Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма у телят в различных экологических зонах

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма у телят в различных экологических зонах"

005009322

На правах рукописи ИГНАТЕНКО Мария Викторовна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНИЗИРОВАИНОГО ТОПИНАМБУРА НА АКТИВНОСТЬ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ОРГАНИЗМА У ТЕЛЯТ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНАХ

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 ФЕ6 2012

Боровск-2012

005009322

Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Брянская ГСХА» на кафедре нормальной и патологической морфологии и физиологии животных

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Крапивина Елена Владимировна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Грушкин Александр Георгиевич доктор биологических наук, профессор Матвеев Валерий Алексеевич

Ведущее учреждение: ФГБОУ ВПО «Орловский государственный

аграрный университет»

Защита диссертации состоится 22 февраля 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.030.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных

Адрес института: 249013, Калужская область, г. Боровск, п. Институт, ВНИИФБиП с.-х. животных. Тел: 8 (495) 996-34-15, факс: 8 (48438) 4-20-88 e-mail: bifip@kaluga.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных

Автореферат размещен на официальном сайте Министерства образования и науки РФ 28 декабря 2011 г. и разослан cW_ января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Физиологическое состояние организма животных зависит от многих факторов, в частности, условий содержания, кормления, технологических и техногенных стрессов, что, в конечном счете, сказывается на продуктивности и качестве продукции.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС (Украина, 1986 г.) в Российской Федерации наиболее загрязненной радиоактивными изотопами ,37Cs и 90Sr оказалась Брянская область (З.Н. Маркина и др., 1997).

Инкорпорированные продукты ядерного деления оказывают как прямое воздействие на организм, так и опосредованное через нарушение эндокринной регуляции обменных процессов. Организм молодняка особенно чувствителен к стрессам, прежде всего к окислительным, приводящим к появлению свободных радикалов, повреждающих структуру биомембран, ДНК, что приводит к нарушению метаболизма клеток, тканей. Одной из наиболее радиочувствительных функций организма является иммунологическая реактивность (И.Я. Василенко, 1993). Механизмы анти-оксидантной защиты организма направлены на инактивацию активированных форм кислорода (АФК) и продуктов их дальнейших превращений. Одним из основных элементов ферментативной защиты организма животных от АФК является глутатионпероксидаза, в активный центр которой входит селен, способствующая снижению концентрации перекис-ных продуктов, что лежит в основе целого ряда биологических эффектов. (В.Е. Чумаченко и др., 1990; М.Е. Кения и др., 1993; В.А. Галочкин и др., 2000,2001, 2007; Е.В. Крапивина и др., 2005, 2006, 2009).

Для Брянской области характерен "субоптимальный" статус селена (H.A. Голубкина и др, 1994). Широко используются в качестве антиокси-дантов синтетические препараты селена, обладающие различной биодоступностью - селекор, ДАФС, селенопиран и др. (Л.В. Смирнова и др., 1995,1996; O.A. Ляпин и др., 1996; В.Я. Стаканов, 1999; Н.И. Вострикова, 2000; Е.В. Крапивина и др., 2003; A.JI. Киселев, 2004; А. Holthausen, 2005; Е. Paulauskas е.а., 2005, И.В. Гмошинский, В.К. Маза, 2006; В.А. Галочкин и др., 1998, 2007; A.A. Ряднов и др., 2008).

Селенизированный топинамбур обладает преимуществом перед другими селеносодержащими препаратами и кормовыми добавками в связи с ценными кормовыми качествами самого топинамбура. В нем содержатся витамины группы В и витамин С, минеральные элементы, пектин, в составе его белка находятся незаменимые аминокислоты. От других овощей он отличается уникальным углеводным комплексом на основе фруктозы и её полимеров: фруктоолигосахаридами и инулином.

В ООО «Агротерра», с использованием селенезированных удобрений, получен селенизироваиный топинамбур с концентрацией селена 500 мкг/кг. Влияние добавок топинамбура в рационах на активность защитных механизмов организма телочек изучено недостаточно, а селенизиро-ванной его формы - у животных, содержащихся в зонах с разным уровнем ионизирующего облучения - не изучено.

Поиск новых препаратов для поддержания антиоксидантной защиты организма животных, особенно в зонах с повышенным уровнем инкорпорированных радионуклидов, и научное обоснование эффективности их использования является актуальной проблемой животноводства.

Цели и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение влияния скармливания селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма у телят в различных экологических зонах.

Были поставлены следующие задачи:

- дать сравнительную характеристику морфологического состава крови, уровня естественной резистентности и клеточного звена иммунной системы у дойных коров, содержавшихся на территориях с разной плотностью загрязнения почвы 137Сз;

- сравнить влияние скармливания добавок обычного и селенизированного топинамбура на основные параметры гомеостаза, в том числе на уровень естественной резистентности и иммунный статус организма телочек, содержавшихся в условиях чистой зоны с плотностью загрязнения почвы радиоцезием-137 до 1 Ки/км2;

- определить влияние скармливания селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма телочек, содержащихся в условиях с плотностью загрязнения почвы радиоцезием-137 25-35 Ки/км2.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые на основании широкого спектра характеристик установлена оптимизация гомеостаза у телочек, получавших обычный и селенизироваиный топинамбур. Использование селенизированного топинамбура, по сравнению с обычным, обусловило более выраженный эффект на эритроцитопоэз, фагоцитарную активность нейтрофилов крови и гуморальное звено иммунной системы.

Скармливание селенизированного топинамбура телочкам, содержавшимся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы 137Сэ 25-35 Ки/км2 обусловило повышение активности практически всех изученных защитных механизмов, а также способствовало снижению содержания шСз в мышечной ткани.

Впервые установлено, что содержание селена в крови у 5-недельных телочек, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы '"Сэ 25-35 Ки/км2 было значительно ниже, чем в хозяйстве с низким

уровнем Се в почве, главным образом за счет эритроцитарной фракции, несмотря на одинаковое содержание селена в кормах этих хозяйств.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе физиолого-биохимических исследований дано научное обоснование использования новой биологически активной добавки, которая способствует оптимизации гомеостаза и, в первую очередь, повышению уровня естественной резистентности и иммунного статуса организма телочек, содержавшихся в условиях разного уровня загрязнения почв радиоцезием шСз.

По результатам работы получен патент на изобретение РФ: «Способ усиления антителогенеза и естественной резистентности телят» (Патент на изобретение РФ № 2405556).

Теоретическая значимость работы состоит в том, что полученный экспериментальный материал расширяет и углубляет имеющиеся в физиологии представления об активности защитных механизмов организма молодняка крупного рогатого скота в различных экологических зонах.

Результаты исследований используются в учебном процессе при изложении дисциплин: кормление сельскохозяйственных животных, ветеринарная радиобиология, биологическая химия.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. У дойных коров черно-пестрой породы 4 отела 1-2 месяца лактации и 5-недельных телочек, содержавшихся в хозяйствах с плотностью

137 7 9

загрязнения почвы Сэ как до 1 Ки/км , так и 25-35 Ки/км'' снижена активность систем естественной резистентности и иммунной защиты. У коров и телочек, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы шСз 25-35 Ки/км2, дефекты защитных систем выражены в большей степени.

2. Скармливание телятам 5-недельного возраста, содержавшимся в условиях плотности загрязнения почвы радиоцезием до 1 Ки/км2 обычного и селенизированного топинамбура способствовало оптимизации гомеостаза, повышению уровня естественной резистентности, и иммунного статуса организма. Введение в рацион телят селенизированного топинамбура обеспечило более эффективную работу защитных систем организма.

