Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Метаболизм азотистых веществ иколичественные аспекты синтеза и катаболизма белков скелетных мышц у бычков при введении кленбутерола

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Метаболизм азотистых веществ иколичественные аспекты синтеза и катаболизма белков скелетных мышц у бычков при введении кленбутерола"

На правах рукописи

Еримбетов Кенес Тагаевич

"Метаболизм азотистых веществ и количественные аспекты синтеза и катаболизма белков скелетных мышц у бычков при введении кленбутерола"

03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой апепсии кандидата биологических паук

Боровск - 1997

Работа выполнена в лаборатории белково-аминокислотного питания Всеросийского научно-исследовательского института физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных

Научный руководитель - заслуженный деятель науки РФ,

доктор биологических наук, профессор, академик РАСКН В.Д.Калътцкий

Официальные оппонент: доктор биологических наук,

профессор, член-корр. РАСХН В. Л. Владимиров кандидат биологических наук, В.И.Агафонов

Ведущее предприятие - Московасая сельскохозяйственная

академия им. К.А.Тимирязева

Защита состоится 1997 г.

на заседании Диссертационного Совета Д.020.17.01. при Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных.

Адрес института: 249010, г. Боровск, Калужской обл.,

ВНШФБиП с.-х. животных.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан " //" ¿/¿и 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат сельскозяйственных наук Г.В.Дворянчикова

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в области питания молодняка крупного рогатого скота, генетический потенциал мясной продуктивности, как показывает практика, реализуется недостаточно полно. В связи с этим возникает необходимость более детального изучения всех основных факторов, регулирующих продуктивные качестпа животных. Несомненно, что управление мясной продуктивностью невозможно без познания механизмов и закономерностей наращивания массы скелетной мускулатуры - главного компонента мяса, а также процессов жироотложения. Поскольку рост скелетных мышц зависит от скорости синтеза и распада мышечных белков, основное внимание исследователей направлено на раскрытие механизмов, управляющих этими процессами. В последнее время за рубежом в экспериментах на животных в качестве агента, сдвигающего метаболизм белка в скелетных мышцах, широко используются структурные аналоги кагехоламинов - агонисты о-адренергичес-ких рецепторов. В этих исследованиях (Fiems L.O., 1987; Williams P.E.V. et al., 1987; ChikhouF.H. et al., 1993; CaineW.R., Mathison S.W., 1992; Buyse J. et al., 1991; Aalhus et al., 1990 и др.) показано, что добавки в-адренергических агонистов кленбуте-рола, циматерола, рактопамина и др. в рацион овец, бычков, птицы и свиней, как правило, сопровождаются увеличением массы скелетной мускулатуры и снижением отложения жира в их организме. Однако, информация, касающаяся механизма воздействия 0-адренергических агонистов на метаболические процессы, довольно разноречивая. Одни исследователи (Eisemann J.H., 1988) считают, что эти соединения влияют на перераспределение субстратов между отдельными органами и тканями и метаболическими потоками r организме животных, другие (Wane, Неегшап, IU88; Hi^ins '-Л. , 1988; Forsberp; r-l. al. , 1989)

указывают на прямое ингибирование ими процессов катаболизма мышечных белков и липогенеза в тканях. Вместе с тем, обстоятельное изучение происходящих под влиянием В-адренергических агонистов метаболических изменений имеет важное значение для раскрытия и идентификации механизмов, регулирующих процессы формирования мясной продуктивности.

Исходя из этого, целые нашей работы явилось изучение особенностей метаболизма и использования азотистых веществ рациона, интенсивности синтеза и обновления белков тела и характера взаимодействия этих процессов с липогенезом у молодняка крупного рогатого скота при введении агониста Б-адренергических рецепторов кленбутерола. В соответствии с указанной целью в задачу исследований входило:

- определить количественные параметры синтеза и распада белков скелетных мышц и общих белков тела;

- выявить особенности метаболизма и использования азотистых веществ в организме бычков на основе определения уровня метаболитов и активности ферментов азотистого обмена, а также баланса азота;

- изучить интенсивность процессов липогенеза в жировой ткани и скелетных мышцах и установить его связь с показателями азотистого обмена в целом.

Научная новизна. Получена новая информация о количественных параметрах метаболизма мышечных белков у бычков разного возраста. Показано, что с возрастом эффективность синтеза мышечных белков снижается вследствие более резкого возрастания скорости катаболизма белков по сравнению с увеличением скорости их биосинтеза. Скармливание бычкам кленбутерола как в раннем возрасте, так и на завершающей стадии откорма, резко снижая катаболизм мышечных бел-

ков, сдерживает возрастное падение эффективности их синтеза и способствует увеличению массы скелетной мускулатуры. Установлена возможность коррекции возрастной динамики метаболизма мышечных белков и наращивания массы скелетной мускулатуры с помощью клен-бутерола.

