Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Содержание антиоксидантов и перекисное окисление липидов в тканях птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Содержание антиоксидантов и перекисное окисление липидов в тканях птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе"

Министерство образования Симферопольский государственный университет

0.1

>.С;и

КУЧМИСТОВА Елена Феодосьевна

УДК 636.5.678.048.591.3:575.16

СОДЕРЖАНИЕ АНТИОКСИДАНТОВ И ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В ТКАНЯХ ПТИЦ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬКОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Симферополь -1933

Диссертацией является рукопись

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных Харьковского государственного университета (Министерство образования) и лаборатории биологически активных веществ Института птицеводства (Украинская академия аграрных наук)

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Сурай Петр Федорович,

главный научный сотрудник отдела физиологии, биохимии и питания Института птицеводства УААН Официальные оппоненты: 1. Доктор биологических наук, профессор

Коиашенко Светлана Владимировна, профессор кафедры биохимии Симферопольского государственного университета 2. Доктор биологических наук, старший научный сотрудник Божков Анатолий Иванович, заведующий отделом молекулярной биологии и биотехнологии, исполняющий обязанности директора НИИ биологии при Харьковском государственном университете

Ведущее предприятие: Институт проблем криобиологии и криомедицины HAH Украины, г. Харьков

Защита состоится ¿-¿j998 года в "J^L" часов на заседании спе-

циализированного Совета К20.02.02 при Симферопольском государственном университете (г. Симферополь, ул. Ялтинская 4)

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Симферопольского государственного университета г. Симферополь, ул. Ялтинская 4

Автореферат разослан " 99g

года

Ученый секретарь специализированного ученого Совета

Якцев A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследования последних лет убедительно показали важную роль природных антиоксидантов в поддержании высоких продуктивных и воспроизводительных качеств животных. При этом важная роль витаминов Е, С и каротиноидов в онтогенезе животных не вызывает сомнений, но видовые особенности их накопления и распределения в организме птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе до настоящего времени не изучались. Установление механизмов антиоксидантной защиты эмбрионов птиц в процессе развития позволило бы разработать пути ее регулирования.

Перекисное окисление липидои (ПОЛ) является важным моментом в этиологии развития ряда заболеваний человека и жизотных, включая сердечнососудистые и раковые, катаракту, нарушения иммунной функции и дегенеративные изменения в нервной системе и др. (Auroma В. et al., Diplock А., 1994; Chan P., 1996). У птиц недостаточность антиоксидантной системы связана с развитием энцефаломаляции, экссудативного диатеза и мышечной дистрофии (Furhmann H. et al., 1995, 1996; Сурай П. и др., 1994; Mezes M. et al., 1997).

Вместе с тем молекулярные механизмы повреждающего действия свободных радикалов на биологические объекты до конца не расшифрованы (Jaeschke H., 1995) и защитная роль природных антиоксидантов в данном процессе нуждается в дополнительном уточнении (Aruoma О., 1996). Дальнейший прогресс в данной области во многом зависит от использования эффективных модельных систем. Одной из таких систем может служить эмбриональное развитие птиц, которое характеризуется прогрессивным увеличением концентрации полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в различных тканях, включая печень, мембрану желточного мешка (МЖМ) и мозг (Noble R., 1987; Noble R., Cocchi M., 1990; Noble R., Speake В., 1997). Кроме того, эмбриональные ткани птиц являются особенно чувствительными к ПОЛ (Surai P. et al., 1996;1996a;1996b) и могут служить уникальной моделью для изучения особенностей формирования антиоксидантной системы и ее роли 'в защите от ПОЛ. С одной стороны, это замкнутая система, в которой происходит обмен с внешней средой лишь на уровне газов и воды, т.е биологически активные вещества, накопленные в яйце, используются в процессе эмбрионального развития. С другой стороны, существует реальная возможность обогащения эмбриональных тканей природными антиоксидантами, включая витамин Е (Surai P. et al., 1996), что позволяет использовать данный прием в качестве методического подхода при выяснении роли антиоксидантов в защите эмбриональных тканей от ПОЛ, К тому же повышенная Е-витаминная обеспеченность суточных цыплят является важным фактором, определяющим их жизнеспособность (Сурай П.Ф. и др., 1993).

Связь работы с научными программами. Диссертация является фрагментом научно-исследовательской работы кафедры физиологии человека и животных

Харьковского государственного университета 22.16.95. "Особенности процессов адаптации и гомеостаза на разных этапах индивидуального развития организма" (номер государственной регистрации иА01008704Р) и тематического плана отдела физиологии, биохимии и питания птицы Института птицеводства УААН 01.01.08. Р. "Изучить особенности обмена витаминов в зависимости от возраста, вида и пола птицы, а также разработать биохимические критерии ее витаминной обеспеченности" УДК 636.085:577.17:636.592 (номер государственной регистрации 1!А01000701Р).

Цель и задачи исследования. Диссертационная работа направлена на выяснение динамики накопления природных антиоксидантов и некоторых особенностей ПОЛ в тканях птиц в период эмбриогенеза и раннего постнатального онтогенеза.

На разрешение были поставлены следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ физиолого-морфологических особенностей эмбрионального развития кур, индеек, уток и гусей.

2. Выяснить некоторые особенности накопления и распределения аскорбиновой кислоты (АК) в эмбриональных тканях 4-х видов птиц.

3. Изучить динамику каротиноидов в печени, мембране желточного мешка и остаточном желтке на протяжении эмбрионального развития кур, индеек, уток и гусей.

4. Определить динамику малонового диальдегида (МДА) и чувствительность к ПОЛ печени, мозга, МЖМ к остаточного желтка в процессе эмбриогенеза и раннего постнатального онтогенеза птиц указанных видов.