3. Коррекция уровня естественной резистентности и иммунного статуса организма телочек, содержавшихся в условиях с плотностью загрязнения почвы радиоцезием 25-35 Ки/км2, путем введения в их рацион селенизированного топинамбура обусловила оптимизацию основных параметров гомеостаза.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Селекционно-технологические аспекты повышения про-

дуктивности с.-х. животных в современных условиях аграрного производства» (Брянск, 2008); Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2009); Всероссийском конкурсе научных работ студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов Центрального федерального округа (Брянск, 2010); расширенном межкафедральном заседании факультета ветеринарной медицины и биотехнологии (БГСХА, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 168 страницах и состоит из общей характеристики работы, обзора литературы, материалов и методов собственных исследований, их результатов и обсуждения, выводов, практических предложений. Содержит 22 таблицы, 9 рисунков, 5 приложений. Список литературы включает 271 литературных источников, в том числе 65 иностранных авторов.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для решения поставленных задач в период с 2006 по 2009 гг. было проведено 2 научно-хозяйственных опыта на телочках и 1 исследование коров, содержавшихся в хозяйствах Брянской области с различной плотностью загрязнения почв шСз:

- на МТФ учебно-опытного хозяйства «Кокино» Брянской государственной сельскохозяйственной академии с плотностью загрязнения почвы 137Сз до 1 Ки/км2 (радиационный гамма-фон, измеренный прибором СРП-68-01, в коровнике и телятнике составлял 12,33±2,33 мкР/час, на выгуле -9,67+0,88 мкР/час)

- на базе Новозыбковской государственной сельскохозяйственной опытной станции Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии (МТФ «Рудня» с. Деменка Новозыбковского района Брянской области) с плотностью загрязнения почвы 137Сз 25-35 Ки/км2 (радиационный гамма-фон, измеренный прибором СРП-68-01, в коровнике и телятнике составлял 28,00±0,88 мкР/час, на выгуле - 72,67±0,88 мкР/час).

Материалом исследований были кормовые добавки из размолотых и лиофилизированных клубней обычного топинамбура (Т), содержащего 45 мкг селена в килограмме сухого вещества, и селенизированного, содержащего 500 мкг селена в килограмме сухого вещества (Бе-Т), который был получен в результате внесения в почву селеносодержащих удобрений. Добавки топинамбура для исследования были предоставлены ООО «Агротерра».

Объектом исследований служили дойные коровы черно-пестрой породы 4 отела 1-2 месяца лактации и 5-недельные телочки черно-пестрой породы. Алгоритм исследований представлен на рисунке 1.

Рис. 1 - Алгоритм исследований

При формировании подопытных групп подбор животных проводили по принципу аналогов с учетом породности, возраста, живой массы, идентичности физиологического состояния, кормления и содержания (А.И. Овсянников, 1976). В экспериментах использовали клинически здоровых животных. Условия содержания животных контрольной и опытных групп были одинаковыми и соответствовали ветеринарно-зоогигиеническим требованиям. Кормление подопытного поголовья осуществляли согласно общепринятым нормам (А.П. Калашников и др, 2003).

Исследование коров проводили с целью изучения сравнительной характеристики морфологического состава крови, уровня естественной резистентности и клеточного звена иммунной системы у дойных коров, содержавшихся на территориях с разной плотностью загрязнения почвы 13 Сэ. Были сформированы 2 группы по 6 коров. 1 группа животных содержалась в зоне с плотностью загрязнения почвы 1 Сэ 25-35 Ки/км2, 2 группа животных содержалась в зоне с плотностью загрязнения почвы |37С5 до 1 Ки/км2'

Первый научно-хозяйственный опыт проводился с целью исследования влияния скармливания обычного и селенизированного топинамбура на основные параметры гомеостаза, и в том числе на уровень естественной резистентности и иммунный статус организма телок, содержав-

шихся в условно-чистой зоне (плотность загрязнения почв шСз до 1 Ки/км2). Для проведения опыта сформировали три группы по 6 голов 5-недельных тёлочек со средней живой массой 57,60±1,44 кг. Опыт проводили в весенне-летний период в течение 37 суток, активность 137Сз в кормах не достигала 100 Бк/кг. Животные 1 (контрольной) группы получали основной рацион (ОР). Тёлочки 2 и 3 (опытных) групп получали с основным рационом вместо крахмала добавки обычного и селенизированного топинамбура (Бе-топинамбура) соответственно в количестве 1 г/кг живой массы. В период проведения опыта (через 8 суток опытного периода) всех подопытных животных вакцинировали, а затем и через 13 суток ревакци-нировали от трихофитоза крупного рогатого скота.

Второй научно-хозяйственный опыт проводили с целью изучения влияния скармливания добавок Бе-топинамбура на гомеостаз телочек, содержавшихся в условиях с плотностью загрязнения почв радиоцезием 2535 Ки/км2. Было сформировано 2 группы тёлочек черно-пестрой породы 5-недельного возраста по 10 голов в каждой группе со средней живой массой 59,88+1,32 кг. Первая группа (контрольная) получала основной хозяйственный рацион. Тёлочки 2 (опытной) группы получали с основным рационом добавки Бе-топинамбура вместо крахмала в количестве 2 г/кг живой массы. Опыт проводили в весенне-летний период в течение 37 суток. Активность 137Сз в кормах составила: комбикорм - 415,5 ± 56,5 Бк/кг, молоко - 200,6 ± 27,2 Бк/кг, трава зеленая - 2443 ± 300,3 Бк/кг. Образцы крови для анализа брали утром до кормления из яремной вены подопытных животных.

Согласно цели и поставленным задачам были использованы различные методы исследований, изложенные в справочной литературе. Анализы проб от подопытных животных проводили на базе кафедры нормальной и патологической физиологии, зоогигиены и ветеринарной радиобиологии, кафедры химии Брянской государственной сельскохозяйственной академии, а также лаборатории иммунологии и биотехнологии ГНУ ВНИИ экспериментальной ветеринарии им. А.Я. Коваленко (уровень в сыворотке крови иммуноглобулинов изотипов М, в, А), ГНУ ВНИИФ-БиП с.-х. животных (глутатионпероксидазы-1, глутатиопероксидазы-2, малонового диалъдегида, восстановленного и окисленного глутатиона), институте питания РАН (содержание селена в крови и кормах).

Гематологические и иммунологические методы исследований.

Количество эритроцитов и лейкоцитов в крови подсчитывали в камере Горяева; уровень гемоглобина - по методу Сали и гемиглобинциа-нидным методом; лейкоцитарную формулу - в мазках, окрашенных по Романовскому-Гимза (на трех стеклах по 600 клеток на каждом, исполь-

зуя трехпольный метод Филиппченко), СОЭ определяли микрометодом Панченкова, гематокрит - с помощью микроцентрифуги.

Поглотительную способность нейтрофилов оценивали по фагоцитарному показателю (ФП, %), который рассчитывали как относительное количество этих клеток, способных к поглощению частиц латекса, фагоцитарный индекс (ФИ, у.е.) - как среднее число частиц латекса, поглощенных одним активным нейтрофилом, абсолютный фагоцитоз крови (АФ, 10 /л) - как общее количество частиц латекса, поглощаемое нейтро-филами в литре крови, фагоцитарное число (ФЧ, у.е.) - рассчитывали как среднее количество частиц латекса приходящееся на один нейтрофил (В.Е. Чумаченко и др., 1990).

Микробицидную способность нейтрофилов периферической крови оценивали по активности их кислородозависимых (оксидазных) механизмов и содержанию катионных белков, осуществляющих киллинг независимо от наличия кислорода. Кислородозависимую микробицидную активность нейтрофилов определяли с помощью НСТ-теста, основанного на восстановлении поглощенного растворимого красителя нитросинего тет-разолия в нерастворимый диформазан (М.Г. Шубич, 1978, 1980) по количеству НСТ-позитивных нейтрофилов (+НСТ, %).

Индекс, метаболической активности (ИАН) нейтрофилов периферической крови, который характеризует интенсивность проявления окси-дазной активности в этих клетках, определяли согласно инструкции «Риа-комплекс» с учетом количества нейтрофилов, способных к восстановлению нитросинего тетразолия в нерастворимый диформазан и площади клетки, занимаемой его гранулами. Кислородонезависимую микробицид-ность нейтрофилов периферической крови оценивали по содержанию в них катионных белков, которые выявляли окраской мазков зеленым прочным по методу В.И. Жибинова (1983), рассчитывая средний цитохимический коэффициент (СЦК) по формуле, предложенной Н.А. Макаре-вичем (1988).