Выявлена прямая коррелятивная связь между концентрацией свободных аминокислот в плазме крови и интенсивностью процессов ли-погенеза в жировой ткани и скелетных мышцах у откармливаемых бычков. Усовершенствован метод прижизненной оценки количества мышечной ткани в организме бычков молочного направления.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили расширить наши знания о механизмах и факторах, участвующих в регуляции метаболизма мышечных белков и формировании массы скелетной мускулатуры у бычков молочных пород. Показана возможность направленного воздействия на процессы синтеза и катаболизма белка в скелетных мышцах и интенсивность процессов липогенеза в скелетных мышцах и жировой ткани. Результаты исследований могут быть использованы для разработки системы и моделей прогнозирования и регулирования мясной продуктивности у откармливаемых жвачных животных. Метод прижизненной оценки массы скелетной мускулатуры у бычков на основе определения суточного выделения креатини-на с мочой может быть использован в селекционной работе и в практике животноводства.

Основные положения диссертации по метаболизму белков и липи-дов у откармливаемых животных рекомендуется использовать в курсе лекций по физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных высших учебных заведений.

Положения, выносимые на защиту:

- количественные закономерности метаболизма мышечных белков

у бычков молочных пород и возможность направленного изменения соотношения процессов катаболизма и синтеза белка в скелетных мышцах под влиянием агонистов е-адренергических рецепторов;

- особенности метаболизма и использования азотистых веществ корма и липидного обмена бычков при скармливании кленбутерола;

- экспериментальные данные о взаимосвязи между концентрацией свободных аминокислот в плазме крови и интенсивностью процессов липогенеза в скелетных мышцах и жировой ткани.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены: на научной конференции, посвященной 70-летию проф. Кошарова А.Н. "Физиологические основы повышения продуктивности с.-х. животных" (Дивово, ВНИИ коневодства, март 1995 ); на научно-практической конференции "Биологическая и техническая интенсификация с.-х.производства" (Великие Луки, апрель 1996); на заседании отдела питания ВНИИ физиологии, биохимии и питания с.-х. животных (Боровск, 1997).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы и 11 рисунков. Список использованной литературы включает 257 источников, в том числе 224 иностранных.

2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Данная работа является частью комплексных исследований по изучению процессов биосинтеза компонентов мяса, выполненных совместно с сотрудниками лабораторий ВНИИФБиП с.-х. животных: эндокринной регуляции обмена веществ и продуктивности, иммунобиотехно-логии, морфологических исследований, энергетического питания и

белково-аминокислотного питания.

В виварии института проведены два опыта на бычках холмогорской породы в период выращивания и откорма.

В первом эксперименте под опытом находились две группы (по б голов) бычков 2-5 месячного возраста.

Телятам опытной группы за 10 дней до прекращения скармливания молока ежедневно выпаивали водный раствор кленбутерола в дозе 1 мг на голову в два приема утром и вечером во время кормления. Продолжительность применения кленбутерола составила 58 дней.

На 21-й и 51-й дни после начала скармливания препарата проведены балансовые опыты, после их завершения - убой животных по 3 головы из каждой группы и последующая оценка состава туши с биохимическими исследованиями проб органов и тканей. Пробы крови брали (от всех животных путем пункции яремной вены, до утреннего кормления) до начала применения кленбутерола и через 5; 10; 15; 20; 25; 35; 45 и 55 дней после начала его введения.

Второй опыт проведен на 8-ми бычках в период откорма с 11 до 15-месячного возраста. Бычкам опытной группы (4 головы) ежедневно в течение 60-ти дней скармливали в составе комбикорма 0,5 мг кленбутерола на голову в сутки. В последующем в течение еще 30 дней препарат не применяли.

В ходе эксперимента через каждые 10 дней брали кровь с яремной вены до кормления, а в течение 2-3 дней - суточную мочу. На 50-й день после начала применения кленбутерола проведен 7-дневный балансовый опыт по определению эффективности использования азотистых веществ корма, в конце которого были взяты методом биопсии пробы длиннейшей мышцы спины и подкожной жировой ткани для биохимических исследований. По окончании опыта животные были убиты, и проведена последующая оценка состава туши с биохимическими иссле-

- б -

дованиями.

В первом эксперименте кормление животных было 2-х разовое, а во втором - 3-х разовое, индивидуальное по нормам, разработанным для интенсивных технологий выращивания и откорма бычков. Потребление корма учитывали ежедневно, взвешивание животных проводили 1 раз в 10 дней.

Общая схема исследований приведена на рис.1.

Для характеристики метаболизма азотистых веществ определяли:

Рисунок 1.

- ? -

концентрацию мочевины в плазме крови по Coulombe S., Fawreon G. (1963); концентрацию свободных аминокислот в плазме крови, печени и длиннейшей мышце спины на аминокислотном анализаторе ААЛ-Т-339; активность аспартатаминотрансферазы (КФ 2.6.1.1) и апанинаминот-рансферазы (КФ 2.6.1.2) в печени и длиннейшей мышце спины по Reitman S.J.,Frankel S.(1967); активность кислых протеиназ (КФ 3. 4.23.6) в длиннейшей мышце спины по Press К., Porter R.R. (1960); содержание общего азота в корме, кале и моче по Къельдалю.

Химический анализ мышечной ткани (сухое вещество, азот, ли-пиды) проводили по общепринятым методам (Лебедев П.Т., Усович А.Г.,1969).

