CC BY
7
HayKOBMM BiCHMK ^tBiBCtKoro Ha^OHa^tHoro yHiBepcMTeTy
BeTepMHapHoi Megw^HM Ta öioTexHO^oriw iMem C.3. I^M^Koro
Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2518-7554 print ISSN 2518-1327 online
doi: 10.15421/nvlvet8366 http://nvlvet.com.ua/
UDC 619:612.821:612.128:636
Cortical mechanisms of the regulation of the Ferrum content in the blood of cows depending on the seasons
O.V. Zhurenko, V.I. Karpovskiy, O.V. Danchuk, D.I. Kryvoruchko
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Article info
Received 26.01.2018 Received in revised form
03.03.2018 Accepted 09.03.2018
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, polkovnik Potekhin Str., 16, Kyiv, 03041, Ukraine. Tel.: +38-067-703-49-81 E-mail: zhurenko-lena@ukr. net
Zhurenko, O. V., Karpovskiy, V.I., Danchuk, O.V., & Kryvoruchko, D.I. (2018). Cortical mechanisms of the regulation of the Ferrum content in the blood of cows depending on the seasons. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 20(83), 330-333. doi: 10.15421/nvlvet8366
The results of studies on the influence of the main characteristics of cortical processes on the content of ferrum in the blood of cows in summer and winter are presented. Experiments were conducted on cows of the Ukrainian black-and-white breed of the 2-3rd lactation. Types of higher nervous activity (HNA) were determined using the method of food conditioned reflexes by G.V. Parshutin and T.V. Ippolitov. The essence of this method consists in evaluating the animal's motor reaction to the place of food reinforcement, the rate of development and processing of the conditioned motor-food reflex, the level of orientation response and external inhibition. To study conditioned reflex activity, 4 research groups were formed with 5 animals in each. The first group included animals of strong, well-balanced, mobile type of the HNA, in the second -strong balanced inert, in the third - strong unbalanced, and in the fourth - weak one. For our studies we used blood samples of animals obtained from the jugular vein. The iron content was determined in the whole blood by atomic absorption spectrophotometry in a flame mode. The content of ferrum in the blood of cows of a strong balanced mobile and strong balanced inert types of the HNA were not significantly different regardless of the season, whereas in animals with a strong unbalanced type it was by 11.6% lower (P < 0.001) compared with the indicators of strong, type of the HNA. In cows of a weak type of the HNA, the ferrum content in the blood was below 9.1-16.7% (P < 0.05-0.01) compared with the indices of animals of a strong, balanced mobile type. The strength of cortical processes has a greater effect on the ferrum content in the blood in winter - q2x = 0.37 (P <0.01), and its balanced content in summer (q2x = 0.57, P < 0.001). The strength and balance of cortical processes correlated with the content of ferrum in the blood of cows only in the summer - r = 0.51-0.70 (P < 0.05-0.001). Two-factor analysis of variance indicated the absence of the season effect on the ferrum content in the blood of cows (F = 3.71 > FU = 3.01, p = 0.066). Also, it should be noted that there is no inter-factor interaction between the sources of variation (F = 1.13 <FU = 3.01, p = 0.357), which indicated the consistency of the main characteristics of cortical processes in both summer and winter, which means the season does not affect the type of cow's HNA.
Key words: higher nervous activity, cortical mechanisms, cows, food condition reflexes, motor response, Ferrum.
