Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Поток азотистых веществ и метаболизм лейцина в печени у коров в ранний период лактации

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Поток азотистых веществ и метаболизм лейцина в печени у коров в ранний период лактации"

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФОНОЛОГИИ, БИОХИМИИ И ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЯИВОТНЫХ

Г Б ОД

§ НОЯ ^ "Р®8®* РУКОПИСИ

ГАДШЕВА ГУЛЕЙБАТ МАГОМЕДОВНА

УДК 636.2.034:612.352.3

"ПОТОК АЗОТИСТЫХ ВЕЩЕСТВ И МЕТАБОЛИЗМ ЛЕЙЦИНА В ПЕЧЕНИ У КСРОВ В РАННИЙ ПЕРИОД ЛАКТАЦИИ"

03.00-04 - биохимия

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Боровск - 1994

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

Научный руководитель - д.б.н., профессор, член-корр.РАСХН

Б.Д.Кальницкий

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор И.К.Медведев

доктор биологических наук, доцент И.М.Тспаев

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательсм институт животноводства.

Защита состоится " * « - Х994 г.

С/ *

на заседании специализированного Совета Д.020.Г7.01 при Всероссийским научно-исследовательском институте физиологии,биохимии и питания с.-х. животных.

Адрес: 249010, г.Боровск, Калужской области, ВНИИФБиП с.-х. животных.

С диссертацией можно ознакомиться I библиотеке института. Автореферат разослан •Ль 1994 г.

Ученый сехретарь специализированного Совета

В.И.Дудин

1.'оЩЛЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТи

Актуальность работы. С ростом генетического потенциала молочной продуктивности возрастают и требования к условиям кормления коров. Особенно ответственными в этом отношении являются первые 3 месяца лактации, когда потребление корма существенно отстает от потребности животных в основных питательных веществах. В этот период для покрытия дефицита питательных веществ в первую очередь используются запасы жира тела, мобилизуются тканевые белки. Известно ( Всинпап оО. , 1979), что количество мобилизованного жира в 1-й месяц лактации может быть энергетически эквивалентно 1/3 производимого молока. На синтез лактозы у 'высокопродуктивных коров используется более 80$ глюкозы. Для указанных целей могут также использоваться всасываемые из кишечника аминокислоты и аминокислоты, освободившиеся в процессе расщепления белков, мобилизуемых из организма. Так, по данным Ьо1Ь Я е/ а1 (1979) до 12% лактозы синтезируется из аминокислот. В отношении количественной оценки использования аминокислот на энергетические цели, сведения чрезвычайно противоречивы ( СкьИипА 1/. а£. , 1983). Тем не.менее, существует твердое мнение, что у высокопродуктивных коров в раннюю Сазу лактации использование аминокислот для глхжонеогенеза нередко лимитирует их доступность для синтеза белка. Имеются сообщения ( ХсьЛш^ ¿0. с1а1. , 1982), что на пике лактации отдельные аминокислоты в ущерб синтезу белка гснтен-зивно используются молочной железой для синтеза жирных кис-

лот. Следовательно, обеспеченность высокопродуктивных лак-тирупцих коров отдельными аминокислотами для синтеза белков молока во многом определяется наличием субстратов для синтеза глюкозы и других энергетических компонентов, дефицит которых наблюдается в первые месяцы лактации животных.

Многие выводы по аминокислотному питанию жвачных, сделанные на основе исследований концентраций аминокислот в плазме периферической крови ( ЧймриЛ* Hb. W- ii dt ■ * 1968;

Hcis Р- J. cÀ cJL-t 1970), в последнее время корректируете на основе изучения количественных параметров метаболизма важнейших незаменимых аминокислот в отдельных органах и тканях жвачных ( ШоЩ^ «X £ . ¿£ аХ- , 1972; Янович В.П. Бродин C.B., 1991). К потенциально лимитирующим молочную продуктивность аминокислотам ряд исследователей {ChcLpïldcnC,

Pion- fi . > 1979; Шманенков H.A. и др., 1986) относят и кетогенную аминокислоту - лейцин, потребность в которой у лактирущих коров далеко еще не изучена, ввиду недостаточности сведений о метаболизме этой аминокислоты в организме лактирующих коров. Поскольку печень служит временным депо отдельных аминокислот и рёгулятроом их концентр; щии в крови, целью настоящих исследований явилось изучение метаболизма аминокислот, поступающих из крови в печень у коров в раннюю стадию лактации. В соответствии с указанной целью исследований были поставлены следующие задачи:

- определить .количественные потоки основных азотистых веществ в венозно-артериальней системе печени коров в первую ^азу лактации;'

- изучить количественную сторону метаболизма лейцина в печени и выявить ее роль в формировании фонда свободного лейцина в плазме крови лактирующих коров.

Научная новизна. В опытах на сложно-оперированных коровах были получены количественные данные по потоку свободных аминокислот, глутамина, альбуминов и мочевины в артерио-ве-нозной системе печени. Установлено, что уровень потока азотистых веществ в значительной мере зависит от уровня продуктивности коров.

В раннюю фазу лактации около 10% аминокислот, поступающих с артериальной и венозной кровью, задерживается и печени, причем уровень использования заменимых аминокислот в печени превышает уровень использования незаменимых аминокислот в 1,5 раза. Особо интенсивно используются глюкогенные и кето-генные аминокислоты, что свидетельствует о высокой интенсивности процессов глюко- и кетогенеза в печени коров в изучаемый период лактационного цикла. Показано, что в раннюю стадию лактации коров в целом за сутки больше извлекается из крови резервной и транспортной формы аминогрупп - глутамина, чем выделяется в заднюю полую вену с кровью печеночных.вен.

