Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими природными цеолитами на процессы адаптации у высокопродуктивных коров в условиях индустриальной технологии

ВАК РФ 03.01.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими природными цеолитами на процессы адаптации у высокопродуктивных коров в условиях индустриальной технологии"

На правах рукописи

Бойцова Ольга Анатольевна

ВЛИЯНИЕ ТИМЬЯНА ОБЫКНОВЕННОГО И ЕГО КОМПЛЕКСА С ХОТЫНЕЦКИМИ ПРИРОДНЫМИ ЦЕОЛИТАМИ НА ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ У ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КОРОВ В УСЛОВИЯХ ИНДУСТРИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

03.01.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЯНВ 2214

Курск-2013

005544502

005544502

Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Ярован Наталья Ивановна

Официальные оппоненты: Шапошников Андрей Александрович

доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой биохимии и фармакологии ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Дорохина Эльвира Эдвардовна

кандидат биологических наук, доцент, зав. кафедрой частной зоотехнии ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Брянская

государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «24» декабря 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.040.03 при ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова» по адресу: 305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70, тел. (4712) 53-13-30, факс (4712) 53-84-36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова».

Автореферат диссертации опубликован на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова» и на Интернет-сайте ВАК: http: //vak2.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 19 ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Рыжкова Галина Федоровна

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При переходе на более интенсивный уровень молочного скотоводства возникает необходимость использования высокоудойных коров, дающих большую продуктивность. Породы коров, разводимых в России, имеют богатый и разнообразный генофонд, но не всегда удовлетворяют требованиям производства по молочной продуктивности. Использование импортных генотипов высокопродуктивных коров и ориентация их на высокую молочную продуктивность часто связаны с повышенной стресс-чувствительностью, приводящей к развитию стресс-реакции и нарушению процессов адаптации после длительных транспортировок животных, а также при содержании их в условиях промышленных комплексов. Адаптация высокопродуктивных коров к стресс-факторам, сопровождающим индустриальную технологию ведения молочного скотоводства, является одной из актуальных проблем животноводства. Нагрузка на адаптационные возможности организма высокоудойных коров при данной технологии резко возрастает, при этом велика вероятность возникновения физиолого-биохимических нарушений, связанных с возникновением окислительного стресса в условиях дисбаланса функционирования пероксидантно-антиоксидантной системы (Кальницкий Б. Д., Харитонов E.JL, 2001; Крапивина Е.А., 2001; Бузлама B.C., 2000; Рецкий М.И. и др., 2001; Сапего Н.И., Плященко С.И., 2005; Сафонов В.А., 2011). В организме включаются механизмы, направленные на поддержание постоянства внутренней среды организма, одними из основных показателей которого являются характеристики свободно-радикального окисления, антиоксидантной защиты и кислотно-щелочного равновесия.

Оптимизация работы биохимических систем организма животного обеспечивается включением в рационы кормления адаптогенов, что приводит к снижению уровня заболеваемости и падежа животных, повышению продуктивности (Мозгов И.Е., 1966; Boushy A.R., 1990; Харитонова И.Г., 1991; Grys S., 1992; Коновалов A.B., 1995; Гаджиева Б.А., 1998; Темный Н.В., Приступа В.И., 1999; Бузлама B.C., 2000; Рецкий М.И. и др., 2001; Черноградская Н.М., 2010).

При этом одной из задач в системе обеспечения защиты здоровья животных является использование эффективных и безопасных адаптогенов природного происхождения. К таковым можно отнести также тимьян обыкновенный и хотынецкие природные цеолиты, обладающие уникальными свойствами, низкой токсичностью и высокой

биологической активностью. Отказ от химиотерапевтических средств и замена их лекарственными растениями, несомненно, могут положительно повлиять на уровень экологической безопасности пищевых продуктов животного происхождения.

Несмотря на имеющийся большой интерес исследователей к проблеме нарушений биохимического статуса в процессах адаптации при технологическом и транспортном стрессах у высокопродуктивных импортных коров, актуальными являются поиск средств и разработка способов коррекции и профилактики этих нарушений.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение биохимического статуса в реализации адаптационных процессов при транспортном и технологическом стрессах у высокоудойных коров голштинской породы и разработка способов коррекции выявленных нарушений с использованием в качестве адаптогенных средств тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. произвести оценку адаптационных процессов по состоянию антиоксидантной системы, кислотно-щелочного равновесия и других биохимических показателей при технологическом и транспортном стрессах у высокопродуктивных коров в условиях промышленной технологии;

2. установить корреляционные связи между показателями: перекисного окисления (МДА) и кислотно-щелочного равновесия (ВЕ); антиоксидантной системы (ЦП) и кислотно-щелочного равновесия (ВЕ); перекисного окисления и липопротеидами (МДА и ЛПВП; МДА и ЛПНП; МДА и ЛПОНП);

3. изучить влияние тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами на биохимический статус и молочную продуктивность высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах в условиях промышленного комплекса;

4. разработать способ коррекции выявленных нарушений с использованием в кормлении тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

Научная новнзна работы. Впервые произведена интегральная оценка состояния оксидантно-антиоксидантной системы и показателей кислотно-щелочного равновесия у высокопродуктивных коров в условиях технологического и транспортного стрессов. Предложено использование в качестве адаптогенных средств тимьяна обыкновенного

в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами при транспортном и технологическом стрессах у высокоудойных коров голштинской породы и разработан способ их применения.

Теоретическая значимость. Полученные в ходе исследований результаты расширяют и конкретизируют имеющиеся данные о состоянии биохимического статуса у высокопродуктивных коров голштинской породы в условиях промышленного и транспортного стрессов и научно обосновывают необходимость применения препаратов антиоксидантного действия.

Практическая значимость. Экспериментально подтверждена возможность использования тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов для нормализации адаптационных процессов при технологическом и транспортном стрессах. Разработан способ коррекции биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах с использованием тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на VÎ Международной научно-практической Интернет-конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству» (Орел, 2013); Международной научно-практической конференции молодых учёных «Животноводство в России в условиях ВТО: от фундаментальных и прикладных исследований до высокопродуктивного производства», (Орёл, 2013); Miçdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Wschodnie partnerstwo - 2013» Volume27. Chemia i chemiczne technologie. Weterynaria (Przemysl, 2013); Всероссийской научно-практической конференции «Научно-практические аспекты развития животноводства в современных условиях аграрного производства» (Мичуринск, 2013); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы постдипломного образования в ветеринарной медицине, (Волгоград, 2013); Международной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика», (Воронеж, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов

собственных исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, приложений и списка литературы, включающего 216 источников, в том числе 32 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 17 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты интегральной оценки системы ПОЛ-АОС, кислотно-щелочного состояния и других биохимических показателей у высокопродуктивных коров после транспортировки и в условиях содержания в промышленных комплексах;

- показатели оксидантно-антиоксидантной системы, кислотно-щелочного состояния и других характеристик биохимического статуса при использовании в кормлении коров тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами в качестве средств адаптогенного действия;

- способ коррекции биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах с использованием тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводились в рамках разработки конкурсного проекта департамента сельского хозяйства Орловской области на базе ОАО АПК «Орловская Нива» СП «Комплекс по производству молока Сабурово» Орловской области в период с 2011 по 2013 годы, в соответствии с программой «Развитие АПК» на 2008-2012 г., в лабораторных условиях кафедры химии ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, в ФГУ «Орловский референтный центр Россельхознадзора» и в Инновационном научно-исследовательском испытательном центре Орел ГАУ.