Поглотительную способность нейтрофилов (ФП, %, ФИ, у.е., АФ, 109/л, ФЧ, у.е.) и активность их оксидазных систем (+НСТ, %, ИАН) оценивали в двух состояниях: базальном (баз.) или основном- в свежевзятой крови, стабилизированной гепарином, и стимулированном (стим.) или индуцированном - после внесения в пробы крови зимозана, что моделирует условия бактериального заражения и характеризует адаптационные резервы поглотительной и микробицидной способности. Показатель резерва оксидазной способности нейтрофилов периферической крови (ПР), который у здоровых животных примерно равен пяти, рассчитывали как отношение числа НСТ-позитивных нейтрофилов в стимулированных ус-

ловиях (+НСТ стим., %) к количеству таких клеток в базальных условиях (+НСТ баз., %). Коэффициент метаболической активации нейтрофилов (К) устанавливали как разницу между числом НСТ-позитивных нейтрофилов после стимуляции клеток крови зимозаном и их содержанием в базальных условиях, отнесенную к числу НСТ-позитивных нейтрофилов в стимулированных условиях. В норме, независимо от вида животного, он составляет 0,8 (И.А. Пахмутов и др., 1984).

Содержание популяции Т-лимфоцитов (E-POJI, %) определяли с помощью реакции розеткообразования лимфоцитов с эритроцитами барана, B-лимфоцитов (М-РОЛ, %) - с эритроцитами мыши. За розеткообразую-щий лимфоцит принимали тот, который связывал 3 и более эритроцитов (В.В. Молочников и др., 1979; И.Д. Понякина и др., 1984). Субпопуляции иммунорегуляторных Т-лимфоцитов, обладающих преимущественно хел-перной (E-POJI тр., %) и супрессорной (Е-РОЛ тч., %) активностью определяли в тесте с теофиллином, поскольку инкубация с этим препаратом приводит к подавлению розеткообразования преимущественно клеток, обладающих супрессорной активностью, мало влияя на клетки с хелперной активностью (Р.В. Петров и др., 1989). В норме доля теофиллинчувстви-тельных Т-лимфоцитов (Е-РОЛ тч., %) составляет 10-20%, а доля теофил-линрезистентных Т-лимфоцитов (Е-РОЛ тр., %) - 40-60% от общего числа Т-лимфоцитов (A.A. Ярилин, 1985; S. Linatibul е.а., 1978; A. Shore е.а., 1978). Лейко-Т-лимфоцитарный индекс (ЛТИ), позволяющий судить о наличии и степени вторичного иммунодефицита, рассчитывали как отношение абсолютного количества лейкоцитов в литре крови к абсолютному количеству Т-лимфоцитов (Б.А. Никулин, 2007). Содержание иммуноглобулинов различных изотипов определено по Манчини (Э. Бэм, 1987).

Биохимические методы исследований. Для характеристики состояния обмена веществ были определены в сыворотке крови концентрации: общего белка - биуретовым методом; белковых фракций - нефело-метрическим методом; мочевины - по цветной реакции с диацетилмоно-оксимом; креатинина - по цветной реакции Яффе (метод Лоппера); билирубина - по диазореакции (метод Ендрассика-Клеггорна-Грофа); глюкозы - глюкозооксидазным методом; молочной кислоты - по Баркеру и Сам-мерсону; неорганического фосфора - с ванадат-молибденовым реактивом (по Пульсу в модификации В.Ф. Коромыслова и Л.А. Кудрявцевой); общего кальция в сыворотке крови - с индикатором мурексидом, (И.П. Кон-драхин и др., 2004); АТФ - фотоколориметрическим методом (A.A. Покровский и др., 1969).

Определение активности ферментов трансаминирования (АсАТ и АлАТ) проводили динитрофенилгидрозоновым методом (Рейтмана-

Френкеля); селенозависимой (ГПО-1) и селенонезависимой (ГПО-2) глу-татионпероксидаз в сыворотке крови - по методу изложенному R.A. Lawrence, R.F. Burk (1976), уровень внеклеточного восстановленного и окисленного глутатиона - по методу изложенному T.W. Thannhauser et al (1984), тиолдисульфидное соотношение - отношение содержания восстановленного глутатиона к окисленному. Содержание в сыворотке крови малонового диальдегида определяли в тесте с тиобарбитуровой кислотой (Л.И. Андреева, 1997). Содержание селена в кормах и крови животных определяли флуориметрическим методом с 2,3-диаминонафталином (В.А. Тутельян и др., 1995).

В качестве нормативных значений принимали референтные показатели, приведенные в литературе (И.М. Карпуть, 1986; А.Г. Малахов и др., 1986; В.Е. Чумаченко и др., 1990; LR. Tizará, 2000; Л.С. Колесниченко, 2003; И.П. Кондрахин и др., 2004; В.А. Галочкин и др., 2007).

Определение активности 137Cs в кормах проводили гамма-спектрометром «Спутник-гамма», в мышцах - «Сигнал-М».

Зоотехнические методы исследований.

Общее состояние животных определяли путем ежедневного осмотра; аппетит и состояние пищеварительной системы - наблюдением за потреблением корма и выделениями животных; контроль за ростом животных - путем индивидуальных взвешиваний до утреннего кормления (П.И. Викторов и др., 1991). По результатам взвешиваний рассчитывали валовой и среднесуточный прирост.

Статистическую обработку материалов эксперимента проводили с использованием пакета программ Excel IBM РС/ХР. При определении достоверности разницы между показателями животных сравниваемых групп был использован аргумент Стьюдента. Результаты рассматривались как достоверные, начиная со значения р<0,05(*).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Морфологический состав крови и активность механизмов защиты организма у коров в различных экологических условиях

У дойных коров, содержавшихся на территории с повышенной плотностью загрязнения почвы радиоцезием, по сравнению с аналогичными животными, на территории с плотностью загрязнения почвы радиоцезием до 1 Ки/км2, отмечено пассивное повышение защитных механизмов организма за счет увеличения содержания в крови лейкоцитов (9,91+0,73* 109/л против 6,63±0,28»109/л* соответственно) при угнетении костномозгового гранулоцитопоэза (количество палочкоядерных нейтро-

филов составило 1,01 ±0,27% против 3,43±0,65%* соответственно), снижении относительного количества лимфоцитов (47,57±3,08% против 57,59±2,03%*) и низком адаптационном резерве поглотительной способности нейтрофилов (ФП - 14,53±2,35% против 79,00±2,44%*; ФИ -4,10±0,30 у.е. против 11,21±0,50 у.е.*; АФ - 1,96±0,57*109/л против 18,79±2,07*109/л *; ФЧ - 0,60+0,12 у.е. против 8,84±0,56 у.е.* соответственно). При этом у животных развивались характерные для облученных животных эозинофилия (19,58+1,97%), вторичный иммунодефицит (ЛТИ - 8,97±1,84), в повышенном количестве появлялись атипичные лимфоциты (4,74±0,52).

У коров 1 и 2 групп отмечены пониженные, относительно нормативных значений, количества в крови Т-лимфоцитов (29,10±6,81 и 32,28±2,43% соответственно) и величины адаптационного резерва окси-дазной микробицидности (число нейтрофилов, проявляющих оксидазную активность после стимуляции клеток крови зимозаном, составляло 22,03±6,25 и 23,25+3,86% соответственно).

3.2. Эффективность скармливания молодняку крупного рогатого скота обычного и селенизированного топинамбура в дозе 1 г/кг живой массы в условиях с плотностью загрязнения почв шСз до 1 Ки/км2

3.2.1. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на гемограмму телочек. Установлено, что скармливание добавок топинамбура обоих видов снизило выраженность стрессорной реакции организма у телочек, на что косвенно указывает более высокий уровень эо-зинофилов в крови (0,31±0,10* и 0,24±0,04%* у телят 2 и 3 групп соответственно против 0,10±0,04% - у 1 группы), стимулировало нейтрофильный гранулоцитопоэз, о чем свидетельствует наличие палочкоядерных нейтрофилов в крови у животных 2 и 3 групп при отсутствии этих клеток в крови у контрольных животных и обусловило тенденцию к повышению реактивности лимфоципгарной системы у животных после вакцинации (увеличение числа лимфоцитов на 14,04 и 14,03 % у телочек 2 и 3 групп соответственно против 7,85 % - у 1 группы).

