Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологическая оценка использования кобальта в наноразмерной форме для коррекции гемопоэза у кроликов

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Физиологическая оценка использования кобальта в наноразмерной форме для коррекции гемопоэза у кроликов"

На правах рукотки

Деникин Сергей Александрович

Физиологическая оценка использования кобальта в наноразмерной форме для коррекции гемопоэза у кроликов

03.03.01 —физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

15 ЯНВ 2015

Боровск, 2015

005557400

005557400

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологи-ческий университет имени П.А. Костычева», на кафедре анатомии и физиологии с.-х. животных.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор кафедры

анатомии и физиологии с.-х. животных Каширина Лидия Григорьевна

Официальные оппоненты: Кочуева Наталья Анатольевна, доктор

биологических наук, профессор кафедры «Внутренние незаразные болезни, хирургия и акушерство» ФГБОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия;

Медведев Илья Николаевич, доктор биологических наук, профессор, зам. декана социально-гуманитарного факультета по науке Курского института социального образования (филиал) ФГБОУ ВПО «Российский государственный социальный университет.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Калужский филиал Российского государственного аграрного универснтета-МСХА имени К.А. Тимирязева

Защита состоится «21» января 2015 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.030.01 при ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных».

Адрес: 249013, Калужская область, г. Боровск, пос. Институт, ВНИИФ-БиП, тел.: 8(495)996-34-15, факс: 8(48438)4-20-88. Е mail: bifip @ kaluga.ru. www.bifip.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных».

3 fjXjh

Автореферат диссертации разослан «J? » It&Ch s-> 2014 года

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат биологических наук В. П. Лаз'аренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Минеральные вещества (макро- и микроэлементы) необходимы для регуляции обмена веществ в организме животных, а, следовательно, для поддержания гомеостаза. Поэтому рационы должны быть сбалансированы по минералам. В противном случае возможны заболевания, снижаются продуктивность и плодовитость, снижается качество продукции [Берен-штейн, Ф.Я., 1966; Войнар А.И., I960; Калышцкий, Б.Д., 1985].

В настоящее время проводятся исследования по применению нанораз-мерных порошков микроэлементов в кормлении сельскохозяйственных живот-пых. Эти порошки оказывают более сильный биологический эффект чем традиционные препараты микроэлементов [Каширина Л.Г., Сайтханов Э.О., 2012; Коваленко J1.B., Фолмапис Г.Э., 2000]. Данный эффект объясняется малым размером частиц (20-30нм), что может облегчать усвоение самого металла, активизируя проникновение через мембрану [Prince R.C., 1988].

Одним из важнейших микроэлементов в рационах животных является кобальт. Он принимает участие во многих процессах, в том числе в регуляции эритропоэза. В кормах часто наблюдается недостаточное количество кобальта и в этом случае приходится добавлять его в рацион в различных формах. Весьма перспективным представляется применение кобальта в наноразмерной форме. Показано, что оно способствует, улучшению физиолого-биохимических показателей и повышению продуктивности крупного рогатого скота и кроликов [Назарова A.A., 2009].

Кролиководство дает ценную продукцию: диетическое мясо, шкурки, пух. Но в современных условиях оно может быть экономически выгодно только при высокой продуктивности. Одним из необходимых условий для этого является сбалансированность рационов по всем показателям, в том числе по микроэлементам. Однако до сих пор не установлена потребность кроликов в кобальте.

В доступных литературных источниках нам не встретилась информация, отражающая влияние кратности и способа введения напоразмерного кобальта

на физиологические показатели животных. Особый интерес вызывает изучение влияния наноразмерного кобальта на интенсивность эритропоэза, резистентность организма, динамику морфофункциональных изменений крови (морфологических и биохимических показателей), активацию обменных процессов. Решение этих вопросов послужило выбором цели данной работы.

Цель и задачи работы. Цель исследования - изучить влияние кратности и способа введения кобальта в наноразмерной форме в ультрадисперсном состоянии на процессы гемопоэза у кроликов, определить экспериментальным путем возможность использования данной формы кобальта как биологически активного вещества для коррекции функциональной активности органов кроветворения.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. На основе комплексного морфофизиологического анализа изучить особенности гемопоэза, состояние биохимических показателей крови кроликов под влиянием кратности введения кобальта в наноразмерной форме.

2. Изучить прирост живой массы, массометрические показатели внутренних органов кроликов под влиянием кратности введения кобальта в наноразмерной форме. Выявить оптимальную кратность введения.

3. На основе комплексных морфофункциональных исследований выявить оптимальный способ введения кобальта в наноразмерной форме.

4. На основе данных о количестве кобальта в мышечной ткани и ткани печени животных выявить влияние кратности введения кобальта в наноразмерной форме на депонирование его в данных органах.