Скорость синтеза и распада общих белков тела определяли у бычков в 4-х месячном возрасте через 21 день после применения кленбутерола по методике Кравилитцки К. (1976) с использованием меченых по азоту (15N) аминокислот (L-лейцин, DL-лизин, L-валин, L-аланин) и аммонийных солей ((15NH4)2S04).

В суточной моче определяли концентрацию креатинина по реакции Яффе в щелочном пикрате (Лемперт М.Д. 1986) и 3-метилгистиди-на на аминокислотном анализаторе AAA-Г-339.

Скорость отложения и распада мышечных белков рассчитывали по величине выделения 3-метилгистидина и креатинина с мочой, используя коэффициенты, предложенные Goppinath R. et al. (1984), Nishisawa et al. (1979). Скорость синтеза мышечных белков вычисляли по сумме скоростей распада и накопления его в организме.

Для характеристики интенсивности белкового обмена в мышечной ткани определяли концентрацию РНК и ДНК (Shibko et al., 1967). Кроме того, исследовали включение радиоактивного изотопа 14С-лей-дина в белки длиннейшей мышцы спины in vitro (Bobk C.U., Янович З.Г., 1988) у бычков в 4-х и 14-месячном возрасте. Пробы мышечной

ткани для этого отбирали в период убоя бычков и во время проведения биопсии.

Для характеристики интенсивности процессов липогенеза у бычков определяли активность HАДФ-зависимой малатдегидрогеназы (НАДФ-МДГ, КФ 1.1.1.37) и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ, КФ 2.6.1.49) в печени и мышце по Oshoa S. (1955).

Интенсивность процессов липолиза и липогенеза в жировой ткани определена во втором опыте у 13-месячных бычков научным сотрудником Матющенко П.В.

Результаты всех исследований были обработаны с применением математических методов (А.И.Овсянников, 1976).

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Количественное формирование общего пула белков в скелетных мышцах зависит от изменений в скорости синтеза или катаболизма, или одновременно двух этих процессов. Вероятно, в различные периоды онтогенеза изменения будут строго согласованными, то есть, синтез белков, зависящий от общего числа рибосом и их "активности", должен находиться в соответствии с интенсивностью его деградации.

Имеются сообщения (Williams P.E.V. et al.,1987),что телята могут служить чувствительной моделью для изучения различных факторов воздействия на обмен белка. Подчеркивается также, что периоды интенсивного доращивания и откорма, когда увеличивается отложение липидов в жировых депо, а скорость отложения белка снижается, могут быть подходящими для изучения факторов воздействующих на метаболизм белка в мышцах.

В настоящей работе были использованы интенсивно растущие телята и бычки в период откорма при введении кленбутерола.

3.1 Опыт на растущих бычках Метаболизм белков в скелетных мышцах и в целом организме

Данные, представленные в таблице 1, показывают, что в скелетных мышцах бычков 2-5 месячного возраста при среднесуточном приросте живой массы 774 г откладывается 47,1±2,8 г белка в сутки (контрольная группа). При этом скорость синтеза белка была на уровне 116,8+8,8 г/сутки, скорость распада - 69,7+5,2 г/сутки. Скармливание в течение 30 дней кленбутерола существенно изменило характер метаболизма белка в скелетных мышцах. Так, скорость отложения белка под влиянием кленбутерола увеличилась на 27,4 % (с 47,1+2,8 - у контрольных животных до 60,0±4,3 г/сутки - у бычков опытной группы). Важно отметить, что это обусловлено, главным образом, резким (на 10 %.) снижением скорости катаболизма мышечных белков, так как скорость синтеза в этом случае увеличилась всего лишь на 5,0%. В итоге этих двух процессов эффективность синтеза

Таблица 1

Метаболизм белков в скелетных мышцах и в целом организме и у 4-х месячных бычков, г/сутки

Показатели Мышечные белки Общие белки тела

Группы животных

контрольная опытная контрольная опытная

Синтез 116,8+8,8 122,8+10,3 355,0+9,4 375,4±15,8

Распад 69,7+5,2 62,8+6,6 155,0+12,2 128,9+10,1

Отложение 47,1+2,8 60,0+4,3 199,7+18,4 246,2+15,0

Эффективность синтеза, 40,3 48,9 56,3 66,0

Отношение синтез/распад 1,68 1,96 2,29 2,91

- 10 -

возросла на 21,3% (с 40,3 до 48,9%).

Изменения метаболизма общих белков тела под влиянием кленбутерола имели ту же направленность, что и белков скелетных мышц. Повышение накопления белка в теле бычков опытной группы на 23,3% также обусловлено, в основном (на 17%) снижением скорости их катаболизма, ввиду того, что скорость синтеза белка в теле увеличилась на 5,7%, а эффективность синтеза - на 17,2% (таблица 1).

Следовательно, кленбутерол у растущих бычков вызывает сдвиг метаболизма белков мышечной ткани и в целом организма животных в сторону резкого снижения их катаболизма, обуславливая тем самым существенное увеличение скорости отложения белка и эффективности их синтеза.