5. Изучить влияние обогащения инкубационных яиц витаминами Е и А на чувствительность эмбриональных тканей кур к ПОЛ в процессе их развития.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное изучение динамики витамина С и каротиноидов в тканях кур, индеек, уток и гусей в процессе их эмбриогенеза и раннего постнатального онтогенеза. Установлено, что накопление каротиноидов в эмбриональной печени птицы достигает своего максимума в момент выведения молодняка. Показано, что эмбриональный мозг птиц характеризуется значительно более высокой концентрацией витамина С, чем другие эмбриональные ткани.

Изучены видовые особенности ПОЛ в печени, мозге, МЖМ и остаточном желтке в процессе эмбриогенеза птиц. Установлено, что мозг эмбрионов наиболее чувствителен к ПОЛ. Показано негативное влияние высоких доз витамина А в рационе кур-несушек на чувствительность эмбриональных тканей к ПОЛ.

Выявлена принципиальная возможность ингибирования ПОЛ в тканях птиц в период эмбриогенеза путем обогащения инкубационных яиц витамином Е.

Практическая значимость работы. Полученные результаты являются теоретической базой для совершенствования системы кормления птиц маточного

поголовья. Результаты положительного влияния обогащения инкубационных яиц витамином Е на ингибирование ПОЛ в эмбриональных тканях кур могут быть использованы при оптимизации Е-витаминного кормления кур-несушек. Обнаруженная повышенная чувствительность эмбрионального мозга кур к ПОЛ позволит глубже понять механизмы развития ряда заболеваний, включая энцефалома-ляцию в условиях дефицита витамина Е. Полученные результаты расширяют и углубляют знания в области витаминного питания птиц, в частности, позволяют глубже понять особенности формирования и функционирования антиоксидант-иой системы в процессе эмбрионального развития птиц.

Личный вклад соискателя. Диссертант выполнила большую часть работы самостоятельно. Методология и схема исследований были отработаны вместе с научным руководителем. Теоретические исследования и большая часть экспериментов проводилась соискателем самостоятельно. Некоторые исследования были проведены вместе с сотрудниками кафедры физиологии человека и животных Харьковского государственного университета, а также с сотрудниками лаборатории биологически активных веществ ИП УЛАН. Из общих научных экспериментов и публикаций диссертант использовала по согласию соавторов лишь свою часть результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждены на заседаниях ученого совета Харьковского государственного университета и ИП УААН (1993-1997); 1-й научной конференции по птицеводству (Борки-Симферополь, 1993); 13-й Украинской конференции молодых ученых по птицеводству (Борки, 1894); 9-м Международном симпозиуме молодых ученых (Польша, Седльце, 1995); Международной научно-практической конференции, посвященной 140-летию со дня рождения профессора Кулешева П.Н. "Основоположник зоотехнической науки П.Н. Кулешев и перспективы развития специальностей по зоотехнии и ветеринарии" (Харьков, 1995); 11-м Международном симпозиуме по генетике птицы (Польша, Краков, 1995); 2-й Украинской конференции по птицеводству (Борки, 1996); Международной научно-практической конференции "Корифей зоотехнической науки М.Ф. Иванов и перспективы развития специальностей по зоотехнии и ветеринарии", посвященной 125-летию со дня рождения академика (Харьков, 1998); 4-й Международной конференции по птицеводству (Финляндия, Хельсинки, 1996); научной конференции "Проблемы зооинженерии и ветеринарной медицины" (Харьков, 1997).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 22 работы, в которых изложено основное содержание научных исследований.

Объем и структура работы. Диссертация содержит такие разделы: перечень условных сокращений, введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты исследований с их обсуждением, заключение, выводы, предложения практике, списка использованной литературы. Работа изложена на

168 страницах машинописного текста и дополнительно иллюстрирована 30 таблицами, 27 рисунками и схемами. Библиография включает 360 публикаций, в том числе 319 иностранных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования проведены в лаборатории биологически активных веществ Института птицеводства УААН и на кафедре физиологии человека и животных Харьковского государственного университета на яйцах, эмбрионах и молодняке первых 10 дней жизни, полученных от кур породы род-айленд 38-й линии, индеек белой широкогрудой породы, уток украинской белой породы и гусей пород горьковская белая н крупная серая согласно схемы исследований (рис.1).

Рис. 1 Схема исследований

Птица содержалась в клеточных, батареях в виварии отдела физиологии, биохимии и питания птицы ИП УААН при поддержании всех необходимых тсм-пературно-влажностных параметров. Кормление птицы осуществлялось сухими полнорационными комбикормами, сбалансированными по всем основным питательным и биологически активным веществам соответственно Методических рекомендаций по нормированному кормлению с.-х. птицы (ВНИ'ГИП, 1992). Яйца инкубировались в лабораторных инкубаторах (ИЛУ-Ф-0,3) согласно Методических рекомендаций по инкубации яиц с.-х. птицы (1991).

Материал для исследований (печень, мозг, МЖМ и остаточный желток) отбирали от эмбрионов кур на протяжении периода их развития с 10-х суток инкубации до вылупления и у цыплят до 10-дневного возраста. Определения проводили через день. Образцы тканей других видов птиц отбирали в следующие периоды эмбриогенеза: замыкание аллантоиса, переход на желтковое питание, перенос яиц на вывод, момент выведения молодняка (для индеек и уток эти периоды были: 13, 20, 26 и 28-е сутки инкубации; для гусей - 15, 22, 28 к 30-е сутки соответственно), а также на 1, 5 и 9-й день постнатального развития.

