Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Обмен веществ, резистентность и продуктивные качества кур при скармливании новой минеральной добавки - карбосила-Д

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Амельченко, Ирина Анатольевна, Белгород

1,*-*' с.

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

АМЕЛЬЧЕНКО Ирина Анатольевна

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ, РЕЗИСТЕНТНОСТЬ И ПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА КУР ПРИ СКАРМЛИВАНИИ НОВОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ

ДОБАВКИ - КАРБОСИЛА-Д

03.00.13 - физиология человека и животных

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители

заслуженный деятель науки РФ доктор биологических наук профессор И.А.Бойко кандидат ветеринарных наук О.В.Мерзленко

Белгород 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................9

1.1. Метаболизм кальция у птиц и его физиологическая роль.............9

1.2. Влияние ксенобиотиков на обмен кальция у птиц.....................13

1.3. Система защиты организма животных от чужеродных

веществ............................................................................24

1.4. Коррекция обменных процессов у птиц при использовании кремнийсодержащих минералов............................................31

1.5. Сравнительная характеристика основных источников

кальция, используемых в птицеводстве.....................................40

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.............................46

2.1. Минералогическая и физико-химическая характеристика карбосила-Д......................................................................46

2.2. Методы исследований.........................................................48

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ..........57

3.1. Токсикологическая характеристика карбосила-Д.......................57

3.2. Физиолого-биохимическое обоснование использования карбосила-Д в рационах молодняка яичных кур........................58

3.2.1. Физиологическое состояние и динамика живой массы.............58

3.2.2. Гематологические показатели.............................................61

3.2.3. Естественная резистентность..............................................66

3.2.4. Биохимические показатели костной ткани..............................69

3.2.5. Содержание ксенобиотиков и витаминов в печени молодок.......72

3.3. Физиологическое состояние, продуктивность кур-несушек и качество продукции при использовании в рационах карбосила-Д....................................................................76

3.3.1. Продуктивность кур и качество яиц....................................76

3.3.2. Переваримость и использование минеральных и питательных веществ корма..............................................83

3.3.3. Биохимические показатели крови и костной ткани...................95

3.3.4. Содержание ксенобиотиков и витаминов в печени кур-несушек и яйце.........................................................99

3.3.5. Естественная резистентность............................................103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................109

ВЫВОДЫ.............................................................................116

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ...........................................118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................119

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последние годы появился целый ряд работ, посвященных изучению влияния кремнийсодержащих минералов на течение метаболических процессов у птиц (В.Т.Калюжнов с соавт., 1988; Н.Мухина, 1991; Л.А.Матюшевский, 1995; Н.И.Братишко, 1996; Ф.И. Идиатуллин, 1996; Т.Григорьева, Г.Иванов, 1997). Установлено, что силикаты обладают широким спектром биологического действия, которое большинство авторов связывает с их высокими адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами.

Механизм действия природных минералов-сорбентов недостаточно ясен. Принято считать, что он связан с элиминацией токсических веществ (свинца, кадмия, ртути, аммиака, сероводорода, фенола, стронция, цезия и др.), обогащением организма макро- и микроэлементами, увеличением активности ряда гидролитических ферментов, улучшением степени механической переработки корма, снижением скорости транзита химуса (С.М.Подъяблонский, 1986; А.М.Шадрин с соавт., 1986; Т.Ленкова, И.Егоров, 1989; Г.И.Калачнюк, 1990; В.Г.Литвиненко, Л.Г.Веретейнова, 1991; В.В.Устенко с соавт., 1994; Г.Вяйзенен, А.Токарь, 1996; Г.А.МашрЬп, 1977; С.СЫеп-С1шгщ, 1991). По данным литературы, большинство метаболических эффектов кремнийсодержащих минералов реализуется на уровне пищеварительного канала. Вопрос о степени всасывания кремния из силикатов и опал-кристобалита остается открытым.

К настоящему времени у исследователей не сложилось единого мнения относительно дозировок кремнийсодержащего сырья в рационах сельскохозяйственной птицы, недостаточно изучен механизм воздейст-

вия минералов на обменные процессы, их влияние на естественную резистентность организма.

