СЛИПАНЮК ОЛЬГА ВАСИЛІВНА

УДК 636.2:082.455:577.158.128

ОСОБЛИВОСТІ АНТИОКСИДАНТНОЇ СИСТЕМИ

У ВИСОКОТІЛЬНИХ КОРІВ І НОВОНАРОДЖЕНИХ ТЕЛЯТ

ТА ДЕЯКІ ФАКТОРИ ЇЇ РЕГУЛЯЦІЇ

03.00.04 – біохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Львів - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті біології тварин УААН.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

Сологуб Леонід Ілліч,

Інститут біології тварин УААН,

завідувач лабораторії обміну речовин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Янович Вадим Георгійович,

Інститут біології тварин УААН,

завідувач лабораторії біології росту і розвитку

Доктор біологічних наук, професор

Столяр Оксана Борисівна

Тернопільський національний педагогічний

університет імені Володимира Гнатюка

Провідна установа: Львівський національний університет ім.Ів.Франка.

Захист відбудеться “17” травня 2006 р. О 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин УААН за адресою: 79034, м.Львів, вул В.Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту біології тварин УААН (79034, мЛьвів, вул В.Стуса, 38).

Автореферат розісланий “10” квітня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Віщур О.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Заключний період тільності корів відноситься до одного з критичних періодів, який значно впливає на їх фізіологічний стан, активність імунної і антиоксидантної систем та обмін речовин в їхньому організмі. Це пояснюється інтенсивним ростом плода, внаслідок чого посилюється транспорт поживних речовин з материнської системи кровообігу через плаценту, що приводить до змін їх рівня в крові та напруження метаболізму в органах і тканинах тварин Зокрема, в крові корів у кінці тільності зменшується вміст кальцію, фосфору [Beighle, 1999; Goff, 2000; Larsen et al., 2001; Tsilsing-Hansen et al., 2002] та збільшується концентрація продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ), неестерифікованих жирних кислот і кетонових тіл [Miller et al., 1993; Brzezinska-Slebodzinska et al., 1994; Bell, 1995; Kudlac et al., 1995]. При цьому в крові корів знижується рівень імуноглобулінів, лізоцимна і бактерицидна активність [van Kampen, Mallard, 1997; Quigley, Drewry, 1998; Preisler et al., 1999; Kimura et al., 2002]. Зниження резистентності корів у кінці тільності, значною мірою, зумовлено послабленням антиоксидантної системи захисту в їхньому організмі. Це приводить до збільшення утворення продуктів ПОЛ, які проявляють деструктивний вплив на клітинні мембрани і внутрішньоклітинні біополімери (білки, нуклеїнові кислоти). Зі зниженням активності антиоксидантної системи і посиленням утворення продуктів ПОЛ в організмі корів у кінці тільності пов’язують патогенез післяродових патологій, зокрема затримку плаценти [Eger et a., 1985; Wentink et al., 1988; Kankofer, 2001]. Проте біохімічні механізми, які лежать в основі зниження активності антиоксидантної системи в організмі корів у кінці тільності вивчені мало. Зокрема, в літературі відсутні дані про вплив мікроелементів на активність антиоксидантних ферментів, до складу яких вони входять, та про роль інсуліну в їх регуляції та вплив на утворення NADPH, який відіграє важливу роль у функціонуванні глутатіонової антиоксидантної системи. Недостатньо вивчена взаємодія вітаміну Е з селеном в організмі тільних корів.

У зв’язку з вищесказаним науково-практичний інтерес становить вивчення біохімічних механізмів змін метаболізму в організмі корів у кінці тільності і в організмі новонароджених телят, а також розробка заходів, скерованих на зниження шкідливого впливу стресових факторів, пошук серед антиоксидантів, гормонів, мікро- і макроелементів, біологічно активних сполук, здатніх коригувати ці впливи.

Зв‘язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася згідно плану науково-дослідних робіт Інституту біології тварин УААН на 2001-2005 роки за завданням “Дослідити механізми впливу деяких макро- і мікроелементів на метаболізм в організмі жуйних тварин, ріст популяції симбіотичних мікроорганізмів у передшлунках, продуктивність тварини-господаря та внести корективи у мінеральне живлення молодняку великої рогатої худоби (№ держреєстрації 0101U003434), що виконувалася в лабораторії обміну речовин.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи було дослідити інтенсивність процесів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та активність антиоксидантної системи захисту в організмі високотільних корів та новонароджених телят, зв’язок цих процесів з вуглеводним і мінеральним обмінами та розробити способи їх корекції антиоксидантами і мікроелементами.

У завдання роботи входило:

- :визначення вмісту продуктів перекисного окислення ліпідів та активність ферментів антиоксидантного захисту в крові високотільних корів та новонароджених телят;

- дослідження впливу вітаміну Е і селену при парентеральному введенні їх високотільним коровам на перекисні процеси і активність ферментів системи антиоксидантного захисту в їх крові та в крові новонароджених телят;

- вивчення впливу інсуліну і хрому (ІІІ) на деякі показники ПОЛ та антиоксидантний статус високотільних корів;

- дослідження впливу міді, цинку і марганцю на вміст продуктів ПОЛ та активність ферментів системи антиоксидантного захисту в крові високотільних корів при додаванні їх до раціону та в крові новонароджених телят.

Об’єкт досліджень. Кров і еритроцити високотільних корів та новонароджених телят і тканина плаценти.

