Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Метаболизм липидов в жировой ткани сухостойных и новотельных коров

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Метаболизм липидов в жировой ткани сухостойных и новотельных коров"

.;з Ой

роосидс^! 493&мия СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ, БИОХИМИИ И ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

На правах рукописи

МАТЮ1ЦЕНКО ПАВЕЛ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 636.2:577.125:612.015.3

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ В ЖИРОВОЙ ТКАНИ СУХОСТОЙНЫХ И НОВОТЕЛЬНЫХ КОРОВ

03.00.13. - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

БОРОВСК - 1996

Работа выполнена в лаборатории биохимии и физиологии лактации и высокой продуктивности молочного скота Всероссийского научно-исследовательского института физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных.

Научный руководитель- Доктор биологических наук, профессор

Медведев И.К.

Официальные оппоненты:Заслуженный деятель науки России,

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

Адрес института: 24 9010. г. Боровск-3, Калужская область

ВНИИФБиП с.-х. животных. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

доктор биологических наук, профессор Алиев A.A.

кандидат биологических наук Маркии Ю.В.

Ведущее предприятие - Калужский филиал МСХА.

Защита диссертации состоится

г

Автореферат разослан

года.

■•■•■ v ..•

Ученый секретарь

* . ч

\

специализированного Совета

В.И. Дудин

I.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследований. Микробиальное переваривание петчатки и других питательных веществ в преджелудках жвачных казывает глубокое влияние на природу образуемых и используе-=ix метаболитов-субстратов. В результате относительное значе-ле некоторых ключевых процессов, прежде всего липогенеза и пюконеогенеза, у жвачных существенно отличается от аналогичное процессов у нежвачных. Достаточно указать, что, в то вре-ч. как в липогенезе у большинства млекопитающих и птиц главам предшественником высокомолекулярных жирных кислот служит аюкоза, у жвачных эту роль выполняет ацетат. Поэтому жвач-je, в том числе и коровы, хотя их корма содержат относитель-э небольшие количества липидов - около 5% жира - в энергети-эском обмене гораздо более зависят от неглюкозных метаболи-db, чем моногастричные животные.

Значение липидов проявляется и в том, что они служат ос-эвной формой запасания энергии в организме. Большая часть злишков энергии депонируется про запас в теле в жировой тка-1. Основная метаболическая функция жировой ткани у всех пла-гнтарных животных состоит в удалении липидов и липидных зедшественников из крови при калорическом избытке и освобож-:нии жирных кислот в периоды энергетического дефицита и пресса. Эта метаболическая ситуация весьма характерна для >ров, особенно высокопродуктивных, в первые два-три месяца [ктации. По мере приближения коров к пику лактации, потреб-)сти их в энергии и питательных веществах возрастают в 3-4 [за по сравнению с затратами в сухостой. Даже при соблюдении :ех на сегодня известных требований к балансированию питания >ровы испытывают недостаток в энергии и протеине вследствие >го, что потребление отстает от потребностей в энергии на юдукцию молока.

Вместе с тем мобилизация резервных липидов, кроме положительного влияния, при резко выраженной степени имеет и свои отрицательные стороны. Она может тормозить потребление корма, угнетать жирсинтезирующую функцию молочной железы, предрасполагать коров к заболеванию кетозами, проявиться меньшим энергетическим эффектом в синтезе молока, чем при использовании энергии непосредственно из корма. Возникает, следовательно, необходимость установить границы максимальной и оптимальной мобилизации резервных липидов у коров и выяснить факторы, благоприятствующие использованию жировых запасов в процессах жизнедеятельности коров и в синтезе компонентов молока.

Многие наши знания о степени расходования тканевых резервов основываются на сравнительных данных, полученных от убойных животных, что исключало возможность сериальных измерений исследуемых показателей, у одних и тех же животных, или на результатах непрямой калориметрии, для которой требуется специальное оборудование. Необходимы, однако, более специализированные знания о метаболизме липидов в жировой ткани - прежде всего о регуляции этого процесса у продуктивных животных. Исследования в одной области позволили бы лучше понять вклад тканевых липидных резервов в общую энергетику организма и в образование молока, что пополнило бы теорию липидного метаболизма коров и имело бы значение для обоснования подготовки животных к предстоящей лактации.

Цель и задачи исследований. В связи с затронутыми проблемами нашей работой ставилась цель исследовать основные параметры и регуляторные факторы адаптации метаболизма в жировой ткани к интенсивному молокообразованию у коров. В план исследований входили следующие основные задачи:

1. Изучить выраженность процессов липогенеза и липолиза в жировой ткани в конце сухостоя и первые три месяца лактации (в период раздоя) у коров.