5. На основе данных о количестве и соотношении кальция и фосфора в крови, прочности костей определить влияние кобальта в наноразмерной форме на минеральный обмен.

6. На основе экспериментальных исследований установить возможность использования кобальта в наноразмерной форме для коррекции функциональной активности органов кроветворения.

Научная новизна. На основе клинических и физиологических исследований впервые проведен сравнительный анализ многостороннего влияния кратности и способа введения кобальта в напоразмерной форме в ультрадисперсном состоянии на процессы гемопоэза у кроликов.

Изучена динамика морфофункциональных изменений крови под влиянием кобальта в напоразмерной форме.

Впервые определено влияние способа введения кобальта в напоразмерной форме на состояние морфологических и биохимических показателей крови.

Впервые на основе экспериментальных исследований установлена возможность использования "кобальта в наноразмериой форме для коррекции функциональной активности органов кроветворения.

Теоретическое и практическое значение работы. В процессе исследований выявлено влияние кратности и способа введения кобальта в напоразмерной форме на показатели крови, массометрические показатели внутренних органов, показатели массы тела кроликов, определена оптимальная кратность введения, и способ введения. Выявлена возможность применения кобальта в наноразмериой форме для коррекции гемопоэза у кроликов.

Теоретический материал используется в учебном процессе по курсу физиологии животных для студентов ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», ФГБОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет».

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-практической конференции «Инновационные направления и методы реализации научных исследований в АПК» (Рязань, 2012), а также на 65-й научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в АПК» (Кострома, 2014), научно-практических конференциях РГАТУ (2012-2014).

Положения, выносимые на защиту:

1. Оптимальная кратность введения кобальта в наноразмерной форме в ультрадисперсном состоянии в дозе 0,02 мг/кг живой массы кроликов имеет определяющее значение и может применяться для стимуляции процессов гемопоэза.

2. На фоне действия препарата регистрируются положительные изменения массометрических показателей тела и внутренних органов.

3. Кратность и способ введения кобальта в наноразмерной форме влияют на степень депонирования его в печени и мышцах.

4. Введение кобальта в наноразмерной форме положительно сказывается на минеральном обмене, увеличивая прочность костей.

5. Парентеральный способ введения кобальта в наноразмерной форме оказывает положительное влияние на прирост массы тела, улучшает показатели крови, и может применяться наряду с перо-ральным.

Публикации результатов исследовании. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 141 страницах компьютерного текста, содержит 23 таблицы, 57 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Библиографический указатель содержит 183 источника, в том числе 33 на иностранном языке.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В эксперименте использовался наноразмерный порошок кобальта, полученный в институте металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН. Средний размер частиц составляет 20-30пм.

Для создания биологически активной суспензии порошок подвергался диспергированию в водной среде при помощи ультразвуковой ванны «ГРАД» типа 13-35. После обработки препарат представлял собой однородную непрозрачную суспензию. Для приготовления суспензии использовалось 10мг порошка на 100 мл дистиллированной воды.

Исследования проводились в трех сериях опытов (рисунок 1).

Объектами исследований служили самцы кроликов в возрасте 3-4 месяцев, породы серый великан. Подбор животных и формирование групп осуществлялось по принципу аналогов с одинаковой массой (± 5,0 г), одинакового возраста, породы, пола.

Рационы кормления животных были сбалансированы по основным показателям, обеспечивающим удовлетворение физиологических потребностей организма [Хохрин С.И., 2004] (таблица 1).

На протяжении всех экспериментов осуществляли наблюдение за общим состоянием, аппетитом и активностью животных. Животные содержались в стандартных условиях вивария, в индивидуальных клетках при свободном доступе к воде.

Целью первой серии опытов было определение влияния кратности введения кобальта в наноразмерпой форме, на гематологические показатели, прирост живой массы кроликов; на массометрические показатели внутренних органов, прочность костей, на степень аккумулирования кобальта мышцами и печенью. Самцы кроликов породы серый великан массой (в г) 1970 ± 50 в 3-х месячном возрасте были разделены на 4 группы по принципу аналогов, контрольную и 3 опытные (таблица 2). Животные получали основной рацион (ОР) (таблица 1).

Дополнительно в рацион опытных животных вводили наноразмерный порошок в форме ультрадисперсной водной суспензии кобальта в концентрации 0,02 мг на 1 кг живой массы. Кролики всех групп полностью поедали предложенный рацион.

