы кобальта, селена, йода и положительные - меди, марганца и молибдена.
Таблица 2
Обмен микроэлементов у животных во II балансовом опыте, в мг _(5-6 мес. стельности) __
Элементы Группы Поступало с кормом рациона Выделено из организма Усвоено организмом (баланс (+)) Усвоено в % к принятому
молоко кал моча всего
Со опыт 23,49+1,1 0,36 21,95 0,01 22,32 +1,17+0,07 +11,18+0,93*
контр. 17,51+1,2 0,23 21,44 - 21,67 -3,83+0,08 -21,80+1,42
Бе опыт 21,53+2,2 0,14 15,50 0,01 17,71 +3,82+0,05 + 16,95+1,33*
контр. 16,15+0,9 0,08 17,32 сл. 17,40 -1,25+0,02 -7,74+0,84
Л опыт 5,02+0,2 0,07 4,03 0,36 4,46 +0,56+0,02 +11,16+0,8*
контр. 4,41+0,1 0,03 4,41 0,11 4,55 -0,14+0,01 -3,09+0,06
* - Р< 0,05 относительно контроля
В опытной группе, получавшей ежедневно дополнительно к основному рациону (ОР) органические препараты селена и йода и СоСЬ, животные не теряли из организма 8е, Со и I, и баланс их был положительным.
В моче опытных животных обнаруживались Со, 5е и Си, а йода находилось в три раза больше, чем в контроле. У опытных животных утилизировалось в организме в два раза больше меди, чем в контроле (Р<0,05).
2.3. Третий балансовый опыт
Баланс кобальта в сухостойный период (III балансовый опыт) у животных контрольной группы колебался. У одних коров он был отрицательным(-0,02 и -0,32 мг), а у других - положительный (+0,41).
Таблица 3
Элементы Группы 1оступало с кормом рациона Выделено из организма Усвоено организмом (баланс (±)) Усвоено в % к принятому
моча кал всего
Со опыт 17,70±0,9 - 9,13 9,13 +8,27±0,4 +46,72±1,6*
контр. 11,75±0,9 - 11,73 11,73 +0,02±0,002 +0,17±0,05
ве опыт 16,84±0,52 0,01 13,55 13,56 +3,28±0,5 +19,45±0,7*
контр. 11,77±0,94 0,01 12,64 12,65 -0,88±0,01 -7,48±0,09
I опыт 4,64 ±0,22 0,14* 3,88 4,02 +0,62±0,02 +13,38±0,5*
контр. 3,88±0,3 0,08 3,81 3,89 -0,66±0,03 -1,59±0,08
*- Р<0,05 относительно контроля.
Баланс селена и йода был отрицательным в контроле у всех животных (табл.3). Подкормка опытных животных селеном, йодом и кобальтом позволяла им иметь устойчивые положительные балансы этих элементов. При этом организмом опытных животных в последние месяцы беременности усваивалось больше кобальта, йода, селена и меди, что объясняется, необходимостью этих жизненно важных элементов матерям и их плодам особенно на последнем этапе развития (Р<0,05).
2.4. Четвертый балансовый опыт
В начале весны коровы находились в периоде раздоя (табл. 4). Животные в опытной группе в среднем имели отрицательные балансы молибдена (-1,8±0,05мг). Причем, одни животные имели отрицательный баланс, а другие -положительный, что можно объяснить сезоном, индивидуальными осбенностями и физиологией раздоя коров, когда они синтезируют с каждым днем все больше молока, где присутствует фермент ксантиноксидаза, в состав которого входит молибден, и который принимает активное участие в усилении окислительно-восстановительных процессов при раздое, отсутствием прогулок и влиянием подкормки животных селеном, кобальтом и йодом, которые, в конечном счете, повысили уровень процессов метаболизма, в который вовлекалось больше молибдена, и он появился в моче, и в два раза вырос в молоке. При этом повысилось и количество, и качество (% жирности) молока у опытных коров. В контрольной группе баланс молибдена в среднем был положительный (+9,07±0,07мг), хотя одно животное ежедневно теряло Мо из организма (-0,08мг). Балансы кобальта, селена и йода у опытных животных
были устойчиво положительными, а контрольные ежедневно теряли эти элементы из организма. Опытные жвачные животные утилизировали в организме в 1,5 раза больше марганца, чем контрольные (Р<0,05).
Таблица 4
Обмен микроэлементов у животных на втором месяце лактации (мг)
Элементы Группы Получено с кормом рациона Выделено из организма Усвоено организмом (баланс (±)) Усвоено в % к принятому
молока кал моча всего
Со опыт 16,40±1,1 0,62* 14,55 0,02 15,19 +1,21±0,07 +7,38±0,04*
контр. 10,36±0,5 0,36 14,36 - 14,62 -4,28±0,05 -42,93±2,2
Бе опыт 14,79±0,7 0,19* 18,58 0,06* 13,01 +1,78±0,05 +14,27±0,5*
контр. 9,84±0,4 0,05 10,82 0,01 10,89 -1,08±0,08 -10,98±0,6
1 опыт 4,48±0,07 0,06« 3,91 0,24* 4,21 +0,27±0,006 +6,03±0,05*
контр. 3,17±0,05 0,03 3,21 ,003 3,27 -0,10±0,004 -3,15±0,06
*- Р<0,05 относительно контроля
Резюмируя итоги исследований обменных процессов в организме симментальских коров, следует отметить, что им в кормах и воде определенно недостает селена, кобальта и йода (отрицательные балансы в контроле), т.е. симментальские животные, завезенные из Австрии, постоянно испытывают состояние стресса, и это отрицательно отражается на их физиологическом состоянии и продуктивной функции. Это подтверждает наличие скрытой формы синдрома комбинированного гипоэлементоза селена, йода и кобальта у адаптирующихся симменталов, что согласуется с состоянием их гематологической картины (табл. 5).
3. КОРРЕКЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ НЕДОСТАЮЩИМИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ (Яе, Со и Л) В ОСЕННИЙ ПЕРИОД В БАЛАНСОВОМ ОПЫТЕ
С целью исследования влияния недостающих Бе, Со и I на гематологические параметры животных, мы во II балансовом опыте взяли кровь на 1, 2, 15 и 30 день эксперимента. Селен, йод и кобальт находились в крови контрольных коров в количествах ниже физиологической нормы: 8е -0,02±0,001, Со - 25,7±0,12 и } - 0,23±0,02 мкг/мл, что коррелируется с отрицательными балансами этих элементов в организме животных (г=+0,88). Медь в крови - на нижней границе нормы - 748 мкг/л (норма - 750-1000 мкг/л), а цинк и марганец - в пределах нормы. У опытных животных в крови содержание 8е, Со, 1, 2п и Си достоверно выше контрольных показателей (Р<0,02), что говорит о вовлечении 2п и Си в процессы метаболизма при даче животным недостающих (Бе, Со, I) микроэлементов. У жвачных, получавших микроэлементы, установлено снижение гемоглобина в 1-е и 2-е сутки опыта при одновременном увеличении (Р<0,05) количества эритроцитов и лейкоцитов в 1-е и 5-е сутки, которые затем выравниваются к 30-му дню. Анализ лейкоцитарной формулы показал, что снижение количества базофилов под влиянием I, Со и Бе приводит к временной эозинофилии, которую мы наблюдали на 5-й день эксперимента, с последующей нормализацией процесса (15 день). Уже через сутки от начала эксперимента уровень сахара в крови
опытных животных достиг 2,78±0,08 ммоль/л, а к концу эксперимента (30 суток) приближался к физиологической норме для жвачных (коров).
Количество белка у опытных животных было достоверно больше (8,1±0,06 г/100 мл), чем в контроле. В сыворотке крови жвачных опытной группы бактерицидная активность на начало опыта была 41,82±4,08 %, а к 30 дню практически достигла физиологической нормы. Самый высокий уровень тироксина наблюдали в опытной группе на 15-е сутки опыта - 47,08±3,1 нМ/л. Динамика общего кальция у опытных животных имела тенденцию к снижению к концу 30-х суток эксперимента, относительно контроля (Р<0,05). Уровень неорганического фосфора сыворотки крови колебался от 4,8 в начале опыта до 4,6 мг/100 мл и был ниже аналогичных результатов у коров контрольной группы. Таким образом, влияние «ЙОДДАР», ДАФС-25 и СоСЬ стимулировало процесс гемопоэза, биосинтез тироксина, естественную резистентность, активизировало окислительно-восстановительные процессы в организме опытных жвачных. Это способствовало лучшей адаптации завезенных симментальских животных к новому для них низкому уровню селена, йода и кобальта в кормах в регионе Нижней Волги (Астраханская область) и корректировало скрытый комбинированный гипомикроэлементоз (селен, йод и кобальт) у опытных коров в период всех экспериментов, что свидетельствует о поддержании постоянства внутренней среды организма у опытных животных за счет интегрального влияния недостающих микроэлементов.
4. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТОВ Со, ве и I НА ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ПОЛ, АОС, ПРОДУКТИВНУЮ ФУНКЦИЮ ЖВАЧНЫХ В НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ
Изменение обмена липидов является ведущим фактором этиологии и патогенеза многих заболеваний, в т.ч. скрытых форм гипомикроэлементозов. У животных опытных групп через 30 дней применения микроэлементов в крови обнаружено увеличение селена на 23%, йода - 14%, кобальта - 39%, марганца -16%, цинка - 18% и меди - 16%, а также эритроцитов (табл. 5) на 21,8%, лейкоцитов - 7,0%, гемоглобина - 5,2%, общего белка - 16%, глобулинов -29,7% и уменьшение глюкозы на 11,1%. Возрастает и уровень активности каталазы, СОД и ГПО. В то же время у этих животных происходит снижение уровня продуктов перекисного окисления липидов (ДК - на 19%, МДА - на 61,3%, оснований Шиффа - на 46,9%) и на 40,8% эритроцитов, подверженных гемолизу перекисью водорода. При этом повышается уровень тироксина (Т4) в крови опытных коров.
Через 30 дней применения Зе, I и Со у животных в опытных группах увеличился уровень витаминов Е, С и А. Через 60 дней у опытных жвачных уровень каталазы, ГПО, селена, витамина Е был выше контроля. Между действием витамина Е, как стабилизатора клеточных мембран, и селеносодержащими глутатионпероксидазами, которые удаляют из клетки Н2О2, предотвращая образование новых свободных радикалов и тем самым снижая расход витамина Е, давно установлена причинно - следственная связь и взаимное предохранение друг друга от окислительного разрушения, что
«является лишь малой составной частью синергизма витамина Е и селена» (Родионова, 2004), крайне необходимых для активации антиоксидантной системы (Ланкин и др., 2001; Кондратенко, 2003).
Таблица 5
Влияние препаратов Se, J и Со на физиолого-бнохимические параметры животных
Гематологические показатели До опыта Через 30 дней Через 60 дней
Контроль Опыт Контроль Опыт Контроль Опыт
Гемоглобин, г/л 92,05±3,41 93,07±3,55 91,06±2,75 96,01±3,8* 93,21±2,65 107,09±4,8*
Эритроциты, млн/мкл*10"/л 5,8±0,44 5,6±0,03 5,8±0,34 6,1±0,09 5,8±0,07 6,6±0,09
Лейкоциты, тыс/мкл *10''/л 6,96±0,08 6,95±0,05 6,82±0,46 7,09±0,007* 6,06±0,039 8,37±0,005»
Альбумины, г% 3,96±0,27 3,90±0,24 4,21±0,72 4,07±0,25 4,75±0,34 4,29±0,16*
Глобулины, г% 3,7±0,42 3,7±0,25 3,7±0,05 4,9±0,19* 3,8±0,27 4,8±0,33*
Общий белок, г% 7,36±0,26 6,94±0,02 7,81±0,07 8,50±0,06* 7,07±0,31 8,22±0,26*
Селен, мкг/мл 0,05±0,07 0,05±0,002 0,05±0,002 0,15±0,009* 0,037±0,002 0,12±0,003»
Кальций, мг% 9,16±0,06 9,22±0,07 9,36±0,19 9,42±0,22 9,42±0,57 9,7±0,04
Фосфор, мг% 4,9±0,22 4,52±0,08 4,71±0,29 5,33±0,29 4,87±0,44 5,6±0,52
Витамин Е, мкМ/л 8,82±0,03 7,26±0,06 7,27±0,01 18,4±0,02* 7,31±0,02 16,55±0,04*
Витамин А, мкМ/л 0,95±0,11 0,98±0,12 0,9б±0,12 2,16±0,14 0,98±0,08 0,04±0,06
Витамин С, мкМ/л 34,6 ±1,15 35,6±0,13 33,8±1,11 61,6±2,21* 36,8±2,14 57,3±2,17*
Каталаза, мкМ/мл 2,04±0,02 2,07±0,05 2,06±0,07 3,47±0,08* 2,42±0,09 3,42±0,01*
Диеновые конъюгаты, мкМ/мл 2,03±0,05 2,15±0,02 2,21±0,06 1,75±0,14* 2,11±0,16 1,65±0,08»
Супероксиддисмутаза, ед/мин 170±14 166±11 167±14 229±8,4* 159±21 179±32
Глутатионпероксидаза, мМС-вМ л/мин 8,1±0,06 8,2±0Д5 8,2±0,06 9,4±0,06* 7,8±0,17 9,2±0,24*
Малоновый диальдегид, мкМ/л 3,21 ±0,01 3,26±0,14 3,30±0,05 1,28±0,07* 3,24±0,07 1,99±0,03*
Основание Шиффа, ед. (ГЛ./4.1 0,31±0,02 0,32±0,01 0,32±0,02 0,17±0,003* 0,34±0,01 0,22±0,02
Перекисная резистентность эритроцитов, % 2,91±0,06 3,01±0,05 2,93±0,0б 2,03±0,01* 2,92±0,04 2,17±0,09*
* - Р<0,05 относительно контроля
Однако в стресс-условиях, когда происходит окисление белков, селен не может быть заменен витамином Е, т.к. он локализован исключительно в липидной части мембран (Cheng et ае., 1998; Папазян, Фисинин и др., 2009). Дополняя друг друга, ферментативная и неферментативная антиоксидантная система в организме, в случае применения недостающих в кормах и организме микроэлементов (селен, йод, кобальт) и лучшего вовлечения меди, марганца и цинка в обменные процессы опытных животных, что подтверждают данные балансовых опытов (табл. 2-4), и повышенный уровень витаминов-антиоксидантов Е, А и С обеспечивают сдерживание активации свободнорадикальных процессов (табл.5). Кроме того, селен, цинк, марганец и медь входят в состав ГПО и СОД - важных энзимов регуляции процессов системы ПОЛ - АОС (Ланкин и др., 2001; Сурков, 2007).
Следует отметить, что под влиянием Se, Со и J у опытных коров уменьшилось задержание последа на 14%, а количество послеродовых эндометритов сократилось на 25%. В опытной группе заболеваемость маститом понизилась на 15% и на 12 дней сократился сервис-период животных относительно аналогичных параметров контроля (67 дней).
Наибольшее количество микроэлементов отмечалось в печени > почках > сердце > кишечной стенке > надпочечниках > скелетной мускулатуре >
сыворотке крови > коже, меньшее - в тканях с низким уровнем обмена: костях > копытах > шерсти. Разница по содержанию Бе, 3 и Со в опытной и контрольной группах в костях, копытах и шерсти не достоверна. Следовательно микроэлементы в применяемых дозах не накапливались в тканях с низким уровнем обмена, что свидетельствует об их биотичности для животных.
Средний надой молока в контрольной группе симментальских коров за год ровнялся 4705 кг на животное, в опытной (Со, Бе и I) - 4847 кг, что на 3,02% больше контроля и составил 142 кг молока на одно животное (Р<0,05). Содержание жира в молоке опытных животных - 4,23%, а в контроле - 4,11%. Увеличение жира в молоке связано с тем, что. Со, 8е и I способствуют образованию низкомолекулярных жирных кислот, из которых синтезируется молочный жир (Аранди, Лухт, 1979; Ташенов и др., 1985; Чурлис, 1989; 1апЛег, 1993). Применение микроэлементов в качестве адаптогенов увеличивало количество не только Со, Бе и I, но и цинка, марганца и ванадия в крови и в молоке опытных животных, что хорошо коррелируется (г=+0,79) с результатами балансовых опытов (табл. 1-4) и уровнем активности каталазы с 8е и Zn (г= +0,71 и г=+0,74), СОД с количеством в крови Си (г= +0,82), Мп (г= +0,59) и ГПО с селеном (г= +0,77). Нам представляется, что изучаемый механизм влияния исследуемых дозировок органических препаратов ДАФС-25, ИОДДАР и хлористого кобальта на организм опытных животных включает в себя стимуляцию обмена углеводов, липидов, минералов, белков, в том числе фракции глобулинов, повышение уровня микроэлементов в крови и молоке и функции эндокринной системы, активности каталазы, СОД, ГПО, увеличением в крови витаминов Е, А и С и уменьшение уровня ДК, МДА, ОШ и ПРЭ. Это обеспечивает стабилизацию свободнорадикальной, антиоксидантной и эндокринной систем, повышая, таким образом, иммунный статус организма и его резистентность, улучшая процессы тканевого дыхания и корректируя синдром скрытой формы комбинированного гипомикроэлементоза у опытных животных.
Все вышеизложенное предопределяет улучшение функционального состояния симментальских коров, их лучшую адаптацию к новым геохимическим условиям и повышает уровень интегративной функциональной активности молочной железы (количество молока и его качество) в условиях региона Нижней Волги (Астраханская область).
5. ОБМЕН МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ РАСТУЩИХ
ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ Со, Бе, Л и Си В КОРМАХ
5.1. Первый (предварительный) балансовый опыт
Анализ усредненных результатов первого (предварительного) балансового эксперимента (табл. 6) показал, что растущие поросята имеют отрицательный баланс селена, йода и меди в организме.