2. Провести в те же сроки морфометрическое изучение целлю-шрности жировой ткани для характеристики возможной изменчи-юсти размерных популяций адипоцитов вследствие их реакций на >егуляторные сигналы в зависимости от физиологического со-:тояния животных.

3. Провести сравнительное изучение жирно-кислотного соста-1а липидов жировой ткани, фракции неэстерифицированных жирных :ислот крови и молочных липидов перед отелом и в первую треть :актации у коров (для косвенной оценки вклада жировых депо в интез жира молока у коров в период раздоя).

4. Исследовать реакцию жировой ткани на воздействие кате-оламинов у сухостойных и лактирующих коров и реакцию молоч-ой железы и жировой ткани на экзогенный СТГ у лактирующих ивотных.

5. Соотнести возможные метаболические сдвиги в жировой кани подопытных коров с динамикой некоторых метаболических ормонов в крови, изменениями живой массы, энергетического аланса, потребления корма и продуктивности коров.

Научная новизна■ Работой впервые на современном уровне роведены исследования и дана характеристика метаболизма жи-овой ткани на важнейших стадиях репродуктивного цикла у хол-огорских коров. В результате получены новые количественные энные о липогенезе и липолизе в жировой ткани, регуляторных акторах и адаптивной связи этих процессов с другими функция-а и продуктивностью животных.

Научно-практическая значимость работы. Результаты исследо-аний являются основой для разработки способов определения зценки и прогнозирования) величин мобилизации и восстановлена тканевой энергии (в жировых депо) с целью учета этих дан-¿х в нормировании кормления, контроле состояния питания и в элекционной практике для отбора животных с более высокой £>фективностью использования тканевой энергии на продукцию злока.

- б -

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной конференции "Биологические основы высокой продуктивности с.-х. животных (Калуга, 1990), Всесоюзном симпозиуме по физиологии и биохимии лактации (Баку, 19 90), Второй международной конференции "Актуальные проблемы биологии в животноводстве" (Боровск, 1995), на заседании отдела регуляции метаболизма и продуктивности ВНИИ физиологии, биохимии и питания с.-х. животных (Боровск, 1996 ). По материалам диссертации опубликовано пять статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики исследований и методов биохимического анализа, изложения и обсуждения результатов собственных исследований, выводов и предложений. Изложена на 152 страницах машинописи, содержит 20 рисунков и 16 таблиц. Библиография 229 наименований, в том числе 205 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

- сроки и параметры изменений липогенеза и липолиза и размерных популяций адипоцитов в подкожной жировой ткани в период лактогенеза (т.е. в период непосредственно до и после отела) ив первые три месяца лактации у холмогорских коров;

- функция катехоламинов и соматотропина и возможная регу-ляторная роль инсулина и тироксина в регуляции метаболизма в жировой ткани у коров;

- экспериментальные материалы о вкладе жирных кислот жировых депо в синтез молочного жира у коров;

- взаимосвязанные изменения метаболизма жировой ткани, энергетического баланса и живой массы в адаптации коров к молокообразованию.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для решения поставленных задач проведены две серии иссле-юваний на коровах в стойловый период. Животных содержали в 'словиях вивария института на рационах, сбалансированных по юрмам в рекомендациях ВАСХНИЛ (1985г.).

В первой серии находились пять холмогорских коров второго >тела с удоем 4,5-5,0 тыс. молока за предыдущую лактацию. В ■ечение всего опыта (второго месяца сухостоя и трех месяцев :осле отела) ежедекадно учитывали потребление животными корма с отбором проб для определения сухого вещества в рационе) и еличину удоев. В молоке определяли процентное содержание елка, жира и жирно-кислотный состав липидов. Ежедекадное звешивание животных проводили в два смежных дня примерно ерез четыре часа после доения перед очередным кормлением.

У коров за 1 и 0,5 мес. до отела и через 0,5, 1,0, 2,0 и 3 есяца после отела получали образцы крови из яремной вены для нализа на содержание в сыворотке инсулина, соматотропина и ироксина и образцы подкожной жировой ткани для исследования ней процессов липогенеза, липолиза и размерности ее клеток целлюлярности). Жировую ткань получали биопсией в области ервого поясничного позвонка под местной анестезией.

Вторая серия исследований проведена по тем же и некоторым эполнительным показателям (глюкоза, кетоновые тела, свободой холестерин в крови) на восьми коровах, разделенных на две авные группы. Животным опытной группы в течение 4-х месяцев ^ерез 4-х недельные промежутки) подкожно вводили рекомби-антный СТГ фирмы Eli Lilly в дозе 64 0 мг на голову, кон-зольным животным - физиологический раствор.

