CC BY
24
УДК: 636.92.591.133.16
Ключевые слова: кролики, гидроперекиси липидов, ТБК, витамины А и Е, каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза
Key words: rabbits, lipid hydroperoxides, TBA, vitamins А and E, catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase
Лесик Я. В., Федорук Р. С.
активность антиоксидантной системы организма крольчих при выпаивании суспензии хлореллы, сульфата натрия,
хлорида и цитрата хрома
the ACTIVITY of antioxidant SYSTEM IN DOE RABBITS UNDER WATERING CHLORELLA SUSPENSION, SODIUMSUIFATE, CHIORIDE AND CHROMIUM CITRATE
Институт биологии животных Национальной академии аграрных наук Украины
Адрес: 79034, Украина, г. Львов, ул. В. Стуса, 38 Institute of Animal Biology of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine Address: 79034, Ukraine, Lviv, V. Stusa street, 38
Лесик Ярослав Васильевич, к. в. н., ст. научн. сотрудник, зам. директора по инновационно-научной деятельности Lesyk Yaroslav V., Ph.D. in Veterinary Science, Senior Researcher, Deputy Director for Innovation & Research Activities Федорук Ростислав Степанович, д. в. н., проф., член-корр. Национальной академии аграрных наук Украины, зам. директора по научной работе
Fedoruk Rostyslav S., Doctor of Veterinary Science, Professor, Corresponding Member of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, Deputy Director for Research
Аннотация. В статье представлен анализ результатов исследования выпаивания суспензии хлореллы, сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома на состояние антиоксидантной системы организма самок кроликов в период с 105 до 172 суток жизни. Установлено, что применение сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома положительно влияло на активность антиоксидантной системы организма самок и сказалось достоверно меньшим содержанием продуктов перекисного окисления липидов, повышением активности антиоксидантных ферментов и концентрации витаминов А и Е в их крови на 67 сутки исследования по сравнению с контрольной группой. Summary. The paper presents the results of the study on the effect of watering doe rabbits with chlorella suspension, sodium sulfate, chromium chloride and citrate on the state of antioxidant system from 105 to 172 days of life. It has been established that the use of sodium sulfate, chromium chloride and citrate has a positive effect on the activity of the antioxidant system of does. It implies reliably lower content of lipid peroxidation products, increased activity of antioxidant enzymes and concentration of vitamins A and E in their blood on the 67th day of the study compared to the control group.
Введение
В организме животных выработались особые механизмы защиты от деструктивного действия продуктов перекисного окисления липидов, объединенные в систему антиоксидантной защиты. Она охватывает энзимное звено, к которому относятся: каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионперокси-даза, - и не энзимное - жирорастворимые (витамины А, Е, К, каротиноиды, стерины) и водорастворимые соединения (глутатион, витамины С, В6, РР и др.) [6]. В последние годы активно изучаются особенности перекисного окисления и функционирования антиоксидантной системы организма у сельскохозяйственных животных в зависимости от действия алиментарных, экологических и
физиологических факторов. Это обусловлено деструктивным влиянием продуктов пере-кисного окисления липидов на организм под воздействием различных вредных факторов, в частности техногенной нагрузки, избытка тяжелых металлов, несбалансированного кормления и недостаточного содержания в рационе минеральных элементов, входящих в состав антиоксидантных ферментов [1, 7, 10]. Исследования последних 10-15 лет свидетельствуют о важной роли минеральных элементов в регуляции интенсивности пе-роксидных процессов организма животных. Хром (III) признан эссенциальным элементом для людей и животных, играет важную роль в регуляции обмена белков, липидов и углеродов, а также повышает функциональ-
ную активность иммунной и антиоксидант-ной системы организма [8, 9]. Выявлены отличия физиологического действия минеральных и органических соединений Cr (III), в т. ч. полученных с применением нанотех-нологий. Показано уменьшение продуктов перекисного окисления липидов и повышение активности антиоксидантных ферментов в организме животных, содержавшихся на рационе с повышенным уровнем неорганической серы в виде сульфата натрия [4].
В то же время известно, что перекисное окисление липидов в организме животных усиливается при стрессах и обусловлено действием глюкокортикоидов. В условиях промышленного ведения кролиководства, особенно интенсивного разведения кроликов, когда в течение года получают шесть-восемь окролов, кролематки подвергаются периодическим стрессам, что связано с технологией содержания. Эту проблему изучают во многих странах, где разводят кроликов на промышленной основе [5]. Однако несмотря на проведенные исследования, влияние половозрастных факторов на организм крольчих изучено недостаточно, имеющиеся данные литературы единичны. Поэтому целью наших исследований было изучить влияние применения суспензии хлореллы, сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома на состояние антиоксидантной системы организма крольчих в период с 105 по 172 сутки жизни.