Учитывая высокую интенсивность минерального обмена у птиц и то, что ксенобиотические факторы могут оказывать отрицательное влияние на метаболизм кальция (Ю.А.Галвановский с соавт., 1986; В.К.Бауман с соавт., 1988; А.В.Езерская, В.Г.Мальцев, 1995; Р.Ншйоп, 1984), представляет интерес более детальное исследование влияния силикатов на эти процессы.

Большая часть литературных источников об использовании природных соединений кремния в кормлении птицы касается применения сырья, состоящего из определенного вида силиката с примесью других минералов, и практически нет сведений о воздействии на организм птицы добавок, которые представляют собой композиционную смесь крем-нийсодержащих минералов и кальцита. Представители последней группы с относительно высоким содержанием кальцита (50 % и более) могут рассматриваться как основной или дополнительный источник кальция.

В последние годы в птицеводческой отрасли отмечается дефицит некоторых традиционных минеральных компонентов корма и их удорожание. В связи с этим важен поиск новых источников макро- и микроэлементов с использованием более доступного местного сырья. В районе Курской магнитной аномалии, характерным биогеохимическим отличием которой являются богатейшие запасы железной руды и мела, открыты залежи мергалистых глин уникального химического состава. Представляет научный и практический интерес поиск путей возможного использования данного минерального сырья для нужд птицеводства. Диссертация посвящена изучению этого вопроса.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является оценка адекватности минерального питания физиологическим потребно-

стям птицы, исследование иммунологической реактивности, степени элиминации токсических веществ из организма птицы и получаемой от нее продукции при замене мела и известняка на новую минеральную добавку - карбосил-Д.

Для достижения цели были поставлены на разрешение следующие задачи:

- изучить фосфорно-кальциевый обмен, переваримость и конверсию питательных веществ корма;

- оценить естественную резистентность организма птицы;

- изучить степень элиминации нитрат-, нитрит-ионов, кадмия, свинца из организма птицы и наличие их остатков в продукции;

- определить возможность использования новой минеральной добавки в качестве гравия.

Положения, выносимые на защиту. Замена в рационе яичной птицы мела и известняка на карбосил-Д :

- существенно не изменяет состояние фосфорно-кальциевого обмена у ремонтных молодок и кур-несушек;

- оказывает положительное влияние на переваримость и конверсию протеина и кальция у птицы;

- способствует снижению концентрации нитратов, нитритов, свинца в печени и яйце птицы, повышению содержания в них тиамина и рибофлавина;

- обеспечивает удовлетворение физиологической потребности птицы в гравии;

- способствует повышению естественной резистентности, сохранности и продуктивности ремонтных молодок и кур-несушек.

Научная новизна. Впервые изучено влияние на физиологическое состояние птицы новой минеральной добавки - карбосила-Д, полученной на основе мергалистых глин местного месторождения.

Показано, что использование карбосила-Д не вызывает значительных изменений в течении фосфорно-кальциевого обмена, оказывает положительное влияние на переваримость и конверсию протеина и кальция у птицы.

Установлено, что новая минеральная добавка обладает сорбцион-ными свойствами по отношению к нитратам, нитритам, кадмию и свинцу, что способствует выведению из организма токсических веществ, повышает естественную резистентность и позволяет получать более экологически чистую продукцию.

Выявлено, что кремнийсодержащий компонент карбосила-Д эквивалентен гравию.

Практическое значение работы. Определена возможность замены известняка на местную минеральную добавку - карбосил-Д. Установлено, что наиболее эффективная доза карбосила-Д для ремонтных молодок составляет 3 - 4 % от массы корма. Курам-несушкам рекомендуем скармливать новую добавку в количестве 4 - 5 % от массы комбикорма в комплексе с 4 - 5 % мела. Кормовая добавка поддерживает на высоком уровне резистентность и сохранность птицы, ее продуктивность и качество продукции.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на 1-й и 2-й Международных научно-производственных конференциях "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения" (Белгород, 1997,1998); 4-й Международной конференции "Экологическое образование и просвещение населения" (Пущи-

