CC BY
106
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 636.2.084:611.3 А. Я. РЯБИКОВ
Н. М. ОКТЯБРЕВ
Институт ветеринарной медицины и биотехнологии Омского государственного аграрного университета им. П. А Столыпина
ПИЩЕВАРЕНИЕ В РУБЦЕ БЫЧКОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ В 6-МЕСЯЧНОМ ВОЗРАСТЕ_________________________________
В статье описываются степени переваривания углеводов (целлюлозы), белков (клейковины) и количественный состав инфузорий в рубце бычков черно-пестрой породы в 6-месячном возрасте. Особенностью рубцового пищеварения является переваривание углеводов и белков за счет симбионтной микрофлоры — бактерий, инфузорий и микроскопических грибов. Данная статья содержит методические указания, которые позволяют изучать переваривание углеводов (целлюлозы), переваривание белков (клейковины) в рубце у жвачных животных и определять количественный состав инфузорий рубцового содержимого. На основании обработки полученных цифровых данных за 24 часа суточный целлюлолиз в среднем составляет 0,110 г — это 23,6 % от инкубируемой массы целлюлозы, суточный протеолиз в среднем составляет 0,0715 г — это 19,22 % от инкубируемой массы клейковины, и количество инфузорий составляет 1325362 в 1 мл.
Ключевые слова: переваривание углеводов (целлюлозы), белков (клейковины), рубец, инфузории, симбионтная микрофлора.
Пища животных состоит из органических веществ, большая часть которых относится к трем главным группам соединений — к белкам, жирам и углеводам. Молекулы белка очень крупные, молекулы
жира не растворимые в воде, а молекулы крахмала и целлюлозы и крупные и не растворимые в воде. Элементы пищи в желудочно-кишечном тракте должны быть переведены в растворимое состояние и
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
расщеплены на более мелкие составные части, доступные для всасывания в кровь и лимфу [1, 2].
Желудок жвачных животных состоит из четырех отделов — рубца, сетки, книжки и сычуга. Из них только сычуг имеет пищеварительные железы, которые вырабатывают пищеварительные ферменты и соляную кислоту. Первые же три отдела не имеют пищеварительных желез [3 — 5].
Актуальной задачей науки и практики животноводства является разработка физиолого-биохими-ческих основ кормления и изучения переваривания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте у животных в возрастном аспекте [6].
Если переваривание белков, жиров и углеводов у человека и моногастричных животных происходит в желудке и тонком кишечнике за счет ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков, то у жвачных животных их переваривание происходит главным образом в рубцово-сетковой полости путем бродильных процессов за счет ферментов симбионтных микроорганизмов (бактерии, инфузории и грибы), затем в сычуге и в тонком отделе кишечника под действием ферментов, синтезируемых железами сычуга, поджелудочной железы и кишечника [7, 8].
Симбиоз (гр. symbiosis — сожительство) — такой тип пищеварения, при котором происходит снабжение организма хозяина необходимыми питательными веществами, пригодными к всасыванию и ассимиляции, за счет гидролиза углеводов, белков и жиров, который осуществляют симбионты — бактерии, простейшие и грибы [9].
В рубцово-сетковой полости пища подвергается сложным процессам брожения под действием ферментов разнообразных микроорганизмов — бактерий, инфузорий и микроскопических грибов. В руб-цово-сетковой полости создаются оптимальные анаэробные условия для роста, развития и размножения микрофлоры: достаточное увлажнение, нейтральная или слабощелочная среда, изобилие пищи, оптимальная температура (38 — 39 оС), интенсивное измельчение грубого корма за счет пережевывания и перемешивания содержимого, что обеспечивает обсеменение принятой пищи микрофлорой и создает равнозначные условия во всех участках пищевой массы [10].
Бактерии, инфузории и грибы, населяющие желудочно-кишечный тракт копытных животных, многочисленны и разнообразны. У жвачных животных (крупный рогатый скот, овцы, козы, косули, антилопы, олени, лоси) эти микроорганизмы в огромных количествах населяют передние отделы желудка (преджелудки) [11 — 13].
Что касается инфузорий, то их насчитывается около 200 видов, в 1 мл содержимого рубца — до 2 млн инфузорных тел, а их общая масса равна примерно 1/20 массы рубца. Длительность жизни инфузорий составляет от 6 до 54 часов. За сутки они дают 4 — 5 поколений.
На популяцию микроорганизмов в рубце оказывают влияние состав и структура кормов, способ кормления, физиологическое состояние животного, его возраст и другие факторы [14].