Предмет дослідження: показники перекисного окислення ліпідів (концентрація малонового діальдегіду і гідроперекисів ліпідів), активності антиоксидантної системи захисту (активність супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази і глутатіонредуктази), показники вуглеводного обміну (концентрація глюкози, фруктози, молочної кислоти, активність фосфофруктокінази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази), активність Са2+-залежної протеїнази і АТР-залежної протеїнази.

Методи досліджень. Біохімічні методи визначення вмісту окремих компонентів і активності ферментів.

Наукова новизна отриманих результатів. Отримані результати поглиблюють і розширюють наявні в літературі дані про особливості обміну речовин в організмі високотільних корів, новонароджених телят і в тканині плаценти. Встановлено підвищення інтенсивності перекисних процесів і зниження активності антиоксидантної системи в організмі корів в останній місяць тільності. Виявлений інгібуючий вплив вітаміну Е і селену на інтенсивність перекисного окислення ліпідів в організмі високотільних корів. Встановлені оптимальні дози вітаміну Е для високотільних корів при оральному його введенні. Показаний інгібуючий вплив інсуліну і хрому на інтенсивність перекисного окислення ліпідів в організмі високотільних корів і їх синергічний вплив на вказані процеси. Встановлено підвищення активності супероксиддисмутази і зменшення вмісту продуктів ПОЛ у крові високотільних корів при підвищенні рівня міді, цинку і марганцю в їхньому раціоні..

Практичне значення отриманих результатів. На основі проведених досліджень з’ясований стан перекисних процесів і антиоксидантний статус в організмі високотільних корів. Обгрунтовано додавання до раціону високотільних корів преміксу, що містить мідь, цинк і марганець з метою підвищення активності антиоксидантної системи в їхньому організмі.

Особистий внесок здобувача. Підбір та опрацювання літератури з теми дисертації, написання дисертаційної роботи, виконання експериментальної частини та статистичну обробку результатів було зроблено автором самостійно. Аналіз та інтерпретацію одержаних результатів проведено разом з науковим керівником.

Апробація результатів дисертації . Результати досліджень, одержані в ході виконання дисертаційної роботи доповідалися на науковій конференції Вінницького державного аграрного університету “Сучасні проблеми екології та гігієни виробництва продукції тваринництва” (Вінниця, 2000), на Міжнародній конференції Львівського державного аграрного університету, присвяченій 100-річчю Статусу Академії Львівського аграрного університету (Дубляни, 2001), Міжнародній конференції Інституту біології тварин УААН, присвяченій пам’яті П.Лагодюка (Львів, 2004).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових праць у вигляді статей у фахових виданнях.

Структура дисертації. Дисертація містить наступні розділи: вступ, огляд літератури, матеріали і методи досліджень, результати досліджень, який включає 5 етапів досліджень, узагальнення отриманих результатів, висновки і список використаних джерел. Робота викладена на 144 сторінках комп’ютерного тексту, містить 21 таблицю і 8 рисунків. Список використаних джерел включає 331 назв, з них 290 латинським шрифтом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. В огляді літератури аналізуються наявні роботи про особливості метаболізму в організмі високотільних корів та роль гормонів в регуляції окремих його ланок. Представлені дані про перекисні процеси і антиоксидантну систему захисту в організмі корів та їх зміни у зв’язку з тільністю.

Матеріал та методи досліджень. Дослідження проводились у господарстві Коломийської дослідної станції на клінічно здорових коровах чорно-рябої породи віком 3-5 років нетільних на 2-му місяці лактації та на 9-му місяці тільності, а також на їх телятах через 3 години після родів. Годівля тварин проводилася згідно установлених норм (ВАСХНІЛ, 1985). Утримання – прив’язне. Для досліджень одержували кров з яремної вени. Крім цього досліджували тканину плаценти..

Проведено 5 серій досліджень.

1 серія. Дослідження проведено на 20-ти коровах на 9-місяці тільності і 10-ти коровах на 2-му місяці лактації. Тільні корови були розділені на 4 групи, по 5 голів у кожній. Перша група тварин – контрольна, а тваринам другої і третьої груп парентерально вводили 3 рази з інтервалами в один тиждень 1000 МО вітаміну Е, або 0,15 мг селеніту натрію на кг живої маси. Тваринам 4-ої групи вводили одночасно вітамін Е і селеніт натрію у вказаній кількості. Кров для дослідження від тільних корів одержували до введення антиоксидантів і через тиждень після останнього їх введення. У плазмі крові визначали концентрацію малонового діальдегіду (МДА), гідроперекисів ліпідів (ГПЛ), глюкози, фруктози і молочної кислоти, в еритроцитах – концентрацію відновленого глутатіону (GSH) та активність супероксиддисмутази (СОД), каталази (КТ), глутатіонпероксидази (ГП), глутатіонредуктази (ГР), фосфофруктокінази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (Г-6-ФД).

2 серія. У досліді використані телята, одержані від корів із 1-ї серії досліджень – тільних корів контрольної (1-ї групи) і тільних корів 4-ї групи, яким внутрішньом’язово вводили токоферол і селеніт натрію. Крім цього досліджували телят, одержаних від 3-х корів, у яких спостерігалась затримка плаценти більше ніж через 12 годин після отелення. Кров для досліджень у телят отримували через 3-5 годин після народження. Крім того одержували зразки плаценти при її затримці, а також зразки плаценти, яка відділилася протягом 6-ти годин після отелення від 5-ти корів, котрим вводили вітамін Е і селеніт натрію,. У крові і тканині плаценти визначали концентрацію малонового діальдегіду, гідроперекисів ліпідів, відновленого глутатіону і активність супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (Г-6-ФД), Са2+-залежної протеїнази і АТР-залежної протеїнази.