Материалы и методы
Исследования проведены на самках кроликов, сформированных в возрасте 95-97 суток, массой тела 3,4-3,6 кг, породы серебристый, разделенных на пять групп (контрольную и четыре опытных) по 12 самок в каждой, подобранных по принципу аналогов. Крольчихам контрольной группы скармливали без ограничения полнорационный гранулированный комбикорм со свободным доступом к воде. Самки I опытной группы, кроме комбикорма, с первого дня опытного периода с водой получали суспензию хлореллы штамма Chlorella vulgaris BIN в соотношении (1 : 3), из расчета 90-110 мл/животное/сутки. Животным II опытной группы, аналогично схеме I группы, скармливали комбикорм,
а с водой, кроме хлореллы, выпаивали сульфат натрия, в количестве 0,15-0,17 г S/жи-вотное/сутки. Самки III опытной группы получали комбикорм и воду по схеме II группы с дополнительным выпаиванием с водой хрома в виде СгС13 х 6Н2О, в количестве 28-32 мкг Сг/животное/сутки. Животные IV опытной группы получали комбикорм и воду согласно схеме II группы с дополнительным введением в воду цитрата хрома, полученного методом Косинова М. В., Каплуненко В. Г. с использованием нанотехнологии [3] из расчета 8-12 мкг Сг/животное/сутки. Животных содержали в сетчатых одноярусных клетках в помещениях с регулируемым микроклиматом, согласно действующим ветеринарно-санитарным нормам. Продолжительность исследования - 77 суток, в т. ч. подготовительный период - 10 суток, опытный -67 суток.
В подготовительном периоде на 105 сутки жизни (за 10 суток до оплодотворения) и в опытном - на 172 сутки жизни (20-22 сутки лактации) отбирались образцы крови из краевой ушной вены самок кроликов для биохимических исследований. В крови определяли содержание гидроперекисей липидов (ГПЛ), ТБК-активных продуктов, витаминов А и Е, а также активность ферментов антиоксидант-ной защиты с применением принятых в биологии методов, описанных в справочнике [2].
Результаты исследования и обсуждение
Антиоксидантная система защиты организма контролирует все этапы свободноради-кальных реакций, начиная от их инициации и заканчивая образованием гидроперекисей липидов и ТБК-активных продуктов. Основной механизм контроля этих реакций связан с цепью оборотных окислительно-восстановительных реакций ионов металлов, глутатиона, аскорбата, токоферола и других веществ, значение которых особенно важно для сохранения существующих макромолекул нуклеиновых кислот и белков, некоторых составляющих мембран [6]. Скармливание суспензии хлореллы, сульфата натрия и соединений хрома самкам кроликов опытных групп в течение 67 суток сопровождалось уменьшением процессов пероксидации ли-
Таблица 1.
Содержание продуктов перекисного окисления липидов в крови крольчих
Показатель Группа Периоды исследований, сутки жизни
подготовительный, 105 опытный, 172
Гидроперекиси липидов, ед. опт. плот./мл К Д-1 Д-п Д-111 Д-1У 1,56±0,02 1,52±0,04 1,60±0,02 1,52±0,04 1,54±0,05 2,53±0,04 2,49±0,04 2,50±0,03 2,39±0,01* 2,32±0,01**
К 2,46±0,06 3,86±0,07
Д-1 2,30±0,08 3,79±0,08
ТБК-активные продукты, Д-П 2,42±0,07 3,83±0,01
нмоль/мл
Д-111 2,34±0,01 3,36±0,20*
Д-1У 2,37±0,04 3,33±0,10**
Примечание. В этой и последующих таблицах статистически достоверные различия применительно к животным контрольной группы: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.
пидов в их крови по сравнению с контрольной группой (табл. 1). В частности, содержание ГПЛ уменьшалось в крови животных III и IV опытных групп соответственно на 5,5 (р < 0,05) и 8,3 % (р < 0,01) по сравнению с показателями животных контрольной группы. Полученные результаты исследования содержания гидропероксидов липидов, которые являются продуктами промежуточной стадии перекисного окисления липидов, свидетельствуют о выраженной тенденции влияния применяемых количеств серы и соединений хрома на уровень их в крови кроликов опытных групп.
В крови самок III и IV опытных групп содержание ТБК-активных продуктов на 67 сутки выпаивания хлорида и цитрата хрома соответственно уменьшалось на 13,0 и 13,7 % по сравнению с контролем. Это может указывать на положительное влияние исследуемого количества соединений хрома на состояние антиоксидантной системы в условиях длительного его скармливания крольчихам, поскольку ТБК-активные продукты являются конечным метаболитом перекисного окисления липидов.