Корма Масса корма для 3-месячного возраста Масса корма для 4-месячпого возраста

1 2 3

Ячмень, г 60 70

Сено разнотравное, г 120 150

Картофель сырой, г 20 80

В рационе содержалось:

Показатель Количество

Обменной энергии, МДж 1,34 1,787

Сухого вещества, г 156,2 203

Сырого протеина, г 16,98 21,52

Переваримого протеина, г 10,88 13,75

Сырой клетчатки, г 34,66 43,49

Кальция, г 0,856 1,075

Фосфора, г 0,486 0,638

Железа, мг 29,9 37,84

Меди, мг 0,714 0,921

Цинка, мг 4,558 5,583

Каротина, мг 2,4 3

Кобальта, мг 0,06 0,08

Таблица 2- Схема первой серии опытов

п/п Группа Рацион кормления

1. Контрольная ОР

2. Опытная 1 ОР + кобальт в ианоразмерпой форме 1 раз в сутки по 0,02 мг на 1 кг живой массы

3. Опытная 2 ОР + кобальт в наноразмерной форме I раз в трое суток по 0,02 мг на 1 кг живой массы

4. Опытная 3 ОР + кобальт в наноразмерной форме 1 раз в семь суток по 0,02 мг на 1 кг живой массы

Во второй серии опытов было определено влияние парентерального и перорального способа введения кобальта в наноразмерной форме на физиологические показатели кроликов. В опыте использованы 20 кроликов самцов 4-х месячного возраста породы серый великан, массой (в г) 2300 ± 50, разделенные по принципу аналогов на 2 группы - контрольную и опытную по 10 голов в каждой (таблица 3).Взятие крови и взвешивание животных проводили 1 раз в 10 суток.

Животные контрольной группы получали кобальт в наноразмерной форме в виде суспензии в дозировке 0,02 мг на 1 кг живой массы 1 раз в 7 суток через рот. Данная дозировка лучшим образом зарекомендовала себя в 1 серии опытов. Кролики опытной группы получали наноразмерный кобальт в той же дозировке и кратности внутримышечно, при этом кролики контрольной группы получали также внутримышечно соответствующее количество изотонического раствора натрия хлорида. Для инъекций использовалась заднебед-ренная группа мышц, при повторе использовались попеременно правые и левые тазовые конечности. Местной воспалительной реакции в местах инъекции не отмечалось.

В первой и во второй серии опытов были определены следующие показатели крови: количество эритроцитов, гемоглобин, количество лейкоцитов и тромбоцитов, гематокрит, лейкоцитарная формула.

Морфологический анализ крови проводился с помощью автоматического гематологического анализатора «Abacus Junior Vet». Биохимический анализ крови выполняли с использованием автоматического анализатора «Chem Well 2902V» по унифицированным фотометрическим методикам клинических лабораторных исследований.

Таблица 3- Схема второй серии опытов

№ п/п Группа Рацион кормления

I. Контрольная ОР + кобальт в наноразмерной форме 1 раз в 7 суток по 0,02 мг на 1 кг живой массы через рот

2. Опытная ОР + кобальт в наноразмерной форме 1 раз в 7 суток по 0,02 мг на 1 кг живой массы внутримышечно

В результате проведенных исследований крови были получены данные по активности аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ), щелочной фосфатазы, содержания глюкозы, кальция, фосфора, креати-нина, мочевины, мочевой кислоты, общего белка, альбумина.

По окончании опытов был произведен убой кроликов, с определением массы тушки, убойного выхода, массометрии внутренних органов (сердце, легкие, почки, печень, селезенка, семенники) на аналитических весах «Vibra» типа HTR. Определялось содержания кобальта в печени и мышцах согласно ГОСТ 30178-96.

В первой серии опытов проводилось исследование прочности костей методом определения величины усилия в килограммах, при котором происходит разрушение образцов костной ткани. Однако, поскольку прочность костей зависит от размеров образца, то для сравнительной оценки прочности различных костей использовали показатель удельной прочности. Удельная прочность (а) характеризуется отношением нагрузки, при которой происходит разрушение образца. Р (кг), к площади поперечного сечения S (см2).

Р

° = 1

Для трубчатых костей площадь кольца диафиза вычисляли по разнице площади сечения диафиза и площади плоскости диафиза.

S = 7ГГ2КОСТИ — 7ГГ2 плоскости

Изменение нагрузки, которую прилагали к образцам кости, производили при помощи машины разрывной Р-0,5 У 4,2. Диаметр кости определяли при помощи штангенциркуля ШЦ-1-150-0,02.

Целью третьей серии опытов было определение влияния кобальта в на-норазмерной форме па скорость эритропоэза у кроликов. В опыте использованы 20 кроликов самцов 4-х месячного возраста породы серый великан, массой (в г) 2300 ± 50, разделенные по принципу аналогов на 2 группы - контрольную и опытную по 10 голов в каждой.

На предварительном этапе эксперимента у кроликов бралась кровь по

10 мл у каждой головы ежедневно в течение 7 суток. Взятие крови осуществля-

11

/

лось по общепринятой методике из латеральной подкожной вены бедра с использованием игл диаметром 1,2мм. Таким образом, у животных было смоделировано состояние, близкое к хронической анемии, которое определялось по морфологическим показателям крови.