Таблица 6
Обмен микроэлементов у животных, мг
Микроэлементы Поступило с кормом рациона (в среднем на голову) Выделено из организма Усвоено организмом (баланс ±) Усвоено в % к принятому
кал моча всего
Железо 307±14 289 2,56 291,56 +15,44±0,092 5,03±0,31
Медь 5,7±0,8 5,6 0,15 5,75 -0,05±0,0002 -0,39±0,01
Цинк 23,4±1,5 11,73 0,009 11,74 +11,6±1,19 49,83±1,62
Марганец 28,7±1,3 12,9 0,06 12,96 +15,74±1,28 54,84±2,25
Кобальт 2,05±0,1 0,74 0,012 0,75 +0,30±0,01 28,57±1,39
Селен 0,4±0,08 0,41 - 0,41 -0,01±0,0003 -2,50±0,08
Иод 0,49±0,01 0,51 0,01 0,52 -0,03±0,0002 -1,06±0,03
Следует особо отметить интересный факт положительного баланса кобальта у животных, хотя содержание этого металла в почве, воде, растениях и кормах животных Саратовской, Волгоградской и Астраханской областей, т.е. региона Нижней Волги, находится на низком уровне и в балансовых опытах на жвачных выявлен отрицательный баланс этого металла (табл. 2-4). В то же время исследуемые коровы имели положительные балансы меди в организме, а у растущих поросят был установлен отрицательный баланс этого физиологически важного металла, что говорит о видовых различиях в использовании микроэлементов животными в аналогичных геохимических условиях, функциональных особенностях роста, развития животных и подтверждает необходимость проведения балансовых опытов для выяснений потребности каждого вида животных в микроэлементах в каждом конкретном регионе с учетом их физиологического состояния.
Остальные исследуемые микроэлементы у растущих животных (2п, Мп, Бе) в этом возрасте имели устойчивый положительный баланс в организме и, следовательно, подкормка ими животных в геохимической ситуации изучаемого региона не требовалась.
5.2. Второй балансовый опыт
Исходя из результатов анализа геохимической ситуации, данных первого балансового опыта и физиологической роли микроэлементов в организме животных, т.е., опираясь на физиолого-биогеохимическую парадигму (Ковальский, 1974; Самохин, 2004, 2008; Папазян, Фисинин, 2009 и др.), с учетом данных литературы о применяемых дозировках, мы выбрали для подкормки и коррекции обмена всеядных селенорганический препарат ДАФС-25 в дозе 0,2 мг/кг массы тела, и применили его во II опытной группе, а животные третьей опытной группы получили к основному рациону ДАФС-25 в дозе 0,2 мг/кг, йодоорганический препарат «ЙОДДАР» - 0,2 мг и Са504 в дозе 0,5 мг/кг на голову в сутки. Баланс железа, марганца, цинка и кобальта во всех группах был положительным, однако животные в III опытной группе усваивали больше железа, цинка, марганца и кобальта (Р<0,05), чем контрольные животные. Баланс селена, йода и меди в был отрицательным, а в опытных группах - положительным (табл. 7).
Таблица 7
Обмен микроэлементов у всеядных животных (возраст 85-115 дней), мг_
Элементы Группы Поступило с кормом рациона Выделено из организма Усвоено организмом (баланс ±) Усвоено в % к принятому
кал моча всего
Си I контр. 25,23±1,31 25,79 0,02 25,8±1,3 -0,08±0,03 -1,40±0,09
II опыт 26,00±2,62 25,97 0,11 25,95±1,6 +0,04±0,0002 0,73±0,03*
Ш опыт 37,48±1,91* 34,80 0,15* 34,95±1,8 +2,53±0,16 3,82±1,74*
Se I контр. 0,52±0,02 0,52 Сл. 0,52±0,0! -0,01 ±0,0002 -1,92±0,29
II опыт 1,08±0,04* 0,72 0,005 0,73±0,02 +0,38±0,01 35,19±1,41*
Ш опыт 1,05±0,05* 0,44 0,007 0,65±0,04 +0,40±0,008 38,1±1,99*
J I контр. 0,50±0,03 0,61 0,01 0,62±0,02 -0,12±0,004 -22,84±1,32
II опыт 0,59±0,02 0,50 0,03 0,53±0,03 +0,06±0,0002 10,17±0,92*
III опыт 0,73±0,01 0,49 0,05* 0,54±0,0007 +0,12±0,006 16,44±0,88*
- Р<0,05 относительно контроля.
Следовательно, комплексное применение органических препаратов ДАФС-25 и «ЙОДДАР», а так же легко усвояемой сернокислой соли меди в изучаемом регионе низкого уровня йода, селена и меди в среде, способствует восстановлению физиологически нормального микроэлементного гомеостаза, который у значительного процента растущих животных может нарушаться при недостаточном поступлении микроэлементов, что мы наблюдали у контрольных животных при проведении балансовых опытов.
5.3. Третий балансовый опыт, мг (8-ми месячные животные)
В этом опыте, в отличие от предыдущего, мы не наблюдали отрицательных балансов и потери меди всеядными животными из организма в контроле, что объясняется возрастными особенностями, когда рост замедляется и животным нужно меньше меди. Баланс железа марганца, цинка и кобальта во всех группах был положительным. Однако поросята во II и III опытных группах усваивали на 23,35% железа и на 26,6% кобальта больше, чем контрольные животные (499±50 мг Fe и 3,19±0,05 мг Со). Баланс йода в контрольной группе был отрицательный (-0,14±0,02 мг). Дополнительное введение йода обеспечивало потребность опытных (III гр.) животных в этом элементе. Баланс йода был положительным и во II группе (1,57±0,03 мг). Вероятно, селен каким-то образом «экономит» расход йода и он выводится с калом и мочой в опытных группах в меньших количествах, чем в контроле. Аналогичная картина прослеживается с марганцем, кобальтом и цинком (Р<0,05). У свиней II группы коэффициент переваримости сухого вещества корма был на 2,1% выше контрольных результатов. Наиболее высокая функция переваримости сухого вещества кормов отмечается у всеядных III группы - 83,8%, что на 3,0% выше, чем у животных в контрольной группе (Р<0,05).
6. ФАРМАКОКИНЕТИКА РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ
Фармакокинетика препаратов кобальта и йода изучена достаточно полно (Ковальский, 1974; Дедов, 2004). Учитывая, что в определенных количествах Бе может быть токсичным и изучен меньше чем I и Си, мы исследовали фармакокинетику различных дозировок ДАФС-25 с целью определения доз применения, совместно с результатами балансовых опытов, используя методику расчета кинетических показатели, основанных на определении статистических моментов кинетических кривых (Соловьев и др., 1980; Пиотровский, 1984, 1986).
При этом мы исходили из того, что для исследования фармакокинетических процессов необходимо по отдельным точкам кривой «концентрация - время» восстановить ход всей кривой или интересующего нас участка. Эта реконструкция кривой и является одной из основных задач математического моделирования фармакокинетических процессов (Соловьев и др., 1980). На кинетических кривых нами обнаружены периоды всасывания, максимальной концентрации и элиминации препарата. Мы выявили двухфазное падение концентрации селена в сыворотке крови растущих поросят: сначала быстрое снижение (а-фаза), а затем - медленное ((3-фаза). Основным условием правомерности применения этой методики является то, что изучаемая система должна быть линейной. У нас данное положение соблюдалось в 13-фазе процесса элиминации. В а-фазе селен покидает кровь в основном за счет динамики в органы и ткани, а после того как установится некоторое равновесие, дальнейшее снижение его количества происходит за счет элиминации препарата из организма (Р-фаза). Увеличение содержания в сыворотке крови селена происходит в течение первых 0,5-3 часа при введении дозы 1,0 мг/кг и при дозе 0,1 мг/кг. К концу первых суток содержание селена в крови начинает резко понижаться, что говорит об усилении процессов элиминации. Далее наблюдается плавное снижение селена до исходного уровня. Реперным статистическим моментом считается полная площадь под кривой концентрация-время (в интервале от 0 до бесконечности) Аис. Время удержания есть первый (нормированный) момент, то есть отношение полной площади под кривой произведения времени на количество препарата в крови -(АЦМС) к АиС (Соловьев и др., 1980).
AUC
По математическому и фармакокинетическому определению MRT-среднее время прохождения вещества препарата через организм, которое и является суммой всех кинетических процессов, в которых участвует препарат: всасывания, распределения, метаболизма и выделения. Величина AUMC (отношения площади под кривой к AUC) равнялась 6207,51±79,55 мкг-ч2-мл и связана с первым нормированным моментом (MRT) и площадью под кривой, иными словами величиной AUC.
Общий клиренс (CL), характеризующий скорость выведения лекарственного препарата из организма свиней, составил 0,5102±0,0363л/ч, следовательно, очищение сыворотки крови от дозировок ДАФС-25 происходит с аналогичной скоростью, т.е. эта величина соответствует той части объема распределения, которая «очищается» от препарата за единицу времени.