Значение микроорганизмов не ограничивается только расщеплением растительных кормов. Микроорганизмы, кроме того, в процессе жизнедеятельности размножаются и синтезируют белки собственного тела, разнообразные витамины, летучие жирные и другие кислоты, газы. Микроорганизмы, передвигаясь с растительной пищей из преджелудков в сычуг, под действием соляной кислоты в сычуге
погибают и вместе с пищей подвергаются гидролизу в результате ферментативной деятельности сычужного сока.
Белок микроорганизмов (бактерий, инфузорий, микроскопических грибов) — это белок животного происхождения, он является полноценным, так как содержит незаменимые аминокислоты. Таким образом, из растительной пищи, которой питаются жвачные животные, в рубцово-сетовой полости получается в значительной мере высококачественный корм животного происхождения [15—18].
Поэтому при изучении пищеварения у жвачных животных наиболее важными показателями являются процессы переваривания углеводов (клетчатки) — целлюлолиз, переваривания белков — протеолиз и количественный состав инфузорий.
Целью исследования явилось изучение целлю-лолиза, протеолиза и подсчет количества инфузорий в единице объема содержимого рубца у бычков черно-пестрой породы в 6-месячном возрасте.
Объекты и методы исследования. Исследования проводились на базе СибНИИСХоза в ОПХ «Омское». Четырем бычкам черно-пестрой породы в возрасте 4 месяцев в области левой голодной ямки на рубец были наложены оперативным путем фистулы [19]. Опыты начали проводить в октябре 2010 г., после зарастания хирургических ран.
Целлюлозолитическую активность симбионтной микрофлоры изучали следующим методом. Через фистулы в полость рубца вводились контейнеры с навесками воздушно-сухой целлюлозы в виде фильтровальной бумаги, для этой цели применяли обез-золенные бумажные фильтры диаметром 12,5 см, которые разрезали пополам и гофрировали. Навески целлюлозы высушивали до воздушно-сухого состояния, масса их составляла от 0,342 до 0,500 грамма. Через сутки (24 часа) контейнеры с навесками целлюлозы извлекали из рубца, промывали в дистиллированной воде, высушивали в сушильном шкафу при температуре 95 оС до постоянной массы. По разнице массы целлюлозы до и после инкубации определяли убыль массы целлюлозы, и затем в абсолютных данных в граммах и процентах убыли устанавливали целлюлолиз у телят.
Определение протеолитической деятельности симбионтной микрофлоры, проводили путем разработанного А. Я. Рябиковым и А. Н. Симикиным «Способа определения протеолиза в желудке жвачных животных» метода прямого протеолиза (А. с. № 1687257, 1991 г.) [20]. Проводилось взвешивание воздушносухой навески клейковины, которую помещали в мешочки, изготовленные из лавсана, после чего их закладывали через фистулу в полость рубца на одинаковую глубину (20 см). Через сутки извлекали навески, промывали в дистиллированной воде, высушивали в сушильном шкафу при температуре 95 оС и по убыли клейковины судили об интенсивности про-теолиза.
Количественный состав инфузорий определяли следующим образом. При помощи перфорированной трубки из нержавеющей стали с резиновой спринцовкой на конце, из одного и того же места и одинаковой глубины (30 см), через фистулу из рубцовой полости брали жидкую фракцию рубцового содержимого в объеме 250 мл. Полученное рубцовое содержимое помещали в отдельную для каждого животного полиэтиленовую емкость. Исследования проводили в лаборатории ИВМ, на кафедре физиологии. Рубцовое содержимое процеживали через 4 — 6 слоев марли, после чего процеженное рубцовое
Таблица 1
Показатели пищеварения в рубце бычков черно-пестрой породы (Х±Бх)
Количество животных
Количество взятых проб
40
Убыль массы клейковины
Убыль массы клетчатки
Количество
инфузорий
0,0715±0,006
0,110±0.003
4
г
г
в 1 мл
9,22
23,6
содержимое консервировали 4 % раствором формальдегида из расчета 1:10. Полученный объем матрикса еще раз процеживали через слой марли и глазной пипеткой каплю необходимого объема вносили в счетную камеру Горяева.
Подсчет инфузорий проводили под микроскопом Р20 Warszavw (окуляр х5, объектив х40) в камере Горяева, в 1 мл методом подсчета лейкоцитов в 100 больших квадратах.