Впервые о помощью инфузии меченой по азоту ) амино-

кислоты дана количественная характеристика метаболизма лейцина в печени лактируюда коров. Показано, что только 10% поступающего с портальной кровью лейцина проходит через печень в неизменном виде. Около 17%- лейцина-дезаминируется в печени с образованием глутамина и мочевины. Соотношение катаболичес-ких и некатаболических путей превращения лейцина в печени п значительной мере определяется продуктивностью коров и времэ-

нем после приема корма.

Пластическая значимость работы. Полученные количественные данные по потоку азотистых веществ и обмену лейцина в печени могут быть использованы 'при разработке концепции субстратной обеспеченности метаболизма, а также для совершенствования системы протеинового и аминокислотного питания жвачных животных. Научная информация о метаболизме и межорганном распределении свободных аминокислот, в том числе и лейцина, у жвачных животных может быть использована в учебном процессе по разделу "Обмен веществ" на зооинженерных и ветеринарных факультетах в высших учебных заведениях.

Положения, выносимые на защиту:

- количественные данные по потокам свободных аминокислот, альбумина, мочевины, глутамина и кетоновых тел в артерио-ве-нозной системе печени коров, характеризующие направленность метаболических процессов и, в частности, метаболизма аминокислот в раннюю стадию лактации;

- закономерности метаболизма лейцина в печени коров и пути его превращения в зависимости от продуктивности животных и времени после приема корма.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на ХШУП "конференции молодых ученых и аст- ■ рантов (Дубровицы, ВИК, 1994) и межлабораторном совещании ВНИИ физиологии, биохимии и питания с.-х. животных (Боровск, 1994).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано % статьи.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста и состоит из: введения, обзора литературы, экспериментальной части с описанием методов исследования и полученных результатов, заключения, выводов, списка литературы, включая 20 таблиц и 5 рисунков и содержащего 217 источников, в т.ч. НО на иностранных языках.

2. МАТЕРИМ И 1лЕТ0ДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опыты проведены в виварии института на коровах черно-пестрой породы, находящихся на 2-3 месяце лактации., с удоем 13-25 кг/сутки. Рационы для коров были сбалансированы по питательным и биологически активным веществам (Калашников А.П. и др., 1985). В зависимости от продуктивности животных содержание сухого вещества в рационе составляло 15,2-18,4 килограмма, обменной энергии 133-178 >МДж и сырого протеина 16042313 г. Кормление и доение коров - трехкратное. Все коровы тлели ангиостомическую канюлю на воротной вене и постоянные катетеры на плечеголовном артериальном стволе и зкдней полой сене. Отбор крови из указанных мест проводили 7 раз в мнение суток (7,11,13,17,19 и 23 часа), что отображало среднюю концентрацию изучаемых метаболитов (свободных аминокислот, альбумина, глутамина, мочевины, кетоновых тел) в суточном цикле. Общая схема исследований приведена на рис Л. Кровоток определяли с помощью краски Званса. Поток метаболитов рассчитывали умножением их концентраций'в плазме крови на плазматок. Для перевода кровотока в плазматок использовались коэффициенты: 0,73 - для венозной и 0,72- для артериальной крови.

Для изучения количественной динамики лейцина в печени на

Рисунок I

Изучить поток азотистых веществ и метаболизм лейцина в печени коров в ранний период лактации

Коровы на 2-3 месяце лактации

Поток азотистых веществ по артерио-венозной __системе печени

плёчегол!ьшой

артериальный

Норотгг

ли

вена

55ЩН— полая вена

Альбуми

Количественная оценка метаболизма лейцина

Я ТТРЧРНИ

Инфузия -лещина в воротную вену

Отбор проб крови из задней полой вены

'МИН

15

этих хе коровах проведены исследования с применением Д -лейцина, ■'■д/ — лейцин с обогащением 95$ атомного избытка вводили в воротную вену в течение 4 часов с помощью перистальти-

I

ческого насоса в количестве, равном 2 граммам или в пересчете на азот 204 мг ^ ,, т.е. по 51 мг ^ в течение каждого часа. Кровь для исследования отбирали с задней полой вены в конце каждого часа :ш£узии. Для масс-спектрометрического

анализа из оттекающей от печени крови препаративно выделяли альбумин (Копиров Л.Н. и др., 1979), мочевину и глутамин (Материкин Л.Г,!, й др., 1972), а лейцин - на автоматическом анализаторе аминокислот.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Поток азотистых соединений в артерио-венозиой системе печени

• 3.1.1. Обмен аминокислот плазмы крови в печени лакирующих коров

■ Известно, что ведущая роль в метаболизме азотистых соединений в обезвреживании конечных продуктов азотистого обмена принадлежит печени. Амкнокилоты, извлекаемые из крови, в печени могут катаболизироваться или использоваться для синтеза белков и других азотистых соединений. По данным ряда исследователей, у лактирующгас коров при недостаточном поступлении энергии с кормом катаболизм аминокислот может обеспечивать синтез значительных количеств глюкозы, сопровождающийся образованием мочевины» СС>2 и кетоновых тел. При этом в мочевину переходит лишь половина азота катаболизируемых аминокислот. Другая часть азота включается в гдутаминовую кислоту и глутамин, амидная- группа которого, в свою очередь, можег быть использована в синтезе мочевины.

