НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Вишницька Ірина Анатоліївна

УДК: 636.2. 034.082. 43: 576.32

ВЗАЄМОЗВ,ЯЗОК БІОХІМІЧНИХ ТА ЯМР - РЕЛАКСАЦIЙНИХ ПОКАЗНИКІВ КРОВІ З МОЛОЧНОЮ ПРОДУКТИВНІСТЮ КОРІВ

03.00. 04 - біохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Луганському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник – доктор медичних наук, професор

Комарєвцева Ірина Олександрівна,

Луганський державний медичний

університет, завідувач кафедри медичної хімії

Офіційні опоненти : доктор біологічних наук,

професор Войціцький Володимир Михайлович

Київський національний університетімені Тараса Шевченка,

професор кафедри біохімії; доктор біологічних наук,

професор Калачнюк Григорій Іванович

Науково-дослідний інститут біотехнологічних

основ підвищення продуктивності тварин

Луганської державної академії ветеринарної

медицини ім.С.З.Гжицького, директор

Провідна установа: Інститут біохімії ім.О.В.Палладіна НАН України,

відділ біохімії м’язів, м.Київ

Захист відбудеться “29” вересня 2000р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.08 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони,15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, Київ, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10.

Автореферат розісланий “25серпня 2000р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Грищенко В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Взаємозв,язок біохімічних показників крові з продуктивними можливостями органiзму тварин обумовлений тим, що концентрація в ній метаболітів відображає інтенсивність та напрямок обмінних процесів організму. Проте результати багатьох досліджень підтверджують складність та, у ряді випадків, суперечливість даних про зв'язок між утриманням білково-азотистих, ліпідно-вуглеводних компонентів крові з потенційною молочною продуктивністю ( Вінничук Д.Т. та ін.,1991; Герасимчук О.В.,1993; Мартішин Л.І.,1992 ).Тому актуальною проблемою залишається пошук комплексних показників стану внутрішніх середовищ організму тварин.

Життєдіяльність тваринного організму, його зростання , розвиток і продуктивні можливості знаходяться в залежності від стану внутрішнього середовища самого організму. Темпи біохімічного онтогенезу відрізняються в різних порід тварин. У цьому плані особливий інтерес дослідників викликає середовище проходження всіх метаболічних процесів - вода та водні компартменти організму ( Hansen J.R.,1994; Capul C.,1995).

Вода гідратації впливає на структурне формування клітинних мембран і є безпосереднім середовищем всіх мембранних процесів. Припускають, що зміна структури води в мембранах супроводжується змінами конформації білків та розміщення полярних лiпідiв (Kirk K, 1993; Fung B. M., 1994; Hazelwood G., 1996).

Фізико - хімічні властивостіі тканинної води відображає ядерно - магнітно - резонансна релаксометрія (ЯМР- релаксометрія). Унаслідок протонного обміну між гідрованою та вільною фракціями тканинної води змінюється час релаксації. Розмір цього параметру залежить від загальної кількості води в тканинах і спроможності зв'язувати воду в гідрований шар, а також від кількості місць зв'язування кристалічної води й товщини мультишару гідрованої води (Cox S. I., 1980; Fullerton G., 1982; Kimmich R., 1994).

У фундаментальних роботах (Ling G., 1980; Cameron I., 1984) доведено, що швидкість релаксації протонів води збільшується лінійно з концентрацією білка у водних розчинах. Основною властивістю ядерної магнітної релаксації є її зв'язок з рухом молекул води біологічних рідин. Вивчення проходження метаболічних процесів у організмі тварин засобом ЯМР - релаксометрії протонів тканинної води відкриває шлях до розуміння біохімічних механізмів формування молочної продуктивності на структурно-конформаційному рівні з перших етапів постнатального онтогенезу великої рогатої худоби.

У даній роботі проведено дослідження біохімічних та ЯМР-релаксаційних показників крові в організмі помісей голштинської породи з червоною степовою та чорно-рябою породами. Вивчення цих показників велося в порівнянні з чистопородними червоними степовими тваринами. Ряд дослідників (Бондарчук В. Н., 1992; Герасимчук О. В., 1993; Єрмоленко В. І., 1995), вважають, що поряд з продуктивними і технологічними якостями покращених тварин необхідно враховувати вплив схрещування на весь комплекс метаболічних процесів організму помісей у порівнянні з початковими породами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є частиною досліджень , що проводились за завданням Міністерства агропромислового комплексу України в рамках іноваційної теми "Оцінка молочної продуктивності корів у ранньому віці" № держреєст.0197 U 004955;2.60 ТВ.