но, 1998), расширенном заседании кафедры физиологии и фармакологии Белгородской сельскохозяйственной академии (1998).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 статей.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методик исследований, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, предложений производству, списка литературы и приложения. Диссертация содержит 147 страницы машинописного текста, в т.ч. 23 таблицы. Библиографический указатель литературы включает 237 работ, из них - 62 иностранных авторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Метаболизм кальция у птицы и его физиологическая роль

Характерной особенностью птицы является высокий уровень минерального обмена, при этом особенно напряжен обмен кальция (В.Д.Ильичев с соавт., 1982). Наиболее значительные изменения параметров кальциевого метаболизма у птицы происходят в первый месяц жизни и в репродуктивный период. Всего за десять дней постэмбрионального развития содержание кальция в теле бройлеров возрастает в 5 раз. В репродуктивный период обмен кальция у птиц происходит примерно в 20 раз быстрее, чем у млекопитающих. С каждым яйцом массой 50 г курица выделяет около 2,1-2,2 г кальция, что при годовой яйцекладке (250 яиц) составляет около 0,5 кг. Данное количество кальция в 25 раз превышает общие запасы этого элемента в теле (В.И.Георгиевский с соавт., 1979). Учитывая, что яичные куры современных кроссов способны откладывать 300 и более яиц в год, а за последние 25 лет яйцо стало тяжелее на 4 - 5 г и весит в среднем 62 - 63 г (Л.Куликов с соавт., 1997; П.Царенко с соавт., 1997), показатели интенсивности метаболизма кальция у них еще выше.

Физиологически активной формой кальция является ионизированный кальций. Установлено, что ионы кальция участвуют в более чем тридцати различных реакциях организма. Кальций необходим для образования костной ткани, процессов свертывания крови, создания биоэлектрического потенциала и регуляции проницаемости клеточных мембран, передачи нервного импульса, сокращения мышц, активации ферментов и

гормонов, поддержания ионного равновесия, формирования скорлупы яйца, клюва и ногтей (В.Н.Агеев с соавт., 1987).

Накопленные экспериментальные данные свидетельствуют об участии кальция в развитии иммунных реакций организма. Поступление кальция в клетки и его мобилизация играют центральную роль в активации и пролиферации лимфоцитов, стимуляции подвижности и деграну-ляции зернистых лейкоцитов. Обязательным условием для наступления агрегации нейтрофилов крови под влиянием стимулов является наличие кальция (И.А.Болотников, Ю.В.Конопатов, 1993).

Уровень ионизированного кальция в сыворотке крови является существенным фактором, определяющим секреторную функцию желудочно-кишечного тракта, в частности, париетальных клеток слизистой

о I

оболочки желудка. В присутствии Са происходит высвобождение аце-тилхолина и гастрина, действие которых на цитоплазматическую мембрану париетальных клеток опосредуется через гистамин, в образовании которого также участвует кальций (В.Х.Василенко, Е.Н.Кочина,1983 ).

Различные сигналы (гормоны, нейромедиаторы, факторы роста) влияют на активность клеток и их пролиферацию путем изменения концентрации внутриклеточного посредника - ионов кальция (A.R.Means et al., 1982).

Концентрация ионов кальция в цитозоле эукариотических клеток поддерживается на гораздо более низком уровне (10 "7 М )по сравнению с его концентрацией снаружи клетки ( 10 " М ). Поток ионов кальция в цитозоль по ступенчатому градиенту в ответ на внешние сигналы - один из способов передачи различных стимулов через плазматическую мембрану. Градиент ионов кальция частично поддерживается с помощью существующих в плазматической мембране Са 2+ - насосов, активно выводящих кальций из клетки. Известно, что один из них является АТФа-

зой, а другой работает как антипорт, обусловленный электрохимическим градиентом (МШазБеИэасЬ, Н.ОеШкег, 1983; Н.1. 8с1т12тап, 1983).