Некатаболическими процессами обмена аминокислот в печени является синтез белков плазмы крови, липопротеинов, солей желчных кислот, нуклеиновых кислот, а также образование комплексных соединений аминокислот с другими иеазотистыми соединениями.

Как показывают данные таблицы I, у лактирующих коров в течение суток, в условиях нашего эксперимента притекало к печени с артериальной кровью и кровью воротной вены 2970,49+ 31,28 г свободных аминокислот, а оттекало от печени с кровью задней полой вены 2711,24+21,49 г, что на 9,6$ меньше, чем ' притекало к печени. Более выраженным было снижение оттока от печени заменимих аминокислот (11,7$). При этом, уменьшение оттока глюкогенкой аминокислоты - аланина составило 23$, глицина и серима - 16 и Т.3%, соответственно, что может указывать на высокую активность процессов глюконеогенеза в печени коров в первые месяцы лактации и возможность использования аминокислот в этом процессе. Следует также отметить, что аланин выполняет роль'переноса аминогрупп из периферических тканей в печень, где они но^тут трансформироваться в мочевину ( Л1м-11и 1971). Высокое использование серина и глицина в печени жвачных ШоЦ^ ЬгА^пгИИ £. /\/. (197? объясняют участием последнего в детоккскации бензойной кислоты. МмаМль Л- Ж- (1970)установил, что в организме овцц в зависимости от потребляемого рациона образуется от 26 до 112 моль гяппуровой кислоты в сутки, которая может связывать большую часть потребленного глицина. Полагают, что для этих целей могут использоваться не только аминокислоту, всасываемые из желудочно-кишечного тракта, но и аминоклелоты ^сбидизовснные из тканей белка, .

Некоторый прирост глуташяовой (7,6%) и аспарагшювой (Б,С%) атгаотслот в печени свидетельствует о повышенном их синтезе в этом оргаяе и указывает на юс роль в детоксикации аммиака, который поступает у жвачных из желудочно-кишечного

Таблица I

Поток свободных аминокислот в веноэно-артери-альной системе печени, г/сут.

Аминокислоты

{Поступило К (Поступило к печени с {печени с {кровью во- {арт.+веноз-ротной вены {ной кровью

¡Отток от! Разни-{ печени{ ца

I

Треонин 94,513 117,803 106,793 10,010

Метионин 30,505 47,572 41,409 6,153

Фенилаланин 115,516 140,531 122,049 18,482

Гистидин 94,513 112,627 104,613 8,014

Лизин 182,025 224,293 213,586 10,707

Аргинин 171,524 212,498 191,792 20,706

Тирозин 166,273 202,071 178,715 23,356

Цистин 35,004 43,198 39,230 3,968

Серии 127,768 157,528 137,305 20,223

Пролин 63,008 78,535 65,383 13,152

Аланин 231,032 280,201 215,766 64,435

Глицин 290,541 351,355 296,406 54,949

Аспарагиновая кислота 40,255 49,743 52,306 -2,563

Глутаминовая кислота 248,535 309,780 333,456 -23,676

Изолейцин 169,774 209,454 207,048 -2,406

Лейцин 161,022 198,545 187,433 II,112

Валин 187,276 231,269 226,663 4,606

Сумма 2419,424+ 2970,491+ 2711,244+ 259,247+

28,65 " 31,28*" 21,49*" 18,42*"

в том числе:

заменимые 1201,836* 1472,409+ 1317,845+ 154,564+

7,16 ~ 12,28 15,ОГ 2,73~

незаменимые 1217,588+ 1498,082+ 1393,399+ 104,683+

21,83 ~ 19,44 38,55 15,35"

- II -

тракта б значительных количествах.

Снижение потока незаменимых аминокислот по задней полой

вене было менее выраженным и составило в среднем около 1%. Более существенное снижение было характерно для фенилалани-на, метионина, аргинина и треонина (13, 14, 10 и 105?, соответственно), несколько ниже для гистидина - 7,15?, лейцина - 6,5% и очень незначительное для валина и наолейцина - 2,0 и 1,2%, соответсвено. Можно предположить, что значительное снижение концентрации ф.енилаланина в оттекающей от печени крови связано с использованием его в процессах кетогенеза, а аргинина -3 синтезе мочевины. Известно также, что гистидин и метионин в печени жвачных служат донаторами метильных групп, а треонин является глюкогенной аминокислотой. Тем не менее, в условиях нашего эксперимента треонин испояьзовал&ся печенью не. в таких больших количествах, как отмечаю»: другие исследователи ( Ви11г,1у я, ,1978).

Таким образом, наши данные по количественным потока;.! аминокислот показывают, что у коров в раннюю фазу лактации из притекающей к печени крови задерживается оКоло 105? аминокислот. Судя по концентрации и-потоку отдельных аминокислот через печень, можно предположить, / что значительная часть заменимых аминокислот используется для синтеза глюкозы. В процессах кетогенеза в условиях эксперимента в большей мере участвуют такие незаменимые аминокислоты, как фенилаланин и лейцин, тогда как уровень изолейцина и валина в крови, притекающей и оттекавдей от печени, почти не изменялся. Существенны было и снижение оттока от печени тирозина (11,6^).