3 серія. Метою цих досліджень було з’ясування впливу інсуліну на активність системи антиоксидантного захисту і обмін вуглеводів в організмі високотільних корів. Дослід проведено на 10-ти тільних коровах за місяць до отелення і 10-ти нетільних коровах на 2-му місяці лактації. Тільні корови були розділені на 2 групи – контрольну (5 голів) і дослідну (5 голів). Тваринам дослідної групи 3 рази з інтервалом в один тиждень внутрішньом’язово вводили інсулін в кількості 75 МО на голову. Кров для досліджень у дослідних тварин одержували з яремної вени через тиждень після третього введення інсуліну. Одночасно одержували для досліджень кров від тварин контрольної групи. У плазмі крові визначали концентрацію малонового діальдегіду, гідроперекисів ліпідів, глюкози і лактату , в еритроцитах – активність супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази, фосфофруктокінази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази.

4 серія.. Метою досліджень було з’ясування впливу хрому на активність системи антиоксидантного захисту в організмі високотільних корів при введенні його окремо і разом з інсуліном. Дослід проведено на 20-ти коровах на 9-му місяці тільності і на 10-ти нетільних коровах на 2-му місяці лактації. Тільні корови були розділені на 4 групи, по 5 голів в кожній: контрольну і 1-, 2- і 3-ю дослідні групи. Тваринам 1-ї дослідної групи за місяць до отелення під час ранкової годівлі згодовували концентрати, до яких додавали 5,5 мг хрому (ІІІ) у вигляді хлористої солі (CrCl3.2H2O). Тваринам 2-ї групи внутрішньомязово вводили 3 рази з інтервалом в один тиждень інсулін в кількості 75 МО на голову. До раціону тварин 3-ї групи додавали хлористий хром у вказаній дозі і внутрішньом’язово вводили їм інсулін в кількості 75 МО на голову. Кров для досліджень від тварин одержували через 3 тижні після початку досліду. Одночасно одержували кров для досліджень і від тварин контрольної групи. У плазмі крові визначали концентрацію малонового діальдегіду, гідроперекисів ліпідів, в еритроцитах - активність супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази і глутатіонредуктази та концентрацію відновленого глутатіону.

5 серія. Метою досліду було з’ясування впливу мікроелементів (Cu, Zn, Mo) на активність антиоксидантної системи в організмі корів при додаванні їх до раціону. Під дослідом було 25 тільних корів за місяць до отелення. Тільних корів поділено на 5 груп - по 5 голів в кожній. Тварини 1-ої групи були контрольні, а тваринам дослідних груп згодовували з концентратами мікроелементи щоденно за 1-1,5 місяці до отелення: 2-а група – CuSO4.5H2O – 40 мг/кг кормів , 3-я група – ZnSO4.7H2O – 176 мг/кг , 4-а група – MnSO4.4H2O – 160 мг/кг , 5-а група – суміш цих мікроелементів у вказаних дозах. . Кров для досліджень від корів одержували через три тижні після початку досліду. Разом одержували кров і від корів контрольної групи. Кров від одержаних телят брали через 3-5 години після народження. В плазмі крові визначали концентрацію малонового діальдегіду, гідроперекисів ліпідів, в еритроцитах – активність супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази..

У господарстві “Прут-генетик” було проведено дослідження впливу добавки мікроелементів, розробленої в лабораторії обміну речовин Інституту біології тварин УААН, на перекисні процеси і антиоксидантний статус в крові корів в останній місяць тільності та на ці показники в крові новонароджених телят. Дослід проведений на 10-ти тільних коровах (5 тварин – контрольна група, 5 – дослідна група) , яким згодовували з концентратами добавку мікроелементів протягом останнього місяця тільності. В склад мінеральної добавки входили: Cu, Zn, Mn, Cr, I, Co, Mo, Fe, Se, Ni. Кров для досліджень від корів одержували через три тижні після початку додавання до їх раціону мінеральної добавки. Кров для досліджень від телят отримували через 3-5 годин після народження.

У крові корів і телят визначали концентрацію білків [Lowry et al.,1951], малонового діальдегіду [Тимбулатов, Селезнев,1981], гідроперекисів ліпідів [Мирончик, 1982], відновленого глутатіону [Матышевская, 1998], глюкози [Hultman, 1959], молочної кислоти [Barker, Summerson, 1941], фруктози [Kulka, 1956], а також активність супероксиддисмутази [Дубинина и др., 1983], каталази [Королюк и др., 1988], глутатіонпероксидази і глутатіонредуктази [Моин, 1986], фосфофруктокінази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази [Астауров, 1974], протеїназ [Ishiura et al., 1990].

Одержані результати досліджень опрацьовували статистично.

PЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Як видно із таблиці 1 концентрація продуктів перекисного окислення ліпідів – малонового діальдегіду і гідроперекисів ліпідів – у плазмі крові тільних корів майже у 2 рази вища, а концентрація відновленого глутатіону в еритроцитах у 1,5 рази нижча, ніж у нетільних корів. Оскільки кров відображає загальний стан перекисних процесів у тканинах, то одержані результати можуть свідчити про те, що в організмі високотільних корів відбуваються процеси, характерні для оксидативного стресу. Що стосується ферментів антиоксидантної системи, то як видно із таблиці 2, в їх активності також спостерігаються зміни зв’язані з тільністю корів. Так, активність ферментів, зв’язаних з редукцією перекисів – глутатіонпероксидази і каталази, а також з відновленням глутатіону – глутатіонредуктази в еритроцитах тільних корів значно нижча, ніж у нетільних корів (Р<0,05). Ці різниці можна пояснити впливом гормонів, насамперед впливом кортикостероїдів і тиреоїдних гормонів, концентрація яких в крові корів у кінці тільності підвищується, а також впливом плацентарного лактогену [Wooding, 1981; Wallace, 1993]. Останній зменшує вплив інсуліну, який діє синергічно з антиоксидантними ферментами. При цьому звертає на себе увагу вірогідно вища активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах крові тільних корів, ніж в еритроцитах нетільних лактуючих корів. Очевидно, такий стан є зумовлений посиленням обміну вуглеводів пентозо-фосфатним шляхом у відповіь на стресову ситуацію, завдяки чому тканини забезпечуються відновними еквівалентами. Після трьохразового парентерального введення коровам вітаміну Е в їх крові знижується вміст малонового діальдегіду (табл.3) і підвищується вміст редукованої формі глутатіону, а також активності глутатіонредуктази і глутатіонпероксидази (табл.4). З цих даних випливає, що вітамін Е проявляє не тільки пряму антиоксидантну дію в організмі тільних корів, але має також стимулюючий вплив на активність антиоксидантних ферментів. На відміну від вітаміну Е, селен не проявляє такого значного впливу на перекисне окислення ліпідів і антиоксидантний захист в організмі корів при парентеральному його введенні. Це можна пояснити достатнім забезпеченням корів цим мікроелементом в умовах досліду. До того ж в організмі тварин існує система забезпечення дефіцитних за селеном ланок метаболізму шляхом використання багатого селеноцистеїном білка Р. Проте одночасне введення коровам вітаміну Е і селеніту натрію дещо посилює інгібуючу дію вітаміну Е на перекисне окислення ліпідів в їх організмі. Таким чином, введення коровам в останній місяць тільності вітаміну Е і селену підвищує активність антиоксидантної системи в їхньому організмі, внаслідок чого утворення продуктів перекисного окислення ліпідів зменшується.

Таблиця 1

Вміст продуктів перекисного окислення ліпідів у крові нетільних і тільних корів (M±m)

Гідроперекиси ліпідів, Е х 1000/мл | Малоновий діальдегід, нмоль/мл

Нетільні корови (контрольні) (n=10)

219±8 | 3,7±0,1

Тільні корови (початок досліду)(n=20)

<0,001 | <0,001

378±19 | 6,4±0,3

Тільні корови (через 3 тижні після початку досліду)

<0,001 | <0,001

385±27 | 6,2±0,4

P - вірогідність різниць між даним показником і контролем.

Таблиця 2

Активність ферментів зв’язаних з антиоксидантним захистом і вміст відновленого глутатіону у крові нетільних і тільних корів (M±m)

Супероксид-

дисмутаза | Глутатіон-

пероксида

за | Глутатіон-

редуктаза | Каталаза | Глюкозо-6-

фосфатде-

гідрогеназа | Глутатіон

відновлений

(нг/мл)

Нетільні корови (n =10)

11,6±0,7 | 25,1±1,0 | 3,4±0,1 | 267±3 | 58,7±3,4 | 0,50±0,06

Тільні корови за місяць до родів(n=5)

Р <0,1 | <0,02 | <0,001 | <0,001 | <0,1 | <0,05

9,9±0,7 | 20,9±0,7 | 2,2±0,1 | 183±5 | 67,5±2,9 | 0,35±0,02

Тільні корови через 3 тижні від початку досліду (n=5)

Р <0,05 | <0,05 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,05

9,1±0,7 | 20,7±1,3 | 2,3±0,1 | 196±4 | 76,9±2,6 | 0,34±0,02

Примітка : У цій і наступних таблицях активність глутатіонредуктази виражена в нмолях NADPH/хв/мг білків, глутатіонпероксидази – в нмолях GSH/хв/мг білків, супероксиддисмутази – в у.о./хв/мг білків, каталази – в у.о./хв/мг білків, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в нмолях NADPH/хв/мг білків..

Відомо, що вільні радикали пошкоджують різні компоненти клітин, в тому числі білки, з утворенням не лише дефектних молекул, а і токсичних пептидів, які деградуються протеазами. Як видно з таблиці 5, в активності регуляторних Са2+-

залежних протеїназ – калпаїнів – істотних різниць в крові тільних корів контрольної і дослідної групи не виявлено. В той же час активність іншого цитозольного ферменту – високомолекулярної АТР-залежної протеїнази у крові корів, яким вводили антиоксиданти, вірогідно нижча (Р<0,05), ніж у крові контрольних тварин. З цих даних випливає, що пошкоджені під впливом перекисів білкові молекули в клітинах тканин корів можуть розщеплюватися цим ферментом.