Интегральные показатели фармакокинетики различных дозировок ДАФС-25: среднее время присутствия (MRT), среднее время динамики (MDT) и среднее время выведения (МЕТ) составили: 159,9+18,4 ч; 51,8+3,09 ч; 106,5±7,8 ч — соответственно, что согласуется с общей теорией классической фармакокинетики (Doct, 1953; Пиотровский, 1984, 1986 и др.) и подтверждает данные А.Ю. Кутепова (2003), Т.Н. Родионовой и др. (2010), полученые на овцах и птице, а также наши совместные с А.Ю. Кутеповым публикации (Воробьев и др., 2011). Следовательно фармакокинетические параметры селенорганического препарата ДАФС-25 в интервале 0,1-1,0 мг/кг безопасны, что необходимо учитывать при определении дозировок применения Se, опираясь на результаты балансовых опытов для коррекции и профилактики селенодефицитных состояний с целью улучшения физиологического состояния и повышения функции роста и развития растущих всеядных животных.
7. ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА, ЙОДА И МЕДИ НА МОРФО -ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТУЩИХ ЖИВОТНЫХ В НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ
К концу выращивания всеядных животных в III группе количество общих липидов на 30 день скармливания микроэлементов возросло на 23,9%, триглицеридов - на 59,7%, а холестерина стало несколько меньше относительно контроля. Во второй группе, достоверное увеличение в сравнении с контролем наблюдалось только по триглицеридам.
Для дальнейшего выяснения физиологического механизма влияния Se, J и Си на процессы ПОЛ и состояния АОС, мы исследовали показатели перекисного окисления липидов и состояния антиоксидантной системы животных в возрасте 3-4 и 8-9 месяцев жизни (табл. 8). Диеновые коньюгаты (ДК) у животных в первом опыте уменьшились во II группе на 10,0%, в III - на 22,4%. А во втором эксперименте во II группе - соответственно: на 28,1% и в III - на 36,1% (Р<0,05) от начала опыта. Уровень малонового диальдегида (МДА) уменьшается у 85-115-ти дневных поросят в первом опыте на 16,8% во второй группе, а в третьей - на 26,2%. Во втором опыте (возраст 8 месяцев) МДА у свиней II группы снизился на 29,7%, а в III - на 36,7%. Уровень ДК и МДА у контрольных животных не изменялся в течение всего времени исследования (Р>0,5). Недостающие Se, J и Си положительно влияли на антиоксидантный статус животных. Активность каталазы опытных животных повысилась на 2,8% в I опыте и на 4,5% во II опыте во II группе, а в III гр. -соответственно: на 5,4% и 4,1%, а СОД - 6,1% и 19,5%; 22,3% и 20,6% относительно контрольных показателей (Р<0,05).
Процент гемолизируемых эритроцитов в крови животных в первом опыте во II группе к концу эксперимента снизился на 3,7%, а в III группе - на 26,2%, а
во втором эксперименте - соответственно: на 33,7%, и на 40,4% относительно исходных данных. В контроле ПРЭ в течение опытов не изменялся (Р>0,5).
Таблица 8
Влияние селена, йода и меди на показатели ПОЛ и АОС растущих поросят
Группы, п =5 Показатели Результаты исследований
Возраст 85 дней (I опыт) Возраст 8 месяцев (П опыт)
До применения микроэлемен TOB Применение микроэлементов До применения микроэлеме нтов Применение микроэлементов
Через48 часов 15 суток 30 CVTOK Через 48 часов 15 суток 30 суток
I ДК, мкМ/л 2,04±0,13 2,11± 0,15 2,07± 0,27 2,03± 0,11 2,42±0,19 2,24± 0,16 2,44±0,18 2,34± 0,19
II 2,01±0,08 2,12± 0,04 1,99± 0,07* 1,82± 0,13* 2,39±0,07 2,03± 0,04 1,95±0,05 1,72± 0,04*
III ],92±0,02 1,72± 0,03* 1,63± 0,05* 1,49± 0,07* 2,41±0,03 2,14± 0,05 1,76±0,08* 1,54± 0,07*
I МДА, мкМ/л 3,54±0,16 3,52± 0,24 3,47± 0,31 3,37± 0,09 3,66±0,08 3,51± 0,65 3,49±0,16 4,19± 0,27
II 3,63±0,08 3,42± 0,22 3,60± 0,07 3,02± 0,04* 3,71±0,05 3,29± 0,07* 2,62±0,08* 2,61± 0,05*
III 3,57±0,14 3,62± 0,21* 2,48± 0,02 2,26± 0,02* 3,59±0,04 3,34± 0,04 3,07±0,03* 2,01± 0,08*
I Каталаза, мкМ/л 5,81±3,1 5,79±4, 3 5,69± 0,31 5,75± 0,2 5,73±0,2 5,90±0,3 5,72±0,4 5,75± 0,4
II 5,8±2,9 5,99±2, 1 6,11± 0,22* 5,96± 0,8 5,62±0,5 5,89±0,3 6,05±0,3* 5,87± 0,2
III 5,91±1,2 6,08± 4,6* 6,48± 0,39* 6,23± 0,1* 5,71±0,2 5,95±0,1 6,48±0,2* 6,15± 0,3*
I "упероксид-дисмутаза, ед/мин 281±14 279±15 282±17 281± 13 246±19 241 ±22 245±16 251± 23
II 279±18 292±13 313± 12* 315± 13* 241±21 269±20 278±15 288± 12*
III 282±15 299±19 346± 16* 345± 15* 247±16 279±21 279±11 298± 17*
I ПРЭ, % 3,63±0,16 3,61± 0,09 3,62± 0,07 3,62± 0,04 3,72±0,13 3,72± 0,09 3,72±0,09 3,74± 0,07
II 3,75±0,09 3,52± 0,15 3,27± 0,04* 3,51± 0,06* 3,47±0,13 3,22± 0,14 3,06±0,04* 2,35± 0,04
III 3,84±0,07 3,54± 0,12 3,42± 0,07* 2,63± 0,15* 3,79±0,14 3,31± 0,06 3,02±0,09* 2,26± 0,08*
* - Р<0,05 относительно контроля и начала эксперимента
Функция прироста живой массы животных опытных групп в научно-производственном опыте относительно контроля, обусловлена их лучшим общим физиологическим состоянием: высоким уровнем метаболизма, улучшением процессов гемопоэза повышением функций антиоксидантной и эндокринной систем организма растущих животных II и III групп. Подопытные животные II группы и, особенно, III группы, в 9-тимесячном возрасте имели лучшую функцию переваримости корма, более крупные и хорошо развитые важнейшие внутренние органы в сравнении с результатами контроля (печень в контроле - 1,57±0,04; II гр. - 1,72±0,03 и III - 1,92±0,06 кг; сердце -соответственно: 0,28±0,01; 0,31±0,01 и 0,41±0,02 кг; легкие - 0,68±0,02; 0,81 ±0,02 и 0,96±0,03 кг; селезенка - 0,15±0,03; 0,16±0,02 и 0,21±0,03 кг и внутренний жир - 1,64 ±0,03; 1,93±0,01 и 2,21±0,04 кг).
Суммарно аминокислотная характеристика мышц животных опытных групп (II - 18873±17,2; III - 19142±19,5 мг/100г) превосходила контроль -18052±26,3 мг/100г (Р<0,05). При этом количество заменимых аминокислот опытных и контрольных животных было выше суммы незаменимых. Учитывая, что общее количество аминокислот и микроэлементов в опыте было выше контрольных показателей, можно считать, что мясо опытных животных было более полноценным, особенно в III группе. Каких-либо патологических изменений в гистологическом строении печени и почек у животных опытных групп не было обнаружено, а увеличение объема клеток и их ядер, наличие мелкой зернистости (цитоплазмы), светлой кариоплазмы - указывает на усиление обмена веществ в этих клетках печени, по сравнению с состоянием аналогичных клеток животных контрольных групп.
Количество меди, железа, кобальта, цинка, селена и йода в органах и тканях животных в конце опыта в опытных групп было значительно выше, чем у животных контрольной группы (Р<0,05). Увеличение уровня метаболитических процессов у растущих всеядных животных во II и, особенно в III группе, получавших дополнительно недостающие в кормах Se (И гр.) и Se, J и Си (III гр.) дополнительно к основному рациону позволило животным III группы достичь массы контроля на один месяц раньше, что экономически выгодно. Масса животных в конце опыта в контроле составило 91,01±2,58 кг, во II гр. - 98,02±5,39кг и III гр.- 107,09±3,9 кг (Р<0,05). При этом рентабельность производства в III гр. была же на 15% выше контроля, где этот показатель был равен 28%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Общее функциональное состояние разных видов животных в геохимических условиях региона Нижней Волги характеризуется низким уровнем практически всех физиологических процессов, особенно у завозимых в Астраханскую область животных.