Для исследования эмбрионального и постэмбрионального развития птицы в каждом опыте в указанные возрастные периоды вскрывали по 10 яиц с живыми зародышами и по 10 голов молодняка. На наиболее ранних периодах эмбриогенеза использовали объединенные образцы от нескольких эмбрионов, на более поздних этапах развития исследования проводились на индивидуальных образцах. Так, на 10-е сутки инкубации вскрывали по 20 оплодотворенных яиц кур, на 12-е сутки - по 12 яиц, в дальнейшем у кур и других видов птицы использовали по 10 эмбрионов из каждой возрастной группы. При этом учитывали следующие фкзиолого-морфологические показатели: масса яиц до закладки на инкубацию и в момент вскрытия, масса тела зародышей и молодняка, масса печени, мозга и МЖМ (тщательно отмытой в физиологическом растворе).

Было проведено 17 опытов. В 1-м опыте изучали физиолого-морфологическке особенности эмбрионального и постэмбрионального развития кур, индеек, уток и гусей согласно вышеупомянутым периодам развития. В 2-5 опытах определяли динамику каротииоидов в тканях эмбрионов и молодняка 4-х видов птиц первых дней жизни. В 6 опыте определяли спектры поглощения гек-сановых экстрактов, полученных из различных эмбриональных тканей кур с целью уточнения состава каротиноидов в них. В 7-10 опытах изучали динамику аскорбиновой и дешдроаскорбиновой кислот (витамина С) в тканях эмбрионов птиц в те же самые возрастные периоды, что и в предыдущих опытах, но с продолжением эксперимента для цыплят до достижения ими месячного возраста. В 11-15 опытах на тканях 4-х видов птиц изучали особенности ПОЛ. Для этого определяли начальный уровень МДА в тканях, а также проводили исследования чувствительности тканей к ПОЛ по накоплению МДА вследствие спонтанного (без добавления инициатора ПОЛ в инкубационную среду) и F<r*-стнмулированного ПОЛ. В 16-м опыте на курах-несушках 6-ти месячного возраста изучали влияние высоких доз витамина Е (2000 иг/кг) в их рационе на Fe2'-и аскорбат-стимулированное ПОЛ в тканях эмбрионов в процессе их развития. Для стимулирования ПОЛ использовали добавление АК в инкубационную среду в конечной концентрации 0,1 мМ. В 17-м заключительном опыте изучали влияние скармливания повышенных доз витаминов Е и А курам-несушкам на чувствительность эмбриональных тканей к Fe-стимулированному ПОЛ. Для выполне-

ния данного эксперимента было сформировано 3 группы кур (2 опытные и контрольная) в возрасте 180 дней по 20 голов в каждой. Содержание кур - клеточное. Добавки витаминов А и Е вводили в рацион в виде маслинных препаратов согласно следующей схеме:

Группа Витамин Е (мг/кг) Витамин А (тыс. ИЕ/кг)

Контроль ¡0 10

1 группа - опыт 200 10

2 группа - опыт 10 200

Определение МДА проводили методом Ohkawa et al. (1979) по прописи Surai P. et al. (1996). Определение аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот проводили по методу, описанному П.Ф. Сураем и И.А. Ионовым (1989). Экспресс-определение каротиноидов выполняли с помощью метода Frigg М. et al. (1992). Определение витамина Е в тканях проводили методом тонкослойной хроматографии ка пластинках Снлуфол (Сурай П.Ф., Ионов И.А., 1990). Спектры поглощения гексановых экстрактов из эмбриональных тканей определяли с помощью Specord М-40.

Всего за опытный период было проинкубировано 1455 яиц (в том числе 795 куриных. 160 индюшиных, 120 утиных, 380 гусиных), а также исследовано 534 эмбриона (333 куриных, 54 индюшиных, 49 утиных, 9S гусиных) и 334 головы молодняка (176 цыплят, 34 индюшат, 30 утят, 94 гусят). Полученные результаты обработаны статистически на персональном компьютере IBM РС/АТ-486 с использованием программы ANOVA (Microsoft Excel!) с помощью критерия Стъюденга для малых выборок (Кокунин В., 1975).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Физиолого-морфологические особенности эмбрионального развития птицы

При изучении физиолого-морфологических особенностей эмбрионального развития кур. индеек, уток и гусей особенное внимание уделялось мембране желточного мешка, которая по данным последних лет (Speake 11, Nobie К., 1997) выполняет не только пассивную роль поглощения и транспорта питательных и биологически активных веществ из желтка к эмбриональным тканям, а также синтезирует новые липиды, с повышенной ненасыщенностью жирных кислот.

Обнаружено, что максимальное развитие МЖМ 4-х видов птиц приходилось на период полного перехода на желтковое питание, что обеспечивало эффективный транспорт липидов и жирорастворимых витаминов из остаточного желтка к печени и другим перифералышм органам. В дальнейшем масса этого органа быстро уменьшалась, особенно это было вырах<ено у водоплавающей пти-

цы. Эти приспособительные реакции эмбрионов, вероятно, обеспечивают их эффективное развитие б указанные возрастные периоды.

Подтверждена асинхронность развития внутренних органов эмбрионов птиц. Так, закладка мозга всех вышеупомянутых видов птиц осуществлялась на более ранних этапах эмбриогенеза, в сравнении, например, с другими органами.

Кроме того, подтверждена зависимость выведения более крупного молодняка из яиц большей массы. При этом коэффициенты корреляции между названными показателями составили +0,883; +0,832; +0,796; +0,814 соответственно для кур, индеек, уток и гусей. Эта зависимость сохраняется и в период раннего ло-стнатального онтогенеза.

2. Содержание и распределение витамина С в тканях птиц в процессе их эмбрионального развития

Филогенетической особенностью птиц является синтез АК в почках, в отличие от млекопитающих, у которых этот витамин синтезируется в печени. Определить АК в яйцах не удалось, то есть ее синтез начинается в процессе развития эмбрионов и эту специфическую функцию выполняет МЖМ {Yew М., 1985).