- 12 -

Следует также отметить, что в ранню фазу лактации количественно поток свободных аминокислт по артерио-венозной системе печени существенно зависит от продуктивности коров. Так, уровень поступления аминокислот к печени с артериальной + венозной кровью и отток по задней полой вене был значительно выше у коров с продуктивностью 22-25 кг молока в сутки (3010,26 против 2918,49 г/сутки). Тогда как использование аминокислот впеяени было более высоким у низкопродуктивных коров (283,52 против 229,73 г/сутки). Более выраженными эти различия были по незаменишм аминокислотам.

3.1.2. Поток альбуминов, глутадша и мочевины

При оценке данных по потоку аминокислот следует учитывать и тот факт, что значительная доля аминокислот, извлеченная из крови прфрохождении ее через печень, используется не только в катаболических, но и синтетических процессах и прежде всего в синтезе белков печени и плазмы крови. Наши исследования показывают, что при прохождении крови через печень количество альбуминов в плазме в среднем за сутки увеличивалось на 243,8+9,65 г (табл.2). Высокий уровень синтеза в печени альбуминов и большинства фракций глобулинов плазмы крови отмечали в своих исследованиях Шманенков H.A., Николаев A.A. (1974). По данным Camf>-ld? tf tieft Г&Ъ), Солдатейковп А.!.!, и др. (1970) практически весь альбумин и фибриноген и около 80$ глобулинов плазмы крови синтезируется в печени.

Нами также отмечено, что поток альбуминов по вснозно-артериальной системе печени коррелирует с уровнем продуктив-

- в -

Таблица 2

Поток альбуминов, глутамина и мочевины по венозно-артериальной системе печени,г/сут.

! Альбумин ! Глутамин ! Мочевина

Поступило с кровью

ВВ к печени 51620,07+92,10 219,635+13,30 5007,212+165

Поступило к печени с артериально-

веноэной кровью 65244,82+70,95 267,036+13,31 6229,806+210

Отток от печени с кровью задней полой

вены 65269,20+70,61 239,917+13,27 6306,098+113

Разница: П-0 +243,8+60,04 27,195+2,04 +76,292+22,1

ности коров. Самый высокий поток альбумина бил у коров с продуктивностью 22-25 кг молока при потреблении более 2 кг сырого протеина в сутки.

Роль глутамина в синтетических процессах орагнизма животных огромна. Глутамин используется для синтеза аминокислот, белков и пуриновых оснований. Установлено, что глутамин путем реакции переаминирования передает свою аминную группу -

кетокислотам и таким образом участвует, в синтезе аминокислот. В'отличие от глутаминовой кислоты, глутамин обладает способностью проникать через клеточные мембраны.

Исследуя поступление и использование глутамина печенью у коров в начале лактации, нами обнаружено (табл.2), что га сутки к печени притекает по воротной вене в среднем более 200 г глутамина (219',63+13,30), с общей артерио-венозной кровью суточное поступление глутамина к печени составило ¿67,03+13,31 г. Что же касается оттекающей от печени крови,

то.уровень оттока глутамина из печени колеблется от 218,81 до 257,78 г/сутки, что на 8,5% больше, чем притекает по воротной вене'и на 11$ меньше, чем притекает с артерио-венозной кровью. Следовательно можно предположить, что глу-тамин, синтезируясь в рубце, в значительных количествах транспортирует азот в печень, который эффектигно используется в синтезе замени;,их аминокислот. Характерно, что азот глутами-на более интенсивно используется в процессах перойминирования, чем азот глутаминовой кислоты. Кроме этого, повышенное использование печенью глутамина объясняется и его участием в переносе азота из периферических тканей в печень, где затем азот может трансформироваться в мочевину..

Что касается потока мочевины, так наши исследования подтверждают существующее положение о том,, что печень является основным органом, где через синтез;мочевины идет не только детоксикация поступающего из желудочно-кишечного тракта аммиака, но и поддерживается нормальный физиологический уровен*

около 705? общего а'лмиака, используемого на синтез мочевины, образуется за счет расщепления аминокислот и других азотистых соединений в печени. Только с кровью воротной вены через печень проходит 5007,2+165 г мочевиня в сутки, с артериальной и венозной кровью к печени поступает 6229,8+210 г мочевины в сутки, а оттекает от печени по задней полой вено, на 76,3+22,1 г больше (6306,09+113 г/сутки) (табл.2).

3.1.3. Поток кетоновых тел.

У высокопродуктивных молочных коров выявлена прямая зависимость между недостаточной продукцией глюкозы и избытком кетоновых тел. Во всех случаях, когда в организме возникает дефицит в глюкозе, наблюдается резкое усиление глюконеогене-за из аминокислот с образованием значительных количеств кетоновых тел.

По датшЖс(1^МХе1а/л1980), ¡{¿скапА. Л/. (198?) основным местом образования кетоновых тел у жвачных животных является печень и эпителий рубга. Более высокий уровень• кетоновых тел в крови у коров в начале лактации объясняется

ем, что обменные процессы, связанные с кетогенезом, в печени интенсивнее происходят у коров в первую фазу лактации.

Кетогенез в печени значительно усиливается в результате поступления из желудочно - кишечного тракта предшественника кетоновых тел -Р - гидроксибуг'рата. Интенсификация этого процесса возможна и при липомобилизации, обусловленной несоответствием между повышенными потребностями организма тавотного в энергии и недостаточном ее поступлением с кормом ( . Участие аминокислот в этих процессах

часто бывает судественным. Так, по данным Яновича В.Т. (1989) в печени у жвачных животных (бычков на откорме) около 30$ дей-ш«на подвергается катаболизму с вовлечением в процессы образования аыетил. СоА и ацетоацетил -СоА. К кетогенным аминокислотам, каг известно, кроме лейцина, относятся и другие аминокислоты,с разветвленной цепью,фенилаланин и тирозин. В этой связи при изучен!