При этом организм животных постоянно испытывает стресс-факторы недостаточного количества микроэлементов (Se, Со, J и Си) в среде и кормах. Это приводит к нарушениям гемопоэза, работы системы ПОЛ-АОС и, как следствие, к скрытым формам комбинированных гипомикроэлементозов у животных, что отрицательно сказывается на интегративных функциях роста, развития, молокообразования и качества мяса и молока.
Изучаемый физиологический механизм влияния недостающих в кормах и организме микроэлементов включает в себя их взаимообусловленное положительное воздействие на процессы гемопоэза, обмен углеводов, липидов, витаминов-антиоксидантов, макро- и микроэлементов, естественную резистентность, синтеза белка и его фракций, аминокислот, работу эндокринной системы, стабилизацию процессов свободнорадикального окисления и повышение антиоксидантной защиты.
Методология выбора и применения недостающих организму микроэлементов при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов должна опираться на физиолого-биогеохимическую
концепцию, включающую комплексное изучение на единой методической основе геохимической ситуации региона, функциональных особенностей обмена веществ, в том числе микроэлементов в балансовых экспериментах у разных видов животных, с целью исследования влияния недостающих химических элементов на организм.
Разрабатываемая комплексная физиолого-биогеохимическая концепция способствует решению важнейшей проблемы коррекции различных видов метаболизма при скрытых формах гипомикроэлементозов, реализации генетического потенциала животных и повышения интегративных функций их продуктивности. Выбор и применение недостающих в среде и кормах микроэлементов по предлагаемой методике в конечном итоге улучшает общее физиологическое состояние, обеспечивает снижение гинекологических заболеваний у животных и предопределяет лучшую адаптацию завозимых в Астраханскую область высокопродуктивных симменталов к условиям низкого уровня селена, йода, кобальта и меди в среде и кормах.
Полученные результаты и концептуальные положения вполне возможно использовать для выбора недостающих макро- и микроэлементов с целью подкормки ими различных животных в других (конкретных) регионах России, что является инновационным и перспективным мероприятием.
ВЫВОДЫ
1. В условиях низкого уровня Бе, Со, I и Си в кормах у животных выявлены видовые физиологические особенности в усвоении микроэлементов. В организме завозимых в Астраханскую область симментальских коров и у местных всеядных животных (растущих поросят) установлены различные отрицательные балансы микроэлементов (у коров - Бе, Со, I, а у поросят - 8е, Со, Си).
2. Хроническое влияние слабо обеспеченных 8е, Со, I и Си кормов вызывает значительные изменения функций эндокринной системы животных. Активность АКТГ у симментальских коров максимальна перед отелом и первую неделю после него. Уровень тироксина у завезенных и местных жвачных животных вдвое ниже физиологической нормы, что корреляционно связано с недостатком йода (г=+0,64) и селена (г=+0,53) в кормах.
3. Обмен минералов, белков, антиоксидантных витаминов и ферментов, гематологических показателей при скрытых формах гипомикроэлементозов животных находится ниже физиологической нормы, а уровень ПОЛ повышен.
4. Все звенья антиоксидантной защиты, эндокринной системы и различных видов обмена веществ находятся в тесных взаимосвязанных отношениях. По данным корреляционного анализа выявлены парные прямые (положительные) и обратные (отрицательные) связи между АКТГ и кортизолом с показателями ПОЛ, АОС, Са, Бе, Си и Тх\ у экспериментальных животных.
5. Установлена положительная тенденция влияния недостающих микроэлементов в кормах на снижение интенсивности свободнорадикальных процессов, перекисной резистентности эритроцитов и увеличение активности антиоксидантной системы, уровня обмена микроэлементов и гематологических
показателей в организме экспериментальных животных. При этом все исследованные функциональные показатели разных видов животных достигают физиологической нормы.
6. Результаты комплексного анализа проведенных исследований геохимической ситуации региона Нижней Волги, видовых физиологических особенностей реагирования животных на недостаток микроэлементов в среде и кормах позволяют принципиально по-новому решать проблему выбора недостающих микроэлементов с целью улучшения функционального состояния продуктивных животных.
7. Анализ показателей фармакокинетики ДАФС-25 и функциональных параметров состояния организма животных позволяет определять количественные и временные диапазоны препарата селена для выбора доз и способов применения недостающего микроэлемента.
8. Применение недостающих в среде, кормах и организме микроэлементов корректирует скрытые формы комбинированных гипомикроэлементозов животных. При этом достоверно повышаются функции продуктивности сельхозживотных, качество мяса, молока и снижается уровень гинекологических заболеваний коров.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
В биогеохимических условиях региона Нижней Волги (Астраханская область) с целью улучшения физиологического состояния, повышения иммунного статуса симментальских коров и их продуктивных функций необходимо применять per os комплексно ДАФС-25 в дозе 0,05 мг/кг массы тела, 0,6-0,7 мг йода (ЙОДДАР) и 25 мг/кг СоСЬ на голову в сутки в течение месяца с месячным перерывом, что увеличит в среднем надой на одно животное на 142 кг молока в год, повысит качество молока по содержанию микроэлементов на 15-18%, уровень жира на 0,12% и рентабельность производства на 10%. Для сокращения срока откорма поросят на 1 месяц необходимо в течение месяца с месячным перерывом применять с кормом органические препараты селена (ДАФС-25 в дозе 0,2 мг/кг массы тела), йод (ЙОДДАР в дозе 0,2-0,3 мг на голову) и C11SO4 - 0,5 мг/кг в сутки, что обеспечивает увеличение массы поросят на 17,7%, улучшает качество мяса по микроэлементному и аминокислотному составу и повышает рентабельность производства мяса на 15%.
Полученные результаты и выводы, изложенные в диссертации и публикациях, используются с 2011 года в практике работы крестьянско-фермерского хозяйства «Светлана» и СПХ «Красноярец» ООО Рыбоагрогаз Красноярского района Астраханской области и другими, что оформлено соответствующими актами внедрения наших рекомендаций в деятельность сельхозпредприятий (Приложение 4 диссертации).
Кроме того, теоретические положения диссертации используются в учебном процессе для студентов-ветеринаров аграрного факультета Астраханского государственного университета при чтении лекций и проведении лабораторно-практических работ по курсам «Физиология и
этология сельскохозяйственных животных», «Диагностика болезней сельхозживотных», «Внутренние незаразные болезни животных», а также на ветеринарном факультете в ГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I», что оформлено соответствующими документами (Приложение 5 диссертации).
СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии (5):
1. Воробьев, Д.В. Функциональные особенности метаболизма микроэлементов у коров в биогеохимических условиях Нижней Волги /Д.В. Воробьев, Л.Н. Лапшина // Издательский Дом «Астраханский университет». - Астрахань. - 2010.- 128 с. - JSBN 978-5-9926-03149-9.
2. Воробьев, Д.В. Физиологическая характеристика метаболизма Fe, Си, Mn, Zn, Со и Se и его коррекция у свиней в онтогенезе в биогеохимических условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев // ЛАНЬ, Санкт-Петербург, 2010. - 141 с. - JSBN 978-5-8114-1125-2.
3. Воробьев, Д.В. Физиологический статус и его коррекция у жвачных, всеядных животных и птиц в биогеохимических условиях региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, А.Ю. Кутепов, А.П. Полковниченко, В.И. Воробьев // ЛАНЬ. С-Петербург.-2011-180 с. - JSBN 978-5-81141178-8.
4. Воробьев, Д.В. Современная биогеохимическая ситуация региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH8. Co. KG Heinrich - Bocking - Str. 68.66121 Saarbrucken, Germany, - 2012. - 125 с. - JSBN 978-3-8473-7103-8.
5. Воробьев, Д.В. Физиологический механизм влияния недостающих в среде микроэлементов на гематологические, морфо-физиологические параметры, метаболизм и продуктивность сельскохозяйственных животных / Д.В. Воробьев // - ЛАНЬ. - С.Петербург. -2013.-281 е. - JSBN 978-8-8114-1181-8.
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для докторских диссертаций (22):
1. Воробьев, Д.В. Динамика тяжелых металлов в основных компонентах наземных экосистем дельты р. Волги / Д.В. Воробьев // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - Астрахань. - 2007. - №3 (20). - С. 11-16.
2. Воробьев, Д.В. Содержание микроэлементов (Со, Ni, Se, Mo и Mn) в почвах, растениях и кормах рационов сельхозживотных в Астраханской области / В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, А.П. Полковниченко, E.H. Щербакова, Н.И Захаркина // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2010. - №1 (30). - С. 7-12.
3. Воробьев, Д.В. Физиологическая роль селена и кобальта у жвачных животных в биогеохимических условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2010. - №1 (30). - С. 12-18.
4. Воробьев, Д.В. Влияние подкормки хлористым кобальтом и ДАФС-25 на физиолого-биохимические показатели крови коров / Д.В. Воробьев// Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2010. - №2 (31). - С. 111-118.
5. Воробьев, Д.В. Физиологические аспекты обмена марганца в организме симментальских коров в Астраханской области / Д.В.Воробьев// Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2010. - №2 (31). - С. 118-124.