Далее в рацион кроликам опытной группы вводили наноразмериый порошок кобальта в виде водной суспензии в дозировке 0,02 мг на 1 кг живой массы 1 раз в 7 суток, рацион животных контрольной группы был оставлен без изменений.

Продолжительность эксперимента составляла 21 день (таблица 4). Во время эксперимента у кроликов 1 раз в 2 суток бралась кровь на морфологический анализ.

Таблица 4 - Схема третьей серии опытов

№ п/п Группа Рацион кормления

Контрольная ОР

Опытная ОР + наноразмериый порошок кобальта 1 раз в 7 суток по 0,02 мг на 1 кг живой массы

Полученные цифровые данные статистически обрабатывались методами Стьдента. Определялась разница между группами, а также внутри каждой группы между разными этапами эксперимента. Достоверной считали разницу при Р< 0,05 [Волкова Е.С., 2010]. Обработка данных проведена на персональном компьютере с использованием программы «Microsoft Excel» и «TBAS».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Первая серия опытов - определение оптимальной кратности введения кобальта в наиоразмерной форме

При анализе гематологических показателей было установлено, что параметры содержания эритроцитов, гематокритной величины в крови опытных групп значительно отличались от контрольной (таблица 5). Вышеперечисленные показатели у животных 3-йопытиой группе были самыми высокими и пре-

вышали показатели контрольной группы соответственно на 6,2%, 4,4%. Разница по гемоглобину была незначительной и не превышала 1%. Таблица 5 - Показатели крови (и=10)

Показатель Группа

Контрольная Опытная 1 Опытная 2 Опытная 3

Эритроциты, *10|2/л 5,677 ±0,127 5,297 ±0,035* 5,813 ±0,035 6,033 ±0,028*

Гемоглобин, г/л 122,000 ± 2,684 113,667 ±2,026 122,984± 2,757 123,000 ±2,354

Гематокрнт, % 35,467 ± 0,896 33,423 ±0,251* 36,281± 0,453 37,021 ±0,403

Содержание гемоглобина в эритроцитах, г/л 344,236 ± 1,213 339,850 ±3,482 338,606± 3,502 332,031 ± 2,761*

Лейкоциты, * 10% 9,337 ±0,488 12,600 ± 1,113** 9,413 ±0,395 8,067± 0,227*

Лимфоциты, % 80,567± 0,760 84,133± 0,454*** 79,200 ± 3,490 77,133 ± 2,115

Псевдоэозинофилы, % 16,767± 0,429 14,233± 0,455*** 18,800± 0,517*** 19,567± 0,426 ***

Примечание: *р<0,05, **р<0,01, ***р< 0,001 по отношению к контрольной группе.

Показатели в 1- й опытной группе были самыми низкими, что было связано с кратностью введения кобальта в наноразмерной форме. Таким образом, нами было установлено, что кратность введения кобальта в наноразмерной форме 1 раз в 7 суток ст имулирует гемопоэз, а более частое - угнетает его.

Самая высокая степень насыщения гемоглобином эритроцитов отмечена нами в контрольной группе (таблица 5). Это свидетельствует о том, что в организме опытных животных стимулируется, прежде всего, образование эритроцитов, а влияние на образование гемоглобина менее интенсивное.

Нами было выявлено, что параметры красной крови связаны с показателями массы селезенки: самыми высокими показатели крови были у животных 3-й опытной группы. В этой группе была самая низкая масса селезенки. В опытной группе 1 были самые низкие показатели крови и большая масса селезёнки (рисунок 2).

*10|2/л

6,40 .......

6,00 .......

5,60 5,20 4 Л

шш

В

в™* .......

I 1,20 1,00 ! 0,80 "| 0,60 0,40 >1 0,20 1! 0,00

О^ о-

ш Эритроциты

Л

¿У

о4' оч4 о"

и Масса селезенки

Рисунок 2- Взаимосвязь между количеством эритроцитов в крови и массой

селезенки

Как известно, селезенка значительно увеличивается при массивном гемолизе. По мнению А.О. Войнара (1959), изучавшего биохимию микроэлементов, и в том числе кобальта, возникновение полицитемии, вызванной кобальтом, можно объяснить следующим образом: кобальт блокирует сульфгидриль-ные группы цистеина и вызывает аредоксиго. Это угнетение внутреннего дыхания на клеточном уровне компенсируется усиленным использованием неорганического железа, оживлением эритропоэза в костном мозге, вследствие чего наступают ретикулоцитоз и полицитемия. В нашем случае частое применение кобальта в наноразмерной форме, вероятно, вызвало чрезмерное угнетение внутреннего дыхания, что привело к обратным последствиям и увеличило разрушение эритроцитов в селезенке, на что и косвенно указывают данные ее мас-сометрии. В 3-й опытной группе, которая получала наноразмерный кобальт 1 раз в 7 суток, этот показатель был выше, чем в контроле на 26,3%, а в 1-йопытной на 59, 5% (рисунок 2).