Объектом исследований являлись глубокостельные коровы голштинской черно-пестрой породы (нетели, 5-й месяц стельности): привезённые из Польши (начиная с 3 дня после транспортировки) и содержащиеся в условиях промышленного комплекса.

Все группы животных формировались с учетом физиологического состояния по принципу пар-аналогов. Условия содержания, кормления и ухода, в которых находились животные опытных и контрольных групп, были одинаковыми. Материалом для исследования являлись биологические жидкости: кровь и молоко. Исследования выполнялись согласно схеме, представленной на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема исследований

Экспериментальная часть работы состояла из двух серий опытов. На первом этапе эксперимента проводили оценку биохимического статуса коров. Для исследований были сформированы 2 группы животных (нетели, 5-й месяц стельности): 1-я группа -коровы, привезённые из Польши (начиная с 3 дня после транспортировки) (п=10); 2 группа — коровы, содержащиеся в условиях промышленного комплекса (п=10).

На втором этапе эксперимента для коррекции нарушений оксидантно-антиоксидантной системы, кислотно-щелочного состояния и других биохимических показателей в рационе кормления были испытаны природные средства адаптогенного действия — хотынецкие цеолиты и тимьян обыкновенный.

Цеолиты Хотынецкого месторождения Орловской области — это природные минералы, содержащие до 40 минеральных элементов и представляющие собой мелкий сыпучий или зернистый порошок.

Хотынецкие природные цеолиты (ХЦ) способны сорбировать свободные радикалы, тяжелые металлы, продукты распада и токсины из внутренней среды организма и являются источниками минеральных элементов, ряд из которых представлен металлами с переменной валентностью, повышающими активность ферментов-антиоксидантов (Н.И. Ярован, 2007).

Адаптогенное действие выявлено также у представителей рода Thymus семейства Lamiaceae, обладающих антиоксидантными, антимикробными, противовоспалительными, цитотоксическими, спазмолитическими свойствами. Биологическая активность тимьяна связана с наличием в нём фенольных соединений: карвакрола и тимола, флавонов апигенина и лютеолина, кофейной и галловой кислот (Baser К.Н., 2008; CuppettS.L., 1998)

Кровь для исследований брали в утренние часы до кормления из яремной вены при соблюдении всех правил асептики и антисептики, согласно рекомендациям И.П. Кондрахина (2004), для определения кислотно-щелочного состояния брали кровь анаэробно в шприц, обработанный гепарином (FreemanB.M., 1987; PogeA.W., 1981).

Параметры кислотно-щелочного баланса (рН, газы крови, электролиты, метаболиты и все параметры оксиметрии) определяли на анализаторе ABL800 FLEX.

Состояние белкового, углеводного, минерального обменов, и активности ферментов анализировали путём определения содержания в сыворотке крови билирубина, глюкозы, мочевины, креатинина, общего белка, каталитической активности ферментов

аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (ACT), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинфосфокиназы (КФК), щелочной фосфатазы (ЩФ), гаммаглутамилтрансфераза (ГГТ), холинэстеразы (ХЭ); общего кальция, неорганического фосфора, сывороточного железа, магния на биохимическом анализаторе «SAPHIRE 400» при помощи стандартных наборов реактивов фирмы «BioSystems» и «Randox». Марганец, медь, цинк и кобальт в крови определяли на спектрометре «ICAP 6000 Series», холестерин, триглицериды, липопротеиды высокой плотности (ЛГТВП), липопротеиды низкой плотности (ЛГТНП) и липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНГТ) - на анализаторе АКБ-01 «Биом».

Уровень малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови оценивали по методу Э.Н. Коробейниковой (1989) с тиобарбитуровой кислотой. Активность церулоплазмина (ЦП) определяли экспресс-методом по Э.В.Тэну (1981). Содержание ß-каротина в сыворотке крови определяли по Кари и Прейсу в модификации Юдкина; витамина Е - по реакции с аа' - дипиридилом, витамина С по реакции восстановления трёхвалентного железа в двухвалентное (И.П. Кондрахин, 2004).

В ходе проведения эксперимента также оценивали молочную продуктивность коров методом контрольных доек. Массовую долю жира и массовую долю белка в молоке определяли с помощью ультразвукового анализатора «Лактан 1-4» (Россия).

Расчёт экономической эффективности применения тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими природными цеолитами для коррекции биохимического статуса проведён в соответствии с «Методикой определения экономической эффективности ветеринарных предприятий» (М., 1982).

Полученные данные проведенных исследований подвергали биометрической обработке с использованием критерия достоверности по Стьюденту и коэффициента корреляции в компьютерной программе MS Office Excel 2007.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Оценка биохимического статуса у коров при промышленном и транспортном стрессах

В ходе первой серии опытов по результатам проведённых нами исследований у коров после транспортировки (1-я группа) и в условиях промышленного содержания (2-я группа), установлено

повышение МДА в сыворотке крови в 2,5 и 1,8 раза и снижение ЦП в 1,4 и 1,2 раза, относительно референтных значений (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели системы ПОЛ и ферментативного звена АОС у высокопродуктивных коров после транспортировки и при промышленном содержании_

Показатели референтные значения Группы животных

1 -я группа (транспортный стресс) 2-я группа (промышленный стресс)

МДА, мкмоль/л 0,3-0,4 0,77±0,040 0,48±0,012

ЦП, мкмоль/л 1,60-1,84 1,27±0,047 1,50±0,016

Сравнительный анализ показателей пероксидации у коров после транспортировки и у коров, содержащихся в условиях промышленного комплекса, говорит о наличии у них окислительного стресса, характеризующегося увеличением уровня свободно-радикального окисления и снижением антиоксидантной защиты,. При этом отмечается более высокий уровень пероксидации у коров после транспортировки (1,6 раза), и более низкий уровень антиоксидантной защиты (в 1,2 раза) по сравнению с коровами 2-ой группы, что говорит о большем напряжении у них стресс-лимитирующих систем.

При действии стрессов, одним из механизмов, направленных на поддержание гомеостаза, является работа системы кислотно-щелочного равновесия, которая жестко регулируется во внутренней среде организма. Поэтому рН крови и другие параметры кислотно-щелочного баланса могут служить показателями адаптации к условиям среды. Незначительные изменения активной кислотности крови могут сопровождаться серьезными нарушениями, такими, как изменение активности ферментов и проницаемости клеточных мембран, физико-химических параметров коллоидов клетки и межклеточного пространства. В случае, когда адаптационные механизмы организма не могут помешать нарушению баланса концентрации ионов, появляются изменения в системе кислотно-щелочного равновесия.

При транспортном стрессе у коров отмечены изменения показателей кислотно-щелочного равновесия в сторону ацидоза, отличающегося, прежде всего значительным отрицательным сдвигом избытка буферных оснований ВЕ на 51,1%. Недостаток оснований связан с уменьшением содержания бикарбонатов в сыворотке крови ВВ (буферных оснований) на 20%, 8В (стандартного бикарбоната) на 4,7%, АВ (истинного бикарбоната) на 3,4% по сравнению с физиологической нормой. Буферные основания крови используются на

нейтрализацию кислых продуктов обмена, но полной компенсации не происходит, активная кислотность крови (рН) сдвинута в кислую сторону на 0,4%. Респираторный компонент баланса (рС02) находился на верхней границе нормы (рисунок 2).