Использование же Бе-топинамбура в рационе телочек через 37 суток опытного периода способствовало достоверному повышению в крови содержания эритроцитов не только по сравнению с животными контрольной группы (на 30,01%), но и получавшими обычный топинамбур (на 41,75%).

3.2.2. Влияние добавок обычного и селенизированпого топинамбура на фагоцитарную активность нейтрофилов крови телят.

При скармливании Бе-топинамбура установлено повышение адаптационного резерва поглотительной способности нейтрофилов крови телят, на что указывает достоверно более высокий фагоцитарный показатель в стимулированных зимозаном условиях (56,53±3,41%* против 42,11±4,87% у контрольных телят) через 37 суток опытного периода и абсолютный фагоцитоз в этих же условиях (2,71±0,63*109/л * против 1,22±0,25'10% у контрольных телят) через 7 суток скармливания добавки.

Скармливание телочкам как обычного, так и Бе-топинамбура вызвало достоверное увеличение адаптационного резерва кислородозави-симых механизмов микробицидности нейтрофилов крови у телочек как за счет увеличения числа НСТ-позитивных нейтрофилов крови (на 32,79 (р<0,05) и 22,66% (р>0,05) соответственно), так и за счет стимуляции метаболической активации оксидазных систем (на 43,84 и 23,29% (р<0,05) соответственно).

Активность кислородонезависимой микробицидности нейтрофилов крови телят 1, 2 и 3 групп перед началом опыта была ниже нормативных значений (1,20±0,09, 1,08±0,14 и 1,10±0,05). Через 37 суток опытного периода отмечена тенденция к увеличению СЦК у телят 1 группы и достоверное повышение содержания катионных белков в нейтрофилах у телят, получавших добавки топинамбура обоих видов на 37,96 и 46,36% у животных 2 и 3 групп соответственно. При этом уровень СЦК у телят, получавших Бе-топинамбур был достоверно выше, чем у получавших обычный топинамбур (на 8,05%).

3.2.3. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на иммунный статус организма телочек. Перед началом опыта содержание Т-лимфоцитов в крови телят всех подопытных групп было ниже нормативных значений. Скармливание топинамбура обоих видов обусловило снижение уровня Т-лимфоцитов в крови телочек (6,92±0,67* и 7,25±0,76%* соответственно против 14,64±1,77% у контрольной группы) при повышении числа Т-лимфоцитов теофиллинрезистентной фракции, обладающих преимущественно хелперной активностью (за счет мало-дифференцированных лимфоцитов этой фракции, которые составляли 7,42±3,49 и 14,36±4,52% у телят 2 и 3 групп при отсутствии таких клеток в крови у животных контрольной группы), и снижении уровня Т-лимфоцитов теофиллинчувствительной фракции, обладающих преимущественно супрессорной активностью, что в дальнейшем, вероятнее всего, приведет к увеличению числа высокодифференцированных Т-лимфоцитов теофиллинрезистентной фракции и формированию более на-

напряженного иммунного ответа организма.

Уровень иммуноглобулинов изотипов М, в и А в сыворотке крови у животных перед началом опыта был ниже нормативных значений, что, видимо, связано с недостаточно зрелой иммунной системой у телочек 5-недельного возраста.

Рис. 2 - Динамика концентрации иммуноглобулинов класса М, в и А у телят подопытных групп

Скармливание в течение 37 суток телятам топинамбура обоих видов привело к достоверному увеличению содержания в их сыворотке крови

(с 13,33±1,82 до 18,38±1,29 мг/мл у животных 2 группы и с 10,97±1,22 до 17,78±2,40 мг/мл - у 3 группы). Использование в качестве добавки Бе-топинамбура, кроме указанного выше эффекта обусловило достоверное повышение уровня за опытный период в крови у телочек с 0,14±0,03 до 0,23±0,02 мг/мл.

3.2.4. Влияние использования в рационе телочек добавок обычного и селектированного топинамбура на биохимические характеристики крови. Скармливание телочкам добавок топинамбура обоих видов в течение 37 суток не оказало достоверно значимого влияния на содержание общего белка и его фракций, мочевины, креатинина, молочной кислоты, билирубина, активность АлАТ, АсАТ в сыворотке крови телочек, но вызвало изменения в энергетическом статусе животных. Через 21 сутки опытного периода (в поствакцинальный период) уровень АТФ в сыворотке крови телят 2 и 3 групп стал выше, чем у контрольных животных (0,10±0,02* и 0,10±0,04 ммоль/л * против 0,01 ±0,01 ммоль/л соответственно), что сохранилось до конца опыта (0,06±0,02* и 0,04±0,01 ммоль/л * против 0,002±0,001 ммоль/л соответственно). Уровень глюкозы в крови животных подопытных групп на протяжении опытного периода сущест- I венно не изменялся, а у телят, получавших обычный топинамбур через 37 суток его скармливания даже был ниже, чем у контрольных (2,73±0,17 ммоль/л * против 3,53±0,22 ммоль/л соответственно). Вероятно, более

высокий уровень АТФ в сыворотке опытных животных обусловлен длительным скармливанием топинамбура, в составе которого много фрукто-зида инулина.

Введение в рацион телочек Бе-топинамбура через 37 суток опытного периода обусловило повышение антиоксидантного статуса организма, на что указывает выраженная тенденция к повышению активности в сыворотке крови селенозависимой и селенонезависимой глутатионпероксидаз (на 32,46 и 2,08% соответственно), уровня восстановленного глутатиона (на 33,56%), тиол-дисульфидного отношения (на 43,36%) при снижении уровня малонового диальдегида (на 12,50%) и окисленного глутатиона (на 7,04%).

Рис. 3 - Динамика уровня селенозависимой глутатионпероксидазы и тиол-дисульфидного отношения.

3.2.5. Влияние добавок топинамбура на уровень селена в крови телочек. При исследовании содержания селена в кормах подопытных телочек было установлено, что уровень его в молоке составлял 17 мкг/л, в концентрированных кормах и сене - менее 0,1 мг/кг сухого вещества, что ниже нормативных значений, которые находятся в интервале от 100 до 300-500 мкг/кг сухого вещества рациона (В.А. Галочкин и др, 2007). Перед началом опыта содержание селена в сыворотке крови животных подопытных групп составляло 60,30±5,10...60,80±5,80 мкг/л, что несколько ниже нормативных значений, которые находятся в интервале 65 - 87 мкг/л. (И.П. Кондрахин, 2004). Во все периоды исследования содержание селена в сыворотке крови животных 1, 2 и 3 групп было в 2 - 3 раза ниже, чем в эритроцитах (60,30±5,10.. .101,00±6,40 мкг/л против 157,00±25,00...261,00±17,00 мкг/л соответственно), без существенных межгрупповых различий. Концентрация селена в цельной крови и эритроцитах за опытный период существенно не изменилась, а в сыворотке крови телят 2 и 3 групп достоверно возросла (с 60,80±5,80 до 90,00±6,90 мкг/л и с 60,80±4,20 до 101,00±6,40 мкг/л соответственно) при отсутствии

достоверных изменений у животных контрольной группы. Следовательно, скармливание телочкам добавок топинамбура способствовало увеличению содержания селена в сыворотке крови.

3.2.6. Динамика живой массы телочек при введении в рацион добавок обычного и селенизированного топинамбура. Среднесуточный прирост живой массы телочек 1, 2 и 3 групп за опытный период составил 701,98±37,48, 717,45±47,94 и 713,69±41,87г, а валовой прирост живой массы - 25,97±1,39, 26,55±1,77 и 26,41±1,55 кг, что указывает на тенденцию к более интенсивному росту животных, получавших добавки топинамбура.