Мета й завдання дослідження. Метою роботи було дослідження динаміки показників біохімічного складу крові та структурного стану тканинної води в організмі тварин при різному рівні потенційної молочної продуктивності.

Для досягнення мети були визначені такі завдання:

- вивчити вікову динаміку основних біохімічних показників крові чистопородних тварин та помісей;

- на основі ЯМР- показників тканинної води вивчити склад її фракцій, внутрішньо- та позаклітинне розміщення в організмі тварин у онтогенезі;

- вивчити вікову динаміку вмісту соматотропного гормону в плазмі крові експериментальних тварин у взаємозв'язку з показниками росту та розвитку.

- на основі проведених досліджень зробити порівняльну оцінку динамічних показників основного біохімічного складу крові й часу релаксації протонів тканинної води з показниками росту, розвитку та молочної продуктивності корів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше простежено зв’язок показників загального білка крові, фракційного складу білків плазми крові, вмісту холестерину, глюкози крові з показниками ЯМР-релаксації протонів тканинної води в організмі червоних степових чистопородних тварин та помісей голштинської породи з червоною степовою та чорно-рябою породами.

Уперше вивчена динаміка структурної різноманітності складу фракцій тканинної води в організмі корів методом ЯМР-релаксометрії у породному аспекті. Встановлені динамічні Т1 - та Т2-показники релаксації протонів дозволили з,ясувати зв’язок генотипу з молекулярно-структурним станом тканинної води. Доведено, що в помісей F1 голштинська х чорно-ряба та F2 голштинська х червона степова відмічається зростання частки зв'язаної води, посилюється структурування водних компартментів клітини в порівнянні з чистопородними тваринами.

Уперше встановлено, що фізико-хімічна структура розподілу тканинної води тісно пов,язана з вмістом соматотропного гормону в плазмі крові тварин. В організмі дослідних тварин зі зростанням частки внутрішньоклітинної зв’язаної фракції води простежується більш високий рівень гормону в плазмі крові.

Уперше встановлені взаємозв’язки комплексу основних показників біохімічного складу крові, часу релаксації протонів тканинної води в організмі чистопородних тварин та помісей з інтенсивністю обмінних, ростових процесів та молочною продуктивністю корів.

Практичне значення одержаних результатів. Уперше застосовано комплексний підхід до оцінки потенційної молочної продуктивності корів, який включає вимір основних біохімічних показників крові, часу релаксації протонів води цільної крові та плазми, рівня соматотропного гормону в плазмі крові, дозволив виявити тісні зв,язки між цими показниками та формуванням продуктивних властивостей корів.

Установлені вікові особливості біохімічного складу крові, вмісту гормону роста та ЯМР-релаксаційних характеристик організму тварин червоної степової породи та помісей червоної степової й чорно-рябої порід з голштинською можуть бути застосовані спеціалістами для оцінки життєздатності молодняка цих порід, для розробки та уточнення технології їх вирощування.

Уперше досліджені Т1 - та Т2-показники часу релаксації протонів тканинної води крові та плазми тварин з різною продуктивною потенцією, що дозволило створити базу даних діагностичних критеріїв ЯМР-характеристик для молочної продуктивності.

Виявлені кореляції між часом релаксації протонів крові та потенційною молочною продуктивністю тварин дозволили розробити "Спосіб раннього прогнозування рівня молочної продуктивності великої рогатої худоби" ( Пат. 17896 А Україна, 6 А 01 К 67 / 02 , № 96124875 ; Заявл. 25.12.96; Опубл.14.06.97).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконувалася протягом 1994-1998 рр. на кафедрі біології тварин Луганського державного аграрного університету (ЛДАУ) та в науково-дослідному центрі Луганського державного медичного університету (ЛДМУ). Автором власноручно були проведені всі дослідження за основними методиками, які описані в дисертаційній роботі.