При анализе количества лейкоцитов нами было установлено, что с повышением кратности введения наноразмерного кобальта в организм животных растет количество лейкоцитов. Причем, в 2-й и 3-йопытных группах показатель незначительно отличался от контроля, а в опытной группе 1 признак превышал контроль на 35,0%, и был выше нормы. Такое явление объясняется, по нашему мнению, значительным раздражающим действием кобальта в наноразмерной

форме лимфоидной ткани кишечника, что и получило подтверждение результатами второй серии опытов.

Одним из важнейших биохимических показателей крови является активность щелочной фосфатазы. Кобальт в организме катализирует активность многих ферментов и в том числе щелочную фосфатазу (Болотнов JI., 2002; Викторов С.Л.,1971; Войпар O.A., 1950). В нашем эксперименте активность щелочной фосфатазы была самой высокой в крови животных 3-й опытной группе, получавших наноразмерный кобальт 1 раз в 7 суток, выше, чем в контрольной на 48,5%. В других опытных группах, по мере увеличения кратности введения кобальта, активность щелочной фосфатазы снижалась (таблица 6).Следователыю, при применении кобальта в наноразмерной форме 1 раз в неделю значительно повышалась интенсивность биохимических процессов.

Таблица 6- Показатели активности ферментов и содержания кальция и фосфора в сыворотке крови (п=10)

Показатель Группа

Контрольная Опытная 1 Опытная 2 Опытная 3

АсАТ МЕ/л 55,334 ±3,121 38,631± 5,254** 39,001± 3,334*** 39,667 ±4,791**

АлАТ МЕ/л 71,323 ±3,159 81,667 ±3,568* 73,501 ±3,127 70,513 ±4,782

Коэффициент де Ритиса 0,772 ±0,010 0,504± 0,041*** 0,944 ±0,053** 1,113 ±0,082***

Щелочная фосфа-таза, МЕ/л 287,032 ±7,905 370,003 ±34,720* 383,334 ±28,430** 426,321 ±12 592***

Кальций, моль/л 2,425 ± 0,008 3,058 ± 0,185*** 3,038 ±0,008*** 3,067 ±0,195**

Фосфор, ммоль/л 2,293 ± 0,249 3,149 ± 0,290* 2,681 ±0,271 2,600 ±0,197

Примечание: *р<0,05, **р<0,01, ***р <0,001 по отношению к контрольной группе.

Также было исследовано влияние кобальта в наноразмерной форме на прочность костной ткани на сжатие. Этот показатель был самым высоким у животных 3-й опытной группе, и снижался среди групп по мере увеличения кратности введения кобальта в наноразмерной форме. Прочность плечевых, большеберцовых, бедренных костей была в 3-й опытной группе,была выше чем в контрольной группе соответственно на 64,3%, 29,6%, 5,4%. Показатели 1 опытной группыбыли менее значительными, и превышали контрольные

соответственно на. 3,1%, 10,0%, 0,4% (рисунок 3). При анализе соотношения

15

кальция и фосфора мы наблюдали в опытной группе 3 самый высокий показатель кальция по отношению к фосфору среди других групп. Исходя из выше-бтмеченного, можно сделать вывод, что кобальт в наноразмерной форме влияет не только прямо на щелочную фосфатазу, активируя ее, но и воздействует на костную ткань, вероятнее всего на остеобласты, при этом, как известно, также происходит увеличение активности щелочной фосфатазы (Н. В. Лазарева, 1951). У опытных животных деятельность остеобластов активизировалась, кальций и фосфор использовался более активно, и кости становились более прочными (рисунок 3).

МЕ/л 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 • 0,0

_

г ... ■

: 1

|

И ¡¡Я "

.3 я ц 1Ш в

кг/см2 800,0 | 600,0 1 400,0 200,0 0,0

1

^Щелочная фосфотаза

□ Плечевая 13 Бедренная

1 Бол ьшеберцовая

Рисунок 3 - Связь между активностью щелочной фосфатазы и прочностью костей на сжатие Под влиянием кобальта в наноразмерной форме изменялась масса печени; этот показатель был самым высоким у животных в 1-й опытной группе, получавших препарат ежедневно, и превышал контроль на 15,7%. При рассмотрении АлАТ, активность, которой, как известно, также повышается при нагрузке на печень, установлено, что самой высокой она была в ¡опытной группе, выше, чем в контроле на 14,5%. Коэффициент де Ритиса в 1 опытной группе был самым низким, ниже, чем в контроле на 39,3%. Из всего вышеизложенного нами был сделан вывод о высокой нагрузке на печень при ежедневном использовании кобальта в наноразмерной форме в организм кроликов.