3.3 Эффективность скармливания молодняку крупного рогатого скота селенизированного топинамбура в дозе 2 г/кг живой массы в зоне с плотностью загрязнения почвы mCs 25-35 Ku/км2

3.3.1. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на морфологические показатели крови телочек. Введение в рацион телочек Se-топинамбура через 37 суток опытного периода не оказало достоверно значимого влияния на морфологический состав крови. При этом скармливание Se-топинамбура препятствовало повышению активности щитовидной железы через 37 суток опытного периода, на что косвенно указывает (A.A. Кудрявцев, JI.А/Кудрявцева, 1974.; К.И. Мышкин, 1979.; В.А. Макаров, 1998) снижение содержания базофилов в крови животных 1 группы по сравнению с началом опыта на 50,70% (р<0,05) и отсутствие достоверного изменения уровня этих клеток у телят 2 группы. В конце опыта отмечено также повышение содержания моноцитов в крови животных 2 группы на 63,57% (р<0,05) по сравнению с началом опыта без достоверного изменения уровня этих клеток у телят 1 группы, что свидетельствует об отсутствии повышенной потребности в тканевых макрофагах и, следовательно, о более благополучном состоянии организма животных.

3.3.2. Влияние добавок селенизированного топинамбура на фагоцитарную активность нейтрофилов.

Введение в рацион Se-топинамбура обусловило повышение чувствительности (реактивности) нейтрофилов крови телят, на что указывает достоверно более высокий по сравнению с контролем ФП в базальных (74,63±5,46% против 30±2,14%) и стимулированных условиях (84,25±4,46% против 32,75±1,29%), ФИ в стимулированных условиях (8,82±0,29 у.е: против 4,97±0,53 у.е.), АФ в базальных (14,33±3,12*10% против 4,1 1±1,09*Ю9/л) и стимулированных условиях (15,69±1,91»109/л

против 3,32±0,78*109/л) и ФЧ в базальных (6,73±1,21 у.е. против 1,93±0,28 у.е.) и стимулированных условиях (7,47±0,59 у.е. против 1,64±0,2 у.е. соответственно).

Скармливание телочкам Бе-топинамбура в течение 37 суток опытного периода обусловило достоверно более высокий адаптационный резерв кислородозависимой микробицидности нейтрофилов крови, на что указывают: достоверно более высокое число нейтрофилов по сравнению с контролем, способных проявлять НСТ-позитивную активность после стимуляции клеток крови зимозаном (71,63±2,38% против 63,88±0,32% соответственно); существенное увеличение коэффициента метаболической активации нейтрофилов (с 0,03±0,04 до 0,25±0,06, р<0,05) и показателя резерва оксидазной способности нейтрофилов (с 1,04±0,05 до 1,36±0,10, р<0,05) в течение опытного периода.

3.3.3. Влияние скармливания селектированного топинамбура на иммунный статус организма телочек. Относительное количество Т-лимфоцитов в крови у телочек 1 и 2 групп перед началом опыта было ниже нормативных значений (14,71 ± 0,92 и 11,96 ± 1,23%), как и у аналогичных животных в условно чистой зоне, но, кроме того, у телочек в зоне с повышенным уровнем загрязнения почвы радиоцезием отмечено низкое содержание В-лимфоцитов (8,92 ± 1,09 и 8,25 ± 0,10%). Использование в рационе Бе-топинамбура обусловило достоверное повышение уровня им-мунокомпетентных клеток в крови по сравнению с контролем за счет увеличения числа В-лимфоцитов (28,13 ± 1,67% против 21,00 ± 0,85%), Т-лимфоцитов (27,13 ± 1,51% против 15,25 ± 2,24%), теофиллинрезистент-ных Т-лимфоцитов (18,21 ± 0,34% против 13,88 ± 0,39%) и теофиллин-чувствительных Т-лимфоцитов (8,96 ± 1,46% против 1,38 ± 0,23% соответственно).

3.3.4. Влияние селенизированного топинамбура на биохимические показатели крови. Скармливание телятам в течение 37 суток Бе-топинамбура оказало положительное влияние на гомеостаз, что проявилось в достоверно более высоком, по сравнению с контролем, содержании глюкозы в крови (2,80±0,28 ммоль/л против 1,65±0,20 ммоль/л) и уровне активности щелочной фосфатазы (838,35±93,08 нмоль/с*л против 464,б6±67,75 нмоль/с*л соответственно), что при отсутствии повышения содержания в крови билирубина, вероятнее всего, связано с интенсивным ростом костной ткани. Бе-топинамбур способствовал повышению уровня анаболических процессов, на что указывает увеличение, по сравнению с контролем, содержания холестерина (1,80±0,17 ммоль/л против 1,13±0,11 ммоль/л) и снижение концентрации мочевины в сыворотке крови (2,05±0,30 ммоль/л против 3,47±0,39 ммоль/л).

3.3.5. Влияние селенизированного топинамбура па уровень селена в крови телочек. Содержание селена в кормах, произведенных в Новозыб-ковском районе не превышало 0,1 мг/кг сухого вещества (Е.В. Крапивина и др., 2000). Концентрация селена в цельной крови у телочек 1 и 2 групп перед началом опыта составляла 52,32±5,88 и 44,26±3,94 мкг/л, в сыворотке крови - 37,55±4,69 и 33,90±3,96 мкг/л, в эритроцитах - 14,7б±2,24 и 10,35±1,76 мкг/л соответственно, что существенно ниже нормативных значений и уровня селена в крови у телочек в условно чистой зоне, в отличие от которых содержание селена в эритроцитах у телят 1 и 2 групп было достоверно ниже, чем в сыворотке крови (на 60,69 и 69,47% соответственно). Это, возможно, связано с увеличенным расходом селена при функционировании антиоксидантной системы в условиях повышенного уровня ионизирующего излучения. Скармливание телочкам Бе-топинамбура обусловило через 37 суток опытного периода более интенсивное повышение уровня селена в цельной крови (на 82,05%, р<0,05), по сравнению с контролем (на 40,84%, р<0,05). При этом у животных контрольной группы в сыворотке и эритроцитах отмечена лишь тенденция к увеличению уровня селена на 28,52 и 52,24% соответственно, а у животных опытной группы -достоверно значимое повышение на 72,29 и 183,09% соответственно.

3.3.6. Влияние скармливания селенизированного топинамбура на динамику живой массы телочек. Среднесуточный прирост живой массы телочек 1 и 2 групп за опытный период составил 466,22±19,99 и 560,81±24,13 г*, а валовой прирост живой массы -17,25±0,74 и 20,75±0,89 кг* соответственно, что указывает на достоверно более интенсивный рост животных, получавших добавки Бе-топинамбура.

3.3.7. Влияние скармливания селенизированного топинамбура на уровень активности 13 Ся в мышечной ткани. В результате скармливания Бе-топинамбура в течение 37 суток отмечено достоверное снижение уровня активности 137Сз в мышечной ткани на 10,82%.

ВЫВОДЫ

1. У дойных коров черно-пестрой породы 4 отела 1-2 месяца лак-

147

тации, содержавшихся в хозяйствах с плотностью загрязнения почвы Сэ как до 1 Ки/км , так и 25-35 Ки/км2 установлено снижение уровня естественной резистентности, на что указывает недостаточность адаптационного резерва кислородозависимой микробицидности (21,03...23,25%) и угнетение Т-лимфоцитарного звена иммунной системы (количество Т-

лимфоцитов в крови у животных находилось в интервале 29,10-32,28%).

У коров, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы шСз 25-35 Ки/км2, по сравнению с аналогами, содержавшимися в хозяйстве с низким уровнем 137Сз, дефекты защитных систем выражены в большей степени - наблюдалось: угнетение костномозгового гранулоци-топоэза, снижение относительного количества лимфоцитов, низкий адаптационный резерв поглотительной способности нейтрофилов, эозинофи-лия, вторичный иммунодефицит, наличие атипичных лимфоцитов.