Экспериментально установлено, что максимальная концентрация АК наблюдается в МЖМ 4-х видов птиц на ранних и средних стадиях эмбриогенеза с последующим прогрессивным снижением этого показателя, который достигает минимальной величины в момент выведения молодняка. Возможно, в этот период синтез АК осуществляется в почках. Мембрана желточного мешка уток и гусей характеризуется достоверно (р<0,01) более низкой концентрацией АК по сравнению с курами и индейками в аналогичные периоды эмбриогенеза.

Аскорбиновая кислота синтезируется в МЖМ и переносится в другие органы и ткани; При этом мозг зародышей кур характеризуется более значительными уровнями АК по сравнению с другими тканями (табл. 2.1). Аналогичная закономерность характерна и для других видов птиц. Не исключено, что в мозге АК играет решающую роль в антиокендантной защите, осуществлял эффективную рециклизацию незначительных концентраций витамина Е.

В целом, наивысшая концентрация АК в эмбриональном мозге птиц отмечается после замыкания аллантоиса, в дальнейшем происходит снижение этого показателя вплоть до выведения молодняка. Аналогичная картина снижения уровня АК в процессе эмбрионального развития наблюдается и в печени. Имели место некоторые видовые расхождения з концентрации АК в исследуемых тканях. Так, s мозге эмбрионов кур максимальная концентрация АК вдвое превышает аналогичный показатель у индеек и втрое выше, чем у уток. С другой стороны, расхождение в концентрации АК в печени эмбрионов птиц значительно

ниже. Это может отображать разность в эффективности синтеза и транспорта витамина С у эмбрионов различных видов птиц.

Таблица 2.1

Содержание аскорбиновой кислоты в тканях эмбрионов и молодняка кур, мкг/г

Дни Печень Мембрана Мозг

РОЗБИТИЯ желточного мошка

Эмбриогенез

10 64,24 ±10,36 47,37 ± 3,35 422,4 +21,15

12 131,87 ± 13,91" 32,90 ± 5,82 587,7 ± 20,40"

14 137,44 ±8,86" 19,05 ± 1,65" 701,1 ±44,20"

16 135,22 +10,04" 11,06 ± 1,64" 649,8 ±51,12"

18 62,09 ± 7,94 7,78 ± 0,16" 630,6 + 42,20"

20 50,06 ± 5,05 5,97 ± 0,91" 621,1 ±36,60"

21 76,06 + 6,12 3,63 ± 0,94" 605,1 ± 32,20"

Постыатольный онтогенез

1 181,51 ± 51,28м 1,05 ±0,02" 580,4 ± 40,10"

3 205,59 ± 29,80й 0 488,2 ± 41,30"'

5 270,23 ± 14,84м 0 366,1 ± 28,40м

7 233,04 ± 14,22" - 322,4 ± 22,60м

9 203,00 ± 11,42м - 300,6 ± 20,70м

10 225,59 ± 11,23м - 308,7 ± 19,40м

20 220,80 ± 8,92м - 315,4 ± 22,40м

30 157,28 ± 10,89"" - 309,2 ±21,90аа

Достоверность изменений относительно 10-х суток инкубации: */Р<0,05; "/Р<0,01; относительно 21-х суток инкубации: */Р<0,05; ""/Р<0,0!.

3. Содержание и распределение каротиноидов в тканях птиц в процессе их эмбрионального развития При проведении исследований было установлено, что в процессе эмбрионального розвнтип кур, индеек, уток и гусей происходит накопление каротиноидов в печени эмбрионов, достигающее максимума в момент выведения молодняка (табл. 3.1). Абсолютные концентрации каротиноидов в эмбриональных тканях кур были выше, чем у других видов птиц.

Принимая во внимание предположение о том, что лютеин является главным каротиноидом в тканях взрослой птицы, нами были экстрагированы липиды из тканей 20-ти суточных эмбрионов кур и сняты соответствующие спектры поглощения полученных гексановых экстрактов. Установлено, что главный пик поглощения отмечается при 442 нм, что соответствует спектру поглощения чистого лютеина, то есть в эмбриональных тканях кур лютеин, вероятно, является основным каротиноидом, что и определяет их окраску.

Таблица 3.1

Содержание каротинондов л тканях эмбрионов и молодняка кур, мкг/г

Дни Печень Мембрана Остаточный

розшггия желточного мешка желток

Эмбриогенез

10 7,27 ± 0,29 10,47 ± 1,13 10,49 ± 1,29

12 7,00 ±0,13 14,61 ± 0,93 17,24 ± 0,73*

14 9,03 ± 1,03 16,02 ±0,97* 20,90 ± 2,49"

16 9,03 ±1,01 21,41 ± 1,33" 12,07 ± 0,67

18 19,09 ±0,34 18,83+ 1,14" 9,96+ 1,16

20 29,32 ± 3,80" 21,70 ±2,12" 8,19 + 0,94

21 31,33 ± 0,51" 24,45 ± 2,38" 7,81 ± 0,49

Постгшт.гльнын онтогенез

1 23,09 ± 1,91" 32,77 ± 1,27" 6,49 ±0,17

3 17,29 ± 2,29" 15,79 ±5,93" 7,46 ± 0,39

5 17,84 ± 1,0" 6,76 ± 1,10 8,09 ± 0,90

7 15,07 ± 0,91" - -

9 14,47 ± 2,75" - -

10 15,75 ±3,20" - -

Достоверность изменений относительно 10-х суток инкубации: */Р<0,05; **УР<0,01

Поскольку природные каротиноиды, включая лютеин, характеризуются высокими антиоксидантными свойствами (Исе-Еуапсе С. е! а1., 1997), можно предположить, что их накопление в печени эмбрионов, достигающее максимума в момент выведения молодняка, является общебиологическим приспособительным механизмом. Это обеспечивает надежную защиту высоконенасыщенных липидов печени от разрушительного действия свободных радикалов, которые образуются вследствие кислородного стресса на данном этапе развития.