Интенсивность и регуляция перекисного окисления липидов осуществляется многокомпонентной антиоксидантной системой, которая обеспечивает связывание и модификацию свободных радикалов, предотвращает образование и разрушение пероксидов. Соот-
ношение интенсивности свободнорадикаль-ного окисления и антиокислительной активности определяет антиоксидантный статус клетки и организма в целом. Проведенными исследованиями установлено, что скармливание кормовых добавок самкам кроликов опытных групп способствовало повышению активности антиоксидантных ферментов в их организме (табл. 2). Так, в крови животных всех опытных групп достоверно возрастала активность каталазы по сравнению с контролем. Известно, что каталаза играет важную функцию в окислительно-восстановительных реакциях организма животных, поэтому ее высокая активность в крови кроликов опытных групп свидетельствует о положительном влиянии применяемых с водой добавок, способствующих уменьшению процессов пероксидации липидов их организма.
На 67 сутки скармливания добавок отмечено увеличение активности супероксиддис-мутазы в крови кроликов II, III и IV опытных групп соответственно на 23,7; 11,8 и 21,7 % (р < 0,05-0,01) по сравнению с контрольной группой. Это может указывать на положительное влияние скармливания сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома на активность антиоксидантных ензимов в их крови. Особенно супероксиддисмутазы, которая занимает ключевое положение в обезвреживании супероксидных радикалов, защищает мембраны клеток организма от повреждающего
Таблица 2.
Активность ензимов антиоксидантной защиты в крови крольчих
Показатель Группа Периоды исследований, сутки жизни
подготовительный, 105 опытный, 172
К 3,38±0,05 3,55±0,10
Каталаза, ммоль / мг белка / мин. Д-1 Д-п Д-ш 3,42±0,07 3,34±0,05 3,51±0,04 4,13±0,15* 4,07±0,03** 4,40±0,20*
Д-iv 3,36±0,05 4,62±0,10**
К 0,89±0,06 1,01±0,03
Супероксиддисмутаза, у.е. / мг белка Д-1 Д-П Д-Ш 0,84±0,05 0,95±0,05 0,89±0,03 1,03±0,03 1,25±0,01* 1,13±0,01*
Д-iv 0,87±0,01 1,23±0,01**
К 33,1±1,48 32,2±0,36
Глутатионпероксидаза, нмоль / мг белка / мин. Д-i Д-п Д-ш 34,5±0,89 32,3±0,51 35,2±1,40 35,4±0,69 36,1±1,04* 36,7±0,47**
Д-iv 34,0±1,46 37,2±0,70**
действия свободных радикалов, образующихся при активации перекисного окисления липидов и обеспечивает функционирование глутатионового звена антиоксидантной системы [7].
В организме животных глутатионпе-роксидаза катализирует восстановление пероксида водорода и органических гидроперекисей при взаимодействии восстановленным глутатионом до гидрокси-производных органических соединений. Восстановление гидроперекисей липидов глутатионпероксидазы предупреждает дальнейшую пероксидацию и образование ее вторичных продуктов. Уровень глутати-онпероксидазной активности, которой принадлежит активная роль в защите лизосо-мальных мембран клеток от перекисного окисления липидов, отличался достоверно более высокими показателями активности в крови кроликов II, III и IV опытных групп на завершающем этапе исследования по сравнению с контрольной группой. Повышение глутатионпероксидазной активности крови самок кроликов указывает на усиление функции антиоксидантной системы их организма при действии исследуемых кормовых добавок, особенно сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома.
Известно, что жирорастворимые витамины А и Е относятся ко второму звену антиоксидантной защиты организма. При более интенсивном действии первого звена, к которым относятся антиоксидантные энзимы, использование организмом витаминов А и Е на антиоксидантные процессы уменьшается. Как видно из таблицы 3, скармливание белково-минеральных добавок животным опытных групп способствовало повышению концентрации в их крови витаминов А и Е. В частности, более высокое содержание витамина А отмечалось только в крови кроликов II и III опытных групп, соответственно на 7,3 и 8,8 % (р < 0,05) по сравнению с контролем.
Более выраженные изменения по сравнению с контролем наблюдались в концентрации витамина Е на 67 сутки скармливания добавок. В частности, в крови кроликов I, II, III и IV опытных групп концентрация витамина Е была соответственно выше на 7,7; 9,7; 13,0 и 7,9 % (р < 0,05-0,01) по сравнению с контрольной группой. Полученные результаты исследования могут свидетельствовать о стимулирующем влиянии применяемых добавок на метаболические процессы в организме кроликов, что сказалось более высоким содержанием витаминов А и Е в их крови.