Апробація результатів дисертації. Окремі фрагменти дисертації висвітлювались на щорічних звітних науково - технічних конференціях співробітників ЛДАУ ( м. Луганськ, 1996- 1999рр. ); на виїзній сесії Української академії наук Національного прогресу, присвяченій 40-річчю Тернопільської мед. Академії ім. І. Я. Горбачовського (м. Тернопіль, 1997); на Міжнародній конференції молодих вчених "Творчий розвиток наукової спадщини акад. М. Ф. Іванова" ("Асканія- Нова", 1998).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових праць ( у тому числі 6 статей у наукових виданнях , означених переліком ВАК України , а також отримане авторське свідоцтво - патент на винахід 17896 від 14.06.97 )

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури (Розділ 1), загальної методики та основних методів досліджень (Розділ 2), проведених експериментальних досліджень (Розділ 3), аналізу і узагальнення результатів досліджень (Розділ 4), висновків, списку літератури ( 202 першоджерел, серед яких 86 іноземних). Робота викладена на 136 сторінках, містить 13 таблиць, 2 додатки.

ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експериментальна частина роботи виконана в КСП "Бешевський" Старобешевського району Донецької області в період 1994 - 1998 рр.

Для досягнення поставленої мети роботи, були сформовані дослідні групи за методом аналогів з урахуванням генотипу, дати народження, живої ваги при народженні: контроль - чистопородні червоні степові телички; 1 група - помісі голштинської з чорно - рябою породою першого покоління F1 (1/2 голштинська х 1/2 чорно - ряба ); 2 група - помісі голштинської з червоною степовою породою F1 (1/2 голшинська х 1/2 червона степова); 3 група - помісі голштинської з чорно - рябою породою другого покоління F2 (3/4 голштинська х 1/4 чорно - ряба); 4 група - помісі голштинської з червоною степовою породою F2 (3/4 голштинська х 1/4 червона степова). До кожної групи ввійшло по 10 голів.

Лабораторні дослідження проводилися в 2 етапи: 1 - у період новонародженості телят (7 - 10 діб); 2 - у віці 12 місяців. На першому й другому етапі у тварин бралися проби крові . Дані вікові періоди є найбільш показовими при формуванні продуктивних властивостей і вирощуванні молодняка великої рогатої худоби ( Курилов М.В., 1990; Тогушов О.М., 1992 ).

Спостереження за ростом та розвитком тварин проводили з урахуванням живої ваги в 6- , 9- та 12-місячному віці. Облік молочної продуктивності - за 305 діб у першу лактацію ( Веліков В.І., та ін., 1990 ).

З показників біохімічного складу крові були досліджені: загальний білок плазми крові - за колориметричним біуретовим методом ( Гааль Є., 1989 ); відсотковий вміст білкових фракцій - за методом електрофорезу на папері ( Холод В. М., 1988 ); концентрацію глюкози в крові - ортолуїдиновим методом ( Курилов М. В., 1990 ); кількість загального холестерину в плазмі крові - за методом Ілька ( Гааль Є., 1989 ).

Визначення соматотропного гормону в плазмі крові проводили за методом радіоімунного аналізу ( Ткаченко В.Я., 1989 ) наборами УБОХ ( Бєларусь ). Рівень радіоактивності вимірювали сцинтіляційним лічильником "Гама - 1"( Україна ).

Для отримання релаксометричних характеристик використовувався "Спосіб визначення водного балансу організму in vitro ", розроблений I. О. Комарєвцевою ( 1989 ).

Підготовку проби для ЯМР - релаксометрії проводили за описом , який подано в роботі ( Breyer M.D., 1994 ). Для виміру часу повздовжньої (Т1) та поперечної (Т2) релаксації протонів тканинної води пробірку з пробою тканини розміщали в приладі для ЯМР - релаксометрії "Minispec PC 120" фірми "Bruker" ( Німеччина ), що укомплектований модульними програмами ЕДМ 110 А; 611 A; 612 A; 613 A, які дозволяють змінювати послідовність імпульсів.

У проведених експериментах Т1 - показник визначався за методом " inversion - recovery ", з використанням 1800 - Т - 900 імпульсної послідовності, а поперечна релаксація - Т2 - показник вимірювався за методом CPMG ( Карра - Парселла - Мельбума - Гілла ). У цьому випадку послідовність імпульсів складається з 90 - градусного та 180 - градусного імпульсів разом, що дають багатократну спінову луну, амплітуда якої зменшується за істинний час Т2 зразка. При наявності двокомпонентних кривих Т1- і Т2- параметри розкладалися на біекспоненти й за показниками Та і Тb вираховували Ра та Рb , які характеризують розподіл між внутрішньо- (Ра) та позаклітинною (Рb) фракціями тканинної води.