Кортикальш мехашзми регуляцп вмкту Феруму в кров1 кор1в залежно вщ пори року
О.В. Журенко, В.1. Карповський, О.В. Данчук, Д.1. Криворучко
Нац1ональний ун1верситет бюресурав i природокористування Укра'ти, м. Кшв, Укра'та
Наведено результати до^джень впливу основних характеристик коркових процеЫв на вмкт Феруму в кровi корiв влШку i узимку. До^ди проводили на коровах укратськог чорно-рябог породи 2-3-1 лактаци. Типи ВНД визначали за методикою харчових умовних рефлекав Г.В. Паршутта та Т.В. 1полШовог, суть яког полягае в оцтщ руховог реакцп тварини до мкця тдкр^ення кормом, швидкостi вироблення та переробки умовного рухово-харчового рефлексу, ступеня орiентувальноi реакцп та зовншнього гальмування. За результатами до^дження умовно-рефлекторног дiяльностi було сформовано 4 до^дт групи, по 5 тварин у кожнш. У першу групу входили тварини сильного врiвноваженого рухливого, у другу - сильного врiвноваженого шертного, у тре-
тю - сильного неврiвноваженого, у четверту - сладкого munie вищоЧ нервовоЧ àirnbHocmi. Матерiалом для до^джень слугували зразки кровi тварин, отримат з яремноЧ вени. У цгльнШ кровi визначали eMicm Феруму методом атомно-абсорбцшноЧ спектрофотометра в полум 'яному режuмi. Вмкт Феруму в кров корiв сильного врiвноваженого рухливого та сильного врiвноваженого тер-тного титв вищоЧ нервовоЧ дiяльносmi незалежно вiд пори року досmовiрно не вiдрiзняеmься, тимчасом, як у тварин сильного неврiвноваженого типу вн нижчий на 11,6% (Р < 0,001) nорiвняно з показниками корiв сильного врiвноваженого рухливого типу вищоЧнервовоЧдiяльносmi. У корiв сладкого типу вищоЧнервовоЧдiяльносmi вмкт Феруму в кровi нижчий на 9,1-16,7% (Р < 0,050,01) nорiвняно з показниками тварин сильного врiвноваженого рухливого типу вищоЧ нервовоЧ дiяльносmi. Сила коркових nроцесiв справляе больший вплив на вмкт Феруму в кровi взимку - ц2х = 0,37 (Р < 0,01), а врiвноваженiсmь - влШку (цх = 0,57; Р < 0,001). Сила i врiвноваженiсmь коркових nроцесiв корелюе iз вмктом Феруму в кровi корiв лише лтом - r = 0,51-0,70 (Р < 0,05-0,001). Двофакторний дисперсшний аналiз засвiдчуе вiдсуmнiсmь впливу пори року (F = 3,71 > FU = 3,01; р = 0,066) на вмкт Феруму в кровi корiв. Також варто вiдмimumu вiдсуmнiсmь мiжфакmорноЧ взаемодгЧмiж джерелами варiацiЧ (F = 1,13 < FU = 3,01; р = 0,357), що засвiдчуе сталкть основних характеристик коркових nроцесiв як лШом, так i взимку, отже пора року не впливае на тип ВНД у корiв.
Ключовi слова: вища нервова дiяльнiсmь, кортикальж мехашзми, корови, харчовi умовж рефлекси, рухова реакщя, Ферум.
Вступ
1.П. Павлов, вивчаючи фiзiологiчнi основи темпераменту, вперше звернув увагу на його залежшсть ввд типу нервово! системи, що складаеться 3i сшввщно-шень основних характеристик нервових процеав (сили, врiвноваженостi й рухливосп) i в сукупносп вкладаються в рамки чотирьох основних титв ВНД, яш узгоджуються i3 класифжащею темперамента Пппократа (Danchuk et al., 2017). На сьогодш вщомо, що ВНД формуеться з генетично детермшованих характеристик нервово! системи та змш, викликаних навколишшм середовищем. Cocchi i3 сшвавт. зазна-чають, що свиш, як i люди, хворшть розладами нервово! системи, зокрема, у них дiагностують депресш (Cocchi et al., 2009). Сформований у молодняку тип ВНД у доросло! тварини практично не змшюеться, якщо кардинально не змшювати умови утримання i годiвлi.
Останшм часом вивченню шдиввдуально-типолопчних властивостей нервових процеав оргаш-зму тварин придметься все бшьше уваги. Встанов-лено залежшсть продуктивносп тварин вщ типолоп-чних особливостей коркових процеав. Встановлено, що свиням i коровам сильних типiв вищо! нервово! дiяльностi (ВНД) притаманний високий рiвень резис-тентностi i адаптогенносп. Визначена iндивiдуальна чутливiсть до стресу дае змогу розробити новi селек-тивнi й ефективнi методи л^вання та профiлактики стресових станiв у тварин i людей. Значения Феруму в органiзмi тварин неможливо переоцшити, вiн входить до складу ферумо-бшкових комплексiв (гемоглобiну, мiоглобiну), окремих фермента (цитохроми, катала-за), клiтин i тканин. При дефiцитi його в органiзмi виникае анемiя, порушуеться метаболiзм, затриму-ються рiст i розвиток молодняку. Усшхи квантово! фiзики i хiмi! дозволили створити в Укра!ш багато нових високоефективних засобiв на основi хiмiчних елементiв у формi карбоксилатiв (цитратiв) харчових кислот, що дозволяе ефективно вирiшувати проблему мшроелементного гомеостазу у тварин i птищ. На думку багатьох вчених (Kosinov and Kaplunenko, 2008; Borysevych et al., 2010), бюгенш та бюцидш метали у формi нанорозмiрних часточок справляють стимулювальний вплив на метаболiчнi процеси в органiзмi тварин.