Рисунок 2 - Показатели кислотно-щелочного равновесия при транспортном и промышленном стрессах у коров

ММ£Т.СТ. 60

_ ■референтные

50 значения

40

Ятрансгюршый 30 "Р^

громышшнный — стресс 10

При промышленном стрессе отмечается также смещение показателей кислотно-щелочного обмена в кислую сторону, характеризующееся снижением рН ниже нормы на 0,3%, недостатком буферных оснований ВЕ на 17,6%, и дефицитом ВВ на 5,6%, 8В на 2,1%, АВ находилось на нижней границе физиологической нормы. Отмечается существенное уменьшение парциального давления углекислого газа рС02 (на 15,3%).

После транспортировки отмечаются более выраженные изменения в кислотно-щелочной системе по показателям концентрации буферных оснований и рС02 по сравнению со 2-ой группой. Эти нарушения свидетельствуют о большем напряжении физиолого-биохимических систем организма, и как следствие, характеризуются большим образованием кислых продуктов в процессе обмена веществ.

Анализ состояния показателей кислотно-щелочной системы у обследованных нами коров показывает, что при развитии стресс-реакции в крови регистрируется метаболический ацидоз.

Между показателями кислотно-щелочного равновесия и оксидантно-антиоксидантной системы были установлены

положительные корреляционные связи, что позволяет предположить нарушение показателей кислотно-щелочного равновесия в условиях усиления пероксидации при различных патологических процессах и состояниях.

В ходе эксперимента была установлена положительная корреляция между уровнем МДА и показателем избытка буферных оснований ВЕ (г=0,36); активностью ЦП и ВЕ (г=0,40) у обследованных животных.

У коров после транспортировки и при промышленном содержании наряду с нарушениями в оксидантно-антиоксидантной системе и системе кислотно-щелочного равновесия, отмечены изменения показателей белкового, углеводного и липидного обменов относительно референтных значений.

Так, у коров при транспортном и промышленном стрессах отмечено повышение ЛДГ в 1,5 и 1,3 раза относительно референтных значений; показатели билирубина, мочевины, креатинина, АЛТ, АСТ, КФК, ЩФ, ГТТ, были на верхней границе референтных значений, а глюкозы и холинэстеразы - на нижней. При транспортном стрессе общий белок был ниже на 4,1%, а при промышленном в пределах физиологической нормы.

В показателях липидного обмена при транспортном и промышленном стрессах отмечено повышение холестерина на 17,6% и 9,7%, триглицеридов на 63,3% и 48,3%, ЛПНП 19% и 12%; ЛПОНП на 8,9% и 4,4%; снижение содержания ЛПВП 28,8% и 13,7%. Была установлена отрицательная корреляция между уровнем МДА и ЛПВП (г=-0,32); МДА и ЛПНП (г=-0,47); МДА и ЛПОНП (г=-0,60) (рисунок 3).

ммоль/л 6 ^ 5,2

_£Д»„

■4г?6~

■ референтные . 5 знздения

транспортный 3 стресс

промышленный

стресс

Холестерин, ТГ, ммоль/л ЛПВП,ед ЛПНП,ед ЛПОНП, ед ммоль/л

Рисунок 3 - Показатели липидного обмена у коров при транспортном и промышленном стрессах

У животных в условиях транспортного и промышленного стрессов изменяются показатели минерального и витаминного обменов. В сыворотке крови ниже нормы отмечено содержание кальция - на 28% и 17,2%; магния - на 25,6% и 14,6%; натрия - на 20,3% и 14,5%; фосфора - на 13,8% и 0,7%; меди - на 25,1% и 12,6%; цинка - на 14,4% и 7,6%; железа - на 25,9% и 16,4%, кобальта - на 11,8% и 1,9%; витамина С на 5,8% и 1,2%, Р-каротина на 5,8 и 1,2%, витамина Е на 11,1% и 3,3%, марганец находился в пределах физиологической нормы.

3.2 Использование хотынецких цеолитов и тимьяна обыкновенного в качестве средств антиоксидантного действия у коров при транспортном и промышленном стрессах

В зависимости от комбинаций, вносимых в рацион добавок было сформировано из коров после транспортировки 3 группы и 3 группы из коров, содержащихся в условиях промышленного комплекса, по 10 голов в каждой: первая и четвертая группы (контроль) получала только основной рацион, вторая и пятая группы — основной рацион и тимьян обыкновенный, третья и шестая группы — основной рацион, цеолиты и тимьян. Все группы животных формировались из нетелей на 5-й месяц стельности для коррекции выявленных у них физиолого-биохимические нарушений.

Цеолиты добавляли в рацион коров в количестве 3% от сухого вещества корма, тимьян обыкновенный из расчета - 15 г на 100 кг живой массы коровы.

Кровь для исследований брали в утренние часы до кормления из яремной вены до начала опыта, а затем на 14-ый и 28-ой дни опыта.

В ходе проведения эксперимента у коров опытных групп при транспортном стрессе, получавших тимьян обыкновенный в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами, установлены следующие биохимические изменения относительно контрольных групп: на 14-й и 28-й день опыта уровень МДА в сыворотке крови коров, получавших только тимьян обыкновенный, был ниже по сравнению с таковым у животных контрольной группы на 17,4% (Р<0,05) и 21% (Р<0,05), соответственно. Параллельно с уменьшением содержания МДА, у животных, получавших траву тимьяна, было установлено увеличение активности церулоплазмина на 8,9% (Р<0,05) и 16,9% (Р<0,05).

В группе животных, получавших тимьян и хотынецкие цеолиты, на 14-й и 28-й дни опыта значение МДА были ниже на 29% (Р<0,01) и 42%, а церулоплазмина на 25,3% (Р<0,001) и 27,5% выше (рисунок 4).

Рисунок 4 Влияние тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими цеолитами на содержание МДА и активность ЦП в сыворотке крови коров при транспортном стрессе

ммоль/л ■ контрольная

2 -г*"' " ................группа

1,8

кормление

1,4 ^ И : тимьяном

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

доопьпа на14йдень на28йдень доопыта на14йдень на28йденьдни опыта, МДА МДА МДА ЦП ЦП показатели

кормление

цеолитами

При промышленном стрессе на 14-й и 28-й дни опыта уровень МДА в сыворотке крови коров, получавших тимьян обыкновенный, был ниже по сравнению с животными контрольной группы на 16,7% (Р<0,05) и 29% (Р<0,05), активность ЦП выше на 10,2% (Р<0,05) и 24,3% (Р<0,05). В группе животных, получавших тимьян и ХЦ, на 14й и 28й дни опыта значение МДА были ниже на 18,7% (Р<0,01) и 33%, а церулоплазмина на 23,1% (Р<0,001) и 47,2% выше (рисунок 5).

Рисунок 5 Влияние тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими цеолитами на содержание МДА и активность ЦП в сыворотке крови коров при промышленном стрессе

доопьпа на 14йдень на28йдень доопьпа на14йдень на28йдень дниопыта, МДА МДА МДА ЦП ЦП показатели

кормление тимьяном и цеолитами

ммоль/л

2,5

■ конгрольная группа

2,07

кормление тимьяном

На 14-й день от начала эксперимента во 2-ой, 3-ей, 5-ой и 6-ой группах произошли изменения в показателях, характеризующих ацидотические нарушения, связанные с действием стрессов, сопровождающихся повышенным уровнем обменных процессов и накоплением кислых продуктов метаболизма (таблица 2).