Скорости (степени) липогенеза и липолиза в жировой ткани 1ределяли на инкубируемых свежеполученных ее срезах с учетом гкомендаций Ни et al. (1988). При этом активность липогенеза 1енивали по включению в липиды (жирные кислоты) 14С-ацетата, шолиза - по количеству выделившихся в инкубационную среду

НЭЖК и глицерола, а степень реэстерификации - по изменению соотношения в среде НЭЖК к глицеролу.

Целлюлярность жировой ткани исследовали по методике, адаптированной нами для коров на основе рекомендаций Etherton (1976). Глюкозу определяли оксидазным способом, кетоновые тела по Bekker (1957), НЭЖК по Duncombe (1962), глицерол по Moore (1962), гормоны общепринятыми радиобиологическими способами. Жирно-кислотный состав липидов жировой ткани, молока и крови, экстрагированных по Folch (1957), исследовали газожидкостной хроматографией на приборе Хром-5.

Полученные данные на достоверность и корреляцию обрабатывались на ПЭВМ IBM РСХТ с использованием фирменного программного обеспечения.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Липолиз и липогенез в жировой ткани у коров.

Подкожная жировая ткань, будучи типичной частью жировых депо у крупного рогатого скота, и вследствие ее доступности для получения биопсией была использована нами для изучения процессов липогенеза и липолиза у коров. Изучение проводили в строго контролируемых условиях предварительно установленного линейного включения меченного предшественника в липиды и выделения продуктов их гидролиза - НЭЖК и глицерола - в инкубационную среду. При этом имелось в виду, что поскольку глицерол не реутилизируется в жировой ткани из-за отсутствия в ней глицерокиназы, то его освобождение более точно отражает липолиз, чем выделение в среду НЭЖК.

Отчетливое снижение липогенеза в жировой ткани у коров начинается в конце сухостойного периода, т.е. до периода больших энергетических затрат на молокообразование. С 30-го по 15-й день до отела липогенез уменьшился более чем в два раза и еще более снизился с наступлением лактации; через две недели после отела активность липогенеза составила лишь 8% от

еличины за месяц до отела. После пика лактации или со време-и максимального потребления корма (по разному у отдельных ивотных) происходит усиление липогенеза в жировой ткани, то, по всей видимости, связано с уменьшением потребности оров в энергии. Излишки энергетических субстратов с этого ериода откладываются про запас в жировой ткани.

Липолиз определяли в двух измерениях - базальном и макси-ально стимулированном катехоламином (адреналином). Назальные еличины освобождения в среду продуктов липолиза в период эктогенеза (за 15 дней до и после отела) повышаются недосто-ерно (с большей тенденцией к увеличению для глицерола). Од-ако статистически достоверное повышение катехол-стимули-ованного липолиза наблюдается значительно раньше - в проме-утке 30 - 15 дней до отела, что может указывать на регуля-орно-адаптивную природу этого процесса. В противоположность ипогенезу высокая степень и базального, и гормон-стимули-ованного липолиза имеет место во время максимального молоко-бразования, в нашем случае в первые три месяца лактации.

Повышенная мобилизация жира после отела является результа-ом не только усиленного липолиза, но и относительно снижен-ой реэстерификации жирных кислот. Это следует из увеличения этот период соотношения между НЭЖК и глицеролом. Наибольшая эличина этого индекса для базального уровня липолиза у коров ала на 30-й день, катехол-стимулированного - на 15-й день актации. В целом изменения реакций жировой ткани в течение эпродуктивного цикла на воздействие адреналина позволяет целать вывод о важной роли катехоламинов в регуляции метабо-лзма липидов у жвачных животных.

3.2. Целлюлярность жировой ткани у коров.

Основу жировой ткани составляют специализированные ее 1етки - адипоциты. Из-за морфологической их неоднородности, эежде всего по величине, требовалось определить, как изменя-

ется популяционный состав (и, следовательно, возможная чувствительность к эндокринным сигналам отдельных типов) этих клеток при разных физиологических состояниях, в частности при наступлении и развитии лактации у животных. Кроме того, информация о целлюлярности оказалась необходимой для прижизненной оценки количества жира в теле продуктивных животных (ЮаНЛег, 1994) .

У подопытных коров за месяц до отела адипоциты имели наибольшие размеры и, отсюда, наименьшее количество в единице массы жировой ткани (табл.1). Это свидетельствует о превалировании синтеза и отложения липидов над их расщеплением, что ведет к физиологической гипертрофии адипоцитов. В первый месяц лактации средний диаметр адипоцитов уменьшился до минимальных своих значений отражая, очевидно, повышенную мобилизацию липидов через усиление процесса липолиза. После максимальных удоев с переходом энергетического баланса в положительную область вновь происходит увеличение объема адипоцитов, хотя повышение не достигает уровня перед отелом.