4. Перекисное окисление липидов в тканях птиц в эмбриогенезе и раннем посгнатальном онтогенезе Экспериментально подтверждено стимулирующее действие ионов Еей' на ГЮЛ в печени эмбрионов птиц. Максимальное накопление МДА было установлено при добавлении в инкубационную среду ионов железа в конечной концентрации 1 мМ. Необходимо обратить внимание на то, что дальнейшее увеличение концентрации железа в инкубационную среду до 10 мМ не только не увеличило накопление МДА, а даже снизило этот показатель. Аналогичные результаты были получены при исследовании МЖМ и остаточного желтка. Вместе с тем максимально стимулирующий эффект Ре2"1" на ГЮЛ в мозге зародышей был установлен при его конечной концентрации п инкубационной среде. 0,1 мМ. Включение в инкубационную среду АК в малых концентрациях приводит к стимулированию ПОЛ з гомогенате мозга с максимально выраженным действием при ее концен-

трации иа уровне 1 мМ. Дальнейшее увеличение уровня АК приводит к ингиби-рующему эффекту, а при введении АК свыше 3 мМ (510 мкг/г) - ПОЛ практически прекращается. Учитывая, ранее представленные данные о уровне АК в мозге необходимо отметить, что у кур эта концентрация превышает 3 мМ, то есть физиологический уровень этого витамина в мозге зародышей выполняет защитную антиоксидантную функцию.

Полученные данные (тайн. 4.1) свидетельствуют о том, что мозг эмбрионов характеризуется очень низкой концентрацией МДА, которая была в 3-5 раз ниже по сравнению с печенью. Вместе с.тем, мозг очень чувствителен к ПОЛ, о чем свидетельствует более выраженное, в сравнении с другими тканями, накопление МДА вследствие как спонтанного, так и Р'е-стимулируемого ПОЛ. Аналогичная закономерность повышения чувствительности липидов мозга эмбрионов к ГЮЛ была установлена на других видах птиц, но у эмбрионов кур она более выражена, по-видимому, вследствие более высокой ненасыщенности липидов.

Таблица 4.1

Динамики перекисного окисления липидов в печени и мозге эмбрионов и молодняка кур, нМ МДА/г (п ~10)

Возраст эмбрионов и молодняка, сутки

Показатели эмбоиогенез посшагальиыи онтогенез

12 16 20 21 1 5 9

Печень

Начальный 102,0 85,5 63,0 29,5 35,0 72,5 82,5

уровень МДА ±2,29 +1,73* ±1,73" ±2,18" ±2,78" ±2,1ВЗЛ ±1,50®

Спонтанное 275,5 138,0 120,5 77,5 86,5 80,5 133,5

пол ±21,8 ±3,12" ±10,9" ±3,50" +8,68" ±5,0 ±10,9"

Р е - стимул ир о - 1045,5 605,5 464,5 320,5 196,0 140,5 378,0

ванное ПОЛ ±58,7 ±38,2" ±18,1" ±22,2" ±12,6" ±10,0 +10,9ао

Мозг

Начальный 16,5 14,5 12,2 9,0 9,5 10,0 5,0

уровень МДА ±0,87 ±4,33 ±1,06 ±0,87* +1,32* +0,50 ±1,32"

Спонтанное 533,5 746,5 783,0 1037,5 1030,5 587,5 728,5

ПОЛ ±21,4 ±26,7" ±30,8" ±93,5" +31,8" ±28,3™ +59,5м

Ре-стимулиро- 600,0 1005,5 1259,5 1599,0 1272,0 СУ1С с 15005

вапное ПОЛ ±50,0 ±51,2" ±118,3" ±117,2" ±33,3" ±40,2 ±26,2"

Достоверность изменений относительно 12-х суток инкубации: */Р<0,05; **/Р<0,01; относительно суточных цыплят: "/Р<0,05; <"'7Р<0,01.

Высокая чувствительность мозга к ПОЛ определенным образом связана как с высокой полиненасыщенностыо липидов, так и с низкими уровнями витамина Е. Кроме того, мозг эмбрионов практически не содержит каротиноидов. Упомянутые факты могут рассматриваться в качестве факторов риска при развитии кормовой энцефаломаляции.

Следует подчеркнуть, что в процессе эмбрионального развития кур чувствительность печени и МЖМ к ПОЛ существенно снижается паралельно с накоплением в этих тканях природных антиоксидантов - витамина Е и каротиноидов. Аналогичные закономерности снижения уровня МДА в печени зародышей и МЖМ были получены при исследовании индеек, уток и гусей.

Таким образом, полученные результаты подтвердили предположение о защитной роли природных антиоксидантов в печени эмбрионов, особенно в момент выведения молодняка, когда имеет место выраженный кислородный стресс.

5. Влияние витаминов Е и А на перекисное окисление липидов в эмбриональных тканях кур-несушек Последний этап работы был посвящен выяснению потенциальной возможности регулирования эффективности антиоксндантной системы в тканях эмбрионов в процессе их развития, путем введения природных антиоксидантов в рацион кур-несушек.

Так, скармливание курам-несушкам избыточной дозы витамина Е (2000 мг/кг) позволило увеличить концентрацию а-токоферола в яичном желтке более, чем в 13 раз. При этом содержание витамина Е в печени зародышей кур существенно возросло (в Ю раз), а её чувствительность к ПОЛ достоверно (р<0,01) снизилась. Данный эффект наблюдается в период, начиная с 16-ти суток эмбрионального развития и до выведения цыплят. Поскольку накопление витамина Е в печени эмбрионов происходит также с 16-ти суток развития и достигает максимального уровня у суточных цыплят (Sural Р. et ai., 1996), становится понятным защитный эффект витамина Е в этот период эмбриогенеза. Введение в рацион более физиологической концентрации а-токоферола (200 мг/кг) привело к аналогичным последствиям (табл. 5.1).