Так отмечен отрицательный сдвиг избытка буферных оснований ВЕ, характеризующийся увеличением по сравнению с контрольной группой на 2,9%; 27,2%; 1,28% и 20,76% (Р<0,01); концентрация активных ионов рН увеличилась на 0,27% (Р<0,01); 0,41%(Р<0,05); 0,27% (Р<0,05) и 0,82%. Снижается парциальное давление рС02 на 0,36%; 10,3% (Р<0,01), предположительно, как компенсаторная реакция, и увеличивается в 5-й и 6-й группах на 1,6% и 7,1%. Содержание буферных оснований ВВ стало выше на 3,5%; 5,2%; 2,6% и 4,6%; БВ на 5%; 15,3% (Р<0,05); 7,5% и 15,5% (Р<0,05); АВ на 7,5% (Р<0,05); 18,1% (Р<0,01); 7,7% (Р<0,05) и 16,8% (Р<0,01), относительно контрольной группы.

На 28-ой день эксперимента в биохимических показателях сыворотки крови сохранилась тенденция, выявленная на 14-й день после применения тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими цеолитами. У коров 2-ой, 3-ей, 5-ой и 6-ой опытных групп увеличилась концентрация активных ионов рН на 0,27%; 0,5%; 0,27% (Р<0,05) и 0,95%; ВВ на 3,8%; 5%; 3,8% и 6,3% (Р<0,05); 8В на 7,5%; 14,4% (Р<0,05); 9,3 % и 19,2% (Р<0,01); АВ на 13%; 19,3% (Р<0,01); 13,5%; 20,9% (Р<0,01); ВЕ на 4,6%; 43,7%; 17,8% и 36,5%, тогда как в контрольной группе значения показателей ВЕ все ещё оставались ниже нормы; во 2-ой и 3-ей группе уменьшилось рСОг на 8,4%; 14,0% (Р<0,01), а в 5-ой и 6-ой группах увеличилось на 2,9% и 10,1%.

Положительные сдвиги в системе кислотно-щелочного баланса, очевидно можно объяснить влиянием минеральной добавки (хотынецких природных цеолитов), способствующей ускорению обмена ионов в крови и сглаживающей проявления нарушений кислотно-щелочного равновесия. Фенольные соединения, содержащиеся в тимьяне обыкновенном являются антиоксидантами, снижающими окислительные сдвиги при действии стресс-факторов, следовательно, также положительно влияющими на кислогно-щелочное равновесие.

Таблица 2 - Кислотно-щелочной баланс в сыворотке крови у коров после транспортировки и в условиях

Показатели группы «ивотных дни опыта (транспортный стресс) дни опыта (промышленный стресс)

до начала опыта на 14 день на 28 день до начала опыта на 14 день на 28 день

рН, ед Контр ОР 7,32±0,005 7,33+0,005 7,34+0,004 7,34+0,006 7,34+0,005 7,34+0,005

ОР+Т 7,32+0,005 7,35+0,006** 7,36+0,007* 7,33+0,006 7,36+0,007* 7,37+0,006*

ОР+Т+ХЦ 7,31+0,006 7,36+0,005** 7,38+0,005 7,32+0,005 7,40+0,007 7,42+0,007

рсо2, мм.рт.ст. Контр ОР 55,57+0,897 55,48+1,030 53,58+1,317 39,10+0,514 42,47+2,047 43,10+1,759

ОР+Т 55,64+0,868 55,28+1,125 49,10+1,594 39,78+1,421 43,16+2,370 44,35+1,972

ОР+Т+ХЦ 55,7±0,887 49,79+1,100** 46,08+1,063** 40,06+1,483 45,49+2,082 47,47+1,858

ВВ, ммоль/л Контр ОР 42,96+0,803 43,58+0,786 44,3+0,850 43,21+0,715 44,02+0,649 44,39+0,871

ОР+Т 43,10+0,808 45,09+0,701 45,98+0,741 43,16+0,655 45,15+0,715 46,07+0,733

ОР+Т+ХЦ 42,67+0,831 45,83+0,897 46,53+0,589 43,09+0,754 46,06+0,823 47,18+0,538*

8В, ммоль/л Контр ОР 19,09+0,417 19,36+0,417 20,19+0,399 19,44+0,504 19,83+0,444 20,31+0,647

ОР+Т 18,97+0,403 20,32+0,505 21,71+1,083 19,49+0,517 21,31+0,496 22,2+1,104

ОР+Т+ХЦ 18,99+0,402 22,33+0,992* 23,09+0,967* 19,37+0,523 22,91+1,064* 24,2+0,978**

АВ, ммоль/л Контр ОР 18,41+0,417 18,90+0,210 19,24+0,210 19,61+0,434 19,83+0,444 20,19+0,399

ОР+Т 18,32+0,441 20,32+0,505* 21,71+1,083 19,57+0,440 21,35+0,483* 22,92+1,323

ОР+Т+ХЦ 18,44+0,336 22,33+0,992** 22,95+0,910** 19,53+0,414 23,17+1,044** 24,42+0,867**

ВЕ, ммоль/л Контр ОР -5,29+0,151 -5,14+0,145 -5,10+0,15 -4,05+0,142 -3,9+0,189 -3,71+0,202

ОР+Т -5,30+0,125 -4,99+0,162 -4,19+0,178 -4,06+0,171 -3,85+0,205 -3,54+0,195

ОР+Т+ХЦ -5,34+0,151 -3,74+0,212 -3,24+0,316 -4,10+0,179 -3,09+0,146** -2,09+0,307**

Различия статистически достоверны: *-Р<0,05; **-Р <0,01; ***-Р <0,001 - по отношению к контрольной группе

При анализе липидов сыворотки крови было установлено, что у коров 2-ой и 3-ей опытных групп на 14-й день эксперимента содержание холестерина было меньше по сравнению с контрольной фуппой на 6,4% и 9,5% соответственно, триглицеридов - на 12% и 16,3%, ЛПНП — 7,6% и 13,9% (Р<0,001), ЛПОНП - 3,1 и 17,3%, увеличиваются ЛПВП - 14,0% и 66,7%, относительно контрольной группы. На 28-ой день холестерин уменьшился на 8,5% и 13,6% (Р<0,01); триглицериды - на 11,5 и 30,6% (Р<0,01); ЛПНП - 15,4% и 31,9% (Р<0,001); ЛПОНП - 3,1% и 32,6%, увеличиваются ЛПВП - 24,1 % и 92,2% (рисунок 6).

Рисунок 6 Динамика показателей липидного обмена при использовании в кормлении коров тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов при транспортном стрессе

ЛПНП, ед ЛПВП, ед ЛПОНП, ед

до опыта 28-й день до опыта 28-й день

тимьяном

■тштролиая

кормление

двммноми

цеолитами

На 14-й день в 5-ой и 6-ой опытных групп содержание холестерина было меньше относительно контрольной группы на 6,2% (Р<0,01) и 8,3% (Р<0,01); триглицеридов - на 12,0% и 16,3%; ЛПНП - на 8,5% и 15,2% (Р<0,05), ЛПОНП - на 3,2% и 18,1%; увеличиваются ЛПВП - на 8,7% (Р<0,01) и 52,2%, относительно контрольной группы. На 28-ой день холестерин уменьшился на 7,7% и 12,5% (Р<0,01), триглицериды - на 13,2% и 35,3%; ЛПНП - на 18,7% и 34,1%; ЛПОНП - на 6.4% и 34,0%, увеличиваются ЛПВП - на 14,3% (Р<0,01) и 70,7% (рисунок 7).