2. У тёлочек 5-недельного возраста, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы шСз как до 1 Ки/км2, так и 25-35 Ки/км2 активность защитных механизмов организма находилась не на оптимальном уровне, о чем свидетельствуют низкие уровни в крови Т-лимфоцитов (11,50... 15,70% и 14,71...15,04%), ^М (1,51...1,69 мг/мл и 1,18...2,14 мг/мл), (10,97...13,33 мг/мл и 10,67...18,50 мг/мл), пониженные значения адаптационного резерва нейтрофилов, обладающих способностью к поглощению чужеродного материала (8,83...14,72% и 21,63...22,63% соответственно) и коэффициента метаболической активации оксидазных систем нейтрофилов (0,03...0,12 и 0,14...0,28).

При этом у тёлочек 5-недельного возраста, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы 137Сз 25-35 Ки/км2, по сравнению с

137

аналогами, содержавшимися в хозяйстве с низким уровнем Сэ, был существенно ниже уровень в крови В-лимфоцитов (8,25...8,92% против 12,42... 17,78%).

3. Содержание селена в крови у 5-недельных телочек, содержавшихся в хозяйстве с низким уровнем 137Сэ в почве было субоптимальным, а с плотностью загрязнения почвы 137Сз 25-35 Ки/км2, несмотря на одинаковое содержание селена в кормах этих хозяйств, более низким: в цельной крови на 58,70%, в сыворотке крови на 41,07%, в эритроцитах на 94,37%.

4. Скармливание телочкам топинамбура обоих видов в дозе 1 г/кг живой массы обусловило оптимизацию гомеостаза, на что указывают: снижение выраженности стрессорной реакции организма, активизация нейтрофильного гранулоцитопоэза, увеличение адаптационного резерва кислородозависимых механизмов микробицидности нейтрофилов, повышение числа Т-лимфоцитов теофиллинрезистентной фракции, обладаю-

щих преимущественно хелперной активностью (за счет малодифферен-цированных лимфоцитов этой фракции, которые составляли 7,42±3,49 и 14,36±4,52% при отсутствии таких клеток в крови у животных контрольной группы) и повышение энергетического статуса организма в поствакцинальный период (АТФ - на 900,00%).

5. Использование кормовых добавок топинамбура в течение 37 суток привело к существенному повышению, по сравнению с начальным периодом, содержания в сыворотке крови телочек (на 37,88 и 62,08%), концентрации селена (на 48,03 и 66,12%) и тенденции к более интенсивному росту животных.

6. Использование Бе-топинамбура в дозе 1 г/кг в рационе телочек через 37 суток опытного периода способствовало повышению в крови содержания эритроцитов по сравнению с животными, получавшими обычный топинамбур (на 41,75%) и уровня СЦК в нейтрофилах крови (на 8,05%). У этих телочек, по сравнению с контролем, установлено повышение адаптационного резерва поглотительной способности нейтрофилов крови, на что указывает достоверно более высокий фагоцитарный показатель в стимулированных зимозаном условиях (на 34,24%) через 37 суток опытного периода и абсолютный фагоцитоз в этих же условиях (на 122,13%) через 7 суток скармливания добавки.

Кроме того, введение в рацион телочек Бе-топинамбура через 37 суток опытного периода обусловило повышение уровня ^А в крови (на 64,28%) и тенденцию к повышению антиоксидантного статуса организма.

7. Использование Бе-топинамбура в течение 37 суток в дозе 2 г/кг в рационе телочек, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы 137Сз 25-35 Ки/км2 обусловило:

- повышение уровня естественной резистентности, на что указывает активизация фагоцитарной способности нейтрофилов (повышение ФП в базальных на 148,77% и стимулированных условиях на 157,25%, ФИ в стимулированных условиях на 77,46%, АФ в базальных на 248,66% и стимулированных условиях на 372,59% и ФЧ в базальных на 248,70% и стимулированных условиях на 248,70% по сравнению с контролем, а также более высокий адаптационный резерв кислородозависимой микроби-цидности нейтрофилов крови за счет увеличения числа НСТ-позитивных нейтрофилов на 12,13%, коэффициента метаболической активации ней-

трофилов на 733,33% и показателя резерва оксидазной способности ней-трофилов на 30,77% за опытный период);

- увеличение содержания в крови иммунокомпетентных клеток (числа В-лимфоцитов на 33,95%, Т-лимфоцитов на 77,90%, теофиллинрези-стентных Т-лимфоцитов на 31,20% и теофиллинчувствительных Т-лимфоцитов на 549,28% по сравнению с контролем, и уровня моноцитов на 63,57% за опытный период);

- повышение уровня анаболических процессов, на что указывает увеличение содержания холестерина на 59,29%, снижение концентрации мочевины в сыворотке крови на 40,92%, повышение в сыворотке крови содержания глюкозы в крови на 69,70%, уровня активности щелочной фосфатазы на 80,42% и повышение среднесуточных приростов живой массы на 20,29%;

- более интенсивное повышение уровня селена в цельной крови (на 82,05% против 40,84% у контрольных животных) как за счет увеличения содержания его в сыворотке (на 72,29%), так и, главным образом, в эритроцитах (на 183,09%);

- снижение уровня активности 137Сз в мышечной ткани на 10,82%.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ:

Селенизированный топинамбур рекомендуется включать в рационы питания телят в дозе 2 г/кг живой массы/сутки в целях:

- повышения уровня естественной резистентности и иммунного статуса организма телят;

- предотвращения развития стрессорных реакций организма телят, возникающих на фоне вакцинации;

- повышения среднесуточных приростов живой массы;

- снижения уровня активности 137Сэ в мышечной ткани;

- коррекции дефицита селена в организме телят.

Результаты исследований рекомендуется использовать в курсах лекций по дисциплинам: биохимия животных, кормление с.-х. животных, ветеринарная радиобиология для студентов зоотехнических и ветеринарных специальностей.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Талызина, М.В. Активность защитных механизмов у коров в условиях повышенной плотности загрязнения почв радиоцезием при скармливании биополимера из древесины даурской лиственницы / A.A. Романенко, М.В. Талызина; A.B. Кривопушкин, Е.В. Крапивина Е.В.; Ю.Н. Федоров // Сельскохозяйственная биология, 2007. - N 6. - С. 106-110

2. Игнатенко, М.В. Влияние добавок топинамбура в рационы телят на показатели белкового обмена / М.В. Игнатенко // Селекционно-технологические аспекты повышения продуктивности с.-х. животных в современных условиях аграрного производства. Матер, междул. науч.-произв. конф. - Брянск: Брянская ГСХА, 2008. - С. 97-98.

3. Игнатенко, М.В. Влияние скармливания обычного и селенизированного топинамбура на биохимические характеристики гомеостаза телочек / М.В. Игнатенко, Е.В. Крапивина, Е.В. Мартынова, H.A. Голубкина, В.Н. Богачёв //Аграрная Россия, 2008. - № 6. - С. 21-25.

4. Игнатенко, М.В. Фагоцитарная функция нейтрофилов крови у коров в различных экологических условиях / Е.В. Крапивина, М.В. Игнатенко, A.A. Романенко // Вестник МАНЭБ, 2009. - Т. 14. - № 3. - С. 127-130.

5. Игнатенко М.В. Морфологический состав крови и состояние клеточного звена иммунной системы у коров в различных экологических зонах / Е.В. Крапивина, М.В. Игнатенко, A.A. Романенко // вестник МАНЭБ, 2009. - Т. 14.-№3.-С. 131-134.

6. Игнатенко, М.В. Содержание в крови селена и антиоксидантный статус организма тёлочек при введении в рацион добавок топинамбура / Е.В. Крапивина, М.В. Игнатенко, В.А. Галочкин, H.A. Голубкина, В.Н. Богачёв // Вестник ФГОУ ВПО Брянская государственная сельскохозяйственная академия: Изд-во Брянская ГСХА, 2009. - № 3. - С. 51-61

7. Игнатенко, М.В. Мониторинговое исследование защитных функций и микробиоценоза толстого кишечника у лактирующих коров / Е.В. Крапивина, Д.В. Иванов, М.В. Игнатенко // Проблемы биологии продуктивных животных. Научно-теоретический журнал. - Боровск, 2010. - № 3. - С. 5-9.