Число инфузорий в 1 мл подсчитываи по формуле, применяемой при подсчете лейкоцитов:
К х 4000 х 10
1600
х1000,
25
20
15
10
5'
0'
□ Протеолиз
□ Целлюлолиз
Протеолиз
Целлюлолиз
где Х — число инфузорий в 1 см3,
К — число инфузорий, подсчитанных в 100 больших квадратах,
4000 — число объемов, необходимое для получения
1 мм 3,
10 — степень разведения,
1600 — число маленьких квадратов,
1000 — мм3 в 1 см3.
Подсчет инфузорий производили, используя смеситель (меланжер) для подсчета лейкоцитов. До метки 0,5 набирали процеженную через 4 — 6 слоев марли жидкую часть содержимого рубца, а затем до метки 11 — 4 % раствор формальдегида. Первые две капли из смесителя вносили на вату, а следующую каплю — в счетную камеру Горяева.
Рацион подопытных бычков состоял из: сена кострецового 2 кг, сенажа 5 кг, концентратов 1,5 кг, патоки 0,5 кг, моноаммонийфосфата 20 г, соли поваренной 30 г. В рационе содержалось: ЭКЕ 5,1, переваримого протеина 447,5 г, сахаров 429 г, кальция 35,5 г, фосфора 20,5 г, каротина 160 мг.
Результаты исследований. В данной серии экспериментов использовалось четыре фистульных животных в возрасте 6 месяцев. На каждом животном поставлено 10 опытов. При этом учитывали массу целлюлозы и клейковины до инкубации и после суточной инкубации. По разности массы целлюлозы и клейковины в воздушно-сухом состоянии до и после инкубации была установлена убыль массы клейковины в граммах и в процентах.
На основании обработки полученных цифровых данных навесок целлюлозы установлено (табл. 1), что за 24 часа инкубации навески целлюлозы под действием ферментов симбионтной микрофлоры убывали на 0,110±0,003 г, или на 23,6 %.
На основании обработки полученных цифровых данных навесок клейковины за 24 часа инкубации масса клейковины убывала в среднем на 0,0715±0,006 г или на 19,22%, что свидетельствует о достаточно активном гидролизе микрофлорой рубцовой полости бычков воздушно-сухих навесок клейковины.
Рис. 1. Целлюлолиз и протеолиз у бычков черно-пестрой породы в 6-месячном возрасте
Что касается подсчета количества инфузорий, то было установлено, что в шестимесячном возрасте бычков количество инфузорий в рубцовом содержимом составляет 1 325 362 в 1 см3.
Выводы
1. Суточный целлюлолиз (за 24 часа) в среднем составляет 0,110 г — это 23,6 % от инкубируемой массы целлюлозы, суточный протеолиз (за 24 часа) в среднем составляет 0,0715 г — это 19,22 % от инкубируемой массы клейковины (рис. 1), при этом количественный состав инфузорий составляет
1 325 362 в 1 мл.
2. Для исследования протеолитической активности симбионтной микрофлоры наиболее подходящим является использование в качестве аналога белковой пищи жвачных животных клейковины — белкового вещества, содержащегося в зерне злаковых культур. Она идеально подходит для экспериментов, не требует больших усилий и материальных затрат в получении, легко применяется в исследованиях.
3. Для исследования целлюлозолитической активности рубцовой микрофлоры в рубцово-сетковой полости жвачных животных наиболее подходящим в качестве аналога целлюлозы растительного корма является фильтровальная бумага.
Библиографический список
1. Проссер, Л. Сравнительная физиология животных. В
2 т. Т. 1 / Л. Проссер.— М. : Мир, 1977. — 606 с.
2. Шмидт-Нильсен, К. Физиология животных. Приспособление и среда. Кн. 1. / К. Шмидт-Нильсен. — М. : Мир, 1982. — 416 с.
3. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных : справочное пособие. / Под ред. А. П. Калашникова,
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
В. И. Фисинн, В. В. Щеглова, Н. И. Клейменова. — 3-е изд. перераб. и доп. — М., 2003. — 456 с.
4. Шевелев, Н. С. Морфофункциональные особенности слизистой оболочки рубца жвачных животных / Н. С. Шевелев, А. Г. Грушкин // Сельскохозяйственная биология. — 2003. — № 6. - С. 15-22.
5. Jc)iiany, J .P. Role de lecoysteme du rumen dans la digestion des aliments chez le ruminant. C. R. Acad. Agr. Fr., 1998, Vol. 84. — № 1. — P. 121 — 134.
6. Алиев, А. А. Обмен веществ у жвачных животных /
А А. Алиев. — М. : Инженер, 1997. — 419 с.