ЛПНП, ед ЛПВП, ед ЛПОНП, ед

« кормление

• -■•контрольная ____гр.уши____

0,96

до опыта 28-и день

до опыта

28-й день

до опыта

28-й день

кормление тамьяжЖГй -цеолитами- ■

Рисунок 7 Динамика показателей липидного обмена при использовании в кормлении коров тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов при промышленном стрессе

К 28-му дню эксперимента в опытных группах установлена также оптимизация ряда других биохимических показателей при применении в кормлении коров тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами. Так, у коров во 2-ой, 3-ьей, 5-ой и 6-ой опытных групп увеличилось содержание глюкозы на 7,9%; 12,3% (Р<0,01); 7,3% и 12,5% (Р<0,01); общего белка на 4,5% (Р 0,01); 7% (РП0,01); 5,1% и 6,3%; уменьшилась концентрация мочевины на 4,0%; 8,0%; 4,9% и 9,8% (Р<0,05); креатинина на 6,1%; 10,6%; 5,8% и 10,3% (Р<0,01); билирубина на 8,6% (Р<0,01), 13,3% (Р<0,01), 9,9% (Р<0,05) и 14,2% (Р<0,001).

Также отмечено снижение активности ферментов: AJIT на 15,3%; 18,8%; 13,9% (Р<0,001) и 13,8%(Р<0,01); ACT на 11,5%; 14,4% (РП0,05); 10,7% (Р<0,01) и 15% (Рп0,001); ЛДГ на 7,6%; 8,9% (РП0,05); 8,9% (Р<0,01) и 9,9% (Ри0,01); КФК на 6,0%; 11,4%; 3,9% и 7,8%; ЩФ на 4,8%; 11,2% (Pl0,01); 3,8% и 10,6%; ГГТ на 14,0% (РП0,05); 19,3% (РП0,05); 15,6% и 23,5%; повышение ХЭ на 3,7%; 6,8% (Р<0,01); 4,8% (Р<0,01) и 9,0% (Р<0,01).

Увеличивается содержание витаминов: Р-каротина — на 20%; 35%; 18,1% и 32,3%; витамина С - 7,5% (Р<0,01); 14,5%; 6,8% (Р<0,01) и 14,2%; витамина Е - 5,8% (Р<0,01); 28,8%; 5,0% и 28,3%.

Оптимизация показателей минерального обмена: количество кальция увеличивается на 8,5%; 41,3%; 13,5% (Р<0,05) и 44,2%; магния

- на 29,6%; 44,9%; 12,6% (Р<0,05) и 41,9%; натрия - на 10,75; 25,4%; 4,1% и 17,6% (Р<0,05); фосфора - на 8,8%; 26,4%; 9,5% и 24,9%; меди

- на 39,3%; 48,8%; 25,7% (Р<0,001) и 42,3% (Р<0,001); магния - на 5,5%; 73,9%; 43% и 60%; цинка - на 14,4% (Р<0,01); 31,4% (Р<0,01); 13,8% (Р<0,01) и 34,5% (Р<0,01); железа - на 25,4%; 51,6%; 26,9% и 54,5%; Со - на 20,8%; 40,5% (Р<0,01); 20,9% и 46,7% (Р<0,05).

Положительное влияние хотынецких цеолитов и тимьяна обыкновенного на оксидантно-антиоксидантную систему, минеральный, белковый, углеводный, липидный обмены при технологическом и транспортном стрессах у коров можно объяснить тем, что хотынецкие цеолиты, обладая сорбционной способностью, являются также источниками минеральных элементов, что приводит к увеличению активности ферментов-антиоксидантов. Адаптогенное действие хотынецких цеолитов усиливается антиоксидантными свойствами тимьяна обыкновенного.

На основании результатов проведенных исследований было установлено, что наибольшей эффективностью у высокопродуктивных коров голштинской породы при транспортном и промышленном стрессах обладает комплекс «хотынецкие цеолиты + тимьян», что подтверждается показателями системы ПОЛ-АОС, КЩС и другими характеристиками биохимического статуса. Объективным показателем уровня адаптационных процессов у коров после транспортировки и в условиях промышленного комплекса является молочная продуктивность. Применение предлагаемого комплекса привело к увеличению среднесуточного удоя у коров на 3,9% (Р<0,01) и 5,5% (Р<0,01); МДЖ в молоке на 3,7% и 1,9%; МДБ - на 2,5% и 1,6%.

3.3 Способ коррекции биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокоудойных коров при транспортном и промышленном стрессах

Предлагаемый нами способ заключается в следующем: дополнительно к основному рациону добавляют хотынецкие цеолиты в количестве 3% от сухого вещества корма, тимьян обыкновенный из расчета - 15 г на 100 кг живой массы коровы в течение 28-ми дней однократно утром путем смешивания с комбикормом рациона.

Применение данного комплекса при транспортном и промышленном стрессах привело к увеличению среднесуточного удоя у коров на 3,9% (Р<0,01) и 5,5% (Р<0,01), соответственно, МДЖ в молоке на 3,7% и 1,9%, МДБ - на 2,5% и 1,6%. Экономический эффект составил 34 тыс.руб. и 47тыс.руб. дополнительной прибыли в расчете на 100 голов высокопродуктивных коров за 100 дней лактации.

ВЫВОДЫ

1. Оценка адаптационных процессов при транспортном и промышленном стрессах у высокопродуктивных коров показала у них высокий уровень пероксидации (МДА в 1,8 раза (Р<0,01) и 2,5 раза (Р<0,01) выше референтных значений) и низкий уровень антиоксидантной защиты (ЦП ниже нормы в 1,2 раза (Р<0,01) и 1,4 раза (Р<0,01)).

2. При транспортном и промышленном стрессах у коров на фоне высокой пероксидации отмечены изменения показателей кислотно-щелочного равновесия в сторону ацидоза, характеризующегося снижением рН ниже нормы на 0,4% и 0,3%, избытка буферных оснований ВЕ - на 51,1% и 17,6%; ВВ - 20,0% и 5,6%; БВ - 4,6 и 2,1%; АВ - 3,4% и на нижней границе нормы; рС02 -норма и выше на 15,3%.

3. Между показателями, характеризующими уровень свободно-радикального окисления и состояния антиоксидантной системы, с показателями кислотно-щелочного равновесия установлена положительная корреляция (МДА и ВЕ (г=0,36); ЦП и ВЕ (г=0,40), что может быть использовано для разработки оптимального алгоритма диагностики и мониторинга адаптационных процессов.