Самыми важными изучаемыми показателями, которые отражают продуктивность животных, являются показатели прироста массы. До начала опыта разница между групп была незначительной. Лучшие результаты получены у животных 3-й опытной группе, а худшие в опытной группе 1 (таблица 7). При этом показатели среднесуточного прироста в 3-й опытной группе были на верхней границе нормы по данному виду и породе кроликов, а значит, могут служить одним из критериев оценки степени раскрытия генетического потенциала в отношении массы. По нашему мнению при использовании кобальта в наноразмерпой форме это достигается интенсифицирующим влиянием элемента на эритропоэз и белковый обмен.

Таблица 7 - Влияние кобальта в наноразмерной форме на живую массу кроликов, (п=10)

Группа Живая масса (ЖМ) кроликов, г Прирост ЖМ за 30 суток, г Среднесуточный прирост ЖМ за 30 суток, г

До опыта 15 сутки 30 сутки

Контрольная 1965± 12 2283 ± 14 2660± 14 695 ±2 23,173 ±0,097

Опытная 1 1936 ±25 2187 ± 28** 2459 ± 19*** 523 ±7*** 17,430 ± 0,223***

Опытная 2 1987±14 2190 ± 45* 2923 ± 19,564*** 936 ± 5931*** 31,203 ± О 197***

Опытная 3 2002 ±17 2469 ± 16*** 3078 ± 17*** 1076 ± 0 4*** 35,863 ± 0,014***

Примечание: **р < 0,01, ***р < 0,001 по отношению к контрольной группе.

По данным Бородина (2007), металлы в ультрадисперсном состоянии не накапливаются в организме, однако наши исследования свидетельствуют об обратном. При исследовании количества кобальта в печении и мышцах, как в основных депо этого микроэлемента, было установлено, что больше всего кобальта откладываются при его ежедневном применении (в мышцах больше, чем в контроле на 70,0%, и 70,7% в печени), а меньше всего при применении 1 раз в неделю (больше чем в контроле па 9,3% в мышцах и 26,7% в печени) (таблица 8).

Таблица 8 - Концентрация кобальта в мышцах и печени (п=10)

Показатель Группа

Контрольная Опытная 1 Опытная 2 Опытная 3

Кобальт в мышцах, мг/кг 0,050 ± 0,0003 0,085± 0,002*** 0,073± 0,002** 0,055 ± 0,002***

Кобальт в печени, мг/кг 0,051 ±0,003 0,086± 0,003*** 0,080± 0,003*** 0,063± 0,0004***

Примечание: **р <0,01, ***р <0,001 по отношению к контрольной группе.

Анализируя результаты первой серии опытов в целом, нами было установлено, что введение кобальта в наноразмерпой форме 1 раз в 7 суток в организм кроликов является оптимальным для данного препарата. Наноразмерный кобальт в такой дозировке положительно влияет на морфологические показатели крови, минеральный обмен в организме животных, усиливает образование мышечной ткани и, как следствие, массу тела.

Введение кобальта в оптимальной кратности умеренно повышает нагрузку на печень и не вызывает избыточного депонирования микроэлемента в печени и мышцах. Более частое введение избыточно, и, безусловно, вредно.

Вторая серия опытов - определение оптимального способа введения кобальта нанорлзмернои форме

Данные представленные в таблице 9, свидетельствуют о том, что перед началом опыта значительных межгрупповых различий по морфологическим показателям крови не наблюдалось.

На 10-е и 20-е сутки эксперимента был установлен значительный рост показателей красной крови у кроликов, хотя разница между группами по количеству эритроцитов была незначительной и не превышала 1,5% (таблица 9). Однако иа 30 сутки эксперимента, наблюдалось значительное снижение показателей, вплоть до значений на начало эксперимента, как в опытной, так и в контрольной группе.

Таблица 9 - Морфологические показатели и содержание гемоглобина в крови (п=10)

Показатель Группа До опыта 10 сутки 20 сутки 30 сутки

Эритроциты, *10|2/л Контрольная 5,880 ±0,327 6,134 ±0,037 6,395 ±0,030 5,405 ±0,120

Опытная 5,673 ± 0,080 6,810 ± 0,055** 6,485 ± 0,029* 5,578 ± 0,076

Гемоглобин, г/л Контрольная 114,50 ± 3,516 122,10 ± 4,590 128,80 ± 0,879 114,80±2,22

Опытная 113,50 ± 1,529 126,10 ± 5,265 13,250 ± 1,513* 121,00± 2,494

Гематокрит, % Контрольная 36,180 ± 1,663 38,380 ± 1,903 39,160 ± 1,601 33,190± 0,287

Опытная 35,230 ± 0,104 39,080 ± 1,061 40,953 ± 0,565 34,770 ± 0,502*

Лейкоциты, *109/л Контрольная 8,683 ±0,488 8,354 ±0,674 7,878 ±0,113 10,305 ± 0,154

Опытная 8,090 ±0,597 8,221 ±0,570 8,200 ± 0,076* 9,508 ± 0,111***

Примечание: *р < 0,05, **р < 0,01, ***р < 0,001 по отношению к контрольной группе.