Таблица 3.
Содержание витаминов А и Е в крови крольчих
Показатель Группа Периоды исследований, сутки жизни
подготовительный, 105 опытный, 172
К 2,30±0,07 2,73±0,07
Д-I 2,28±0,08 2,84±0,08
Витамин А, мкмоль/л Д-II 2,03±0,16 2,93±0,07*
Д-III 2,12±0,13 2,97±0,07*
Д-iv 2,40±0,07 2,88±0,10
К 18,59±0,47 18,01±0,46
Д-I 18,60±0,38 19,50±0,35**
Витамин Е, мкмоль/л Д-II 19,17±0,20 19,75±0,25**
Д-iii 18,23±0,52 20,46±0,73**
Д-iv 18,56±0,53 19,44±0,37
Выводы
Установлено, что выпаивание с водой самкам кроликов суспензии хлореллы, сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома с 105- до 172-суточного возраста привело к повышению активности антиоксидантной системы крови по сравнению с контролем. Отмечено достоверно меньшее содержание продуктов перекисного окисления липидов, повышение активности антиоксидантных ферментов и концентрации витаминов А и Е в крови самок на 67 сутки применения с водой добавок, которое было больше выражено при выпаивании сульфата натрия, хлорида и цитрата хрома по сравнению с контрольной группой.
Список литературы
1. Аджиев, Д. Д. Исследование продуктов перекис-ного окисления липидов, неферментативной и ферментативной антиоксидантной системы в возрастной динамике самцов кроликов / Д. Д. Аджиев // Вестник ВОГиС, 2010. - Том 14. - N0 4. - С. 674-684.
2. Влiзло, В. В. Лабораторш методи дослвджень у бюлогп, твариннищга та ветеринарнш медицина довщник / В. В. Влiзло, Р. С. Федорук, I. Б. Ратич та ш. ; за ред. В.В. Влiзла. - СПОЛОМ, 2012. - 764 с.
3. Патент Украши на корисну модель №2 38391. Споаб отримання карбоксилалв метал1в «Нанотехнолопя отримання карбоксилалв метал1в» // М. В. Косшов, В. Г. Каплуненко / МПК (2006) : С07С 51/41, C07F 5/00, C07F 15/00, С07С 53/126 (2008.01), С07С 53/10 (2008.01), A23L 1/00, В82В 3/00. Опубл. 12.01.2009, бюл. № 1/2009.
4. Седшо, Г. М. Метаболiчна i продуктивна дiя арки в opraHi3Mi овець / Г. М. Седшо, I. А. Макар, В. В. Гавриляк, В. В. Гуменюк. - Львiв : ПА1С, 2009. - 147 с.
5. Devine, P. J. Roles of reactive oxygen species and antioxidants in ovarian toxicity / P. J. Devine, S. D. Perreault, U. Luderer // Biol. Reprod. - 2012. -vol. 9. - No 86 (2). - 27 p.
6. Mahfouz, M. M. Effect of curcumin on LDL oxidation in vitro, and lipid peroxidation and antioxidant enzymes in cholesterol fed rabbits / M. M. Mahfouz, Q. Zhou, F. A. Kummerow // Int. J. Vitam. Nutr. Res. -2011. - No 81 (6). - P. 378-391.
7. Rao, S. V. Effect of dietary supplementation of organic chromium on performance, carcass traits, oxidative parameters, and immune responses in commercial broiler chickens / S. V. Rao, M. V. Raju, A. K. Panda, N. S. Poonam, O. K. Murthy, G. S. Sunder // Biol. Trace. Elem. Res. - 2012. - vol. 147 (1-3). -P. 135-141.
8. Tkaczyk, C. Effect of chromium and cobalt ions on the expression of antioxidant enzymes in human U937 macrophage-like cells / C. Tkaczyk, O. L. Huk, F. Mwale, J. Antoniou, D. J. Zukor, A. Petit, M. Tabrizian // J. Biomed. Mater. Res. A. - 2010. - vol. 94 (2). -P. 419-425.
9. Vincent, J. B. The need for combined inorganic, biochemical, and nutritional studies of chromium(III) / J. B. Vincent, S. T. Love // Chem. Biodivers. - 2012. -vol. 9 (9). - P. 1923-1941.
10. Wang, M. Q. Efficacy of dietary chromium (III) supplementation on tissue chromium deposition in finishing pigs. / M. Q. Wang, H. Li, Y. D. He, C. Wang, W. J. Tao, Y. J. Du // Biol. Trace Elem. Res. - 2012. -vol. 148 (3). - P. 316-321.
CD
Архивы номеров журнала: www.invetbio.spb.ru/journal/vp_main.htm