Состояние азотистого обмена

Концентрация свободных аминокислот, мочевины в плазме крови и активность аминотрансфераз в тканях

Изменения метаболизма белка в скелетных мышцах, вызванные воздействием кленбутерола, не могли не сказаться на состоянии обмена в целом азотистых веществ в организме животных. Как видно из таблицы 2, у бычков, получавших препарат, уровень свободных аминокислот в плазме крови во все исследованные периоды был устойчиво ниже (на 5,3-25,9 %), чем у контрольных животных. Наиболее выраженным было снижение уровня аминокислот, относящихся к лимитирующим', таких как лизин (на 12-40%), гистидин (на 9-57%), треонин (на 11-45%), метионин (на 0-62%), а также аргинин (на 5,4-37,6%). В большинстве периодов опыта различия между группами по этим аминокислотам статистически достоверны. Небезинтересно и то, что у животных, получавших кленбутерол, в отдельные периоды опыта также наблюдалось достоверное уменьшение уровня разветвленных аминокис-

Таблица 2

Динамика концентрации свободных аминокислот и мочевины в плазме крови бычков, мкмоль/л

Время взятия крови после начала скармливания кленбутерола, дней

5 25 45 55

Сумма аминокислот, в том числе: 1382±53 1270±74 1658+57 1502±55 1634±106 1247,8±101 1553+105 1161+97*

заменимые 693,9118,2 652,4±26,4 837,8±22,5 804,9±17,5 971,6±60,9 774,1±67,8 886,9 ±72,1 705,1±32,6

незаменимые 687,7±35,9 617,8+48,7 819,7±36,7 697,2±38,4 646,8±47,5 437,7±40,2 666,3±35,2 455,5+67,9

Лизин 83,4+9,9 73,9±8,6 109,4+10,3 78,719,6* 82,1±1,4 52,7+8,2* 78,0±7,5 47,218,2*

Гистидин 57,0+4,5 49,9±б,4 74,113,2 52,815,8** 72,8±1,3 32,216,4** 69,6+10,9 29,6±3,9*

Треонин 52,9+6,7 47,0+5,0 61,3±10,9 42,8±5,0 61,3±9,1 38,6±11,8 80,6±10,1 44,5±17,6

Метионин 14,1±1,3 14,1+2,7 24,1±2,7 18,1±4,0 16,8±0,7 12,713,4 22,1±2,0 12,712,0*

Аргинин 114,8+9,2 95,3+18,9 99,9±16,6 73,5±11,5 54,0+5,7 51,1115,5 58,3+14,9 60,319,2

Мочевина 5091±168 44911166** 5178±114 4815±8 - - 4163156 3968+36*

лот - валина, изолейцина, лейцина, что по мнению Ваге;} е1 а1. (1981) свидетельствует о более низком уровне распада мышечного белка. Снижение уровня свободных аминокислот в плазме крови положительно коррелирует с концентрацией конечного продукта азотистого обмена - мочевиной. В отдельные периоды опыта (5 и 55 дней после начала скармливания кленбутерола) различия по мочевине статистически достоверны. Все это говорит о более эффективном использовании аминокислот в тканях опытных бычков. На это указывают и данные, характеризующие активность ферментов, ответственных за катаболизм аминокислот в тканях (табл.3). Так, у бычков, получавших кленбутерол, активность аланинаминотрансферазы (АЛТ) в длиннейшей мышце спины и печени была достоверно ниже, чем у животных контрольной группы (Р<0,05). Последнее может указывать на то, что у бычков опытной группы интенсивность процессов глюконеогенеза находится на более низком уровне. Что касается аспартатаминот-рансферазы (АСТ).являющейся интегрирующим ферментом в белковом синтезе, так ее активность в исследуемых тканях была более низкой у бычков опытной группы.

Таблица 3

Активность ферментов переаминирования в тканях бычков 5-месячного возраста

Ферменты Группы

контрольная опытная

ACT, мкг пирувата Na / г ткани АЛТ, мкг пирувата На / г ткани АСГ, мкг пирувата Na / г ткани АЛТ, мкг пирувата Na / г ткани печ( 8588,2±585,6 284,2+5,7 длиннейшая i 1274,5+113,2 1088,3+30,5 ?яь 8705,3±715,4 231,5±20,6* шшца спины 2206,0±103,9* 709,7+15,9*

Интенсивность липогенеза в скелетных мышцах и печени

Многочисленные эксперименты (Williams Р.E.V. et al., 1987; Moloney Д.P. et al., 1990; Gamsen G.J. et al., 1992; Chikhou et al., 1993; Vestergaard M. et al., 1991) указывают на снижение жироотложения у животных при введении ß-адренергических агонистов. Проведенные нами исследования по определению активности НАДФ-генерирующих ферментов - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и НДДФ-зависимой малатдегидрогеназы выявили достоверное снижение обоих ферментов в длиннейшей мышце спины и печени бычков, получавших в течение 58 дней кленбутерол. Как видно из таблицы 4, в длиннейшей мышце спины под влиянием препарата активность Г-6-ФДГ и НАДФ-зависимой МДГ снизилась более, чем в 2 раза (124±19 против 278±46 и 127±26 против 271+39 гпЕ/г ткани, соответственно).