6. Воробьев, Д.В. Физиологическая роль меди в организме коров симментальской породы в биогеохимических условиях Нижней Волги /В.И. Воробьев; Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2010. - №3 (32). - С. 76-82.
7. Воробьев, Д.В. Обмен микроэлементов у коров в биогеохимических условиях Астраханской области / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2010. - №3 (32). С. 82-86.
8. Воробьев, Д.В. Гипоэлементозы у дойных коров в условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - Астрахань,- 2010. - №4 (33). - С. 120-124.
9. Воробьев, Д.В. Влияние препаратов селена, йода и меди на процессы метаболизма растущих свиней при гипоэлементозах / Д.В. Воробьев // Аграрный вестник Урала. -Екатеринбург. - 2011. - №12-1 (91). - С. 16-18.
10. Воробьев, Д.В. Профилактика и коррекция гематологических показателей свиней препаратами селена, йода и меди в условиях их дефицита в среде / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2011. - №1 (34). - С. 105-110.
11. Воробьев, Д.В. Математическое моделирование фармакокинетических процессов применения микроэлементных препаратов при гипоэлементозах / Д.В. Воробьев // Фундаментальные исследования. - №11. - М. - 2011- С. 402-406.
12. Воробьев, Д.В. Фармакокинетические аспекты применения селенорганического препарата ДАФС-25 в ветеринарии / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2011. - №2 (35).- С. 125-131.
13. Воробьев, Д.В. Терапевтическое влияние препаратов селена, йода и меди на состояние тканей при гипоэлементозах свиней в онтогенезе / Д.В. Воробьев // Естественные науки. —
2011.-№3 (36).-С. 106-110.
14. Воробьев, Д.В. Содержание микроэлементов в органах и тканях свиней как критерий ветеринарно-санитарной оценки продукции / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2011. -№2(35).-С. 118-125.
15. Воробьев, Д.В. Методология выбора недостающих микроэлементов и их определение у свиней в биогеохимических условиях Нижней Волги /Д.В. Воробьев // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. - М. - 2011. - №1 (6). - С. 3-10.
16. Воробьев, Д.В. Коррекция морфо-физиологических показателей при комбинированном гипоэлементозе растущих свиней препаратами селена, йода и меди в биогеохимических условиях их недостатка / Д.В. Воробьев // Естественные науки. - 2011. -№4 (37) - С. 92-97.
17. Воробьев, Д.В. Физиологические особенности обмена J, Se и Со у коров в период сухостоя в условиях их низкого уровня в кормах / Д.В. Воробьев// Естественные науки. -
2012.-№1(38).-С.134-137.
18. Воробьев, Д.В. Бактерицидная активность сыворотки крови как показатель адаптации крупного рогатого скота в условиях йоддефицита в Астраханской области / А.П. Полковниченко, В.П. Быков, Д.В. Воробьев, E.H. Щербакова, Н.И. Захаркина, Н.М. Сошников, A.C. Костин // Естественные науки. - 2012. - №1(38). - С. 160-164.
19. Воробьев, Д.В. Разработка физиолого-биогеохимической парадигмы, как теоретической основы применения микроэлементов в животноводстве региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, И.Х. Хисметов, В.И. Воробьев // Фундаментальные исследования, №11 (часть 1). - М. - 2012. - С. 66-69.
20. Воробьев, Д.В. Использование физиолого-биогеохимической парадигмы для диагностики гипоэлементозов и их коррекции у сельскохозяйственных животных/ Д.В. Воробьев// Известия Саратовского университета. Новая серия.-Том.12. - Серия Химия, Биология, Экология. - вып.2. - 2012. - С.60-63.
21. Воробьев, Д.В. Физиолого-биохимические аспекты обмена микроэлементов у симментальских коров при их акклиматизации в биогеохимических условиях низкого уровня селена, йода и кобальта в среде /Д.В.Воробьев //Естественные науки. - 2012. - № 2(39). - С. 122-125.
22. Воробьев, Д.В. Влияние Se, Со и J на продуктивность симментальских коров в биогеохимических условиях региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, В.И. Воробьев, E.H. Щербакова// Известия Оренбургского ГАУ - 2013. - №3. - 52-54 с.
Статьи в журналах и материалы международных научных конференций (33): 1. Воробьев, Д.В. Биогенная миграция некоторых микроэлементов в основных компонентах экосистем в биогеохимических условиях Волго-Каспийского региона / Д.В. Воробьев, E.H. Щербакова // Материалы международной научной конференции. Изд. Мордовского университета. - Саранск. - 2007. - С. 27-29.
2. Воробьев, Д.В. Биогенная миграция металлов в экосистемах Астраханской области / Д.В. Воробьев // Современные аспекты экологии, физиологии и экологического образования - Назрань. - 2007. - С. 42.
3. Воробьев, Д.В. Адаптация растений и животных к тяжелым металлам / Д.В. Воробьев // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2007. - №4 (21).-С. 16-18.
4. Воробьев, Д.В. Динамика некоторых микроэлементов в почвах, донных отложениях, растениях и животных Астраханской области / Д.В. Воробьев; E.H. Щербакова // Альманах современной науки и образования. - Изд. ГРАМОТА. - Тамбов. - 2008. - С. - 31-34.
5. Воробьев, Д.В. Применение микроэлементов в раннем онтогенезе / Д.В. Воробьев, E.H. Щербакова, Г.Р. Велес-Пивоварова // Биогеохимия в народном хозяйстве. Фундаментальные основы биосферных технологий. Материалы VI Международной биогеохимической школы. Астрахань - Москва. Изд. АГТУ. - 2008. - С.76-77.
6. Воробьев, Д.В. Физиологические и биогеохимические основы применения минеральных добавок в животноводстве региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, Л.И. Ульихина // Издательский Дом «Астраханский университет». - Астрахань. - 2009 - С.77-84.
7. Воробьев, Д.В. Диагностика и терапия гипомикроэлементозов у дойных коров в биогеохимических условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев, E.H. Щербакова // Биологические исследования, Астрахань. - 2009,- №4 (41). - С. 19-23.
8. Воробьев, Д.В. Анализ уровня бактерицидной активности сыворотки крови крупного рогатого скота разных возрастных групп в условиях Астраханской области / А.П. Полковниченко, Д.В. Воробьев // Материалы V Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы инновационного развития Агропромышленного комплекса». - Астрахань. - 2009. - С. 112- 114.
9. Воробьев, Д.В. Изменение параметров крови крупного рогатого скота при йоддефиците / А.П. Полковниченко, Д.В. Воробьев // Материалы V Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы инновационного развития Агропромышленного комплекса». - Астрахань. - 2009. - С. 58-61.
10. Воробьев, Д.В. Влияние кобальта и селена на гематологические показатели коров в условиях низкого уровня кобальта и селена / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного агропромышленного комплекса. Материалы V Всероссийской конференции молодых ученых с элементами научной школы. - Астрахань, 29 октября - 1 ноября. 2009. -С. 287-288.
11. Воробьев, Д.В. Обмен физиологически важных металлов у коров в условиях аридной зоны Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Изд. «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», - М. - 2009. - С. 249-250.
12. Воробьев, Д.В. Метаболизм микроэлементов у коров в биогеохимических условиях Астраханской области / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых с элементами научной школы. - Астрахань, - 2009. - С. 288.
13. Воробьев, Д.В. Теоретические физиолого-биогеохимические основы применения биотических дозировок химических элементов в условиях субрегиона Нижней Волги / В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев // Экологические проблемы и социально-экономические аспекты обустройства и развития аридных территорий Российской Федерации. - Изд. «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», - М - 2009. - С. 188-189.
14. Воробьев, Д.В. Влияние кобальта и селена на молочную продуктивность и качество молочных продуктов коров в биогеохимической ситуации Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых с элементами научной школы. -Астрахань, - 2009. - С. 289.
15. Воробьев, Д.В. Характеристика физиолого-биохимических параметров крови крупного рогатого скота в условиях эндемической адаптации в Астраханской области / А.П.
Полковниченко, Д.В. Воробьев, А.М Зубкова, Н.А. Курганов // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых с элементами научной школы. — Астрахань, - 2009. — С. 302304.
16. Воробьев, Д.В. Коррекция физиологического состояния иммунного статуса крупного рогатого скота в биогеохимических условиях Астраханской области / А.П. Полковниченко, Д.В. Воробьев // Естественные науки и современность: проблемы и перспективы исследований. Материалы I Всероссийской научно-практической конференции. - Изд. НИИРРР. - М. - 2009. - С. 76-79.
17. Воробьев, Д.В. Физиология и метаболизм селена у коров и его коррекция в биогеохимических условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Matcrialy VI merinarodni vedecko-prakticka conference «Efektivni nastroie modernich ved».- Dil 19. Ecology, Fisiologie, Organicka chemie. Publishing House «Education and Science». - Praha. - 2010. - C. 90-93.