Середнє значення амплітуди сигналу через серійний інтерфейс RS 232С надходило на персональний комп'ютер IBM PC/AT - 286, графічно зображувалось на екрані дисплею. Математична обробка отриманих значень Т1 - і Т2 - показників проводилась автоматично на персональному комп'ютері IBM PC/AT - 286 з використанням програмного пакету Experiment Supervisor.

Цифрові дані оброблені статистично (Лакін Г.Ф.,1990).

ПРОВЕДЕНІ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Серед значної кількості сучасних методів вивчення стану води в біологічних об'єктах засіб ядерного магнітного резонансу (ЯМР) виділяють як найбільш динамічний, що дозволяє визначати рухливість молекул води, швидкість їх переорієнтації у зв'язаному та вільному станах, що оцінюються за часом релаксації.

Результати досліджень показали, що кожне покоління помісей великої рогатої худоби має вікові особливості біохімічного складу тканин, структурно- конформаційного стану тканинної води в порівнянні з червоною степовою породою.

ДИНАМІКА ОСНОВНИХ ПОКАЗНИКІВ БІОХІМІЧНОГО СКЛАДУ КРОВІ

Вміст загального білка у новонароджених чистопорідних червоних степових телят ( контроль ) вірогідно нижче ніж у всіх помісей (табл. 1).

Таблиця 1

Біохімічні показники крові у новонароджених телят

(Мm, n =10, *- Р0,05 у порівнянні з контролем)

Показники | Контроль | 1 (F1) | 2 (F1) | 3 (F2) | 4 (F2)

Загальний білок.г/л | 60,4 ± 2,3 | 73,1 ± 1,4 * |

67,9 ± 1,8 * |

70,4 ± 1,3 * |

72,4 ± 1,9*

Альбуміни.% | 61,7 ± 1,2 |

62,8 ± 2,0 | 61,9 ± 1,3 | 58,3 ± 1,4 * |

63,0 2,2

Глобуліни,%: загальний вміст | 38,3 ± 3,2 | 37,2 ± 2,0 | 38,1 1,3 | 41,7 ± 1,4*

| 37,0 ± 2,2

-глобуліни,% | 8,5 ± 0,8 | 10,2 ± 1,8 | 8,8 ± 0,4 | 11,6 1,2 * |

10,0 0,9

-глобуліни,% | 15,8 ± 0,5 | 14,3 ± 1,0 | 16,0 ± 0,5 | 14,6 ± 0,6 | 14,4 ± 1,0

-тлобуліни,% | 14,0 1,0 | 12,7 ± 3,2 | 13,3 1,4 | 15,5 0,8 | 12,7 1,3

Коефіцієнт А/Г | 1,73 ± 0,16 | 1,70 ± 0,03 | 1,63 ± 0,05 | 1,53 ± 0,12 | 1,7 ± 0,03

Холестерин, ммоль/л | 3,33 0,1 |

3,42 0,05 | 3,04 0,08* |

2,81 0,1 * |

3,70 ± 0,07*

Глюкоза, ммоль/л | 4,78 ± 0,2 | 4,57 ± 0,2 | 4,41 ± 0,1* |

3,79 ± 0,1* |

4,б1 ± 0,3

Дослідження білкового спектру показало, що в усіх групах помісей відсотковий розподіл білкових фракцій майже однаковий. Альбумінова фракція в період новонародженості знаходиться на високому рівні, що характерно для ранніх етапів постембріогенезу. Тільки в 3 групі спостерігається зниження кількості альбумінів у плазмі крові в порівнянні з контролем. При порівнянні з F1 голштинська х чорно-ряба (1 група) це зниження також вірогідне (t=2,0) і можна сказати, що зі збільшенням породності за голштинами у F2 спостерігається зниження рівня альбумінової білкової фракції.

Загальний вміст усіх глобулінових фракцій значно нижчий від альбумінової у даний віковий період ( Вдовиченко Ю.В., Каци Г.Д., 1986; Голіков О.М., 1991 ). Показники всіх груп майже однакові. Відповідно в 3 групі, спостерігається підвищення вмісту глобулінів, що відбувається за рахунок збільшення кількості -глобулінів.

Показники холестеринового обміну та інтегративний показник вуглеводного обміну - вміст глюкози крові дещо вищі у помісних тварин. В подібних дослідженнях, за даними Т.У.Ізмайлова ( Ізмайлов Т.У., 1993 ), морфобіохімічні показники крові телиць місячного віку свідчать, що в помісних тварин показники обміну речовин дещо вищі , ніж у чистопородних аналогів.