Таблица 4

Активность ферментов липогенеза в тканях бычков 5-месячного возраста

Ферменты Группы

контрольная 1 опытная

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, тЕ/г ткани НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа тЕ/г ткани Глюкозо-б-фосфатдегидрогеназа, шЕ/г ткани % к контролю НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа тЕ/г ткани % к контролю печ( 1801±59 404+28 длиннейша. 278+46 100 271±39 100 энь 1403±41** 295+19* ч мышца спины 124±19* 44,6 127±26* 46,9

Таким образом, исследования показывают, что скармливание кленбутерола бычкам в раннем возрасте (2-5 месяцев), ведущее к повышению скорости накопления белка в скелетных мышцах и увеличению эффективности использования аминокислот в белковом метаболизме, существенно снижает активность процессов липогенеза в тканях.

Применение кленбутерола телятам в переходный период выращивания не оказало существенного влияния на интенсивность роста и физиологическое состояние животных. В то же время необходимо отметить, что в первый период опыта (в течение 28 дней) у животных опытной группы среднесуточный прирост живой массы был выше на 5,15% по сравнению с контролем (857 против 815 г/сутки). После прекращения выпаивания молока бычкам и перевода их во 2-м периоде опыта на комбикорм КР-2, энергетическая ценность которого ниже, чем у стартерного комбикорма КР-1, среднесуточный прирост обеих групп снизился и за весь период опыта составил 744 и 715 г, соответственно, в контрольной и опытной группах. В результате этого, в конце опыта у бычков в возрасте 5 месяцев различий между группами в живой массе практически не было.

У животных опытной группы отмечено несущественное снижение потребления комбикорма и сена в среднем на голову за весь период опыта на 7,2 и 9,9%, соответственно. Однако, применение кленбутерола способствовало повышению эффективности использования питательных веществ корма. За весь период опыта на 1 кг прироста живой массы бычки опытной группы затратили меньше обменной энергии на 7,4% и переваримого протеина на 7,2%.

Как показывают результаты контрольного убоя бычков, через 58 дней после начала применения кленбутерола в опытной группе по сравнению с контролем повысились масса туши на 9,5% (70,6±1,4 против 64,5±1,5 кг), убойный выход - на 9,5% (49,6±0,2 против

45,3+0,27%), выход мяса на 19,5 % (50,9+0,7 против 42,6+1,68 кг) (Р<0,05). При этом установлено существенное снижение (на 41,77.) массы околопочечного жира у бычков опытной группы. Таким образом, введение кленбутерола бычкам в переходный период выращивания способствовало более интенсивному росту скелетной мускулатуры, несмотря на отсутствие существенных различий в интенсивности прироста массы тела животных.

3.2 Опыт на откармливаемых быках.

Экскреция креатинина и 3-метилгистидина с мочой и метаболизм белков в скелетных мышцах.

В опытах на откармливаемых бычках изучалось влияние скармливания кленбутерола на метаболизм мышечных белков в динамике. Ответная реакция организма бычков на кленбутерол проявилась четко выраженным снижением экскреции 3-метилгистидина (3-МГ) с мочой, указывающее на резкое уменьшение деградации мышечных белков в первые 10 дней скармливания препарата (рис. 2, 3). Как видно из рисунка 2, указанный показатель удерживается на низком уровне в течение 20 дней, затем, по мере накопления дополнительного белка, выделение 3-МГ постепенно возрастает. Следовательно, наблюдаемое повышение скорости распада белка в мышцах к концу второго месяца применения кленбутерола объясняется, на наш взгляд, не ослаблением эффекта препарата, а возрастанием массы обновляющегося мышечного белка. Об этом говорят и данные по выделению креатинина с мочой, характеризующие массу мышц (рис.4) и данные относительной деградации мышечного белка (% /сутки) (рис.5).

Интересно отметить, что на протяжении всего периода опыта стойко удерживается отрицательная коррелятивная связь между экскрецией креатинина с мочой и относительной деградацией мышечного

Рис.2 Экскреция 3-метилгистидина с мочой, мкмоль/сутки (О-опыт, К-контроль)

Рис.3 Скорость деградации белка мышц, г/сутки (О-опыт, К-контроль)

30

30

70

ы;

Л

10

го

?о

Рис 4 Экскреция креатинина с мочой, ммоль/сутки (О-опыт, К-контроль)

Рис 5 Относительная деградация мышечного белка, %/сутки (О-опыт, К-контроль)

белка (г—0,85; Р<0,05). После прекращения применения кленбутерола и воздействия его на процессы метаболизма белка в мышцах экскреция креатинина существенно не изменяется (так как у опытных животных масса мышц, а значит и мышечного белка, остается высокой) , а относительная деградация мышечных белков резко повышается, достигая уровня этого показателя у контрольных животных (рис.5). Это указывает на то, что интенсивность катаболизма мышечных белков у бычков опытной и контрольной групп выравниваются к концу опыта.