8. Игнатенко, М.В. Влияние скармливания топинамбура на иммунный статус организма телочек / Е.В. Крапивина, М.В. Игнатенко, Д.В. Иванов, Ю.Н. Федоров, H.A. Голубкина, В.Н. Богачёв // Ветеринария, 2010. - № 6. - С. 51-56.

9. Пат. 2405556 Российская Федерация. Способ усиления антителогенеза и естественной резистентности телят / В.А. Галочкин, Е.В. Крапивина, В.И., М.В. Талызина, В.Н. Богачёв, ВЛ. Галочкина, ГНУ ВНИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных. - Заявка № 2009116485/10; заявл. 29.04.2009; опубл. 10.12.2010 бюл. № 34. - 3 с.

Подписано к печати 12.01.2012 г. Формат 60x84 1/4 Бумага печатная. _Усл. п.л. 1,0. Тираж 100. Издат.№2108._

Издательство Брянской государственной сельскохозяйственной академии 243365, Брянская обл., Выгоничский р-он, с. Кокино, Брянская ГСХА

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Игнатенко, Мария Викторовна, Боровск

61 12-3/526

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи ИГНАТЕНКО Мария Викторовна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕИИЗИРОВАННОГО ТОПИНАМБУРА НА АКТИВНОСТЬ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ОРГАНИЗМА У ТЕЛЯТ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНАХ

03.03.01. - Физиология

Диссертация

на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Е.В. Крапивина

Боровск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы..................................................... 5

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ............................................................ 10

1.1. Механизмы, обеспечивающие иммунный статус и естественную резистентность сельскохозяйственных животных ...................................... 10

1.2. Морфологические и биохимические показатели крови животных - индикаторы состояния гомеостаза....................................................... 18

1.3. Антиоксидантная система защиты животного организма ................. 26

1.4. Биологическая роль селена ....................................................... 29

1.5. Механизм действия ионизирующих излучений и радиоэкологическая характеристика Брянской области.................................................... 36

1.6. Топинамбур - биоэнергетическая культура XXI века...................... 42

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................... 51

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.......................................................................... 60

3.1. Морфологический состав крови, фагоцитарная активность ней-трофилов и состояние клеточного звена иммунной системы у коров в различных экологических условиях................................................ 60

3.1.1. Гемограмма дойных коров, содержавшихся в различных экологических условиях............................................................................ 60

3.1.2. Состояние клеточного звена иммунной системы у дойных коров, содержавшихся в различных экологических условиях.............................. 62

3.1.3. Фагоцитарная функция нейтрофилов крови у коров

в различных экологических условиях................................................ 63

3.2. Эффективность скармливания молодняку крупного рогатого скота обычного и селенизированного топинамбура в дозе 1 г/кг живой массы (/ опыт -условно чистая зона (загрязнение почвы ,37С* до 1 Ки/км2))....... 67

3.2.1. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на гемограмму телочек..................................................................... 67

3.2.2. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура

на поглотительную ную активность нейтрофилов крови.......................... 71

3.2.3. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на микробицидную активность нейтрофилов.......................................... 74

3.2.4. Влияние добавок обычного и селенизированного топинамбура на иммунный статус организма телочек................................................ 77

3.2.5. Влияние использования в рационе телочек добавок обычного и селенизированного топинамбура на биохимические характеристики крови 84

3.2.6. Влияние добавок топинамбура на уровень селена в крови телочек .... 98

3.2.7. Изменение живой массы молодняка крупного рогатого скота при введении в рацион добавок обычного и селенизированного топинамбура ... 101 3.3.Эффективность скармливания молодняку крупного рогатого скота селенизированного топинамбура в дозе 2 г/кг живой массы

137 2

(2 опыт - плотность загрязнения почвы Cs 25-35 Ки/км )................................ ЮЗ

3.3.1. Влияние селенизированного топинамбура на гематологические показатели крови телочек................................................................... 103

3.3.2. Влияние селенизированного топинамбура на поглотительную способность нейтрофилов крови телочек................................................ 105

3.3.3. Влияние селенизированного топинамбура на микробицидную активность нейтрофилов крови телочек................................................. 109

3.3.4. Влияние скармливания селенизированного топинамбура на иммунный статус организма телочек.......................................................... 112

3.3.5. Влияние селенизированного топинамбура на биохимические показатели крови телочек......................................................................... 115

3.3.6. Влияние селенизированного топинамбура на уровень селена в крови телочек...................................................................................... 121

3.3.7. Влияние скармливания селенизированного топинамбура на динами- 122

137/—1

ку живои массы телочек и активность Сб в мышечной ткани.................

4. Заключение............................................................................. 124

5. Выводы.................................................................................. 130

6. Практические предложения....................................................... 133

Список литературы..................................................................... 134

Приложения.............................................................................. 162

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Физиологическое состояние организма животных зависит от многих факторов, в частности, условий содержания, кормления, технологических и техногенных стрессов, что, в конечном счете, сказывается на продуктивности и качестве продукции.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС (Украина, 1986 г.) в Рос-

137

сийской Федерации наиболее загрязненной радиоактивными изотопами Сб и 908г оказалась Брянская область (З.Н.Маркина и др., 1997).

Инкорпорированные продукты ядерного деления оказывают как прямое воздействие на организм, так и опосредованное через нарушение эндокринной регуляции обменных процессов. Организм молодняка особенно чувствителен к стрессам, прежде всего к окислительным, приводящим к появлению свободных радикалов, повреждающих структуру биомембран, ДНК, что приводит к нарушению метаболизма клеток, тканей. Одной из наиболее радиочувствительных функций организма является иммунологическая реактивность (И.Я.Василенко, 1993). Механизмы антиоксидантной защиты организма направлены на инактивацию активированных форм кислорода (АФК) и продуктов их дальнейших превращений. Одним из основных элементов ферментативной защиты организма животных от АФК является глутатионперок-сидаза, в активный центр которой входит селен, способствующая снижению концентрации перекисных продуктов, что лежит в основе целого ряда биологических эффектов. (В.Е.Чумаченко и др., 1990; М.Е.Кения и др., 1993; В.А.Галочкин и др., 2000, 2001, 2007; Е.В.Крапивина и др., 2005, 2006, 2009).

Для Брянской области характерен "субоптимальный" статус селена (Н.А.Голубкина и др, 1994). Широко используются в качестве антиоксидан-тов синтетические препараты селена, обладающие различной биодоступностью - селекор, ДАФС, селенопиран и др. (Л.В.Смирнова и др., 1995, 1996; О.А.Ляпин и др., 1996; В.Я.Стаканов, 1999; Н.И.Вострикова, 2000; Е.В.Крапивина и др., 2003; А.Л.Киселев, 2004; А.НоШтшеп, 2005;

Е.Раикшкаэ е.а., 2005, И.В.Гмошинский, В.К.Маза, 2006; В.А.Галочкин и др., 1998, 2007; А.А.Ряднов и др., 2008).

Селенизированный топинамбур обладает преимуществом перед другими селеносодержащими препаратами и кормовыми добавками в связи с ценными кормовыми качествами самого топинамбура. В нем содержатся витамины группы В и витамин С, минеральные элементы, пектин, в составе его белка находятся незаменимые аминокислоты. От других овощей он отличается уникальным углеводным комплексом на основе фруктозы и её полимеров: фруктоолигосахаридами и инулином.

В ООО «Агротерра», с использованием селенезированных удобрений, получен селенизированный топинамбур с концентрацией селена 500 мкг/кг. Влияние добавок топинамбура в рационах на активность защитных механизмов организма телочек изучено недостаточно, а селенизированной его формы - у животных, содержащихся в зонах с разным уровнем ионизирующего облучения - не изучено.

Поиск новых препаратов для поддержания антиоксидантной защиты организма животных, особенно в зонах с повышенным уровнем инкорпорированных радионуклидов, и научное обоснование эффективности их использования является актуальной проблемой животноводства. Цели и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение влияния скармливания селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма у телят в различных экологических зонах.