7. Пивняк, И. Г. Микробиология пищеварения жвачных /
И. Г. Пивняк, Б. В. Тараканов. — М. : Колос, 1982. — 274 с.
8. Долгов, И. А. Влияние аминокислот на протеолитическую активность микроорганизмов рубца жвачных / И. А. Долгов, Б. В. Тараканов // Физиология и биохимия белкового питания сельскохозяйственных животных : научные труды. — Том XIII. — Боровск, 1974. —С. 241—248.
9. Тараканов, Б. В. Физиологическая роль микробиоты в рубцовом пищеварении (обзор) / Б. В. Тараканов // Сельскохозяйственная биология. —2005. — № 6. — С. 9 — 13.
10. Шевелев, Н. С. О морфофункциональных особенностях микробиоты рубца жвачных животных и роли целлюлозо-литических бактерий в рубцовом пищеварении / Н. С. Шевелев, А. Г. Грушкин // Сельскохозяйственная биология. — 2008. — № 2. — С. 12—19.
11.Dehority В A., GnbbJ. Bacterial population adherent to the epithelium of the roof of the dorsal rumen in sheep. Appl. and Environ. Microbiol., 1981, Vol. 41, № 6. — Р 1424 — 1427.
12. McCowan R.P., Cheng K.-J., Costerton J.W. Adherent bacterial populations on the bovine rumen wall: distribution patterns of adherent bacteria. Appl. and Environ. Microbiol., 1980, Vol 1. — Р. 233—241.
13. Zitnan R., Bomba A., Kolodzieyski L. е.а. Scanning electron microscopical studies into the development of rumen epithelium and adherent bacteria in suckling lambs. Folia Veter. Kosice, 1994, Vol 38, № S. — Р 51—56.
14. Тараканов, Б. В. Нормальная микрофлора преджелудков жвачных / Б. В. Тараканов // Сельскохозяйственные животные, физиологические и биохимические параметры организма. — Боровск, 2002. — С. 259 — 334.
15. Бергер, Х. Научные основы питания с.-х. животных / Х. Бергер, Х-А Кетц ; пер. с нем., к. с.-х. н. А М. Холманова. — М. : Колос, 1973. - С. 24-106.
16. Ёрсков, Э. Р. Протеиновое питание жвачных животных / Э. Р. Ёрсков ; пер. с англ. Э. В. Овчаренко и Г. Н. Жидкобли-новой ; под ред. и с предисл. В. И. Георгиевского. — М. : Агропромиздат, 1985. — 183 с.
17. Курилов, Н. В. Физиология и биохимия пищеварения жвачных / Н. В. Курилов, А П. Кроткова. — М. : Колос 1971. — 432 с.
18. Протеиновые ресурсы и их рациональное использование при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы / П. Ф. Шмаков [и др.]. — Омск : Вариант-Омск, 2008. — 488 с.
19. Алиев, А. А. Экспериментальная хирургия : учеб. пособие / А. А. Алиев. — 2-е изд., доп., перераб. — М. : Инженер, 1998. — 445 с.
20. А. с. 1687257 Способ определения протеолиза в желудке жвачных животных / А. Я Рябиков, А. Н. Симикин. —
№ 4652696 ; заявл. 20.02.89 ; опубл. 01.07.91, Бюл. № 40.
РЯБИКОВ Анатолий Яковлевич, доктор биологических наук, профессор кафедры анатомии, гистологии, физиологии и патологической анатомии. ОКТЯБРЕВ Николай Михайлович, аспирант кафедры анатомии, гистологии, физиологии и патологической анатомии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 22.11.2011 г.
© А. Я. Рябиков, Н. М. Октябрев
УДК 612.015.3:616.831-092.9 В. В. КОРНЯКОВА
Омская государственная медицинская академия
СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ КРЫС ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК______________________________
Интенсивные физические нагрузки приводят к интенсификации в головном мозге свободнорадикальных процессов и торможению активности ферментов антиоксидант-ной системы. Оптимальные физические нагрузки не снижают эффективность анти-оксидантной защиты в головном мозге.
Ключевые слова: кровь, головной мозг, ферменты, физические нагрузки.
Экстремальные физические нагрузки способны приводить к нарушению процессов адаптации, что сопровождается нарушением гомеостаза и возникновением предпатологических и патологических изменений в отдельных органах и организме в целом [1]. Одним из функциональных состояний, определя-
ющих уровень работоспособности в условиях интенсивной или длительной физической либо умственной работы, является утомление, развивающееся вследствие структурных и функциональных нарушений в различных органах, в частности, в головном мозге, и сопровождающееся изменением