4. Высокий уровень пероксидации при транспортном и промышленном стрессах у высокоудойных коров голштинской породы сопровождается нарушениями показателей углеводного, белкового, липидного обменов; отмечено повышение повышение ЛДГ в 1,5 и 1,3 раза относительно референтных значений; показатели билирубина, мочевины, креатинина, АЛТ, АСТ, КФК, ЩФ, ГГТ, были на верхней границе референтных значений, а глюкозы и холинэстеразы — на нижней. При транспортном стрессе общий белок был ниже на 4,1%, а при промышленном в пределах физиологической нормы. В сыворотке крови ниже нормы отмечено содержание кальция - на 28% и 17,2%; магния - на 25,6% и 14,6%; натрия - на 23,8% и 15,4%; фосфора - на 13,8% и 2,6%; меди - на 25,1% и 12,5%; цинка - на 14,5% и 7,6%; железа - на 25,9% и 16,4%, кобальта - на 11,8% и 1,9%, витамин С - на 5,8% и 1,2%, р-каротина - на 5,8 и 1,2%, Е - на 11,1% и 3,3%, марганец находился в пределах физиологической нормы.

5. При транспортном и промышленном стрессах отмечено повышение холестерина на 17,6% и 9,7%, триглицеридов на 63,3% и 48,3%, ЛПНП на 19% и 12%; ЛПОНП на 8,9% и 4,4%; снижение содержания ЛПВП 28,8% и 13,7%. Между показателями, характеризующими уровень свободно-

радикального окисления и липопротеидами установлена отрицательная корреляция: МДА и ЛПВП (г=-0,32), МДА и ЛПНП (г=Ч),47), МДА и ЛПОНП (г=-0,60).

6. Использования тимьяна обыкновенного в кормлении коров в чистом виде при транспортном и промышленном стрессах к 28-му дню опыта привело к следующим положительным изменениям в системе ПОЛ-АОС: МДА были ниже на 29% (Р<0,01) и 42%, а ЦП на 25,3% (Р<0,001) и 27,5% выше; КЩР - увеличилась концентрация активных ионов рН на 0,27% и 0,27%(Р<0,05); ВВ на 3,8% и 3,8%; БВ на 7,5% и 9,3%; АВ на 13% и 13,5%; ВЕ на 4,6% и 17,8%; во 2-ой группе уменьшилось рС02 на 8,4%, а в 5-ой увеличилось на 2,9%.

7. Более выраженное благоприятное действие отмечается при совместном использовании тимьяна обыкновенного в комплексе с хотынецкими цеолитами. При этом установлено, что к 28-му дню опыта значение МДА было ниже на 29% (Р<0,01) и 42%, ЦП выше на 25,3% (Р<0,001) и 27,5%; увеличились значения рН на 0,27% (Р<0,05) и 0,95%, ВВ на 3,8% и 6,3%(Р<0,05), БВ на 9,3% и 19,2% (Р<0,01), ВЕ 4,6% и 43,7%, АВ 12,2% и 19,5% (Р<0,01), рС02 2,9% и 10,1%; относительно контрольной группы.

8. Интегральная оценка системы ПОЛ-АОС, КЩС и других биохимических характеристик показала возможность использования тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами для достижения адаптогенного эффекта при транспортном и промышленном стрессах.

9. При промышленном и транспортных стрессах у коров при использовании в кормлении тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими природными цеолитами на 28-й день эксперимента отмечается положительная динамика в показателях углеводного, белкового, витаминного, минерального обменов:

- увеличилось содержание глюкозы на 12,3% (Р<0,01) и 12,5%(Р<0,01), общего белка на 7% (РС0,01) и 6,3%; уменьшилась концентрация мочевины на 8,0% и 9,8% (Р<0,05); креатинина на 10,6% и 10,3% (Р<0,01); билирубина на 13,3% (Р<0,01) и 14,2% (Р<0,001);

- снизилась активность ферментов: АЛТ на 18,8% и 13,8% (Р<0,01); АСТ на 14,4% (Ри0,05) и 15% (РП 0,001); ЛДГ на 8,9% (РС0,05) и 9,9% (Р 0,01); КФК на 11,4% и 7,8%; ЩФ на 11,2% (РС0,01) и 10,6%; ГГТ на 19,3% (Ри0,05) и 23,5%; повысилась активность ХЭ на 6,8% (Р<0,01) и 9,0% (Р<0,01);

- увеличилось содержание витаминов: ß-каротина — на 35% и 32,3%; витамина С - 14,5% и 14,2%; витамина Е - 28,8% и 28,3%;

- повысилось содержание минеральных элементов: кальция - на 41,3% и 44,2%; магния - на 44,9% и 41,9%; натрия - на 25,4% и 17,6% (Р<0,05); фосфора - на 26,4% и 24,9%; меди - на 48,8% и 42,3% (Р<0,001); магния - на 73,9% и 60%; цинка - на 31,4% (Р<0,01) и 34,5% (Р<0,01); железа - на 51,6% и 54,5%; кобальта - на 40,5% (Р<0,01) и 46,7% (Р<0,05).

10. Комплексное использование хотынецких природных цеолитов и тимьяна в качестве средств адаптогенного действия у высокопродуктивных коров при транспортном и промышленном стрессах на фоне основного рациона способствует повышению молочной продуктивности, о чем свидетельствует увеличение среднесуточного удоя на 3,9% (Р<0,05) и 5,5% (Р<0,05), соответственно, МДЖ в молоке на 1,9% (Р<0,05) и 1, 5%, МДБ - на 1,6% и 1,4% (Р<0,05).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Предлагаем производству при транспортном и промышленном стрессах у высокопродуктивных коров голштинской породы в качестве средств адаптогенного действия использовать хотынецкие природные цеолиты в количестве 3% от сухого вещества корма, тимьян обыкновенный из расчета - 15 г на 100 кг живой массы коровы в течение 28-ми дней однократно утром путем смешивания с комбикормом рациона.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бойцова O.A. Активность лактатдегидрогеназы у высокопродуктивных коров при использовании в кормлении тимьяна обыкновенного / Н.И. Ярован, Бойцова O.A. // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых «Животноводство России в условиях ВТО: от фундаментальных и прикладных исследований до высокопродуктивного производства», Орел.-2013.-С.440-443.

2. Бойцова O.A. Белковые фракции сыворотки крови голштинских коров при использовании в кормлении тимьяна обыкновенного / Н.И. Ярован, O.A. Бойцова // Материалы VI Международной заочной

научно-практической Интернет-конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству», Орел. — 2013. — С.61-63.

3. Бойцова О.А. Профилактика нарушений в оксидантно-антиоксидантной системе у сельскохозяйственных животных / Д.С. Учасов, Н.И. Ярован, Е.В. Бондаренко, О.А. Бойцова // Фундаментальные исследования. - 2013. - №10(3). - С.584-588.

4. Бойцова О.А. Влияние тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими цеолитами на содержание липидов в крови высокоудойных коров при транспортном стрессе / О.А. Бойцова., Н.И. Ярован //Materialy IX Miçdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Wschodnie partnerstwo - 2013» Volume 27. Chemia i chemiczne technologie. Weterynaria.: Przemysl. Nauka i studia - 88 str. - C. 44-48.

5. Бойцова O.A. Влияние тимьяна обыкновенного на уровень холестерина в крови высокоудойных коров в условиях промышленного комплекса / Н.И. Ярован, О.А. Бойцова // Зоотехния. -2013.-№10.-С.11.

6. Boytsova О.А. The efficiency of using common Thyme (Thymus vulgaris) for the correction of biochemical status of highly productive cows under the transport stress / O.A. Boytsova // Vestnik OrelGAU, №5(44). -2013.-Pp. 13-17.