Расчеты, проведенные на основе данных выделения креатинина с мочой, суточного прироста живой массы и массы скелетных мышц показывают, что скорость отложения белка в мышцах увеличилась при применении кленбутерола почти на 30% (от 69,8±6,7 до 90,9±4,1 г/сутки). При этом распад мышечного белка снизился на 6,0% (от 180,6±8,6 до 171,4±6,2 г/сутки), относительная деградация миофиб-риллярных белков на 27,5% (от 0,69±0,1 до 0,50±0,09 %/сутки), а синтез и эффективность синтеза его увеличились, соответственно, на 4,7 (от 250,4+ 9,5 до 262,3+10,2 г/сутки) и 24,5% (от 27,8 до 34,6%).

0 менее значимом усилении процессов синтеза мышечных белков под влиянием кленбутерола говорят и данные по интенсивности включения 14С-лейцина в белки длиннейшей мышцы спины, полученные в исследованиях in vitro при инкубации гомогенатов мышцы с 14С-лейцином (таблица 5), а о снижении интенсивности процессов катаболизма мышечного белка свидетельствуют также данные активности кислой протеазы в мышечной ткани - у бычков опытной группы она была достоверно ниже, чем у контрольных животных (14,0±0,3 против 23,1+2,5 тЕ/ г ткани).

Состояние азотистого обмена и липогенеза в организме бычков

Как и в предыдущем опыте, изменения метаболизма белка в скелетных мышцах сопровождались четко выраженным сдвигом обмена азотистых веществ в организме животных. Tait, у бычков опытной группы при более низкой активности АЛТ (1317*211 против 1994±102 мкг пи-рувата Na/r ткани) и ACT (3590±350 против 6530+430 мкг пирувата Na/r ткани) в длиннейшей мышце спины существенно ниже была концентрация свободных аминокислот в плазме крови (на 6-16%) по сравнению с контролем. Наиболее выраженным было снижение уровня аминокислот, относящихся к лимитирующим, таких как лизин (на 8-37 I), гистидин (на 18-41 %), треонин (на 5,7-47 %), метионин (на 9-46 %), а также аргинин (на 3-34 %). В большинстве периодов опыта различия между группами по этим аминокислотам статистически достоверны. Снижение уровня свободных аминокислот в плазме крови сопровождалось снижением концентрации мочевины у бычков опытной группы (5591+8 против 4992+153, 5075+18 против 4160+25, соответственно, через 10 и 20 дней после начала применения кленбутерола) (Р<0,05).

Эти данные позволяют заключить, что кленбутерол, снижая процессы катаболизма и несколько усиливая процессы синтеза белка в скелетных мышцах, способствует снижению пула свободных аминокислот за счет меньшего их высвобождения при обновлении белков и большего использования в синтезе белка. Это влечет за собой снижение активности процессов катаболизма аминокислот (ферментов пе-реаминировапия и образования мочевины).

В ходе балансового опыта выявлено достоверное повышение использования азота корма бычками опытной группы (табл.5). Под влиянием кленбутерола усвоение азота увеличивалось в среднем на 19 г. Причем, кленбутерол повышает использование азота не только на

уровне межуточного метаболизма, но и увеличивает переваримость азотистых веществ.

Интенсивность процессов липогенеза в скелетных мышцах у откармливаемых бычков оценивали по тем же показателям, что и в первом опыте на телятах - по определению активности ферментов, сопряженных с липогенезом, а в подкожной жировой ткани - по включению ацетата в липиды в ходе инкубации срезов с 14С-ацетатом. Судя по интенсивности включения меченного предшественника в состав общих лигшдов подкожной жировой ткани, липогенеа у бычков опытной группы был в 3 раза ниже по сравнению с контролем (342,8±23,0 против 1102,Ь±98,4 нмоль/г ткани/2 ч). Активность ГЛ-6-ФДГ в длиннейшей мышце спины также была существенно ниже у животных, получавших кленбутерол. Однако, активность второго фермента НАДФ-ЩГ, напротив, была незначительно ниже у бычков контрольной группы. Не исключено, что в этой ситуации фермент поставляет энергию не только для целей липогенеза. Одновременно у быков опытной группы обнаружено снижение содержания внутреннего жира в туше и концентрации липидов в длиннейшей мышце спины (табл.6).

Таблица 5

Баланс азота, г/сут

Показатели Группы

контрольная опытная

Принято Выделено: с калом с мочой Переварено: г % Усвоено, г X от принятого % от переваренного 200,55+0,85 87,04+2,50 76,15+0,97 113,51*0,84 56,6 37,40+3,01 18 6 32', 9 198,95+1,72 71,42+2,59** 70,64+1,40*14 127,53+3,52*" 64,1 56,89+3,96* 28,6 44,6

Таблица 6

Результаты обвалки туши быков

Группы

Показатели • ■ -■-■— 1 ■

контрольная опытная

Масса туши, кг 206,0±7,3 237,0+8,5*

Убойный выход, %. 51,8+1,1 57,7+1,1*

Масса, кс

мяса 151,2+4,9 180,7+5,9"

костей 45,7+2,0 49,4+3,7

внутреннего жира 9,4+0,6 7,2±1,0

Отношение мясо/кости 3,31 3,66

Процент мякоти от живой массы 39,4 44,3

Длиннейшая мышца спины, концентрация,%

- белка 20,11±0,37 18,64+0,46х

- липидов 1,89+0,14 2,40+0,09*

В наших исследованиях величина концентрации свободных аминокислот в плазме крови тесно коррелировала с активностью ферментов глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой и НЛДФ-зависимой малатдегидроге-назой в мышцах контрольных животных (г-+0,71). Между этими показателями наиболее тесная корреляция обнаружена у бычков, получавших кленбутерол (г=+0,93; Р<0,02).