Таблица 1.

Размеры и количество адипоцитов в жировой ткани коров.

Дней до и после отела

Показатели -30 -15 15 30 60 90

Средний

диаметр 115,4 114,2 101, 2 100, 3 102, 1 105, 6

(мкм) ±3,1 ±6, 6 ±1,5 ±2,9 ±2,7 ±3, 8

Количество

в 1 г 615750 713500 1050000 1409750 1264500 1081250

ткани ±51115 ±45023 ±78209 ±87123 ±44265 ±48016

Изучение популяционного состава адипоцитов показывает, что наиболее активными при мобилизации липидов являются клетки с диаметром 120-170 мкм - их количество уменьшалось на всем протяжении исследований. Увеличение пропорции клеток с диаметром 90-120 мкм наблюдается в период с 15 дня по 50 день после отела; в дальнейшем численность этой группы клеток сни-

ается. Что касается адипоцитов с диаметром 20-90 мкм, то величение их количества сопутствует катаболическим процессам жировой ткани.

В целом, материалы показывают, что около 3/4 липидов жиро-ой ткани откладываются в 1/4 адипоцитов диаметром более 140 км и, что эта популяция клеток является наиболее чувстви-ельной к фазе лактации и потреблению энергии с кормом. На летки с диаметром свыше 140 мкм приходится более половины отерь количества липидов в раннюю фазу лактации. Можно за-лючить на основе этих данных, что масса жира в теле закон-ивших рост животных обусловлена возможностями увеличения бъема (величины), а не количества клеток.

Целлюлярность жировой ткани находится в определенной мор-э-функциональной связи с изменениями живой массы коров ЯаИтег, 1994). На основе этой зависимости определено коли-эство жира в теле подопытных коров в отдельные периоды ис-педований по следующему равенству:

Масса жира в теле = -155,6+0,29х А + 0,927 х Б,

где А - живая масса;

Б - средний диаметр адипоцитов жировой ткани, эбилизация липидов из жировых депо в данном исчислении за эрвый месяц лактации составила около 15 кг. При одновремен-эй убыли массы тела в 41 кг потеря белка составила около 43% г потери жира (с учетом того, что на одну часть тканевого глка приходится 4 части воды). Таким образом, в начале лак-щии расходуется в два с лишним раза больше жира чем белка.

3.3 Жирнокислотный состав липидов жировой ткани, молока и ЭЖК крови.

Общепризнанно участие жировой ткани в восполнении дефицита шргии и липидных предшественников в раннюю фазу лактации у зров. Однако субстратно-функциональные связи между жировой

тканью и молочной железой экспериментально изучены недостаточно. Индикаторами такой связи в наших исследованиях послужили состав и динамика жирных кислот, липидов молока, жировой ткани и НЭЖК крови.

В составе кислот липидов жировой ткани коров около 45% приходится из массовую долю Cíe кислот. Пропорция этой группы кислот уменьшается с наступлением лактации: с 50%-у сухостойных до 40% - у лактирующих животных (табл.2). Сходная динамика имеет место для суммарного количества всех длинноцепочных жирных кислот. Группа кислот с числом углеродных атомов менее 16-ти, представленных в липидах жировых депо в основном С12 и Си кислотами составляет небольшую долю - перед отелом всего лишь около 5% (табл 2.). Увеличение процента С12-С14 кислот в липидах жировой ткани с началом лактации можно объяснить отсутствием их мобилизации при убыли в общем пуле (мобилизации) длинноцепочных кислот.

Таблица 2

Жирнокислотный состав липидов подкожной жировой ткани у коров __Дней до и после отела_

Кислоты -30 -15 15 30 60 90

Cl2:0 0, 60 0, 60 0, 80 0, 81 1, 15 0, 94

Cl4:0 4, ,0 6, г 0 6, , 0 6, 81 10, , 82 8, 01

Cl6:0 26, ,21 27, , 66 26, ,18 23 , 14 20, , 11 23 , 80

£С18 49, , 61 48, ,20 45, ,78 44, , 00 36, ,46 41 ,79

100%-Х(С4. . .С15) 89, Г 41 87 ,90 85 ,45 84 ,67 73, ,94 82 ,31

В липидах молока наибольшая массовая доля суммарных длинноцепочных жирных кислот наблюдается в первый месяц лактаци с неуклонным снижением в течение периода исследований (табл.3). Напротив, суммарная пропорция коротко- и среднецепочных кислот и частично Ci6 по ходу лактации возрастает. Поскольку все эти кислоты синтезируются в клетках молочной железы (Dils, 1983) становится очевидным, что в синтезе молочного жира в

начале лактации используются преимущественно преформированные жирные кислоты. С развитием в маммоцитах функции синтеза жирных кислот процент высокомолекулярных кислот, источником которых является в основном жировая ткань, уменьшается. Меньше изменяется процентное содержание стеариновой кислоты по мере течения лактации.