Ионы кальция накапливаются в специальных депо, образованных цистернами гладкой эндоплазматической сети, в состоянии непрочной ассоциации с Са 2+ - связывающими белками - кальсеквестрином, кальре-тикулином и др. (Е.СагаАэН, 1987).

Были выявлены два типа передачи сигналов с участием ионов кальция, один из которых реализуется, главным образом, в электрически активных клетках, а другой - почти во всех клетках эукариот.

Первый путь предусматривает вхождение ионов кальция в цито-золь через кальциевые каналы, которые открываются при деполяризации

-л |

плазматической мембраны. Известно несколько типов Са - каналов, в т.ч. управляемых рецепторами рианодина и инозитолтрифосфата. Рецепторы рианодина активируются двояко: через рецепторы дигидропириди-на и через потенциалзависимые Са - каналы. Рецепторы дигидропири-дина встроены в клеточную мембрану и реагируют на изменение мембранного потенциала. Изменение их конформации активирует рецепторы рианодина и приводит к высвобождению кальция из депо. Подобный механизм функционирует в саркоплазматическом ретикулуме волокон скелетной мышцы. В нейронах и кардиомиоцитах имеет место несколько иной механизм. Изменения мембранного потенциала открывают потенциалзависимые Са 2+ - каналы, в клетке незначительно повышается концентрация кальция. Эти ионы кальция и активируют рецепторы рианодина, что обеспечивает выход запасенных в депо Са 2+ в цитозоль (Э.Г.Улумбеков, Ю.А.Челышев, 1997).

Во втором случае связывание сигнальной молекулы с рецептором клеточной поверхности ведет к освобождению ионов кальция из внутриклеточных хранилищ с помощью инозитолтрифосфата. Он образуется в

плазмолемме в результате быстрого гидролиза инозитолфосфолипидов при участии фосфолипазы С в ответ на взаимодействие агониста со своим рецептором. Этот механизм реализуется в овоцитах, лимфоцитах, гладкомышечных и других клетках (М.С.Secar, L.E.Hokin, 1986; M.J.Berridge, 1988).

Основным внутриклеточным акцептором кальция является кальций -зависимый белок - кальмодулин (C.B.Klee et al., 1980). Кальмоду-лин обнаружен во всех до сих пор изученных клетках животных и растений. Подобно тропонину С миоцитов, кальмодулин также претерпевает конформационные изменения при связывании с ионами кальция. Именно этот измененный белок и обуславливает большинство биохимических эффектов кальция (C.B.Klee et al., 1980; W.Y.Cheung, 1982).

В некоторых случаях кальмодулин служит постоянной регулятор-ной субъединицей ферментного комплекса (как в случае киназы фосфо-рилазы), но чаще всего связывание с Са 2+ ведет к присоединению кальмодулина к различным белкам-мишеням и, как следствие, к изменению их активности. К числу мишеней, регулируемых комплексом Са 2+ -кальмодулин, относится множество ферментов и мембранных транспортных белков. Среди них выделяются Са - кальмодулин - зависимые протеинкиназы, фосфорилирующие белки по остаткам серина и треонина (Y.S.Babu et al., 1985; C.Gerday et al.,1988).

Таким образом, ионам кальция подобно цАМФ отводится роль вторичного мессенжера в регуляции весьма разнообразных клеточных реакций, включая секреторные процессы и пролиферацию (A.R.Means et al., 1982; G.J.Augustine et al., 1987). Это в определенной мере объясняет столь огромное число физиологических реакций, в осуществлении которых самое активное участие принимают ионы кальция (Б.Албертс с со-авт., 1993).

Учитывая напряженность обмена веществ у птиц, особенно метаболизма кальция, удовлетворение физиологической потребности в данном макроэлементе у них имеет особое значение.

1.2. Влияние ксенобиотиков на обмен кальция у птиц

Одной из характерных особенностей минерального обмена у птиц в репродуктивный период является высокая кальциемия. Содержание кальция в сыворотке крови кур-несушек колеблется в пределах 17,5 -35,0 мг% ( А.А.Бужин, 1996). Необходимый уровень ионизированного кальция в крови поддерживается, главным образом, за счет изменения абсорбци