При этом гипердозы витамина Е в рационе кур-несушек не привели к существенным изменениям концентрации каротиноидов в желтке яиц, что может в некоторой степени свидетельствовать об отсутствии токсического эффекта повышенных доз витамина Е, которые использовались в данном эксперименте. Результаты, полученные при исследовании эмбриональных тканей кур, обогащенных витамином Е, в целом подтвердили существующие предпосылки о том, что повышение концентрации этого природного антиоксиданта в тканях связано со снижением их чувствительности к ПОЛ. Учитывая тесную взаимосвязь антиоксидантов в организме человека и животных, в том числе и птиц (Bast A. et al., 1988; Bayer R., 1994; Rock С. et al., 1996) и возможное стимулирующее действие а-токоферола на синтез АК у цыплят (Nagorna-Stasiak В. et ai., 1997), заключили, что обогащение рациона родительского стада кур к других видов птиц вита-

мииом Е является эффективным средством регулирования их антиоксидантной системы в период эмбриогенеза и раннего постнатального онтогенеза.

Таблица 5.1

Концентрация природных антиоксидантов в желтке яиц и печени эмбрионов и суточных цыплят в зависимости от уровня витаминов Е и А в рационе кур-иесушек, мкг/г

Желток Печень

Группа яиц 16-суточные эмбрионы Суточные цыплята

а-токоферол

1-я контроль 98,7 + 7,14 201,3 ± 19,2 462,8 ± 37,2

2-я (200 мг/'кг витамина Ё) 733,4 + 62,1" 844,8 + 71,3" 882,3 ± 205,3"

За (200 тыс. ИЕ/кг витамина А) 64,3 ±5,19" 102,1 ±9,14" 291,3 + 21,4"

каротиноиды

1-я контроль 16,8 ± 1,22 12,4 ± 1,07 22,8 + 2,1!

2-я (200 ыг/кг витамина Ё) 17,4 ± 1,32 14,1 ± 1,44 24,4 ±2,19

3-я (200 тыс. ИЕ/кг витамина А) 8,12 ±0,72" 7,13 ±0,56" 13,71± 1,12"

Достоверность изменений относительно контрольной группы: **/Р<0,01

Результаты, полученные в последнем опыте относительно влияния витамина Е на ПОЛ, подтвердили выявленные закономерности, то есть накопление МДА в печени зародышей было достоверно снижено вследствие повышения их Е-витаминной обеспеченности. Практически во все изученные возрастные периоды чувствительность печени, мозга и МЖМ к Ре-стимулированному ПОЛ была ниже у эмбрионов птиц опытной группы, которые развивались из яиц, обогащенных витамином Е (табл. 5.2).

Были установлены некоторые тканевые особенности защитного действия витамина Е, в частности, его положительное влияние на защиту МЖМ на ранних этапах эмбриогенеза птицы. Это может быть объяснено с позиций более раннего интенсивного накопления этого витамина в желточной мембране по сравнению с печенью (Баш Р. е! а!., 1996; 1996а).

Принципиально протннслюлол^нытгс сылл последствия скармливания курам-несушкам высоких доз витамина А (см. табл. 5.1, 5.2). Так, в печени зародышей в период 12-16-х суток инкубации была отмечена лишь тенденция к увеличению накопления МДА, однако на более поздних этапах развития имело место достоверное (р<0,01) увеличение чувствительности печени эмбрионов к ПОЛ вследствие избыточного потребления птицей витамина А. Принимая во внимание тот факт, что повышение употребления витамина А приводит к достоверному снижению концентрации витамина Е, как это имело место в печени кур-несушек и в яичном желтке (Кукленке Т.В., 1996), полученные результаты могут быть объяснены с позиций вторичного эффекта этого витамина. Подтвер-

ждением этого предположения служат данные об увеличении ПОЛ в мозге зародышей вследствие усиления А-витамннного кормления кур-несушек. Поскольку в мозге эмбрионов птиц концентрация витамина А очень низкая, не зависит от его уровня в желтке и не подвергается существенным изменениям в эмбриогенезе (Оаа1 Т. е! а!., 1995), усиление ПОЛ является результатом снижения концентрации а-токоферола (см. табл. 5.1) и, возможно, других антиоксидантов. В МЖМ цыплят также было установлено усиление ПОЛ вследствие скармливания птице избыточных доз витамина А.

Таблица 5.2

Влияние витаминов Е и А на Гс-стимулнропшшос ПОЛ в печени

эмбрионов и молодняка кур-несушек, нМ МДА/г

Группы Возраст эмбрионов и молодняка, сутки

эмбриогепез посшагалшыи онтогенез

12 16 20 21 1 3 9

Кошраль 1031,0 ±52,5 562,3 ±38,2 401,5 ±37,3 272,7 ±14,6 167,7 ±13,3 131,3 ±12,9 84,0 ±7,2

1-я (200 мг/кг витамина Е) 949,0 ±72,3 330,3 ±16,8" 206,7 ±20,1 109,75 ±9,11** 60,75 ±2,75" 81,0 ±1,50" 54,75 ±2,25*

2-я (Ж) тыс. ИЕ/кг витамина А) 1101,1 ±97,5 743,3 ±22,7* 657,2 ±28,7** 449,4 ±21,1** 282,8 ±13,1* 223,6 +21,Г* 176,5 ±13,3**