Таблица 3.

Жирнокислотный состав молочного жира у коров в первые три месяца лактации (%).

День после отела

Кислоты 10 20 30 50 60 80 90

Сю 0, 90 1, 04 1, 03 1, 79 2, 41 1, 66 2, 27

Cl2 1, 44 1, 44 1, 63 2, 14 3, 25 2, 51 2, 65

£(С6. . .1/2С16) 23 , 77 25 ,07 25 , 98 27 , 63 34 ,78 31 , 18 31 , 41

£Cl8 56 , 00 56, ,37 54 ,14 53 ,18 45 ,96 49 ,74 49 ,25

Cl8:0 8, 22 11, ,67 9, 11 10 ,26 9, 22 9, 76 11 ,32

100%-(С6. . .l/2Ci6) 76 , 14 75, ,10 74 ,02 72 ,36 65 , 32 68 , 83 68 ,59

Важное информативное значение в этой связи приобретало изучение компонентного состава НЭЖК крови, как непосредственного продукта мобилизации из жировых депо организма. В раннюю фазу лактации наблюдается резкий подъем (более выраженный у более продуктивных животных) НЭЖК в плазме крови, свидетельствуя тем самым об усилении мобилизации кислот из жировых депо организма. Основную массу НЭЖК составляют кислоты с числом углеродных атомов 16 и более (табл.4). Максимальное их количество наблюдается на первом месяце лактации - в последующем доля этих кислот в НЭЖК уменьшается. Пальмитат (Ci6:o) и суммарные Cíe кислоты имеют равные относительные величины в НЭЖК за месяц до отела, но с наступлением лактации, достоверно повышаете процент Cíe кислот с заметным снижением на втором месяце лактации (табл.4). Доля Ci6 кислоты в общем составе НЗЖК уменьшается с приближением к отелу, заметно повышается к

30-му дню лактации и существенно уменьшается на втором-третьем месяце лактации.

Таблица 4.

Компонентный состав НЭЖК крови у коров (%).

_Дней до и после отела_

Кислоты -30 -15 15 30 60 90

С12 2, 64 4, 09 1, 56 2, 56 6, 03 3, 89

ЕСц 4, 48 4, 27 2, 21 3, 00 6, 37 5, 76

Сц:0 3, 56 3, 68 1, 64 2, 57 5, 49 4, 85

ЕС16 35, , 55 25 ,86 27 ,70 29 ,20 19 , 50 22 , 43

С1б:0 33 ,41 22 ,33 24 ,17 25 ,55 18 ,44 16 ,99

1С18 36, ,86 45 ,77 52 , 85 51 ,70 37 ,19 45 , 66

£С].8 без С18-.0 19, ,98 29 ,86 37 , 62 34, ,14 22 , 83 32, ,56

100%-(С4. . .С15) 81 ,90 75 ,87 90 , 43 86, ,11 60 , 37 71 ,28

В целом результаты об изменчивости одноименных жирных кислот в исследованных трех липидных источниках можно рассматривать как доказательство (хотя и косвенное) использования молочной железой жирных кислот из жировой ткани у коров в раннюю фазу лактации.

3.4.Динамика инсулина, соматотропина и тироксина в крови (к регуляции липидного метаболизма у коров).

Метаболические сдвиги в жировой ткани у коров происходят на фоне неодинакового изменения концентрации (профиля) отдельных гормонов в сыворотке крови (рис.1.). Как видно из рис.1, относительно высокое содержание инсулина в крови за месяц до отела снижается в конце стельности почти в три раза. Снижение продолжается с наступлением лактации: наименьшая концентрация в крови инсулина имеет место на первом месяце после отела. Но в дальнейшем уровень инсулина в крови неуклонно возрастает: к третьему месяцу лактации его концентрация увеличилась примерно в пять раз. Возможным результатом снижения концентрации инсулина как анаболического гормона может

быть замедление ассимиляционных процессов в периферических тканях, в нашем случае липогенеза в жировой ткани, и снятие тормозных факторов катаболизма (липолиза), что улучшает снабжение клеток вымени энергией и субстратами для синтеза молока .

Рис.1 Динамика инсулина, тироксина и соматотромина в сыворотке крови у коров.