Таблиця 3

Вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів у крові тільних корів після введення вітаміну Е і селeніту натрію (M±m)

Гідроперекиси ліпідів, Е х 1000/мл | Малоновий діальдегід, нмоль/мл

Тільні корови (контрольні)(через три тижні після початку досліду)(n=5)

385±27 | 6,2±0,4

Тільні корови після 3-го ввдення вітаміну Е (n=5)

<0,1 | Р <0,02

315±27 | 4,3±0,5

Тільні корови піля 3-го введення селеніту натрію (n=5)

>0,5 | Р <0,05

359±32 | 4,7±0,4

Тільні корови після 3-го введення вітаміну Е і селеніту натрію (n=5)

<0,05 | P <0,02

295±27 | 4,0±0,4

Таблиця.4

Активність ферментів зв’язаних з системою антиоксидантного захисту і вміст відновленого глутатіону в крові тільних корів після введення вітаміну Е і селену

Супероксид-

дисмутаза | Глутатіон-

пероксида

за | Глутатіон-

редуктаза | Каталаза | Глюкозо-6-

фосфатде-

гідрогеназа | Глутатіон

відновлений

(нг/мл)

Тільні корови (контрольні)(через три тижні після початку досліду)(n=5)

9,1±0,7 | 20,7±0,7 | 2,2±0,1 | 196±4 | 76,9±2,6 | 0,34±0,02

Тільні корови після 3-го введення вітаміну Е (n=5)

Р <0,1 | <0,001 | <0,01 | <0,001 | <0,5 | <0,05

11,6±0,9 | 26,7±1,3 | 3,0±0,2 | 239±5 | 79,4±2,1 | 0,42±0,02

Тільні корови після 3-го введення селеніту натрію (n=5)

Р <0,2 | <0,5 | <0,5 | >0,5 | <0,1 | >0,5

10,6±0,7 | 23,0±1,0 | 2,5±0,2 | 203±6 | 69,7±1,9 | 0,35±0,01

Тільні корови після 3-го введення вітаміну Е і селенту натрію (n=5)

Р <0,2 | <0.05 | <0,01 | <0,001 | <0,5 | <0,001

11,4±1,2 | 25,9±2,0 | 3,3±0,3 | 245±8 | 74,3±1,5 | 0,47±0,01

Таблиця 5

Активність протеолітичних ферментів в еритроцитах крові нетільних і тільних корів та корів, яким внутрішньом’язово вводили вітамін Е і селеніт натрію(М±m, n=5)

Протеїнази | Нетільні

корови | Контрольні тільні

корови | Тільні корови, яким вводили вітамін Е і селеніт натрію

Са2+-залежна протеїназа, Е280х1000/хв мг білка | 354±21 | 387±19 | 344±22

АТР-залежна протеїназа, Е280х1000/хв/мг білка | 204±15 | 295±19* |

224±20*

У крові телят (табл.6), одержаних від контрольних корів, рівень малонового діальдегіду і гідроперекисів ліпідів був вірогідно вищий, ніж в крові їх матерів. Значно вища в крові телят також активність супероксиддисмутази, яка каталізує перетворення супероксидного аніону в перекис водню та антиоксидантних ферментів, які каталізують його відновлення за участю глутатіону. Концентрація відновленого глутатіону, а також активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази – ферменту, що каталізує реакцію, в якій регенерується відновлена форма NADP, у крові новонароджених телят значно вища, ніж у крові їх матерів. В цілому, одержані дані свідчать про те, що в крові новонароджених телят інтенсивність перекисних процесів і активність системи антиоксидантного захисту вища, ніж в крові їх матерів, що можна пояснити їх адаптацією до посилення окисних процесів в їхньому організмі після народження.

Таблиця 6

Досліджувані показники в крові новонароджених телят (М±m)

Показники | Телята від

контроль-

ної групи

корів (n=5) |

Р |

Телята від дослідної групи корів

(n=5) |

Р | Телята від

корів з за-

тримкою

плацен-

ти (n=3}

Малоновий діальдегід, нМ/мл | 7,5±0,4 | <0,02 | 5,2±0,3 | <0,05 | 9,2±0,5

Гідроперекиси ліпідів, Ех1000 | 464±16 | <0,02 | 403±13 | <0,05 | 538±22

Глутатіон відновлений, нг/мл | 0,66±0,04 | <0,05 | 0,83±0,06 | >0,5 | 0,65±0,04

СОД | 16,0±0,7 | <0,02 | 12,5±0,8 | <0,05 | 19,5±0,7

ГП | 39,2±2,9 | <0,05 | 49,8±3,2 | >0,5 | 36,9±2,6

Каталаза | 324±18 | <0,05 | 396±25 | <0,2 | 278±21

ГР | 5,8±0,3 | <0,05 | 6,9±0,3 | <0,05 | 4,7±0,2

Г-6-РД | 88,3±3,6 | <0,05 | 101,4±4,4 | >0,5 | 85,4±3,5

Становлять інтерес одержані нами дані про зв’язок між показниками, що характеризують перекисні процеси і систему антиоксидантного захисту , з показниками обміну вуглеводів в крові тільних корів та одержаних від иих телят. Як видно із таблиці 7, концентрація глюкози в крові тільних корів в останній місяць тільності вища від її рівня в крові нетільних тварин, завдяки чому органи і тканини плода забезпечуються цим моносахаридом, який використовується в синтезі глікогену. Разом з цим, концентрація молочної кислоти у плазмі крові тільних корів вища, ніж в крові нетільних корів.

Що стосується досліджуваних показників обміну вуглеводів в крові новонароджених телят, то на їх рівень стан матерів до родів проявляє менший вплив, ніж на показники перекисних процесів та антиоксидантної системи.