У чи^ найважливiших мiкроелементiв, як1 прису-тнi в складi гемоглобiну, е Залiзо. Незамiнною е
участь Залiза у бiохiмiчних перетвореннях, а саме: транспорта та депонуваннi оксигену (гемоглобш, мю-глобiн та iн.), формуванш центрiв окисно-вiдновних ферментiв (оксидаз, супероксиддисмутаз i iн.). 1они Залiза входять до складу залiзо-порфiринових сполук, представниками яких е ферменти антиоксидантно! системи захисту (каталаза, пероксидаза). Що стосу-еться каталази, то за легко! форми стресу актившсть ферменту зростае, а попм знижуеться. Дефiцит Залiза впливае на синтез iмуноглобулiнiв, знижуе рiвень глутатiонпероксидази, призводить до атрофп лiмфо!-дно! тканини (тимуса i селезiнки), лiмфопенi!, зни-ження бласттрансформацп лiмфоцитiв. Залiза потре-бують клггини ретикулоендотелiально!' системи .
Ферум в оргашзм надходить з кормом та питною водою, однак всмоктуеться лише десята його частина, решту проходить транзитом (Макагепко et а1., 2003). Попри встановлеш механiзми регуляцп вмюту Феруму в органiзмi тварин роль ВНД у його обмш зали-шаеться неведомою, що i визначае актуальнiсть про-ведених дослвджень .
Мета роботи. Встановити кортикальш мехашзми регуляцп вмiсту Феруму в кровi корiв залежно ввд пори року.
Матерiал i методи дослiджень
Дослвди проводили на коровах укра!нсько! чорно-рябо! породи 2-3-! лактацп. Типи ВНД визначали за методикою харчових умовних рефлекав Г.В. Паршу-тiна та Т.В. 1полггово! у модифiкацi!' кафедри фiзiоло-гi!, патофiзiологi!' та iмунологi!' тварин НУБiП Укра!-ни, суть яко! полягае в оцiнцi рухово! реакцi! тварини до мiсця шдкршлення кормом, швидкостi вироблення та переробки умовного рухово-харчового рефлексу, ступеня орiентувально! реакцi! та зовнiшнього галь-мування. За результатами дослiдження умовно-рефлекторно! дiяльностi було сформовано 4 дослщш групи, по 5 тварин у кожнш. У першу групу входили тварини сильного врiвноваженого рухливого, у другу - сильного врiвноваженого шертного, у третю - сильного неврiвноваженого, у четверту - слабкого титв вищо! нервово! дiяльностi.
Матерiалом для дослiджень слугували зразки кровi тварин, отриманi з яремно! вени et а1., 2012).
кровi проводили двiчi, улiтку i зимою. У цшь-нiй кровi визначали вмiст Феруму методом атомно-абсорбцiйно! спектрофотометрi! в полум'яному ре-
жим1. Результаты дослвджень обробляли зпдно i3 загальновизнаними методами статистики (кореляцш-ний та одно-, двофакторний дисперсшний аналiз) з використанням комп'ютерних програм Microsoft Exel.
Результати та ix обговорення
За результатами проведених випробувань визна-чення основних типiв ВНД у корiв було встановлено, що сила коркових процесiв у тварин рiзних типiв ВНД вiрогiдно вiдрiзняeться, зокрема у тварин СВ1 та СН показник сили коркових процеав нижчий на 16,7% (Р < 0,001), а слабкого - на 66,7% (Р < 0,001) ввд пока-зникiв корiв СВР типу ВНД (табл. 1).
Врiвноваженiсть коркових процеав у тварин врiв-новажених (СВР та СВ1) типiв вiрогiдно не вiдрiзня-еться i вища на 54,5-58,3% (Р < 0,001) ввд показникiв тварин СН та слабкого типу ВНД. Рухливють корко-
Сила та врiвноваженiсть коркових процеав досто-вiрно впливають на вмют Феруму в кровi корiв (рис. 1). Швидкосп змiни збудження гальмуванням i навпаки (рухливiсть коркових процеав) в умовах ввдносного спокою не справляе впливу на вмiст Феруму в pi3Hi пори року.
0,37**
9,33*'
n 1 | °.21* 0,20
0,00
W
Сила Вр1вноважетсгь Рухллвкгь
■ JliTO Зима
Рис. 1. Вплив основних коркових процеав на вмют Феруму в кровi корiв, ц2х (n = 16)
Примтка: показники достчжрш при: Р < 0,05 - *; Р < 0,01 -
**■ р < 0 001 - ***
вих процеав у тварин СВР типу вища у 1,7-30 раза (Р < 0,001) ввд показнишв тварин СВ1, СН та слабкого типу ВНД. Середнш показник основних характеристик коркових процеав у корiв СВР типу ВНД стано-вив 3,0 ± 0,0 ум. од., що у 1,4-1,6 раза (Р < 0,001) ви-ще ввд показнишв корiв СВ1 та СН типу ВНД та у 2,6 раза (Р < 0,001) ввд показнишв корiв слабкого типу.