7. Бойцова O.A. Адаптогенное действие тимьяна обыкновенного и хотынецких цеолитов при транспортном стрессе у высокоудойных коров / Н.И. Ярован, О.А. Бойцова // Всероссийская научно-практическая конференция «Научно-практические аспекты развития животноводства в современных условиях аграрного производства», Мичуринск.-2013.-С. 19-23.

8. Бойцова О.А. Активность холинэстеразы у высокоудойных коров при транспортном стрессе с использованием в кормлении тимьяна и его комплекса с хотынецкими цеолитами / Н.И. Ярован, О.А. Бойцова // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика», Воронеж. - 2013. №3 (3). - С. 246-250.

9. Бойцова О.А. Влияние тимьяна обыкновенного на активность ферментов в крови у высокопродуктивных коров / Н.И. Ярован, О.А. Бойцова // Актуальные вопросы постдипломного образования в ветеринарной медицине: материалы международной научно-практической конференции, Волгоград. -2013.-С. 60-63

Подписано в печать 18.11.2013 г. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Заказ 132. Тираж 100 экз. Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2013, Орел, бульвар Победы, 19

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бойцова, Ольга Анатольевна, Орел

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «Орёл ГАУ»)

04201454666 Бойцова Ольга Анатольевна

На правах рукописи

Тема: «Влияние тимьяна обыкновенного и его комплекса с хотынецкими природными цеолитами на процессы адаптации у высокопродуктивных коров в условиях

индустриальной технологии»

03.01.04- Биохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор кафедры химии Ярован Н.И.

Орел - 2013

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................3

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................8

1.1 Стресс и его виды в условиях индустриальной технологии.........................8

1.2 Патогенез общего адаптационного синдрома..............................................14

1.2.1 Биохимические процессы, лежащие в основе стресс-реакции................20

1.2.2 Свободные-радикалы в механизме развития стресса...............................24

1.2.3 Роль активных форм кислорода в патогенезе стресс-синдрома..............26

1.3 Физиологические системы антиоксидантной защиты биологического организма................................................................................................................30

1.4 Кислотно-щелочное состояние животного организма, как одна из основных характеристик адаптационных процессов........................................35

1.5 Способы коррекции и профилактики стрессовых состояний в

животноводстве.....................................................................................................41

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...............................46

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ.....................................................................................................51

3. 1 Характеристика биохимического статуса у высокопродуктивных коров при промышленном и транспортном стрессах...................................................51

3.2 Использование хотынецких природных цеолитов и тимьяна обыкновенного в качестве средств антиоксидантного действия у коров при транспортном и промышленном стрессах..........................................................70

3.3 Способ коррекции биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокопродуктивных коров при транспортном и

промышленном стрессах......................................................................................98

ВЫВОДЫ...............................................................................................................99

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................................................102

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................104

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................127

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При переходе на более интенсивный уровень молочного скотоводства возникает необходимость использования высокоудойных коров, дающих большую продуктивность. Породы коров, разводимых в России, имеют богатый и разнообразный генофонд, но не всегда удовлетворяют требованиям производства по молочной продуктивности. Использование импортных генотипов высокопродуктивных коров и ориентация их на высокую молочную продуктивность часто связаны с повышенной стресс-чувствительностью, приводящей к развитию стресс-реакции и нарушению процессов адаптации после длительных транспортировок животных, а также при содержании их в условиях промышленных комплексов. Адаптация высокопродуктивных коров к стресс-факторам, сопровождающим индустриальную технологию ведения молочного скотоводства, является одной из актуальных проблем животноводства. Нагрузка на адаптационные возможности организма высокоудойных коров при данной технологии резко возрастает, при этом велика вероятность возникновения физиолого-биохимических нарушений, связанных с возникновением окислительного стресса в условиях дисбаланса функционирования пероксидантно-антиоксидантной системы (Кальницкий Б.Д., Харитонов Е.Л., 2001; Крапивина Е.В., 2001; Бузлама B.C., 2000; Рецкий М.И. и др., 2001; Сапего Н.И., Плященко С.И., 2005; Сафонов В.А., 2011). В организме включаются механизмы, направленные на поддержание постоянства внутренней среды организма, одними из основных показателей которого являются характеристики свободно-радикального окисления, антиоксидантной защиты и кислотно-щелочного равновесия.

Оптимизация работы биохимических систем организма животного обеспечивается включением в рационы кормления адаптогенов, что приводит к снижению уровня заболеваемости и падежа животных, повышению

продуктивности (Мозгов И.Е., 1966; Boushy A.R., 1990; Харитонова И.Г., 1991; Grys S., 1992; Коновалов A.B., 1995; Гаджиева Б.А., 1998; Темный Н.В., Приступа В.И., 1999; Бузлама B.C., 2000; Редкий М.И. с соавт., 2001; Черноградская Н.М., 2010).

При этом одной из задач в системе обеспечения защиты здоровья животных является использование эффективных и безопасных адаптогенов природного происхождения. К таковым можно отнести также тимьян обыкновенный и хотынецкие природные цеолиты, обладающие уникальными свойствами, низкой токсичностью и высокой биологической активностью. Отказ от химиотерапевтических средств и замена их лекарственными растениями, несомненно, могут положительно повлиять на уровень экологической безопасности пищевых продуктов животного происхождения.

Несмотря на имеющийся большой интерес исследователей к проблеме нарушений биохимического статуса в процессах адаптации при технологическом и транспортном стрессах у высокопродуктивных импортных коров, актуальными являются поиск средств и разработка способов коррекции и профилактики этих нарушений.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение биохимического статуса в реализации адаптационных процессов при транспортном и технологическом стрессах у высокоудойных коров голштинской породы и разработка способов коррекции выявленных нарушений с использованием в качестве адаптогенных средств тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. произвести оценку адаптационных процессов по состоянию антиоксидантной системы, кислотно-щелочного равновесия и других биохимических показателей при технологическом и транспортном стрессах у высокопродуктивных коров в условиях промышленной технологии;

2. установить корреляционные связи между показателями: перекисного окисления (МДА) и кислотно-щелочного равновесия (ВЕ); антиоксидантной системы (ЦП) и кислотно-щелочного равновесия (ВЕ); перекисного окисления и липопротеидами (МДА и ЛПВП; МДА и ЛПНП; МДА и ЛПОНП);

3. изучить влияние тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами на биохимический статус и молочную продуктивность высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах в условиях промышленного комплекса;

4. разработать способ коррекции выявленных нарушений с использованием в кормлении тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

Научная новизна работы. Впервые произведена интегральная оценка состояния оксидантно-антиоксидантной системы и показателей кислотно-щелочного равновесия у высокопродуктивных коров в условиях технологического и транспортного стрессов. Предложено использование в качестве адаптогенных средств тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами при транспортном и технологическом стрессах у высокоудойных коров голштинской породы и разработан способ их применения.

Теоретическая значимость. Полученные в ходе исследований результаты расширяют и конкретизируют имеющиеся данные о состоянии биохимического статуса у высокопродуктивных коров голштинской породы в условиях промышленного и транспортного стрессов и научно обосновывают необходимость применения препаратов антиоксидантного действия.