18. Воробьев, Д.В. Влияние препаратов кобальта, йода и селена на метаболизм кобальта у коров в биогеохимических условиях Астраханской области / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Будущее АПК. Материалы VI Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Астрахань. - 2010. - С. 109-110.
19. Воробьев, Д.В. Выяснение физиологической роли селена и его обмена у коров / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Будущее АПК. Материалы VI Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Астрахань. - 2010. - С. 110-111.
20. Воробьев, Д.В. Физиологическая роль кобальта и его обмен у коров. /Д.В. Воробьев, А.А. Пилипчук // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Будущее АПК. Материалы VI Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Астрахань. - 2010. - С. 112-113.
21. Воробьев, Д.В. Влияние ДАФС-25 и СоСЬ на физиологические параметры сухостойных коров в условиях дефицита селена и меди в экосистемах Астраханской области / Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Будущее АПК. Материалы VI Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Астрахань. - 2010, -С. 113-114.
22. Воробьев, Д.В. Физиолого-биогеохимические принципы выбора необходимых микроэлементных подкормок в биотехнологии сельхозживотных Астраханской области / Д.В. Воробьев // Экокультура, физиология и фитобиотехнология улучшения качества жизни на Каспии. Материалы международной конференции молодых ученых с элементами научной школы для молодежи. - Астрахань-Москва, - 7-10 декабря. - 2010. - С. 254-256.
23. Воробьев, Д.В. Коррекция и моделирование роста и развития растущих свиней препаратами ДАФС-25, ЙОДДАР и C11SO4 в биогеохимических условиях Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Экокультура, физиология и фитобиотехнология улучшения качества жизни на Каспии. Материалы международной конференции молодых ученых с элементами научной школы. - Астрахань - Москва. - 7-10 декабря. - 2010. - С. 256-258.
24. Воробьев, Д.В. Влияние препарата селена и меди на морфо-физиологические показатели свиней в онтогенезе / Д.В. Воробьев // Материали за VII Международная научная практична конференция. «Настоящие исследования и развитие (лекарство, биология, екология, сельско стопанство, физиология, ветеринарная наука)» - София, «БЯЛГРАД-БГ» ООД, Т.12.-2011. С. 98-101.
25. Воробьев, Д.В. Лечение эндемического гипоэлементозного синдрома дефицита селена, йода и меди в организме растущих свиней препаратами микроэлементов (ДАФС-25, ЙОДДАР и CuS04) / Д.В. Воробьев // Ж. БИО, М. - 2011,- №6 (129). - С. 26-28.
26. Воробьев, Д.В. Влияние селена, йода и меди на морфологические параметры свиней в условиях низкого уровня микроэлементов в среде /Д.В. Воробьев // Ж. БИО, - М. - 2011.-№10(133).-С. 18-21.
27. Воробьев, Д.В. Влияние микроорганизмов на биохимические процессы животных в условиях низкого уровня селена, йода и меди в среде / Д.В. Воробьев // Scientific Journal The Problems of biogeochemistry and Geochemical ecology. KAZAKSTAN, Semej - 2011. - № 3 (17). -C. 85-88.
28. Чепикова, E.B. Коррекция гематологических показателей растущих свиней при комбинированных гипоэлементозах препаратами селена, йода и меди. / Е.В. Чепикова, Д.В. Воробьев // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. Будущее АПК. Материалы VII Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Астрахань. - 2011. - С. 72-74.
29. Воробьев, Д.В. Биогеохимическая ситуация региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев // Material) VII mezinarodni vëdecko-praktika conference «moderni vjmozenosti vëdy-2011», Dil. 14 (Ekologie, fiziologie, chemie a chemicka technologie, zvërolekarstvi). - Publishing House «Education and Science» s.r.o. - Praha. - 2011. - С. 87-90.
30. Воробьев, Д.В. Коррекция гипоэлементозов свиней препаратами селена, йода и меди в условиях Нижней Волги / В. И. Воробьев, Д.В. Воробьев // Фундаментальные и инновационные аспекты биогеохимии. Материалы VII Международной биогеохимической школы. М. - 2011. - С. 46-49.
31. Воробьев, Д.В. Физиология обмена микроэлементов у коров в период раздоя при коррекции комбинированных гипоэлементозов препаратами селена (ДАФС- 25), йода (ЙОДДАР) и СоС12 / Д.В. Воробьев, В.П. Быков // Material) Vin MEZINARODNI VÉDECKO. -Praha.-2012.-С. 39-42.
32. Воробьев, Д.В. Обмен микроэлементов у коров и коррекция гипоэлементозов / Д.В. Воробьев, В.П. Быков // Materialj VIII MEDZYNARODOWEJ NAUKOWI - PRAKTYCZNEJ KONFERENCJI. STRATEGICZNE PYTANIA SWIATOWEJ NAUKI. 07-15 lutego 2012 roku. Vol.25 - PizemysL - 2012. - С. - 38-40.
33. Воробьев, Д.В. Обмен микроэлементов у коров при раздое с применением недостающих Со, Se и J. / Д.В. Воробьев // Материалы VIII Всероссийской Научной конференции студентов и молодых ученых. - Астрахань. - 2012. - С. 44-45.
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АКТГ — адренокортикотропный гормон гипофиза; АОС — антиоксидантная система; АФК - активные формы кислорода;
ДАФС-25 — органический препарат селена (диацетофенонилселенит); ДК - диеновые коньюгаты; МДА - малоновый диальдегид;
МРТ - среднее время удержания элемента (mean residence time) в организме;
МДТ - среднее время распределения (mean absorption time);
MET - среднее время элиминации (mean distribution time);
ГПО - глутатионпероксидаза;
ПОЛ - перекисное окисление липидов;
СОД - супероксиддисмутаза;
СРО - свободно-радикальное окисление;
ПРЭ - перекисная резистентность эритроцитов;
ТБК - тиобарбитуровая кислота;
ЛПНП - липопротеиды низкой плотности (ß-липопротеиды); ЛПОНП - липопротеиды очень низкой плотности (пре-р-липопротеиды); БАС - бактерицидная активность сыворотки крови (общая резистенность); CP - свободный радикал
Заказ № 2770. Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 2,1. Усл.-печ. 1,9. Издательский дом «Астраханский университет»
414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а Тел. (8512) 48-53-47 (отдел маркетинга), 48-53-45, 48-53-44, тел./факс (8512) 48-53-46 E-mail: asupress@vandex.ru
Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Воробьев, Дмитрий Владимирович, Астрахань
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................4
ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ................................................................................................................15
1.1. Железо..................................................................................................................19
1.2. Медь......................................................................................................................23
1.3. Кобальт................................................................................................................31
1.4. Никель..................................................................................................................40
1.5. Молибден.............................................................................................................44
1.6. Йод........................................................................................................................49
1.7. Селен....................................................................................................................52
1.8. Марганец.............................................................................................................62
1.9. Цинк......................................................................................................................69
1.10. Влияние комплексов микроэлементов на организм
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ животных........................................................................77
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ....................85
ГЛАВА 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖВАЧНЫХ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СРЕДЕ И КОРМАХ......................................................97
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО КОРРЕКЦИЯ У ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРЕПАРАТАМИ Со, Se, 1.......117
4.1. Первый (предварительный) балансовый опыт...........................................117
4.2. Второй балансовый опыт...............................................................................120
4.3. Третий балансовый опыт...............................................................................128
4.4. Четвертый балансовый опыт.........................................................................135
ГЛАВА 5. КОРРЕКЦИЯ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ НЕДОСТАЮЩИМИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ (Se, I и Со) В ОСЕННИЙ ПЕРИОД В БАЛАНСОВЫХ ОПЫТАХ.................150
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТОВ Со, ве, I НА ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ПОЛ, АОС, ПРОДУКТИВНУЮ ФУНКЦИЮ ЖВАЧНЫХ В
НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ..................................................161
ГЛАВА 7. ОБМЕН МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ РАСТУЩИХ ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ Со, Se, I и Си В КОРМАХ............................................................................................................183
7.1. Первый (предварительный) балансовый опыт...........................................183
7.2. Второй балансовый опыт на 85-1 15-ти дневных поросятах...................185
7.3. Третий балансовый опыт на 8-ми месячных свиньях..............................196
ГЛАВА 8. ФАРМАКОКИНЕТИКА РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ..........208
ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЯ СЕЛЕНА, ЙОДА И СЕРНОКИСЛОЙ МЕДИ НА МОРФО - ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТУЩИХ ЖИВОТНЫХ В НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ.....................214
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................245
ВЫВОДЫ....................................................................................................................256
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ................................................................................259
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................260
ПРИЛОЖЕНИЯ.........................................................................................................292
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Учение о физиологической роли микроэлементов в организме, начатое фундаментальными работами академиков В.И. Вернадского (1927, 1934), В.В. Ковальского (1974) и исследованиями А.О. Войнара (1960), Р.Н. Одынец (1976), В.В. Ермакова (1962, 2008) и многими другими учеными, в последние годы выходит на новый уровень изучения интегративных механизмов клеточного метаболизма при недостатке или избытке микроэлементов в среде и кормах животных. Микроэлементный гемостаз является одним из основных показателей нормального функционального состояния организма животных. Учитывая, что микроэлементы входят в состав и активизируют большое количество ферментов, гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот и играют важнейшую роль во всех физиологических механизмах поддержания в норме работы функциональных систем организма, их недостаток является стресс-фактором, под влиянием которого изменяется весь ход обменных процессов и ухудшается функциональное состояние животных. При этом скрытый синдром гипомикроэлементозов, вызываемый недостатком в среде, все чаще диагностируют в различных геохимических регионах страны (Ермаков, 1962, 2008, 2011; Кутепов, 2003; Родионова, 1998, 2004; Родионова и др., 2010; Самохин, 2008 и др.). Явных клинических симптомов при скрытых формах гипоэлементозов не наблюдается (Самохин, 2008; Ярован, 2008; Родионова и др., 2011).