Количество лейкоцитов между группами так же незначительно отличалось, на 30 сутки наблюдалось значительное увеличение данного признака.

Подобное явление напоминает насыщение организма кобальтом, которое наблюдалось в предыдущей серии опытов. Вероятно, для стимулирующего влияния на организм, достаточно 3-кратного применения кобальта через 7 суток, дальнейшее его применение избыточно, что и подтверждалось нашими дальнейшими исследованиями.

Перед началом эксперимента масса животных не имела значительных различий. В течении эксперимента она стабильно увеличивалась. Прирост массы в опытной группе на протяжении эксперимента был значительно выше, чем в контрольной (таблица 10), на 30-е сутки разница составила 11,0%.

Показатель Группа До опыта 10 сутки 20 сутки 30 сутки

Живая масса (ЖМ) кроликов, г Контрольная 2052± 18 2171 ±7 2287 ± 9 2641 ±6

Опытная 2078± 24 2200± 7** 2321± 1* 2732±6***

Примечание: *р<0,05, **р < 0,01, ***р< 0,001 по отношению к контрольной группе.

Таким образом, было установлено положительное влияние парентерального введения препарата кобальта н паноразмерной форме па морфологические показатели крови, которое не уступает по интенсивности пероральному, ив некотором отношении превосходит его.

Третья серия опытов - определение влияния кобальта в наноразмерпой форме на скорость эритропоэза

В третьей серии опытов нами изучалось влияние кобальта в паноразмерной форме на скорость и интенсивность гемопоэза (таблица 10).

Таблица 10 - Морфологические показатели и содержание гемоглобина в крови (п=10)

Показатель Эритроциты, *10'^/л Гемоглобин, г/л Гематокрит, %

Период отбора проб, сутки Контрольная Опытная Контрольная Опытная Контрольная Опытная

1 4,580 ± 0,122 4,287 ± 0,140 96,40 ± 2,423 89,70 ± 2,782 31,070 ± 1,780 28,610 ± 1,472

4 4,120 ± 0,069 4,423 ± 0,073** 86,30 ± 3,413 91,30± 3,646 28,030±2,17 6 29,320 ± 1,042

8 4,810± 0,081 5,190 ± 0,118* 105,00 ± 1,612 112,00 ± 2,134* 32,600 ± 0,792 35,220 ± 0,796*

16 5,020 ± 0,138 5,630 ± 0,110** 109,00 ± 5,585 121,333 ± 2,357*** 33,850 ± 0,615 37,250 ± 1,000**

21 4,953 ± 0,158 5,450 ± 0,159* 104,30 ± 3,890 120,20 ± 4,557* 32,370 ± 1,829 36,250 ± 0,999

Примечание: *р < 0,05, **р <0,01, ***р < 0,001 по отношению к контрольной группе.

После большой кровопотери морфологические показатели росли как в контрольной, так и в опытной группе животных, однако, у кроликов опытной группы данный процесс проходил более интенсивно. Рост показателей красной

20

крови продолжался до 16 суток, при этом количество эритроцитов в этот период в опытной группе превышало контроль на 12,2%.

Обобщая полученные данные, можно констатировать, что кобальт в наноразмерной форме оказывает значительное действие на организм животных, его применение в дозе 0,02 мг/кг вполне оправдано. Однако следует отметить, что слишком частое введение наноразмерного порошка кобальта в организм вредно. Оптимальной кратностью его введения является 1 раз в 7 суток, в трехкратной повторности за весь период выращивания, что положительно сказывается на гематологических показателях, так же при этом увеличивается масса тела. Кроме того, нами не было отмечено существенной разницы между парентеральным и пероральпым применением препарата, и он может применяться обоими способами. Была установлена активность наноразмерного кобальта в отношении скорости и интенсивности эритропоэза.

Использование кобальта в наноразмерной форме в кролиководстве имеет преимущество, которое заключается в следующих его свойствах: малый размер частиц и наличие оксидной оболочки на поверхности. Малый размер частиц (20-30нм) может облегчать усвоение самого металла, активизируя проникновение через мембрану. Частица металла в наноразмерной форме окружена оксидной оболочкой, предохраняющей его от окисления, при разрушении которой выделяется энергия. Эта энергия может быть использована для транспорта вещества внутрь клетки против его электрохимического градиента, т.е. для обеспечения «активного транспорта» [J1.B. Коваленко, Г.Э. Фолманис, 2006; R.C. Prince, 1988; Е.С. Slater, 1983].