Интенсивность роста и убойные качества.

Применение кленбутерола откармливаемым быкам оказало существенное влияние на интенсивность роста животных. Скармливание животным кленбутерола, в целом за 2-х месячный период опыта, обеспечило увеличение среднесуточного прироста массы тела по сравнению с контролем на 32,2 1, составив 1526 г против 1154 г (Р < 0,05). В результате чего их живая масса в конце опыта была на 7 % выше.

Одним из важнейших показателей эффективности применения стимуляторов роста являются затраты корма на 1 кг прироста. Так, в

процессе опыта быки контрольной группы на 1 кг прироста затратили 6,57 кормовых единиц и 66,95 Щж обменной энергии, животные опытной группы - соответственно 4,97 и 50,67. Следовательно, бычки опытной группы на 24,4 % меньше затрачивали обменной энергии и кормовых единиц на 1 кг прироста массы тела, чем контрольные животные .

Приведенные данные показывают, что получение дополнительной продукции при использовании кленбутерола происходит не вследствие увеличения потребления корма, а за счет резкого торможения распада белка в скелетных мышцах и более эффективного использования азота корма.

В результате метаболических сдвигов, происшедших под действием 1сленбутерола, у бычков опытной группы увеличилась масса скелетной мускулатуры и снизилось содержание внутреннего жира. Как следует из таблицы 6, содержание мяса в туше бычков опытной группы оказалось на 19,5 % выше, а внутреннего жира - на 23,4 % ниже, чем у контрольных животных. Масса туши и убойный выход у них также оказался выше на 15 и 11,4 % соответственно (Р < 0,05).

Как показывают исследования, у бычков, получавших кленбуте-рол, в длиннейшей мышце спины было выше содержание белка (20,11+0,37 против 18,64+0,46%) и ниже - обидах лшшдов ( 1,89+0,14 против 2,40±0,09%).

Расчеты, проведенные на основе данных обвалки туш и химического состава длиннейшей мышцы спины, показывают, что за счет 60-дневного применения кленбутерола от каждого животного дополнительно получено более 6 кг мышечного белка.

Обобщая материалы проведенных исследований и результаты других исследователей, можно заключить, что механизм воздействия

кленбутерола на метаболические процессы, состоит, главным образом, в ингибировании процессов катаболизма мышечных белков, вследствие чего снижается пул свободных аминокислот в тканях, их катаболизм и использование в процессах липогенеза. В итоге этих процессов увеличивается накопление белка в мышцах и масса скелетной мускулатуры, а отложение липидов в жировых депо снижается.

Как показывают проведенные опыты, увеличение скорости обновления мышечных белков у растущих бычков целесообразно только в первые месяцы жизни, поскольку на последующ* этапах онтогенеза эффективность синтеза белка (отношение отложенного к синтезированному) значительно (на 45%) снижается (таблица 7).

Таблица 7

Сравнительная характеристика обмена мышечных белков у бычков разного возраста, г на ЖМ0'75 в сутки

Показатели

контрольная

опытная

4-месячный возраст

3,67+0,20

Синтез Распад Отложение

Отложение синтез/распад

Эффективность синтеза, %

Интенсивность включения 14С-лейцина в белки длиннейшей мышцы спины, имп/мин/г ткани

2,19+0,20 1,48+0,09 1,68 40,3

'5613+561

14-месячный возраст'

3,05+0,10

Синтез Распад Отложение

Отложение синтез/распад

Эффективность синтеза, %

Интенсивность включения 14С-лейцина в белки длиннейшей мышцы спины, имп/мин/г ткани

2,20±0,20 0,85+0,07 1,39 27,8

3315+40

3,74+0,10 1,91+0,30 1,83+0,10 1,96 48,9

8339+834

3,03+0,20 1,98+0,10 1,05+0,09 1,53 34,6

3481+48

Из сказанного следует, что в более зрелом возрасте бычков их высокий продуктивный потенциал целесообразно поддерживать путем использования способов и средств, направленных на снижение скорости деградации мышечных белков, поскольку известно, что по мере роста животных, "белоксинтезирующие системы" мышц менее чувствительны к изменениям условий питания и внешней среды по сравнению с "белокдеградирующими системами" (ВаПИе А.в.5., еЬ а]., 1988). Эта закономерность в регуляции метаболизма мышечных белков и является одной из причин более высокой эффективности применения кленбутерола у взрослых животных.

ВЫВОДЫ.