-1 -0,5 0,5 1 2 3 Месяцев до и после отела

□инсулин (мкед/мл) СТГ (нг/мл)

В тироксин нмоль/л)

Низкая концентрация соматотропина в крови у коров имеет ме-;то на последнем месяце стельности, однако уже к концу первого месяца лактации повышается примерно в четыре раза, остава-гсь относительно высокой в течение всего периода исследова-1ий. Совпадение по времени повышенного уровня соматотропина с зтрицательным балансом энергии свидетельствует о влиянии его ia процессы мобилизации тканевых резервов. Понижая порог чув-;твительности периферических тканей к действию инсулина (Hart, 1983), соматотропин оказывает положительный эффект на эост плода и функцию молочной железы. Пролонгированные сдвиги 1рофиля инсулина и соматотропина свидетельствуют о том, что зни являются главными факторами недавно постулированной гоме-эретической регуляции метаболизма у животных (координации

метаболизма в поддержку доминирующего физиологического процесса) .

Напротив, катехоламинам принадлежит функция гомеостатиче-ской регуляции метаболизма. На это в наших исследованиях указывает в частности резкое возрастание гормон-стимулированного липолиза и повышение чувствительности жировой ткани к адреналину в период лактогенеза.

Подобно инсулину, наиболее высокий уровень тироксина в крови отмечается в конце стельности коров. С переходом от сухостоя к лактации концентрация тироксина в крови значительно уменьшается, что отмечено и в ряде других исследований (Piva, 1987).На протяжении всего исследованного периода лактации имела место отрицательная корреляция между молочной продуктивностью и уровнем тироксина у коров. Не исключено, что разные уровни в крови как инсулина, так и тиреоидных гормонов отражают неодинаковую обеспеченность организма коров энергией на разных фазах их репродуктивного цикла. Очевидно, само по себе изменение метаболизма в жировой ткани до начала затрат на молокообразование свидетельствует о его адаптивно-центральной природе регуляции. Эндокринные изменения наиболее связанны с метаболическими сдвигами в раннюю фазу лактации проявляются снижением концентрации инсулина, увеличением со-матотропина при практически полном отсутствии в этот период прогестерона. Причинным механизмом этих изменений может быть уменьшение числа инсулиновых и увеличения адренергических рецепторов и чувствительности к ним на адипоцитах, в свою очередь находящихся под регуляторным влиянием СТГ, прогестерона, пролактина (Hart, 1983) и, возможно, других гормонов. В данном контексте заслуживают упоминания материалы о повышении чувствительности адипоцитов к катехоламинам при обработке животных соматотропином (Sartin, 1985). Неясно, однако, что является определяющим в адаптации жировой ткани к лактации -изменение числа рецепторов, кинетики связывания ими гормонов

дли, наконец, пострецепторная адаптация структуры и метабо-пизма адипоцитов.

3.5. Живая масса, баланс энергии и продуктивность коров.

Изложенные выше результаты исследования, по всей видимости, адаптивно сопряжены (по типу причины или следствия) с изменениями у подопытных коров потребления корма, баланса энергии, живой массы.

Пик молочной продуктивности у коров проявился в начале зторого месяца лактации, потребление корма в это время еще не достигло своего максимального количества. Низкое потребление сорма перед отелом двукратно увеличивается на первом месяце 1актации; дальнейшее менее выраженное повышение потребления <орма наблюдается в течение второго-третьего месяцев лакта-дии.

Значительное изменение претерпевает соотношение между потребляемой и расходуемой обменной энергией у коров. В общем, з известной закономерности изменения баланса энергии у глубо-состельных и новотельных коров, в нашем случае отмечено залетное уменьшение положительного баланса за 10 дней до отела : максимальным спадом в середине первого месяца лактации. 1ереход отрицательного баланса в положительный отмечен в се-5едине второго месяца; к "доотельному" уровню баланс повысил-:я только к концу третьего месяца лактации. Отрицательный Заланс энергии после отела совпадает по времени с резким по-¡ышением уровня НЭЖК в крови, что несомненно указывает на 'силение мобилизации энергии из жировых резервов организма.

В тесной связи с обменом энергии находится живая масса соров. Прирост массы перед отелом составил от 0,3 до 0,7 кг в :утки, что, естественно, обусловлено увеличением массы плода. :о времени отела живая масса коров непрерывно уменьшается на фотяжении первых трех месяцев лактации. Убыль веса животных : неодинаковой скоростью (более 1 кг в первый месяц лактации)

происходит вплоть до середины третьего месяца лактации - с этого времени наблюдается прирост массы тела коров. Следует при этом отметить одно важное обстоятельство: оказалось, что вариации баланса энергии у коров в раннюю фазу лактации более тесно коррелируют с вариациями потребления энергии с кормом (г=0,73), нежели с величиной удоев (г=-0,25)