- 16 -

тотока и метаболизма аминокислот в печени наряду с основны-щ азотистыми метаболитами изучался и поток кетоновых тел.

Как видно из приведенных нами данных в таблице 3, сред-гесуточный поток кетоновых тел в крови, протекающей по во-готной вене, составил 1305,336+148 г/сутки, а общий поток го артериальной + венозной крови достигал 1597,06+228 г/сутки.

Таблквда 3

Поток кетоновых тел в венозно-артериальной системе печени, г/сутки

! й I ! Й 2 ! Д> 3 ! Среднее оступило к печени

кровью БВ 1652,244 1146,459 1117,307 1305,336+148

оступило к печени кровью ВВ+арте-

иальной 2022,381 1415,589 1353,212 1597,060+228

гток от печени с ровью задней по-

эй вены 2074,861 1432,906 . 1394,937 1634,234+232

гзница -52,48 -17,317 -41,725 -37,174+11,94

гток кетоновых тел от печени по задней полой вене в.среднем вставил 1634,234+232 г/сутки. Исследуя динамику кетоновых ;л в притекающей к печени и оттекающей от нее крови, мы ви-1М, что от печени в среднем за сутки оттекает на 37,174+11,94 кетоновых тел больше, чем притекает с артершлъной + веноз->й кровью. Сравнительно невысокое увеличение кетоновых тел оттекающей от печени крови может говорить о том, что в усло-!ях нашего опыта интенсивно шел синтез кетоновых тел не 'лько в печени, но и в желудочно-кишечном тракте коров. Кро-того, учитывая то обстоятельство, что печень извлекала из итекающсй к ней крови значительные количества кетогенншс

- 17 -

аминокислот (11,6$ тирозина, 13,0$ фенилаланина) (разд. 3.I.I), можно предположить, что в печени наряду с синтезом интенсивно шло использование кетоновых тел для энергетических целей. Следует также отметить, что самый высокий поток кетоновых тел наблюдался у коровы Уз I, имевшей в среднем продуктивность 20-25 кг молока в сутки. Таким образом, наши исследования указывают на то, что в раннюю фазу лактации коров в печени интенсивно синтезируются кетоновые тела и их синтез зависит от уровня продуктивности животных.

3.2. Метаболизм ^ - лейцина в печени лавирующих коров

Определение потока лейцина по венозно-артериальной системе печени позволило рассчитать баланс аминокислоты по притекающей и оттекающей от печени крови и установить, что около 6,5$ лейцина используется в печени из притекающей крови (разд.ЗЛЛ). Однако, этот методический подход не дает информации об обмене лейцина в печени. Поэтому для выяснения этих вопросов одновременно проведены исследования с меченым по азоту — лейцином.

3.2 Л. Динамика включения ^ - лейцина в

азотистые соединения плазмы крови, оттекающей от печени

Проведенные нами исследования показывают (табл.4), что в первый час после введения лейцина атомный процент избытка азота в свободном лейцине оттекающей от печени крови колеблется от 0,200 до 0,236, через 2 часа этот показатель был па уровне 0,176-0,204 ат$ избытка. Б последующем концентрация

- 1Ь -

Таблица 4

Динамика ^ - лейцина в крови, оттекающей

от печени

I ! 2 ! 3 ! 4

51 51 51 51

0,236 0,200 0,236 0,205

5,51 4,93 5,80 5,22

10,80 9,66 11,30 10,20

0,204 0,176 0,180 0,170

5,22 4,64 5,51 4,06

10,20 ■ 9,09 .10,08 • 7,96

0,210 0,188' 0,208 0,187

5,51 4,64 5,22 4,35

10,80 9,09 10,02 8,52

ш: ,41+0,25 ' 10,60 4,73+0,09 -9728 - 5,51+0,16 .10,80 4,54+0,34 '8,90

Инфузировано в воротную вену, мг

Корова Л I: атомный % избытка

:г Г5У._______________

Корова Л 2: ■ атомный % избытка мг ^ -% от инфузированного 10,20

Корова & 3: атомный % избытка мг ^ % от инфузированного 10,80

В среднем по 3 ко; мг Щ

15

- лейцина в крови во'зра^аё'Г,'но не превышает уровня 0,180-0,236 атомного процента"избытйа, а'ё койц^'инфузии несущественно снижается.

г - ^Л г ' V1 ' 'Г С - . 0' ' -

При определении до'л» инфузй^уепо)гб меченого азота в лейцине выявлена следующая 'йШайийЗ? 'мШ<б^мал£1}6е~-содержанйе в лейцине наблюйалось°к йонД^ит^ет^§го часа'наших йссле-дований и соответстЬовалог 5(,5?+Й,16'м?,,''<11то составило 10,85? ^ от введенной дозы. К концу инфузии в составе лейцина

- 19 -

обнаружено 4,54+0,34 мг ^ , т.е. 8,90$ от введенной метки. В среднем около 10$ • ^fy лейцина выходит из печени с кровью в неизменном виде и в дальнейшем может.участвовать i метаболических процессах других органов и тканей.