Были поставлены следующие задачи:

- дать сравнительную характеристику морфологического состава крови, уровня естественной резистентности и клеточного звена иммунной системы у дойных коров, содержавшихся на территориях с разной плотностью загрязнения почвы 137Сз;

- сравнить влияние скармливания добавок обычного и селенизированного топинамбура на основные параметры гомеостаза, в том числе на уровень естественной резистентности и иммунный статус организма телочек, содержавших-

ся в условиях чистой зоны с плотностью загрязнения почвы радиоцезием-137 до 1 Ки/км2;

- определить влияние скармливания селенизированного топинамбура на активность защитных механизмов организма телочек, содержавшихся в условиях с плотностью загрязнения почвы радиоцезием-137 25-35 Ки/км2.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые на основании широкого спектра характеристик установлена оптимизация гомеостаза у телочек, получавших обычный и селенизированный топинамбур. Использование селенизированного топинамбура, по сравнению с обычным, обусловило более выраженный эффект на эритроцитопоэз, фагоцитарную активность нейтрофилов крови и гуморальное звено иммунной системы.

Скармливание селенизированного топинамбура телочкам, содержав-

1 -5*7 -л

шимся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы Сэ 25-35 Ки/км обусловило повышение активности практически всех изученных защитных механиз-

137

мов, а также способствовало снижению содержания Ся в мышечной ткани.

Впервые установлено, что содержание селена в крови у 5-недельных

137

телочек, содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы Сб 25-35 Ки/км было значительно ниже, чем в хозяйстве с низким уровнем Сэ в почве, главным образом за счет эритроцитарной фракции, несмотря на одинаковое содержание селена в кормах этих хозяйств.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе физиолого-биохимических исследований дано научное обоснование использования новой биологически активной добавки, которая способствует оптимизации гомеостаза и, в первую очередь, повышению уровня естественной резистентности и иммунного статуса организма телочек, содержавшихся в условиях разного уровня загрязнения почв 137Сз.

По результатам работы получен патент на изобретение РФ: «Способ усиления антителогенеза и естественной резистентности телят» (Патент на изобретение РФ № 2405556).

Теоретическая значимость работы состоит в том, что полученный экспериментальный материал расширяет и углубляет имеющиеся в физиологии

представления об активности защитных механизмов организма молодняка крупного рогатого скота в различных экологических зонах.

Результаты исследований используются в учебном процессе при изложении дисциплин: кормление сельскохозяйственных животных, ветеринарная радиобиология, биологическая химия.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. У дойных коров черно-пестрой породы 4 отела 1-2 месяца лактации и 5-недельных телочек, содержавшихся в хозяйствах с плотностью загрязнения почвы 137Сз как до 1 Ки/км2, так и 25-35 Ки/км2 снижена активность систем естественной резистентности и иммунной защиты. У коров и телочек,

137

содержавшихся в хозяйстве с плотностью загрязнения почвы Сб 25-35 Ки/км2, дефекты защитных систем выражены в большей степени.

2. Скармливание телятам 5-недельного возраста, содержавшимся в условиях плотности загрязнения почвы радиоцезием до 1 Ки/км обычного и селенизированного топинамбура способствовало оптимизации гомеостаза, повышению уровня естественной резистентности, и иммунного статуса организма. Введение в рацион телят селенизированного топинамбура обеспечило более эффективную работу защитных систем организма.

3. Коррекция уровня естественной резистентности и иммунного статуса организма телочек, содержавшихся в условиях с плотностью загрязнения почвы радиоцезием 25-35 Ки/км2, путем введения в их рацион селенизированного топинамбура обусловила оптимизацию основных параметров гомеостаза.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Селекционно-технологические аспекты повышения продуктивности с.-х. животных в современных условиях аграрного производства» (Брянск, 2008); Международной научно-практической конференции «Агроэкологиче-ские аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2009); Всероссийском конкурсе научных работ студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов Центрального федерального округа (Брянск, 2010); расширенном межка-

федральном заседании факультета ветеринарной медицины и биотехнологии (БГСХА, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 168 страницах и состоит из общей характеристики работы, обзора литературы, материалов и методов собственных исследований, их результатов и обсуждения, выводов, практических предложений. Содержит 22 таблицы, 9 рисунков, 5 приложений. Список литературы включает 271 литературный источник, в том числе 65 иностранных авторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Механизмы, обеспечивающие иммунный статус и естественную резистентность сельскохозяйственных животных

В живых организмах в процессе эволюции возникли три основные системы резистентности: конституциональная, фагоцитарная и лимфоидная. Лимфоидную систему принято называть специфической иммунной системой, а конституциональные факторы и фагоцитирующие клетки, обусловленные врожденными биологическими особенностями и передающиеся по наследству, относят к естественным (неспецифическим) факторам резистентности. (Е.С.Воронин с соавт., 2002). Практически всегда в условиях целостного организма неспецифические и иммунологические защитные реакции протекают сочетано (П.Ф.Здродовский с соавт., 1972; У.Дж.Герберт, 1974; Е.П.Фролов, 1974; П.И.Притулин с соавт., 1990).

Система естественной резистентности представлена физическими и химическими факторами. К физическим (механическим) факторам относятся эпителиальные барьеры (кожа, слизистые оболочки), при нарушении которых открываются «ворота инфекции» (А.Ройт, 1991). К химическим факторам относят соляную кислоту желудочного сока, кислую среду кожных секретов, ферменты пищеварительных соков и плазмы крови, в том числе систему комплемента (Н.М.Колычев с соавт., 2003).

Защитные свойства системы крови включают клеточные и гуморальные факторы. Неспецифическая гуморальная защитная система обеспечивает гибель микроорганизмов в плазме крови, благодаря наличию бактерицидных и бактериостатических веществ, таких как лизоцим, комплемент, пропердин, интерферон, бета-лизины, белки острой фазы и естественные антитела (В.И.Литвинов, 1973; С.И.Плященко, В.Т.Сидоров, 1979). К числу клеточных факторов неспецифической резистентности относится фагоцитарная реакция, биологический смысл которой заключается в способности клеток (фагоци-

тов) захватывать и переваривать проникающие в организм микробы и другие инородные объекты. Фагоцитарной способностью обладают лейкоциты, эн-дотелиальные и ретикулярные клетки селезенки, костного мозга, лимфатических узлов, фиксированные купферовы клетки печени, макрофаги (В.М.Берман с соавт., 1958; А.А.Бутаков с соавт.,1997).

Фагоцитоз микроорганизмов осуществляется, главным образом, двумя типами клеток, которые И.И. Мечников определил как микро- и макрофаги (А.Ройт, 1991). Макрофаги образуются из промоноцитов костного мозга, которые после дифференцировки в моноциты крови переходят в ткани, задерживаются в них в виде зрелых макрофагов, формируя систему мононуклеар-ных фагоцитов. Функция макрофагов сводится к борьбе с бактериями, вирусами и простейшими, которые способны существовать внутри клеток хозяина (В.Г.Галактионов, 1998), а также к уничтожению патологически измененных клеток собственного организма. Современные представления о биологической роли мононуклеарных фагоцитов (МНФ) основываются на их функциональной гетерогенности (В.М.Земсков с соавт., 1991). Она включает в себя продукцию 100 биологически активных веществ, что расширяет их функции за пределы иммунных реакций. Микрофаги - полиморфноядерные нейтро-филы, эозинофилы, базофилы, функциональная активность которых является важнейшим критерием состояния естественной резистентности организма (И.А.Сапов с соавт., 1984). Количество нейтрофилов и их функциональная активность являются важным критерием состояния естественной резистентности организма. Они играют ведущую роль в защите организма при острых инфекционных процессах (И.И.Мечников, 1892; К.П.Кашкин с соавт., 1984; В.А.Черешнев с соавт., 2001).

Зрелые нейтрофилы содержат большой набор медиаторов тканевой альтерации и при возбуждении быстро наращивают свой деструктивный потенциал. Они высокочувствительны к нарушениям местного гомео