Табл.7

Показники вуглеводного обміну в крові нетільних і тільних корів контрольних, а також у крові тільних корів після введення вітаміну Е і селеніту натрію (M±m, n=5)

Показники |

Одиниця

виміру | Групи корів | 3-я група (тіль-і корови, яким вводили селеніт

і вітамін Е

1-а (не-тільні корови) | 2-а (тільні

корови –контрольні)

Глюкоза | мкмоль/мл | 1,51±0,12 | 2,13±0,20* | 1,82±0,10

Молочна кислота | мкмоль/мл | 2,31±0,20 | 3,34±0,22* | 3,03±0,11*

Фруктоза | мкмоль/мл | 0,22±0,01 | 0,38±0,02* | 0,36±0,02*

Фосфофруктокі-

наза | нмоль NADH /хв/мг білків | 23,2±2,0 | 15,7±1,6* | 21,3±1,2

Глюкозо-6-фос-

фатдегідрогеназа | нмоль NADPH /

хв/мг білків | 58,7±3,4 | 67,5±2,9 | 76,9±1,5*

При введенні інсуліну тільним коровам у досліджуваних показниках перекисного окислення ліпідів в їх крові відмічаються зміни, які представлені на рис.1. З них видно, що під впливом гормону в крові корів спостерігається вірогідне зниження вмісту малонового діальдегіду (на 34%) і дещо менше – гідроперекисів ліпідів (на 10%).

Рис.1. Зміни у показниках перекисних процесів і антиоксидантного статусу в крові тільних корів під впливом інсуліну (в % до контролю). 1 – малоновий діальдегід, 2 – гідроперекиси ліпідів, 3 – супероксиддисмутаза, 4 – каталаза, 5 – глутатіонпероксидаза, 6 – глутатіонредуктаза, 7 – відновлений глутатіон.

Інсулін мало впливає на активність супероксиддисмутази (зростання активності на 6%) і зовсім не впливає на активність глутатіонпероксидази, тоді як під його дією значно підвищується активність каталази (на 40%). З цих даних випливає, що специфіка дії цього гормону полягає в активації альтернативного шляху відновлення перекисів зі звільненням молекулярного кисню.

Таким чином, проведеними на цьому етапі дослідженнями установлено, що введення високотільних корам інсуліну, проявляє коригуючий вплив на перекисні процеси в їхньому організмі, про що свідчить зниження вмісту перекисних продуктів і підвищення вмісту відновленого глутатіону та активності глутатіонредуктази в їх крові. Вірогідно підвищується під впливом гормону також активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах тільних корів. Введений коровам інсулін впливає також на показники перекисних процесів, антиоксидантного статусу і вуглеводного обміну в крові новонароджених телят.

При додаванні до раціону корів хрому (ІІІ), то під його дією у перекисному окисленні ліпідів спостерігаються замітні зміни (рис.2 і 3).. Так, якщо активність глутатіонпероксидази у контрольних тільних корів знижується приблизно на 17% в порівнянні з нетільними тваринами, то при введенні хрому вона знижується лише на 11%. Ще більші зміни при додаванні цього мікроелемента спостерігаються в активності глутатіонредуктази. У крові тільних контрольних тварин вона нижча на 35%, тоді як при додаванні до їх раціону хрому активність ферменту підвищується майже до початкового рівня.

Рис.2. Активність ферментів антиоксидантної системи у крові корів при дії інсуліну і хрому (ІІІ) (в % до рівня у нетільних корів). 1 – нетільні корови, 2 – тільні контрольні корови, 3 – тільні корови після введення інсуліну, 4 - тільні корови після введення хрому (ІІІ) , 5 - тільні корови після введення хрому (ІІІ) і інсуліну. 1-й стовпчик в групах - супероксиддисмутаза, 2-й – каталаза, 3-й – глутатіонпероксидаза, 4-й – глутатіонредуктаза.

Введення інсуліну і одночасне додавання до раціону тільних корів хрому по- різному впливає на досліджувані показники в крові тільних корів. На більшість із них основний вплив проявляє інсулін, а хром лиш частково посилює дію гормону. Загалом, з одержаних результатів випливає, що. інсулін нормалізує,
в певній мірі, перекисне окислення ліпідів і антиоксидантний статус в крові високотільних корів. Інсулін разом з хромом проявляє на досліджувані показники синергічний вплив

Рис. 3. Вміст малонового діальдегіду і гідроперекисів ліпідів у крові корів при дії інсуліну і хрому (ІІІ) (в % до рівня у нетільних корів). 1 – нетільні корови, 2 – тільні контрольні корови, 3 – тільні корови після введення інсуліну, 4 - тільні корови після введення хрому (ІІІ) , 5 - тільні корови після введення хрому (ІІІ) і інсуліну. 1-й стовпчик в групах – малоновий діальдегід, 2-й – гідроперекиси ліпідів.

Додавані до раціону корів Zn, Cu або Mn приводять до вірогідного зниження рівня малонового діальдегіду і підвищення активності супероксиддисмутази в крові високотільних корів (табл.7). Що стосується вмісту гідроперекисів ліпідів, то зменшення його спостерігалося лише під впливом марганцю, а цинк підвищував активність глутатіонредуктази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази.