Проведет дослщження сввдчать, що вмют Феруму в кров корiв СВР та СВ1 типiв ВНД незалежно вiд пори року достовiрно не вiдрiзняеться, тимчасом як у тварин СН типу влггку вмют металу нижчий на 11,6% (Р < 0,001) порiвняно з показниками корiв СВР типу ВНД (табл. 2). Хоча взимку достовiрних рiзниць не встановлено. У корiв слабкого типу ВНД вмют Феруму в кровi нижчий на 16,7% (Р < 0,01) порiвняно з показниками тварин СВР типу ВНД влигсу та на 9,1% (Р < 0,05) - взимку.
5)
Можна припустити, що рухливють коркових процеав збшьшуе свш вплив на обмшш процеси i вмiст металiв за ди факторiв навколишнього середовища. Зокрема, е данi, що рухливють коркових процеав впливае на вмют продуклв пероксидного окиснення лiпiдiв у кровi свиней лише за впливу технолопчного подразника (Danchuk et al., 2017).
Проведенi дослвдження свiдчать, що сила процесiв збудження i гальмування у нервових волокнах чинить дещо бiльший вплив на вмют Феруму у кровi взимку - ц2х = 0,37 (Р < 0,01), нж ттом (ц2х = 0,33; Р < 0,01).
Сшввщношення процесiв збудження i гальмування у корi великих твкуль головного мозку дае змогу адекватно вщповвдати на рiзнi подразники (Makarenko et al., 2003). Врiвноваженiсть коркових процеав справляла ютотний вплив на вмют Феруму в кровi корiв. Вплив врiвноваженостi коркових процеав на вмют металу в кровi у бшьшш мiрi виражено влигсу - ц 2х = 0,57 (Р < 0,001).
Проведеними дослщженнями встановлено, що сила i врiвноваженiсть коркових процесiв корелюе iз
Таблиця 1
Показники коркових процеав у корiв рiзних типiв вищо! нервово! дiяльностi, M ± m, n = 10; ум. од.
Тип ВНД Показники коркових процесiв
Сила Врiвноваженiсть Рухливiсть Середня оцшка
СВР 3,0 ± 0,0 3,0 ± 0,0 3,0 ± 0,0 3,0 ± 0,0
СВ1 2,5 ± 0,3 2,8 ± 0,3 1,0 ± 0,0*** 2,1 ± 0,1***
СН 2,5 ± 0,3 1,3 ± 0,3*** 1,8 ± 0,5*** 1,8 ± 0,1***
С 1,0 ± 0,0*** 1,3 ± 0,3*** 1,3 ± 0,3*** 1,2 ± 0,1***
Примтка: Дост^рт рiзницi з СВР типом ВНД: Р < 0,05 - *; Р < 0,01 - **; Р < 0,001 - ***
Таблиця 2
Вмют Феруму в кровi корiв рiзних тит вищо! нервово! дiяльностi залежно ввд пори року, мкмоль/л (М ± m, n =
Пора року Тип ВНД
СВР СВ1 СН С
Што 20,05 ± 0,07 19,86 ± 1,09 17,73 ± 0,36*** 16,70 ± 0,88**
Зима 17,77 ± 0,69 18,91 ± 0,51 17,85 ± 0,86 16,15 ± 0,21*
Примтка: Дом^рт рiзницi з СВР типом ВНД: Р < 0,05 - *; Р < 0,01 - **; Р < 0,001 - ***
вмютом Феруму в кров1 кор1в лише лиом - r = 0,510,70 (Р < 0,05-0,001), тод1, як взимку даш взае-мозв'язки ввдсутш (рис. 2).
0,8 0,6
I 0,4
0,2
0,70*
0
Сила
Вр1вноБажен1еть Рухлимсть
■ JliTO ■ Зима
Рис. 2. Кореляцшш зв'язки вмюту Феруму в кров1 та основних характеристик коркових процеав (n = 16)
Примтка: показники достжрш при: Р < 0,05 - *; Р < 0,01 -**■ р < 0 001 - ***
Вмют Феруму в кров1 кор1в незалежно в1д пори року не пов'язаний 1з рухливютю коркових процеав у кор1 великих твкуль головного мозку.