Параллельно наблюдаемая тесная корреляционная зависимость высокомолекулярных кислот молочного жира от баланса энергии (жира)(г=-0,49) указывает на их происхождение из липидов жировой ткани. Смена отрицательного баланса энергии на положительный баланс сопровождается повышением в молочном жире пропорции коротко- и среднецепочных жирных кислот, синтезируемых, как известно, в железистых клетках вымени де ново. Стабилизации биосинтез жирных кислот в железе достигает на пике лактации животных. Таким образом, между содержанием в молоке в раннюю лактацию длинно- и короткоцепочных жирных кислот наблюдается четкая отрицательная взаимосвязь (р<0,05). Можно считать, что поступление в молочную железу преформированных длинноцепочных жирных кислот с одной стороны восполняет недостаток липогенных субстратов из экзогенных источников, а с другой, может ингибировать на большее или меньшее время синтез жирных кислот из низкомолекулярных предшественников. По-видимому, каждой стадии лактации соответствует определенная сбалансированность процессов синтеза и поглощения жирных кислот: с увеличением синтеза в клетках уменьшается поглощение из крови и наоборот. Это обеспечивает известную устойчивость концентрации жира в молоке коров на большей части лактации животных.

3.6. Влияние экзогенного соматотропина на метаболизм в жировой ткани у коров.

В многочисленных исследованиях показано стимулирующее влияние нативного и рекомбинантного соматотропинов на молоч-

ную продуктивность коров. Однако, прежде всего из-за отсутствия (или не доказанности) в молочной железе рецепторов к со-натотропину механизм его воздействия на лактирующих коров в экончательной степени не выяснен. В наших исследованиях, как /казано в методике, использовался рекомбинантный СТГ. К нача-чу инъекций гормона коровы находились на четвертом месяце пактации. Всего проведено четыре инъекции с 28-дневным интерзалом; образцы жировой ткани получали биопсией после первой и ¿етвертой инъекции.

В жировой ткани на 13-15-е сутки после первой инъекции ?ормона липогенез (включение 14С-ацетата в липиды) у коров эпытной группы оказался примерно в 100 раз меньше, чем в жи-зовой ткани контрольных животных (табл.5). Более высокая скорость включения липидного предшественника тканевыми образцами юсле четвертой инъекции гормона свидетельствует о том, что :оматотропин не предотвращает тенденцию к естественному уси-1ению липогенеза в жировой ткани по ходу лактации животных.

Таблица 5.

Величина липолиза и липогенеза в подкожной жировой ткани у

коров в среднем по группам (нмоль/г ткани/2 часа).

_Показатель_Опытная группа_Контрольная группа

Включение ацетата

I биопсия II биопсия Выделение НЭЖК

I биопсия

II биопсия ¡ыделение глицерола

I биопсия 1560, 0±92, 9 1413,3+46,7

II биопсия 2200, 0±100, 0 1900,0+200,0

13,4±3,7 1636,6±102,5

24,7±3,0 3062,2±378,0

4028,7±704,5 238,7±65,9

4550, 0±250, 0 2642, 9±42,9

Заметно меньшее, хотя и достоверное влияние оказал экзогенный соматотропин на процесс липолиза в жировой ткани. Средние количества выделившихся в инкубационную среду НЭЖК и глицеро-ла, отражающих степень липолиза, в образцах жировой ткани коров опытной группы были приблизительно в полтора раза больше (р<0.05), чем у контрольных животных (табл.5).

Коровы опытной группы превосходили контрольных животных по удою на 14%, секреции молочного жира на 18%, секреции молочного белка на 15%. Вместе с тем динамика их удоев имела тенденцию к снижению в соответствии с естественным течением лактации .

Введение соматотропина не оказало достоверного влияния на содержание в крови глюкозы, кетоновых тел и свободного холе-стерола, но к пятому дню после инъекции существенно (в 3,7 раза против контроля) повысилась концентрация в крови НЭЖК, т.е. усилилась мобилизация энергии из жировых депо организма. Параллельно этому в молоке заметно увеличилась пропорция высокомолекулярных жирных кислот .

В целом полученные данные свидетельствуют о существенном влиянии соматотропина на липидный метаболизм в жировой ткани у лактирующих коров: гормон значительно тормозит в ней липо-генез и усиливает, хотя и на относительно меньшую величину липолиз. Неадекватно выраженную реакцию липогенеза (по сравнению с липолизом) на СТГ следует иметь в виду при возможном применении рекомбинантных форм этого гормона в производстве. Наши результаты согласуются с предположением, что стимулирующее влияние соматотропина на функцию молочной железы осуществляется опосредованно - через изменение метаболизма в других органах и тканях, в том числе и прежде всего в жировой ткани.

Выводы

1. Изменения ключевых параметров метаболизма в жировой ткани - липогенеза и липолиза - по времени их наступления,

>екторности в степени выраженности проявляются неодинаково по [ериодам сухостоя и лактации у холмогорских коров.