1. Структурный аналог катехоламинов з-адренергический аго-нист кленбутерол является существенным агентом, сдвигающим метаболические процессы в организме молодняка крупного рогатого скота в сторону снижения катаболизма белка в скелетных мышцах и процессов липогенеза в жировой ткани. Под воздействием кленбутерола увеличивается накопление белка в мышцах и масса скелетной мускулатуры, а отложение липидов в жировых депо снижается.

2. Введение кленбутерола бычкам молодого (3-5 месячного) возраста в дозе 1 мг на голову в сутки в течение 30 дней сопровождалось снижением скорости катаболизма общих белков в скелетных мышцах на 10% (62,8 г/сутки против 69,7 г/сутки у контрольных животных) и относительной деградации миофибриллярных белков на 22%; скорость синтеза белка при этом повысилась на 5%. Вследствие этого отложение белка в мышцах увеличилось с 47,1 до 60,0 г/сутки, а эффективность синтеза возросла на 21,3%. Отложе-

ние общего белка в организме бычков раннего возраста увеличилось в основном за счет резкого снижения скорости их катаболизма (с 155,0 до 128,9 г/сутки), скорость синтеза белка возросла с 355,0 до 375,4 г/сутки, а эффективность синтеза - на 17,9% (66,0 против 56,3%).

3. Скармливание кленбутерола бычкам в период откорма (12-14-мепячного возраста) повысило отложение белка в скелетных мышцах на 90% и составило 90,9 г/сутки у животных опытной группы, а у контрольных - 69,8 г/сутки. Распад мышечного белка в этом случае снизился на б,0£ (171,4 против 180,6 г/сутки), а относительная деградация миофибриллярных белков - на 27,5%, при повышении скорости и эффективности синтеза белка соответственно на 4,7 И 24,5%.

4. Более эффективное использование аминокислот в анаболических процессах было отмечено у бычков, получавших кленбутерол, как в раннем возрасте, так и в период откорма, которое сопровождалось сравнительно низкой активностью ферментов аминотрансфераз, концентрацией мочевины и большинства незаменимых аминокислот в плазме крови (Р<0,05).

5. Введение в рацион откармливаемых бычков кленбутерола повышало усвоение азотистых веществ корма: не только за счет лучшего использования азота в межуточном обмене, но и за счет повышения коэффициента его переваримости.

6. Обогащение рациона бычков кленбутеролом сопровождалось снижением активности ферментов, сопряженных с процессами липоге-неза - гдюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и НАДФ-зависимой малатдегид-рогеназы, в длиннейшей мышце спины и печени. Резкое снижение процессов липогенеза также обнаружено и в подкожной жировой ткани.

- 2.6 -

7. Скармливание бычкам кленбутерола в течение 60 дней откорма привело к увеличению в туше мяса на 19,5% и снижению уровня внутреннего жира на 23,4% по сравнению с контрольными животными. Концентрация белка в длиннейшей мышце спины при введении кленбутерола увеличилась на 7,9%, а липидон снизилась на 54% и составила соответственно 20,11±0,37 против 18,64+0,46 % и 1,89+0,14 против 2,40+0,09 % (Р<0,05).

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Полученные экспериментальные данные рекомендуется использовать в научных исследованиях по уточнению механизмов торможения деградации тканевых белков, при разработке способов управления ростом, мясной продуктивностью, качеством продукции при выращивании и откорме молодняка крупного рогатого скота.

?.. Методические подходы определения экскреции креатинина и 3-МГ с мочой и установленный креатининовый индекс рекомендуется использовать в селекционной работе для прижизненного определения доли мышечной ткани в организме выращиваемого и откармливаемого крупного рогатого скота.

- 27 -

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Аитова М.Д., Сущенков С.Ф., Кальницкий Б.Д., Еримбетов К.Т., Пьянков Н.Р. Интенсивность процессов синтеза и катаболизма белков тела и характер азотистого метаболизма у растущих бычков /Проблемы физиологии, биохимии, биотехнологии и питания с.-х.животных //Научн.труды ВНИИФВиЛ с.-х.жив. Боровск, 1993. с.227-229.

2. Аитова М.Д., Кальницкий Б.Д., Сущенков С.Ф., Еримбетов К.Т., Пьянков Н.Р., Матющенко П.В. Метаболизм мышечных белков и липидов у откармливаемых бычков при скармливании кленбутерола /Проблемы физиологии, биохимии, биотехнологии и питания с.-х.жи-вотных//Научн.труды ВНШФБиП с.-х.жив. Боровск, 1993. с.235-237.

3. Еримбетов К.Т., Кальницкий Б.Д., Аитова М.Д. Скорость синтеза и катаболизма белков тела и характер азотистого обмена у растущих бычков при введении кленбутерола //Биологическая и техническая интенсификация с.-х. производства //Сборник тезисов 32 научно-практической конференции, Великие Луки, 1997 (в печати).

4. Кальницкий Б.Д., Аитова М.Д., Еримбетов К.Т., Матющенко П.В. Метаболизм белков и липидов у молодняка крупного рогатого скота при добавлении в рацион кленбутерола // Доклады Россельхо-закадемии, 1994. N4. -с.36-37.