Двофакторний дисперсшний анал1з засвщчуе ввд-сутнють впливу пори року (F = 3,71 > FU = 3,01; р = 0,066) на вмют Феруму в кров1 кор1в (табл. 3).
Однак доведено достов1рний вплив типу ВНД (F = 7,68 > FU = 4,26; р = 0,001) на вмют Феруму в кров1 тварин. Також варто ввдмггити ввдсутнють м1жфакто-рно! взаемодп м1ж джерелами вар1ацИ (F = 1,13 < FU = 3,01; р = 0,357), що засввдчуе сталють основних характеристик коркових процеав як лиом, так i взимку, отже пора року не впливае на тип ВНД у корiв.
Отже, за допомогою проведених дослщжень вста-новлено, що типи вищо! нервово! дiяльностi залежно вiд пори року впливають на вмют Феруму в кровi корiв.
Таблиця 3
Двофакторний дисперсiйний аналiз впливу типу вищо! нервово! дiяльностi та пори року на вмют Феруму в кровi корiв
Джерело варiацil SS df MS F P-Значення F критичне
Тип ВНД 41,58 3 13,86 7,68 0,001 3,01
Пора року 6,71 1 6,71 3,71 0,066 4,26
М!жфакторна взаемодш 6,12 3 2,04 1,13 0,357 3,01
Внутршня 43,34 24 1,81
Всього 97,75 31
Висновки
Встановлено достовiрний вплив типу ВНД (F = 7,68 > FU = 4,26; р = 0,001) на вмют Феруму в кровi тварин. Вмют Феруму в кров корiв слабкого типу ВНД залежно вщ пори року нижчий 9,1-16,7% (Р < 0,05-0,01) порiвняно з показниками тварин СВР типу ВНД.
Сила коркових процеав справляе бшыний вплив на вмiст Феруму в кровi взимку - ц 2х = 0,37 (Р < 0,01), а врiвноваженiсть - влiтку (ц2х = 0,57; Р < 0,001).
Сила i врiвноваженiсть коркових процесiв корелюе iз вмiстом Феруму в кровi корiв лише лiтом - r = 0,510,70 (Р < 0,05-0,001).
Перспективи подальших дослгджень полягають у розробщ сучасних методiв та способiв корекцй' вмiсту мiкроелементiв у кровi корiв з урахуванням iндивiду-альних особливостей !хньо! нервово! системи.
References
Borysevych, V.B., Kaplunenko, V.H., & Kosinov, M.V. (2010). Pozytyvni i nehatyvni nanotekhnolohii. Nanomaterialy v biotekhnolohii. Osnovy nanoveterynarii: posibnyk. K.: VD «Avitsena» (in Ukrainian).
Vlizlo, V.V., Fedoruk, R.S., & Ratich, I.B. (2012). Laboratorni metodi doslidzhen u biologii, tvarinnictvi ta veterinarnij medicini: dovidnik (in Ukrainian). Danchuk, O.V., Karpovskyi, V.I., Trokoz, V.O., & Postoi, R.V. (2017). Regulation mechanisms of
Cortisol level in pigs' blood serum under stress. Fiziol. Zh. 63(6), 60-65. doi: 10.15407/fz63.06.060 (in Ukrainian).
Kosinov, M.V., & Kaplunenko, V.H. (2008). Patent Ukrainy na korysnu model No35582. Sposib otrymannia hidratovanykh i karbotyrovanykh nanochastynok «Elektroimpulsna nanotekhnolohiia otrymannia hidratovanykh i karbotovanykh nanochastynok». Opubl. 26.09.2008, biol. No18 (in Ukrainian).
Cocchi, M., Sardi, L., Tonello, L., & Martelli, G. (2009). Do mood disorders play a role in pig welfare? Ital J Animal Sci [Internet]. 4, 691-704. doi: 10.4081/ijas.2009.691. http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=DJ2012044162.
Makarenko, N.V., Lisogub, V.S., & Yuchimenko, L.I. (2003). Heart rhythm of students with differentindividual - typological characteristics of the higher nervous activity at examination stress. Fiziol Zh. 49(1), 28-33 (in Ukrainian).
Soetanto, A., Wilson, R.S., Talbot, K., Un, A., Schneider, J.A., Sobiesk, M., Kelly, J., et al. (2010). Association of anxiety and depression with microtubule-associated protein 2-and synaptopodin-immunolabeled dendrite and spine densities in hippocampal CA3 of older humans. Arch Gen Psychiatry. 67(5), 448-457. doi: 10.1001/archgenpsychiatry.2010.48. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2926 797/