Достоверность изменений относительно контрольной группы: */Р<0,05; "*/Р<0,01

Таким образом, при введении в рацион родительского стада кур избыточных доз витамина А имело место не только снижение концентрации природных антиоксидантов в различных тканях и яичном желтке, но и существенное усиление ПОЛ в тканях эмбрионов. Этот эффект лучше всего проявляется, например, в мозге в момент выведения цыплят. Следовательно, в условиях кислородного стресса, когда отмечается особенно высокая потребность в антиоксидантной защите, наиболее ярко проявляется побочное действие избыточного потребления витамина А, то есть происходит существенное (более, чем вдвое) усиление ПОЛ. Это, вероятно, связано с негативным влиянием витамина А на накопление витамина Е и каротиноидов в тканях (см. табл. 5.1), таким образом, снижение уровня природных антиоксидантов в тканях эмбрионов привело к достоверному усилению ПОЛ.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что накопление природных антиоксидантов в тканях птиц б эмбриогенезе является защитным механизмом, выработанным, вероятно, в процессе эволюции. Это обеспечивает надежную защиту эмбриональных тканей от ПОЛ. Кроме того, уровни природных антиоксидантов (витамина Е и каротиноидов) в рационе кур-кесушек является решающим

фактором в плане регулирования эффективности агшюксидантной системы эмбрионов птиц в процессе их развития.

ВЫВОДЫ

1. Эмбриональные ткани птиц характеризуются низким уровнем МДА и высокой чувствительностью к ПОЛ. В период вылупленик в печени цыплят этот показатель находится на уровне '29,5-35,0 нМ/г, а в мозге 9,0-9,5 н М/г. При этом мозг эмбрионов наиболее чувствителен как к спонтанному, так и к Ре-стимулируемому ПОЛ.

2. В процессе эмбрионального развития в печени птиц наряду с накоплением природных антиоксндантов (каротиноидов и витамина Е) отмечается снижение чувствительности липидов этого органа к перекисному окислению.

3. Введение в рацион кур-несушек повышенных доз витамина Е способствует его накоплению в яичном желтке и эмбриональных тканях, тем самым достоверно (р<0,01) снижая чувствительность печени к ПОЛ во все изученные периоды эмбриогенеза.

4. Избыточное потребление витамина А курами-несушками приводит к снижению накопления природных антиоксидантов (витамина Е и каротиноидов) в'яичном желтке н печени куриных эмбрионов, что согласуется с усилением ПОЛ в этом органе

5. Концентрация каротиноидов в эмбриональной печени и мембране желточного мешка кур, индеек, уток и гусей достигает максимума в момент вылуп-ления птенцов, что может рассматриваться в качестве приспособительной реакции организма птиц для защиты от кислородного стресса в этот период онтогенеза.

6. Обеспеченность каротиноидами эмбрионов птиц, в рассчете на грамм массы тела, является максимальной в период перехода эмбрионов на желтковое питание, и у кур она вдвое выше, чем у индеек. Эмбрионы водоплавающих птиц занимают промежуточное положение по этому показателю.

7. Мозг куриных эмбрионов характеризуется высокой концентрацией аскорбиновой кислоты (422,4-701,1 мкг/г), что в 3 - 10 раз превышает этот показатель в печени в аналогичные возрастные периоды. Максимальная концентрация этого витамина в печени и мозге эмбрионов кур отмечена на 12-14-сутки инкубации с дальнейшим ее снижением в процессе развития.

8. В период замыкания аллантоиса концентрация аскорбиновой кислоты в мембране желточного мешка является наивысшей у эмбрионов индеек (44,04 мкг/г), после этого идут куры (32,9 мкг/г), утки (10,13 мкг/г) и гуси (8,56 мкг/г). К моменту вывода она достоверно (р< 0,01) снижается у всех изученных видов птиц.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Использовать данные о защитном влиянии повышенных доз витамина Е в рационе кур-несушек в отношении перекисного окисления липидов в эмбриональных тканях кур при совершенствовании норм Е-внтаминного кормления родительского стада.

2. При чтении лекций по физиологии и биохимии животных, в частности птиц, можно использовать данные о физиолого-морфологических особенностях эмбрионального развития кур, индеек, уток и гусей так же, как и данные о видовых особенностях распределения каротиноидов и витамина С в эмбриональных тканях птиц.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Кучмистова Е.Ф., Лысенко С.В., Сурай П.Ф., Спик Б.К. Содержание аскорбиновой кислоты в тканях птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе /,/ Биологический вестник, Харьков, 1997,- Т. 1,- № 1,- С. 18-24.

2. Surai P., Kuchmistova Е., Speake В., Bondarenko V., Lusenko S. Lipid peroxidation in avian embryonic tissues / / Биологический вестник, Харьков, 1997.-T. 1,- № 1,- С. 9-18.

3. Кучмистова Е.Ф. Динамика витамина С как биологического антиокси-данта в тканях эмбрионов и молодняка птиц / /Вкник: Проблеми зоошженерп та ветеринарноУ медицини, Вип. 2 (26), Харюв, 19S7, С. 103-106.

4. Кучмктова О.Ф. Вплив вггамйпв Е та А на яерекисне окисления лпндт у ембрюнт та молодняка курей/ / BicHHK X3BI

5. Кучмистова Е.Ф. Динамика каротиноидов в тканях кур, индеек, уток и гусей в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе / / Птах1вництво: мьжвщомчий тематичний науковнй зб1рник, Борки, 1997, С. 53-57.

6. Surai P., Speake В., Noble R., Kuchmistova Е., lonov I. Antioxidant system of the developing chicken embryo. l.Carotenoids // Proc. ll,h Internat. symposium "Current problems of avian genetics", Balice near Krakow (Poland), May 29"'-June 1th 1995, P. 55-58.

7. Surai P., Speake В., Noble R., Kuchmistova E., lonov I. Antioxidant system of the developing chicken embryo. 2.Vitamin С // Proc. 11th Internat. symposium "Current problems of avian genetics", Balice near Krakow (Poland), May 29th-June 1th 1995, P. 59-62.