В тоже время длительное воздействие различных стресс-факторов, например, низкое содержание физиологически важных микроэлементов в кормах, сопряжено с изменениями активности стресс-гормонов (Макаров, 2010), гемопоэза, метаболизма минералов, белков, углеводов, витаминов, липидов, процессов свободно-радикального окисления (СРО) и антиоксидантной системы (АОС), являющихся одним из фундаментальных молекулярно - клеточных механизмов патогенеза различных патологий, в т.ч. скрытых форм гипомикроэлементозов животных. Поэтому изучение интегративного влияния
недостающих организму микроэлементов на механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма, функциональное состояние эндокринной и антиоксидантной системы, метаболизм минералов, белков, антиоксидантных витаминов, углеводов, липидов, гематологические параметры, а также свободнорадикальные процессы и различные звенья экзогенной и ферментативной антиоксидантной защиты является весьма актуальной проблемой и имеет исключительное значение в осуществлении защитных и адаптационных реакций, сохранении гомеостаза, а также в профилактике и коррекции различных форм гипомикроэлементозов у животных, находящихся в условиях низкого содержания ряда микроэлементов в среде.
Все вышеизложенное имеет не только актуальное, но и важное концептуальное значение при комплексной разработке принципов выбора и применения недостающих микроэлементов с целью профилактики и коррекции скрытых форм гипомикроэлементозов, включающих влияние на гематологические, обменные процессы, повышение интегративных функций роста, развития и продуктивных качеств различных видов продуктивных животных не только в Астраханской области, но и других регионах Российской Федерации.
Степень разработанности темы исследования характеризуется крайне недостаточной изученностью физиологического состояния, в т.ч. микроэлементного и свободнорадикального гомеостаза и антиоксидантного статуса животных в геохимических условиях Астраханской области. Очень мало данных имеется в литературе о крайне важной и актуальной проблеме комплексного влияния недостающих животным микроэлементов в конкретных регионах РФ на интегральные процессы минерального, белкового, углеводного и липидного метаболизма, гематологические показатели, работу эндокринной и антиоксидантной систем и морфо-функциональные параметры различных видов животных. Нарушение согласованности работы этих систем у животных при низком уровне в кормах физиологически важных микроэлементов может привести к накоплению в организме токсических продуктов
свободнорадикальных процессов, которые подавляют клеточные механизмы энергообеспечения, ингибируют мембрано-зависимые ферменты, биосинтез аминокислот, белка, нуклеиновых кислот, нарушают проницаемость транспорта веществ через клеточные мембраны. Это предопределяет замедление роста и развития животных и снижение интегративных функций роста, развития молодняка и молокообразования, особенно у высокопродуктивных симментальских коров, завозимых в регион Нижней Волги (Астраханская область) из-за рубежа, в период их адаптации к новым геохимическим условиям, в т.ч. региона Нижний Волги. Все вышеизложенное теснейшим образом связано с проблемой продовольственной безопасности страны и обеспечением населения России собственным качественным мясом и молоком от животных из различных геохимических регионов, что также обусловливает актуальность, цели и задачи настоящей работы.
Цель исследования заключалась в выявлении особенностей функционального состояния различных видов животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов и их коррекции.
Для достижения поставленной цели нами были определены задачи:
- изучить динамику обмена микроэлементов (Со, 8е, I, Си, Мп, Мо, Хп, Бе) при различных функциональных состояниях животных в геохимических условиях Астраханской области;
- выявить видовые особенности физиолого-биохимических показателей жвачных и разновозрастных всеядных животных в условиях низкого уровня микроэлементов в среде и кормах;
- изучить стационарный уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты животных в различных физиологических состояниях;
- исследовать гематологические показатели различных видов животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов и их коррекцию недостающими микроэлементами;
- выявить взаимосвязь макро- и микроэлементов, поступающих с кормом, с функционированием различных систем организма при скрытом комбинированном гипомикроэлементозе;
- изучить показатели фармакокинетики селеноорганического препарата диацетофенонилселенида (ДАФС-25) в организме всеядных животных;
- концептуально обосновать выбор и необходимость применения конкретных физиологически важных микроэлементов для решения проблемы профилактики и коррекции скрытых форм гипомикроэлементозов с целью повышения уровня интегративных функций роста, развития и продуктивности животных.
Научная новизна: работа выполнена в русле современной интеграционной физиологии продуктивных животных. Впервые в геохимических условиях Нижней Волги комплексно, на единой методической основе изучено содержание микроэлементов в основных компонентах наземных экосистем. Одновременно впервые исследован физиологический статус завезенных из Австрии в Астраханскую область симментальских коров и местных симментализированных животных, а также растущих поросят крупной белой породы.
Впервые комплексно на единой методической основе изучены видовые особенности физиологического механизма влияния недостающих организму микроэлементов на уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы, активности АКТГ, кортизола и тироксина (Т4), резистентности животных к оксидативному стрессу, обмена белков, углеводов, витаминов, минералов и липидов, а также гематологических параметров, аминокислот и морфо-функциональных показателей органов животных.
Впервые проведенные в изучаемом регионе балансовые (обменные) опыты на сельскохозяйственных животных в различном физиологическом состоянии и исследования функционального статуса животных выявили у жвачных скрытый гипомикроэлементоз йода, селена и кобальта, а у разновозрастных всеядных -йода, селена и меди в процессе их выращивания.
Работа вносит определенный вклад в изучение механизма взаимосвязи обмена микроэлементов с метаболическими процессами и гематологическими
Пробы почв, воды, растений, кормов, органов и тканей животных для анализа на химический элементарный состав отбирались по биогеохимической методике В.В. Ковальского (1974) в различных районах Астраханской, Волгоградской и Саратовской областей в 1998 - 2010 гг. на одних и тех же станциях сбора региона Нижней Волги. Всего собрано и исследовано 2911 проб.
Экспериментальная часть работы с животными проводилась с 2006 по 2012 годы на жвачных (коровы, телки, телята симментальской породы, завезенные в Астраханскую область нетелями из Австрии в 2006 г. в ООО «Пойменное» и КРФ «Светлана», местный симментализированный крупный рогатый скот) и всеядных животных (растущие поросята в возрасте от 2 до 9-ти месяцев) в СПХ «Красноярец» ООО Рыбоагрогаз Красноярского района Астраханской области.
В каждую группу в балансовых опытах по методике Томмэ (1969) отбирали по десять аналогичных животных, а в научно-производственных - по 30 - 40 голов с учетом породы, возраста, массы, надоя молока коров и его жирности, периода лактации, стельности и исследования их на туберкулез и бруцеллез. Проведено четыре балансовых опыта в различные сезоны года на одних и тех же коровах, находящихся на привязи и три - на растущих поросятах.
Физиологические показатели изучались у 128 жвачных (коровы, телята, бычки, нетели) и 186 всеядных (разновозрастные свиньи) животных. Температуру, пульс и частоту дыхания животных исследовали три дня подряд в начале и в конце каждого опыта по общепринятым методикам (Кудрявцев, 1974).
Для анализа собранных проб и исследования физиологической характеристики животных в опытных и контрольных группах применялись химические, физиолого-биохимические, иммуноферментные, физико-химические, морфологические, математические методы вычисления статистических моментов кинетических кривых, экономические расчеты рентабельности работ с микроэлементными добавками в корм животных и статистические методы, проводимые на компьютере. Все данные получены с помощью современных (импортных) аналитических приборов и оборудования с применением импортных (фирменных) химических реактивов в биохимических лабораториях
-
Воробьев, Дмитрий Владимирович
-
доктора биологических наук
-
Астрахань, 2013
-
ВАК 03.03.01
- Состояние метаболизма и щитовидной железы у молодняка крупного рогатого скота при применении биологически активных препаратов
- Особенности действия растительных хелатирующих комплексов микроэлементов на организм свиней
- Микроэлементозы крупного рогатого скота на откорме в условиях Республики Беларусь
- Фармако-токсикологическая оценка и биологическое влияние препарата "БАЖ" на продуктивное здоровье коров и кур-несушек
- Влияние "Хелавита" на организм коров при круглогодовом стойловом содержании