Таблиця 7

Вміст продуктів перекисного окислення ліпідів і активність ферментів антиоксидантного захисту в крові високотільних корів, до раціону яких протягом останнього місяця тільності додавали мікроелементи (M±m, n=5)

Показники

Групи корів | ГПЛ,

Ех1000/л |

МДА,

ммоль/л | СОД, |

ГП, | ГР, |

Г-6-ФД,

1 (контрольна) | 385±17 | 6,2±0,4 | 9,1±0,6 | 21±1 | 2,2±0,1 | 67±2

2 (Cu2+) | 352±18 | 4,9±0,2* | 14,1±0,8* | 20±2 | 2,5±0,1 | 61±3

3 (Zn2+) | 333±14 | 5,0±0,2* | 14,2±0,9* | 22±1 | 3,1±0,2* | 81±4*

4 (Mn2+) | 301±21* | 4,0±0,2* | 11,9±0,8* | 21±2 | 2,5±0,3 | 75±4

Одержані результати, в цілому, свідчать про те, що в організмі високотільних корів посилюються перекисні процеси, які негативно впливають на їх фізіологічний стан. Введення вітаміну Е і селену, а також інсуліну і хрому, міді, цинку і марганцю нормалізує, до деякої міри, ці порушення.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі відповідно до поставленої мети і завдань проведено дослідження впливу вітаміну Е, деяких мікроелементів (селену, хрому, міді, цинку, марганцю) і інсуліну на інтенсивність перекисного окислення ліпідів і активність ферментів системи антиоксидатного захисту в організмі високотільних корів і новонароджених телят.

1. Концентрація продуктів ПОЛ – малонового діальдегіду і гідроперекисів ліпідів – у крові високотільних корів вища (Р<0,001), а активність ферментів антиоксидантного захисту – супероксиддисмутази, глутатіонпероксидази, каталази і глутатіонредуктази – нижча (Р<0,05-0,001), ніж у крові нетільних корів.

2. Виявлено прямий зв’язок між вмістом продуктів ПОЛ в крові високотільних корів і затримкою у них плаценти після отелення.

3. Парентеральне введення високотільним коровам вітаміну Е, особливо вітаміну Е разом з селенітом натрію, приводить до зниження в їх крові рівня продуктів ПОЛ (Р<0.05) і підвищення активності антиоксидантних ферментів (Р<0,05-0,001).

4. Оптимальний вплив вітаміну Е на активність антиоксидантної системи в організмі корів вияляється при додаванні його до раціону в дозі 3000 МО на добу, при внутрішньом’язовому введенні – в дозі 1000 МО..

5. В крові новонароджених телят, одержаних від корів, яким вводили вітамін Е і селеніт натрію, виявлено меншу концентрацію продуктів ПОЛ і вищу активність антиоксидантних ферментів, ніж у крові новонароджених телят, одержаних від корів контрольної групи.

6. Концентрація глюкози і активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази у крові високотільних корів вища, а концентрація молочної кислоти і активність фосфофруктокінази – нижча, ніж у крові нетільних корів. В крові новонароджених телят концентрація глюкози і особливо фруктози значно вища, ніж у крові тільних корів.

7. У крові телят, одержаних від корів, яким вводили антиоксиданти – вітамін Е і селен, вміст молочної кислоти і активність фосфофруктокінази нижчі, ніж у крові телят, одержаних від корів контрольної групи.

8. Після парентерального введення високотільним коровам інсуліну в їх крові зменшується вміст продуктів ПОЛ (Р<0,05-0,001) і підвищується вміст відновленого глутатіону (P<0,05) та активність глутатіонредуктази і каталази (P<0,001).

9. Додавання до раціону тільних корів за місяць до отелення хром хлориду (CrCl3) приводить до зниження в їх крові вмісту продуктів ПОЛ і підвищення активності антиоксидантних ферментів. Введення коровам інсуліну при додаванні до їх раціону CrCl3 синергічно впливає на вказані показники в крові високотільних корів.

10. Cu2+, Zn2+, Mn2+ при додаванні їх до раціону корів знижують вміст продуктів ПОЛ, а також підвищують активність супероксиддисмутази в крові. Під впливом вказаних мікроелементів, при додаванні їх до раціону корів, у крові новонароджених телят підвищується активність супероксиддисмутази.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Слипанюк О.В., Антоняк Г.Л., Сологуб Л.І. Перекисне окиснення ліпідів і антиоксидантний статус у крові корів в останній місяць тільності // Біологія тварин. – 2000. – т. 2, №2. – С.83-86. (Дисертант провела біохімічні дослідження, статистичну обробку і описання отриманих результатів).

2. Слипанюк О.В., Сологуб Л.І., Пашковська І.С. Деякі показники перекисного окиснення ліпідів в крові телят при різному забезпеченні організму тільних корів селеном і вітаміном Е // Зб.наук.праць Вінницького агр.університету. – 2000. – т.1, в.8. – С.120-122 (Дисертант провела експериментальні дослідження, статистичну обробку, аналіз і описання отриманих результатів).

3. Слипанюк О., Антоняк Г., Сологуб Л.І. Деякі показники перекисного окиснення ліпідів і обміну вуглеводів у крові корів в останній місяць тільності // Вісник Львів.держ.агр.університету. – 2001. – С.548-552. (Дисертант організувала дослід провела біохімічні дослідження, проаналізувала одержані результати і описала їх)

4. Слипанюк О.В., Куртяк Б.М., Антоняк Г.Л., Сологуб Л.І. Вплив інсуліну на деякі показники перекисного окиснення ліпідів і обміну вуглеводів у крові тільних корів // Біологія тварин. – 2001. – т.3, №1. –С.113-116 (Дисертант провела експериментальні дослідження, статистичну обробку , аналіз і описання отриманих результатів).