Изотопный анализ азота мочевины, препаративно выделенной из оттекающей от печени крови, показывает, что самое вь сокое включение лейцина в мочевину наблюдалось на пер-гэм часу инфузии (табл.5). Наивысшим оно было у первого животного - 4,93 мг и несколько ниже у двух других - 4,35 и 3,77 мг. Затем к концу эксперимента количество метки в мочевине резко снижается и составляет по животным 1,74; 1,65 и 1,16 мг, соответственно.. Что касается интенсивности включения в мочевину, то самой высокой она -была на первом (0,126; 0,118 и 0,119 ат. % избытка соответственно I, 2 и 3 животному) и третьем часу инфузии ^ лейцина (0,107; 0,054 и 0,103 ат. % избытка). При выражении данных в процентах от инфузируемой дозы максимальное вкл, чение ^ в мочевину также отмечено на I, а затем на 3-м часу после кормления, т.е. в период дефицита и насыщения крови, свободными cii-'ИНОКИС JIOTüj-'JI • Возможно, что в эти периоды лейцин- больше всего подвергается катаболизму и его метке •интенсивно включается в мочевину.

Содержание в глутамине, как видно из таблицы 6, зависит от времени инфузии — лейцина и подвержено

существенным изменениям у животных разной продуктивности. ¡Линкмальное включение в глутамине отмечено, на первом

чдсу инфузии лейцина (2,03 - 2,61 мг). IIa втором часу уро-

вень включения повысился до 5,22-6,38 мг ^ , а на третьем - повышение метки в глутамине достигало максимума -• 9,38 - 12,47 мг 1 у|/ , после чего резко снизилось - до 3,77 - 6,67 мг .

Таблица 5

Включение лейцина в мочевину крови,

отттекагацей от печени

! Время взятая крови, час

I I ! 2 ! 3 ! 4

Инфузировано в воротную вену, мг 51 51 51 51

Корова № I: атомный % избытка 0,126 0,082 0,107 0,042

«г 15/ 4,93 3,19 4,64 1^4

% от инфузированного 9,67 6,25 • 9,09 ' 3,41

борова № 2:

атомный % избытка 0,118 0,072' ' 0,054 0,040

4,35 2,90 2,46 1,65

? от инфузированного 8,52 5,68 4,82 3,23

{орова № 3:

ломный % избытка 0,119 0,074 0,103 • 0,034

? У, 'с от инфузированного 3,77 2,32 3,77 1,16

7,39 4,54 7,39 2,27

3 среднем по 3 коровам: *

1Г 4,35+0,33 2,80±0,25 3,62+0,63 1,51+0,17х

? от инфузированного 8,53 5,49 7,09 2,96

х - Р ^ 0,05

Включение ^^ц/

Таблица 6 - лейцина в глутпмин крови

!

Врегш взятия крови, чпс

Мщузирогано в воротную вену, мг

Корова']? I: атомный % избытка, мг ^

% от кнфузироваяного

Корова № 2: атомный % избытка мг ^

% от шщ-зированного

Корова й 3: ятоуный % избытка мг

15.

■ж

% ОТ ИК£'уЗИрОЕОШГОГО

кг у

% от шчузкрованкого

X 1 2 I 3 ! 4

51 51 51 51

0,076 0,179 0,265 0,173

2,61 6,38 11,60 6,67

5,11 12,50 22,70 13,00

0,050 > 0,136 0,267 0,095

2,34 5,22 12,47 4,06

4,58 ' 10,20 24,40 7,26

0,065 0,168 0,250 0,095

2,03 5,51 9,28 3,77

3,98 10,80 18,10 7,39

,32+0,16 5,70+0,34 11,11+0,94хх4,8.')_[_(), 9

4,54 11,17 21,78 9,47

XX

- г ¿'о,ог

При 8то:,1 наиболее резкое уменьшение наблюдалось у второй и третьей коров.

При выражении указанных показателей в процентах от введенной дозы лейцина видно, что в первый час кн^узки у разных животных он составлял 5,11}- 4,58 и 3,,через

два часа инфузии изотопа - 12,5; 10,2 и 10,8$, т.е. увеличился более чем в 2 раза. Максимальные величины включения метки н глуташн были обнаружены через 3 часа после инфузии изотопа - 22,7; 24,4 и 18,1$, а к концу опыта процент включения лейцина в глутамин но животным уменьшался и составил 13,0; 7,86 и 7,39% соответственно I, 2 и 3 животному. Таким образом, самое низкое включение 1^/ наблюдалось на первом часу инфузии, а максимальное - в период интенсивного всасывания аминокислот из желудочно-кишечного тракта, т,е, на третьем часу после кормления животных (табл.6). Надо полагать, что в период максимального поступления лещина по воротной вене азот лейцина путем переамшшрования ин-

тенсивно используется в синтезе глутамина - резервной и транспортной формы аминогрупп в тканях животного. Об этом свидетельствует не столько существенное повышение концентрации глутамина в плазме крови поеле кормления, сколько заметное увеличение ат% избытка в амидаш азоте глутамина,

Анализ данных таблицы 7 по включению ^ лейцина в альбумины крови за весь период инфузии показал, что наиболее высокий уровень метки обнаружен у первого животного, В то же время количество лейцина в альбумине за первый час ин-

фузии было выше у второго животного, Следует считать,, что концентрация в альбуминах крови всех животных достигала своего пика на 3-ем часу опытного периода. За этот период времени включение меченого азота лейцина в альбумины составляло у первого животного 20,08, второго 18,8 и третьего 13,34 мг. К кенцу опыта концентрация метки в альбушне несколько