2. Липогенез де ново, устанавливаемый по включению жировой 'канью 14С-ацетата, снижается (с вариациями у отдельных живот-1ых) с последнего месяца стельности до пика лактации или до тксимального потребления. В дальнейшем по ходу лактации :тепень липогенеза в жировой ткани у коров возрастает.

3. Липолиз, тестируемый по выделению жировой тканью в :реду жирных кислот и глицерола (и по уровню НЭЖК в крови) :роявляет тенденцию к увеличению перед отелом и весьма суще-:твенно усиливается во время лактации. Повышение в эти перио-;ы базального уровня липолиза под влиянием адреналина свиде-'ельствует о важной регуляторной роли катехоламинов (бета-дренергической системы) в адаптации жировой ткани у коров к ысоким затратам на молокообразование.

4. На меньшую, по сравнению с липогенезом, но достоверную еличину, снижается в раннюю лактацию скорость реэстерифика-,ии (величина отношения НЭЖК к глицеролу). Это может указы-ать на то, что повышенная мобилизация жира тела у коров осле отела обусловлена не только липолизом, но и более низ-ой реэстерификацией жирных кислот.

5. Уменьшение среднего объема (средней величины) жировых леток в жировой ткани в результате торможения липогенеза и силения липолиза происходит за счет популяции крупноразмер-ых адипоцитов. Очевидно, масса жира в теле взрослых коров вляется функцией преимущественно величины, а не количества ировых клеток.

6. Стойкое понижение концентрации в крови инсулина и повы-ение соматотропина в первую треть лактации позволяет пред-оложить, что гомеоретическая координация метаболизма жиро-ой ткани у коров осуществляется с преимущественным участием тих гормонов. Гомеостатическую функцию в адаптивной регуля-ии липидного метаболизма выполняют катехоламины.

1. Косвенным показателем субстратно-функциональной связи жировой ткани с молочной железой в раннюю фазу лактации может служить сходство по группе высокомолекулярных жирных кислот липидов, жировой ткани, НЭЖК крови и липидов молока. Максимальный вклад жировых депо в обеспечение готовыми жирными кислотами синтеза жира молока приходится на период от 2-х недель после отела до пика лактации животных. Синтез жирных кислот де ново в молочной железе у коров стабилизируется в течение 25-40 дней после отела.

8. Неэстерифицированные жирные кислоты крови, имея высокодостоверную отрицательную корреляцию с энергетическим балансом, могут рассматриваться маркером энергетического статуса лактирующих животных. Большая часть вариаций баланса энергии

в раннюю фазу лактации у коров обусловлена вариациями потребления энергии с кормом (г=0,73), а не - удоев (г=-0,25).

9. В опыте на коровах с применением экзогенного СТГ подтверждено опосредованное стимулирующее его влияние на функциональную активность молочной железы. Касательно липидного метаболизма, соматотропин имитирует события метаболизма, характерные для ранней стадии лактации, - тормозит липогенез и усиливает процессы липолиза в жировых депо организма.

Практические предложения.

Результаты исследований являются основой для разработки способов оценки и прогнозирования величин мобилизации и восстановления тканевой энергии в жировых депо с целью учета этих данных в нормировании кормления, для контроля состояния питания и, возможно, в селекционно-племенной работе для отбора животных с более высокой эффективностью использования энергии на производство молока.

Ряд научных положений и методов исследований рекомендуется использовать в учебном процессе и в исследовательской работе научных учреждений.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Матющенко П.В. К методике определения количества и раз-:ров адипоцитов подкожной жировой ткани коров.// Бюллетень [ИИФБиП - 1991. - Вып.1. - С.79-81.

2. Матющенко П.В. Показатели метаболизма липидов в подкож->й жировой ткани коров.// Бюллетень ВНИИФБиП - 1991. - Вып. 2 С.3-7.

3. Матющенко П.В. Динамика жирнокислотного состава молока, юви и подкожной жировой ткани у коров в конце стельности и чале лактации.// Бюллетень ВНИИФБиП - 1992. - Вып.2 - С.30-

4. Матющенко П.В. Целлюлярность подкожной жировой ткани у хостойных и лактирующих коров.// Бюллетень ВНИИФБиП - 1992. Вып.З. - С.3-7.

5. Медведев И.К., Нечипуренко Л.В., Мартынова A.C., Мура-в А.И., Матющенко П.В. Влияние рекомбинантного соматотропи-

на показатели липидного метаболизма в жировой ткани и мо-чной железе коров.// ВНИИФБиП. Проблемы физиологии, биохи-и и питания сельскохозяйственных животных. Отчет. - 1991. -73-74.