Практическая значимость. Экспериментально подтверждена возможность использования тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов для нормализации адаптационных процессов при технологическом и транспортном стрессах. Разработан способ коррекции

биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах с использованием тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на VI Международной научно-практической Интернет-конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству» (Орел, 2013); Международной научно-практической конференции молодых учёных «Животноводство в России в условиях ВТО: от фундаментальных и прикладных исследований до высокопродуктивного производства», (Орёл, 2013); Miçdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Wschodnie partnerstwo - 2013» Volume 27. Chemia i chemiczne technologie. Weterynaria (Przemysl, 2013); Всероссийской научно-практической конференции «Научно-практические аспекты развития животноводства в современных условиях аграрного производства» (Мичуринск, 2013); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы постдипломного образования в ветеринарной медицине, (Волгоград, 2013); Международной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика», (Воронеж, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, приложений и списка литературы, включающего 216 источников, в том числе 32 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 17 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты интегральной оценки системы ПОЛ-АОС, кислотно-щелочного состояния и других биохимических показателей у высокопродуктивных коров после транспортировки и в условиях содержания в промышленных комплексах;

показатели оксидантно-антиоксидантной системы, кислотно-щелочного состояния и других характеристик биохимического статуса при использовании в кормлении коров тимьяна обыкновенного в чистом виде и в комплексе с хотынецкими природными цеолитами в качестве средств адаптогенного действия;

- способ коррекции биохимического статуса и повышения молочной продуктивности у высокоудойных коров при транспортном и технологическом стрессах с использованием тимьяна обыкновенного и хотынецких природных цеолитов.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Стресс и его виды в условиях индустриальной технологии

В настоящее время перед животноводами остро стоит проблема сохранности и воспроизводства высокопродуктивного скота, способного давать продукцию высокого качества и здоровое потомство (Волкова Е.С., Мукминов Р.Г., 2009).

При этом все большее внимание в современном животноводстве уделяется вопросам стрессов и их профилактике (Ткаченко Т.Е., 2003; Сергеева H.H., Дедкова А.И., 2009). Организм животных резко реагирует на неадекватные условия содержания и ухода, воздействие стресс-факторов на организм животного, что является причиной нарушений биохимического статуса у коров (Скнарев С.Н., 2008; Корякина Л.П., 2008; Роженцов А.Л. с соавт., 2009; Лапаев А.О., 2010).

Для разных животных существует определенный предел переносимости действия биотических и абиотических факторов (Ткаченко Т.Е., 2003).

Для привезенных высокопродуктивных коров голштинской породы основными этиологическими факторами возникновения и развития заболеваний и патологических состояний являются стрессы различной природы. Организм высокоудойных коров резко реагирует на все нарушения оптимальных условий кормления (несоответствие рационов кормления уровню продуктивности и их неполноценность) и содержания (температура, влажность воздуха, загазованность, малая продолжительность или отсутствие солнечной инсоляции, отсутствие моциона). Продолжительное действие стресс-факторов приводит к необратимым метаболическим изменениям, вызывающим нарушения адаптационных механизмов и нередко приводящим

к гибели животного (Константиновский A.A., 2008; Ибишов Д.Ф. с соавт., 2010; Лапаев А.О., 2010; West J.W., 2003).

В животноводстве выделяют следующие группы стресс-факторов: физические, кормовые, химические, технологические, травматические, транспортные, биологические, которые наносят большой экономический ущерб животноводству (Преображенский С.Н., Преображенский О.Н., 2001).

К физическим стресс-факторам относят неадекватные параметры микроклимата: температура, относительная влажность воздуха, инсоляция, солнечную радиацию и производственные шумы. К кормовому стрессу приводит недокорм или перекорм животных, несбалансированность рационов, смена рационов, попадание в корма токсинов и др. К химическим стрессам относятся повышение концентрации газов в воздухе (сероводорода, аммиака, углекислого газа и др.), влияние разных фармакологических средств, применяемых в лечении животных. Технологический стресс определяют показатели, сопровождающие данную технологию содержания животных, в том числе недостаток моциона (гиподинамия), и как следствие гипоксия тканей; частые перегруппировки или перемещения, скученное содержание и др. К травматическим стрессам относятся операции, раны, ушибы и различные травмы. Стрессы биологической природы: профилактические вакцинации, инвазионные и инфекционные болезни (Станьков К., 1975; Михайлов H.A., 2007; Преображенский С.Н., Преображенский О.Н., 2001).

Транспортные стрессы вызывают нарушения физиолого-биохимического статуса животных, что ведёт к снижению продуктивности, прироста живой массы и иммунитета (Тихонов С.Л. с соавт., 2007; Преображенский С.Н., Преображенский О.Н., 2001).

Все выше указанные раздражители вызывают нарушения воспроизводительной функции, снижение продуктивности животных, сокращение сроков их хозяйственной эксплуатации, что наносит

экономический ущерб животноводству (Сеин О.Б. с соавт., 2005; Исмагилова Э.Р., 2006).

Организм у высокоудойных коров отличается повышенным обменом веществ и энергии (Самохин В.Т. с соавт., 2004).

На эффективность молочного производства сказываются сроки хозяйственной эксплуатации коров. Причиной малых сроков использования молочного скота является нарушение процессов адаптации к условиям содержания. Увеличение продуктивности коров достигается голштинизацией скота на генетическом уровне, при этом сокращаются сроки хозяйственного использования коров на промышленных комплексах, что повышает затраты на производство (Сударев Н.П. с соавт., 2009).

Усиление метаболических процессов при стрессе неблагоприятно влияет на деятельность молочной железы. При этом уменьшается выработка пролактина, отвечающего за процесс молокообразования. Синергическое действие пролактина отмечается у окситоцина - гормона гипофиза, а адреналин, который вырабатывается при стрессе в большом количестве, угнетает действие окситоцина. Таким образом нарушается молокообразование. Уменьшение молочной продуктивности при воздействии стресс-факторов вызывает также активация катаболизма, что является защитной реакцией организма на стрессовые нагрузки (Piccione G. et.al., 2007).

Адаптация животных к воздействию чрезвычайных раздражителей осуществляется путём изменения функциональных и биохимических систем организма, для работы которых необходима мобилизация метаболических процессов (Родионов Г.В., 2006; Емельянова A.C. с соавт., 2012; Мохов Б.П. с соавт., 2012).

Процессы адаптации в животноводстве формируются с учетом наличия определённых условий среды и генетически обусловленных приспособительных возможностей животных. Адаптационные способности

?!

I ■

коров можно оценить по их поведению, воспроизводительным способностям, продуктивным качествам, срокам хозяйственной эксплуатации (Сеин О.Б. с соавт., 2005). Между продуктивными качествами животных и их живой массой перед первым отелом существует положительная корреляция (Мохов Б.П. с соавт., 2012).

Понятие «стресс» (перевод от английского stress - напряжение) ввел в 1936 году Г. Селье - 'цитата' «стресс - есть неспецифический ответ организма на любое предъявленное ему требование» (Селье Г., 1960; Селье Г., 1982).

Ф.И. Фур дуй под стрессом понимает совокупность неспецифических физиолого-биохимических и психоматических реакций организма в ответ на воздействие экстремальных раздражителей разной природы, вызванных напряжением функциональных систем организма обеспечивающих их мобилизацию для поддержания устойчивого гомеостаза и процессов адаптации (Фурдуй Ф.И., 1986).

По П.Д. Горизонтову под стрессом понимается неспецифическая ответ организма на водействие раздражителей внешней и внутренней среды» (Горизонтов П.Д. с соавт., 1983).

Стрессом считается