Таблица 7

Включение лейцина в .альбумины крови,

оттекающей от печени

! Время взятия крови, час

! I ! 2 1 3 1 4

Инфузировано в во- 51 51

ротную вену, мг 51 51

Корова 3 I:

атомный % избытка.. 0,014 0,032 0,028 0,030

мг 4,64 11,02 20,08 19,14

% от инфузированного 9,09 21,60 39,30 37,50

Корова й 2:

атомный % избытка 0,011 0,014 0,025 0,020

мг ^ 4,93 9,86 18,80 13,60

% от инфузированного 9,67 19,30 36,80 26,60

Корова й 3:

атомный % избытка 0,012 0,016 0,020 0,017

мг ^ 4,35 8,12 13,34 10,73

% от инфузированного 8,53 15,92 26,10 21,00

В среднем по 3 коровам:

мг % 4,64+0,16 9,66+0,86* 17,60+2,00*14,49+2,4(

% от инфузированного 9,10 18,94 .34,50 28,41

* - Р 0,05

снижалась по сравнению с треть гол часом, а по отношению к первому и второму lacy она была существенно выше. Таким образом, изотопный анализ альЙуглинов крови выявил противоположную (лейцину) дайамику включекия ^ . Самое минимальное включение лейцина в альбуминк крови отмечено на первом часу инфузии (4,64+0,16 мг1^/ , или 9,10$ от введенного ).

Вероятно, перед утренним кормлением и в первый час после приема корма в печени коров снижена интенсивность белка на экспорт, вследствие дефицита притекающих с кровью к печени аминокислот. Начиная со второго часа инфузии, включение в альбумины повышается и достигает своего максимума к концу 3 часа инфузии (17,60+9,00 мг или 34,6$). Следует отметить, что возрастание доли вводимого лейцина в альбуминах плазмы крови на втором и третьем часу инфузии обусловлено■ не столько увеличением атомного процента избытка, сколько повышением концентрации альбуминов в плазме крови, оттекающей от печени, т.е. усилением синтеза альбуминов в печени.

3.2.2. Распределение ^¡f лейцина в азотистых метаболитах крови, оттекающей от печени

При постоянной инфузии изотопа в количестве 51 мг в час тблюдается устойчивое повышение его уровня в крови и прежде ?сего в таких соединениях, как глутамин, альбумины, мочевина t непосредственно саг.: лейцин (табл.8). В процессе инфузии • —лейцина наблюдается перераспределение изотопа между ' сдельными азотистыми соединениями в печени коров. Так, че-¡ез один час после начала инфузии метка была обнаружена в юставе альбуминов в количестве 4,64+0,16, мочевины - 4,35+ 1,33, глутамина - 2,32+0,16 и лейцина - 5,41+0,25 от. Как !йдно из этих данных, более высокая концентрация метки на -м часу инфузии обнаружена в лейцине, а наименьшая - в глу-амине. На 2-м часу опыта содержание метки в альбумине сос-

Таблица 8

Динамика распределения ^ лейцина в азотистых метаболитах крови, оттекающей от печени

,зиро-{ }вано |в вор|

10ТНУЮ)

|вену |

альЗшина ---------1"

кг

! %

Отток от печени в .составе:__________

г—г.-- - ----__лЦщй!™

г рллп

мочевины

-I.

глутамина

мг

ы

мг

% !

мг

?

Всего

!

!

.¡В том числе {В глутамине }И_мочевине_

%

I мг \ % { мг . \ %

1_____1____1____I__

1 4,64+0,16х 9,10 4,35+0,33 8,53 2,32+0,16 4,54 5,41+0,25 10,60 16,72 32,78 6,67 13,07

2 51 9,66+0,85х 18,94 2,80+0,25 5,49 5,70+0,34 11,17 4,73+0,09 9,27 22,53 4,17 8,50 16,66

3 51 16,6+2,00 х 34,50 3,62+0,63 7,09 11,11+0,94^ 21?8 5,51+0,16 10,80 37,84 74,20 14,73 28,87

4 51 14,49+2,40 28,41 1,51+0,17х 2,96 4,83+0,92х 9,47 4,54+0,34 8,90 25,37 49,75 6,34 12,43 Всего 204 46,39+5,31 21,06 12,28+1,10 5,96 23,96+1,90 И,63.20,19+0,63 9,80 102,46 49,73 36,24 17,59

х -

Р 4 0,05

хх-

Р < 0,01

8 I

- 26 -

гавило 9,66+0,86, мочевине - 2,80+0,25, глутамине - 5,70+ 3,34 и лейцине - 4,73+0,09 мг. Максимальный пик концентрации изотопа наблюдался после трехчасовой инфузии - лейцина

и составил по альбумину 16,6+2,00, лейцину - 5,51+0,16, мочевине - 3,62+0,63 и глутамину - 11,14+0,94 мг. Характерно, что - лейцин более интенсивно использовался в синтезе альбуминов по сравнению с другими азотистыми метаболитами. К' концу инфузии концентрация ^у/ в альбумине составила 14,49+2,4, мочевине - 1,51+0,17, глутамине - 4,83+0,02 и лейцине - 4,54+0,34 мг. При пересчете количественных данных по распределению лейцина в изучаемых нами азотистых