Так же возможно влияние кобальта в наноразмерной форме на проницаемость мембраны клетки, и как следствие на усвояемость кобальта содержащегося в корме.

выводы

1. Кратность введения кобальта в наноразмерной форме в организм кроликов в дозировке 0,02 мг/кг живой массы имеет определяющее значение при его использовании.

2. Оптимальная кратность введения в организм кроликов кобальта в наноразмерной форме 1 раз в 7 суток, трехкратно за период выращивания. При этом отмечено более выраженное увеличение количества эритроцитов на 6,2%; гематокритпой величины на 4,4%; концентрации гемоглобина на 0,82% по сравнению с контрольной группой животных. Кобальт в наноразмерной форме стимулирует, прежде всего, образование эритроцитов, при этом концентрация гемоглобина в крови изменяется незначительно.

3. Кратность введения кобальта в наноразмерной форме влияла на изменение прироста живой массы кроликов, массометрические показатели внутренних органов, усиливала ассимиляцию белков. Среднесуточный прирост массы в опытной группе 3 увеличился на 54,8%, по сравнению с контрольной.

4. Кратность введения кобальта в наноразмерной форме влияла на депонирование его в печени и мышечной ткани. Чем чаще вводили препарат, тем больше его накапливалось в печени и мышцах. При ежесуточном поступлении кобальта в организм кроликов количество его в печени увеличилось на 70,7% по сравнению с контрольными животными, а при кратности введения 1 раз в 7 суток - на 26,7%, в мышечной ткани эти показатели составили, соответственно, 70,0% и 9,3%.

5. При оптимальной кратности введения кобальта в наноразмерной форме, отмечалась повышенная активность щелочной фосфатазы, и повышалось отношение кальция к фосфору в сыворотке крови, что объясняется стимулирующим действием кобальта па активность остеобластов.

6. Способы введения кобальта в наноразмерной форме в организм кроликов влияли на скорость гемопоэза. При парентеральном спосо-

22

бе введения он быстрее доставлялся к органам, участвующим в процессе гемопоэза, активнее принимал участие в обменных процессах, что подтверждалось приростом живой массы кроликов на 11% по сравнению с пе-роральным.

7. На основе экспериментальных исследований установлена возможность использования кобальта в наноразмерной форме для коррекции функциональной активности органов кроветворения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для улучшения физиологического состояния кроликов, для профилактики анемии и повышения продуктивности рекомендуем применять наноразмерный порошок кобальта в состоянии водной ультрадисперсной суспензии в дозе 0,02 мг/кг живой массы 1 раз в 7 суток, в трехкратной повторное™ за период выращивания перорально или парентерально, в возрасте 3-4 месяцев.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Деникин С.А. Влияние кобальта в наноразмерной форме на эритропоэз у кроликов / С.А. Деникин, Л.Г. Каширина// Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. -2013.-№3 (19). - С.106-108

2. Каширина Л.Г. Влияние кобальта в наноразмерной форме на физиологические и биохимические процессы в организме кроликов / Л.Г. Каширина, С.А. Деникин // Вестник КрасГАУ. - 2014г-№4 (91) - С. 203-207

Статьи, опубликованные в других научных изданиях:

3. Деникин С.А. Влияние кратности введения ультрадисперсного порошка кобальта на морфологические показатели крови и прирост массы кроликов / С.А. Деникин, Л.Г. Каширина // Материалы научно-практической конференции «Инновационные направления и методы реализации научных исследований в АПК»: Сборник научных трудов преподавателей и аспирантов государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - Рязань, 2013. - С. 211 -213

4. Деникин С.А. Влияние способа введения наноразмерного порошка кобальта на морфологические показатели крови у кроликов / С.А. Деникин, Л.Г. Каширина // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: Сборник статей 65-ой научно-практической конференции: в Зт.Т.1 -Караваево : Костромская ГСХА, 2014.-С. 107-109

5. Деникин С.А. Влияние кратности введения наноразмерного кобальта на минеральный обмен у кроликов / С.А. Деникин // Научное сопровождение инновационного развития агропромышленного комплекса: теория, практика, перспективы: Материалы 65-й международной научно-практической конференции 20-21 мая 2014 года. - Рязань: Издательство Рязанского государственного агротехнологического университета, 2014. -Часть 3. - С. 24

6. Деникин С.А. Некоторые показатели минерального обмена веществ в организме кроликов под влиянием наноразмерного порошка кобальта / С.А. Деникин, Л.Г. Каширина // Современная наука глазами молодых ученых: достижения, проблемы, перспективы: Материалы межвузовской научно-практической конференции 27 марта 2014 года. Часть 2. -Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2014. - С. 24

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л.1 Тираж 100 экз. Заказ № 1186 подписано в печать 20.11.2014 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУ ВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1