8. Сурай П.Ф., Кучмистова Е.Ф., Полтавская T.B. Биологическая роль каротиноидов в эмбриональных тканях птиц в процессе их развития // Fourth Baltic Poultry Conference in Finland (Helsinki), 1996, p. 52-56.

З.Кучмистов B.A., Ионов И.А., Сурай П.Ф., Кучмистова Е.Ф. Метод повышения интенсивности эмбриогенеза при инкубации гусиных яиц. /В кн.: "Новое в методах зоотехнических исследований", Харьков, 1992, С. 206-210.

10. Кучмистова Е.Ф., Сурай П.Ф., Кунмистов В.А. Некоторые аспекты ан-тиоксидантной защиты эмбриональных тканей индеек и уток / / Информационный листок ХАРПНТЭИ, Харьков, № 120-95, 1998, С. 1-3.

П. Кучмистова Е.Ф., Сурай П.Ф. Динамика каротиноидов в эмбриональных тканях птиц в процессе их развития / / Информационный листок ХАРПНТЭИ, Харьков, № 99-96, 1996, С. 1-3.

12. Кучмистова Е.Ф. Особенности перекисного окисления липидов в эмбриональных тканях различных видов сельскохозяйственной птицы / / Информационный листок ХАРПНТЭИ, Харьков, № 90-97, 1997, С. 1-3.

13. Ионов И.А., Сурай П.Ф., Кучмистова Е.Ф., Литвиненко A.M. Обеспеченность витамином Е цыплят и индюшат в первые дни жизни в зависимости от дозы препарата / / Тезисы докл. 1-й научн. конф. по птицеводству, Борки-Симферополь, 1993, С. 53-54.

14. Ионов И.А., Сурай П.Ф., Кучмистова Е.Ф. Активность дегидрогеназ цикла Кребса в печени молодняка птиц в связи с уровнем а-токоферилацетата в рационе // Тезисы докл. 1-й научн. конф. по птицеводству, Борки-Симферополь, 1993, С. 51-52.

15. Сурай П.Ф., Ионов И.А., Кукленко Т.В., Кучмистова Е.Ф., Лысенко С.В. Распределение витамина С в тканях кур / / Тезисы докл. 1-й научн, конф. по птицеводству, Борки-Симферополь, 1993, С. 58.

16. Sural P., Kuchmisto^a Е., Kuchmistov V. Dynamics of vitamin С content in liver of embryos and chicks // !Xtn International symposium of young poultry scientists / Siedlce (Poland), 1995, P. 47-48.

17. Кучмистова Е.Ф., Сурай П.Ф. Содержание диеновых конъюгатов в тканях цыплят в эмбриогенезе / / Междунар. научно-практ. конф. "Корифей зоотехнической науки М.Ф. Иванов и перспективы развития специальностей по зоотехнии и ветеринарии," посвящ. 125-летию со дня рожд. академика, 24-25 сент. 1996, С. 87-88.

18.Surai P., lonov I., Kuchrnistova Е., Noble R„ Speake В. The relationship between the levels of a-tocopheroi and carotenoids in the maternal feed, yo!k and neonatal tissues: comparison between the chicken, turkey, duck auu goose (The. Journal of Science in Food and Agriculture, 1997. In press).

Кучм|"с.това О.Ф. Bmict антноксидзнт1й та перекиске окисления лшдав у тканинах nraxis в ембрюгенез1 та раиньому постнатальному онтогенез!. - Ру-копис. Дисерташя на здобуття вченого ступеню кандидата бюлопчних наук за спещальшстю 03.00.13. - {¡изюлопя людини та тварин. Счферополъськнн дер-жавний университет, м. О'мфероподь, 1998 р.

Викладено теоретичний та практичняй матер!'ал по вивченню д.чнам!ки на-копичення природних антиоксидантов (каротинодав та аскорбшовоТ кислоти) у тканинах 4-х ввддв птищ в ембр!огенез1 та ранньому постнатальному онтогенез!. Установлено захисну роль збагачення яець курей-несучок вггамшом Е у вщно-шенш процепв перекисного окисления лшдш в ембрюнальних тканинах.

Ключов! слова: перекисне окисления лшщш, в1тамши Е, С, каротиноУди, ембрюни.

Кучмистова Е.Ф. Содержание антиоксидантов и перекисное окисление липндов в тканях птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе. -Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. Симферопольский государственный университет, г. Симферополь, 1998 г.

Изложен теоретический и практический материал по изучению динамики накопления природных антиоксидантов (каротиноидов и аскорбиновой кислоты) в тканях 4-х видов птиц в эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе. Установлена защитная роль обогащения яиц кур-несушек витамином Е в отношении процессов перекисного окисления липидов в эмбриональных тканях.

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, витамины Е, С, кароти-ноиды, эмбрионы.

Kuchmistova Е. Content of antioxidants and peroxidation of lipids in tissues of birds in embryogeny and early postnatal ontogeny.- Manuscript.

Dissertation for competition of candidate's degree of biological sciences on speciality - physiology of human and animals. - Simpheropo! State University, Sim-pheropo!, 1998.

Theoretical and practical material on studing the dynamics of natural antioxidants (carotenoids and ascorbic acid) accumulation in tissues of 4 species of birds in embryogeneses and early postnatal ontogeny was stated. The protective effect of enrichment of chicken eggs with vitamin E from lipids peroxidation in embryonie tissues was established.

Key words: lipid peroxidation, vitamins E,C, carotenoids, embryos.

Вщдовщалышй за випуск: доктор бтлопчких наук, профссор Коношгнко С.В.

ГШтиеано до друку 15.05.98. Формат60x90 1/16. Друк офсеттш. Обл.-вид. Арк. КО. Тираж 100 приы.

Репоналышй Центр Нсвих 1нформапдйШ1х Технолога 310168, м.Харкщ, вуп, Блюхера, 2, К.218-Б