соединениях в проценты вводимого количества оказалось,

что в первый час инфузии с кровью оттекало от печени в составе глутамина, альбумина, мочевины и лейцина более 32$ ин-рузируемого . После, второго часа инфузии концентрация изотопа возрастала и составила 44,17$. Наиболее высокий процент лейцина в изучаемых нами азотистых соединениях крови, оттекающей от печени, наблюдался на третьем часу после инфузии и достигал 74,20$. На 4-ом часу инфузии он составил 49,75/5, а в среднем за весь период инфузии лейцина (4 часа) включение метки в указанные азотистые сое-цинения составило 49,73/5. При этом наибольшее количество изотопа обнаружено в составе альбуминов, и в среднем за четыре часа оно достигало 21,06/5, в то же время в глутамине - 11,63, лейцине - 9,80 и мочевине - 5,96$. Следует также отметить, что в таких метаболитах, как мочевина и глутамин, шесте взятых, которые в основном характеризуют количественную сторону катаболизма инфузируемой аминокислоты, содержание по

- 27 -

периодам опыта составило 6,67; 8,50; 14,73 и 6,34 мг соответственно 1,2,3 и 4 часу инфузии ^у/ - лейцина или 13,07; 16,66; 28,87 и 12,43$ от инфузируемого изотопа; за весь период опыта (4 часа инфузии) - соответственно 36,24 мг или 17,59$.

Таким образом, применяемый нами метод инфузии -

лейцина в воротную вену позволил подучить данные по количественной характеристике метаболизма в печени и выявить ря; закономерностей его обмена. В частности, установлено, что увеличение поступления по воротной 'вене в отдельности одной аминокислоты на первом часу потребления корма ведет к значительным ее потерям вследствие несбалансированности притек; идей к печени аминокислотной смеси (8,53$ инфузируемого включается в мочевине). В то время как на пике всасывания аминокислот из желудочно-кишечного тракта и обильного притока их к печени имеет место более выраженное превращение меченого лейцина - значительная часть его азота (21,8$) включается в глутамин и более 7$ используется в процессе образования конечного продукта азотистого обмена - мочевины.

В1Ш0.Ш

I. Метод катетеризации основных сосудов печени (вороти и задней полой вены), а также плечеголовного артериального ствола и определение объемной скорости кровотока позволило определить суточный оборот азотистых соединений по венозно-артериальной системе печени у коров в первую фазу лактации. Поступление аминокислот в печень по воротной вене при потре лении коровами с кормом сырого протеина в среднем 1890 г/су

- '¿Ь -

ки составляет 2419 г/сутки, а общее поступление аминокислот с артериальной и воротной кровью достигает 2970,5+31,38 г/сутки.

2. Еолее 11% притекающих к печени с кровью воротной ве~ ш и печеночных артерий заменимте ашнокислот используется

1 печени. Количество аланина в оттекающей от печени крови шижается на 23, а глицина п сершш на 16 и 13% соответствен-' 10 при незначительном увеличении глуташшовой и испараглно-юй кислот.

3. Отток незаменимых аминокислот из печени был нине, ¡ем их поступление на 7%. Наиболее выраженным было снижение ¡ттока фенилаланина, метионина, аргинина и треонина (13, 14, О и 10%, соответственно), несколько меньше - гйстидина и ейциня (7,1 и 6,5$, соответственно) при практически одинако-ых показателе по уровню валина и изолейцина.

4. Еолее высокий отток альбумина и мочевины с кровью зад-ей полой вены (на 243,8 и 76,2 г/сутки, соответственно), чем х приток к печени с венозной и артериальной кровью свиде-ельствует об интенсивном синтезе этих соединений в печени, ■

снижение оттока из печени глутамина на 27,2 г/сутки ука-ивает на эффективное использование его в метаболических про-ессах, протекающих в печени.

5, Методом инфузии ^^ - лейцина в воротную вену установлю, что более 20$ (21,06$) азота притекающего к печени лей-1на используется для синтеза альбуминов крови, 11,63% - глу-улина и только 5,96^ - в образовании мочевины. Около 10% Аудируемого лейцина проходят через печень и оттекает с

- 29 -

кровью задней полой вены без изменения.

6. Максимальное содержание метки лейцина в альбуминах крови и глутамине было обнаружено на 3 часу инфуэии изотопа, т.е. через 3 часа после кормления коров, а по кочегине эти показатели были более гысокипи на первом, и третьем часу ин-фузии -^у)/ - лейцина.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРШ0КЗНШ1 При уточнении норм потребности лактируицих коров в отдельных аминокислотах необходимо учитывать тот факт, что в первую фазу лактации только в печени катаболизируется более 17$ притекаемого к ней лейцина.

При изучении количественных параметров метаболизма амин кислот в отдельных органах целесообразно использовать методы «г.узии аминокислот, меченых по .

список оготхшковашш работ но

п'кк диссерта:ш

1. Гаджиева Г.1Л. Метаболизм лейцина г. печени лактируицих коров //сборник научных трудов ВПИ'иЕпЛ с.-х. животных за 1992-1993 гг. - Боровск. - Вып.Ш4.

2. Кяфииокий Е.Д., Гаджпева Г.1а. Метаболизм лейцпнг. в .желудочно-кишечном тракте и печени у коров г начале лактации Матер. ХХХХУП-конференции молодых ученых и аспирантов. -Дубровицы. - ВИЖ. - 1994.

Подписано в печать Формат 60x84/8 Заказ

Усл. печ. л. О Тираж

Типография Россельхозакадемии 115598, Москва, ул. Ягодная, 12.