5. Slipaniuk O.V., Solohub L.I. The peculiarities of peroxidative oxidation of lipids and carbohydrate metabolism in the blood of pregnant cows // Біологія тварин. – 2002. – т.4, №1-2. – С.141-144 (Дисертант приймала участь у проведенні досліджень, проаналізувала і описала одержані результати).

6. Слипанюк О.В. Деякі показники мінерального обміну і перекисного окиснення ліпідів в крові високотільних корів // НТБюлетень Ін-ту біології тварин. – 2002. – в.4,№1. – С.127-131. (Дисертант організувала дослід провела біохімічні дослідження, проаналізувала одержані результати і описала їх)

7. Слипанюк О.В., Сологуб Л.І. Вплив інсуліну і хрому (ІІІ) на антиоксидантний статус та деякі показники перекисного окиснення ліпідів і мінерального обміну в крові тільних корів // Вісник Білоцерківського держ.аграрного університету. – 2003. – в.25, ч. (Дисертант провела експериментальні дослідження, статистичну обробку , аналіз і описання отриманих результатів).

8. Слипанюк О.В., Сологуб Л.І. Вплив вітаміну Е і селену на перекисні процеси і антиоксидантний статус в крові високотільних корів і новонароджених телят та в тканині плаценти // Біологія тварин. – 2003. - т.5, №1-2ю – 188-192. (Дисертант організувала дослід провела біохімічні дослідження, проаналізувала одержані результати і описала їх).

9. Слипанюк О.В., Сологуб Л.І., Волторністий В.М. Вплив добавок до раціонів деяких мікроелементів на перекисні процеси і антиоксидантну систему захисту в крові високотільних корів і новонароджених телят // НТБюлетель Ін-ту біології тварин. – 2004. – в.3, №3. – С.134-239. (Дисертант провела експериментальні дослідження, статистичну обробку , аналіз і описання отриманих результатів).

10.Богданов Г.О., Сологуб Л.І., Лучка І.В., Федяков Р.О., Герасимів Ь.Г., Слипанюк О.В. Вплив добавок мінеральних елементів до раціонів бичків на утворення метану в рубці, його емсію в атмосферу і на прирости живої маси // Біологія тварин. – 2005. – т.6, №1. - .(Дисертант організувала дослід і згодовування мінеральної добавки до раціону корів).

11.Слипанюк О.В., Сологуб Л.І., Гнатів В.І. Деклараційний патент “Спосіб лікування респіраторних захворювань у телят”.

Анотація

Слипанюк О.В. Особливості антиоксидантної системи у високотільних корів і новонароджених телят та деякі фактори її регуляції. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04-біохімія. – Інститут біології тварин УААН, Львів, 2006.

Дисертація присвячена дослідженням впливу антиоксидантів – вітаміну Е і селену, а також інсуліну і хрому (ІІІ) на перекисне окислення ліпідів і активність ферментів антиоксидантної системи та деякі показники обміну вуглеводів в крові високотільних корів і новонароджених телят.

Установлено підвищення рівня продуктів ПОЛ і зниження активності антиоксидантних ферментів у крові корів в кінці тільності, інгібуючий вплив вітаміну Е і селену, а також інсуліну і хрому(ІІІ) на утворення продуктів пероксидації ліпідів та стимулюючий вплив на активність антиоксидантної системи.

Виявлено підвищення активності супероксиддисмутази і зменшення вмісту продуктів перекисного окислення ліпідів у крові високотільних корів при збільшенні вмісту в раціоні міді, цинку і марганцю.

Ключові слова: високотільні корови, новонароджені телята, перекисне окислення ліпідів, антиоксидантний захист, кров, плацента, вітамін Е, селен, інсулін, хром (ІІІ).

Аннотация

Слипанюк О.В. Особенности антиоксидантной системы у высокостельных коров и новорожденных телят и некоторые факторы ее регуляции. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04-биохимия. - Институт биологии животных УААН

Диссертация посвящена исследованию влияния антиоксидантов – витамина Е и селена, а также инсулина и хрома (III) на показатели перекисного окисления липидов – гидроперекисей липидов и малонового диальдегида, активность ферментов антиоксидантной защиты – супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы, а также обмена углеводов – глюкозы, молочной кислоты, фруктозы, фосфофруктокиназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в крови высокостельных коров и новорожденных телят.

Установлено, что в крови высокостельных коров концентрация малонового диальдегида и гидроперекисей липидов выше (Р<0,001), а активность ферментов антиоксидантной защиты – ниже, чем в крови нестельных коров. Среди коров с особенно высокими показателями перекисного окисления липидов до родов наиболее часто регистрировались случаи задержания последа. Парэнтеральное введение стельным коровам витамина Е и особенно витамина Е + селенита натрия оказывает ингибирующее влияние на перекисные поцессы в их организме, нормализует активность антиоксидантных ферментов.

В крови новорожденных телят, полученных от коров с повышенным уровнем показателей перекисного окисления липидов и сниженнім уровнем активности ферментов антиоксидантной защиты концентрация малонового диальдегида и гидроперекисей липидов также выше, а активность ферментов глутатионовой антиоксидантной системы и супероксиддисмутазы