Вказані індивідуальні особливості білкового обміну знайшли відображення й у динаміці білкового обміну в онтогенезі. У процесі зростання тварин до 12 - місячного віку зміст загального білка в плазмі крові збільшується як у чистопородних тварин , так і в помісей (табл. 2).

Таблиця 2

Біохімічні показники крові телиць у віці 12 місяців

(М±m, n=10 , *- Р0,05 у порівнянні з контролем)

Показники | Контроль | 1 (F 1) | 2 (F 1) | З (F 2) | 4 (F 2)

Загальний білок,г/л | 73,2 ± 1,8 | 79,6 ± 2,2 * |

72,4 ± 1,5 | 71,2 ± 1,9 | 76,5 ± 1,7

Альбуміни,% | 45,5 ± 1,1 | 49,1 ± 1,5 * |

42,1 ± 1,2 * |

39,9 ± 2,1 * |

46,9 ± 2,3

Глобуліни,%:

загальний вміст

. | 54,5 ± 1,1 | 50,9 ± 1,5* |

57,9 ± 1,2* |

60,1 ± 2,1*

| 53,1 ± 2,3

-глобуліни,% | 14,1 0,9 | 13,3 ± 1,0 | 14,2 ± 07 | 17,7 ± 1,3 * |

15,2 ± 1,2

-глобуліни,% | 11,8 ± 1,1 | 16,5 ± 1,2 * |

17,2 ± 1,4 * |

16,9 ± 1,0 * |

13,4 ± 1,0

-глобуліни,% | 28,6 1,1 | 21,1 ± 2,3 * |

26,5 ± 1,8 | 25,5 ± 2,1 | 24,4 ± 1,3 *

Коефіцієнт А/Г | 0,84 ± 0,1 | 0,96 ± 0,1 | 0,73 ± 0,2 | 0,66 ± 0,2 | 0,88 ± 0,5

Холестерин, ммоль/л |

1,67 0,05 | 1,71± 0,03 | 1,62 ± 0,02 | 1,43 ±0,04* |

1,85 ±0,03*

Глюкоза, ммоль/л |

2,5 ± 0,1 | 3,1 ± 0,2 * |

2,4 ± 0,09 | 2,0 ± 0,09* |

2,9 ± 0,1 *

Серед помісей голштинська х чорно-ряба з віком спостерігається вірогідне зниження рівня білка у тварин F2 (t=3,0). Таке зниження його в 3 групі може свідчити про зменшення інтенсивності процесів біосинтезу білка в організмі теличок даного генотипу. Для помісей голштинська х червона степова, навпаки, зі збільшенням долі кровності по голштинам відбувається підвищення його рівня у F2 (t=2,0).

У вмісті окремих фракцій білка також відбулися зміни. До 12 місяців спостерігається зниження кількості альбумінів у всіх групах експериментальних тварин. У телиць контрольної групи вміст альбумінів вище, ніж у помісей F1 голштинська х червона степова та F2 голштинська х чорно-ряба. Це чітко простежується у таблиці 2. На найвищому рівні альбумінова фракція знаходиться у F1 голштинська х чорно- ряба.

ДИНАМІКА ЯМР- РЕЛАКСАЦІЇ ПРОТОНІВ ТКАНИННОЇ ВОДИ КРОВІ ТА ПЛАЗМИ

Наступним етапом дослідження стало вивчення ЯМР-релаксаційних характеристик біологічних рідин в організмі дослідних тварин. Тварини з різною продуктивною потенцією відрізняються іонним складом біологічних середовищ, гормональним спектром, у результаті чого відбувається і модифікація фізико-хімічних властивостей тканинної води організму. За G.Fullerton і співавт. ( Fullerton G.D., Poter J.L., 1982 ) вода в тканинах існує у вигляді двох фракцій : вільної і зв’язаної. Перша ідентична за своїми характеристиками чистій воді. Зв’язана вода прикріплена до поверхні макромолекул і мембран ( теорія поляризованої багатошаровості ). Зв’язана вода у свою чергу поділяється на два різновиди : специфічно адсорбована вода, міцно зв’язана зі структурами макромолекул ( кристальована фракція за G.Fullerton ) і "гідрована" вода, що адсорбована на поверхні біомолекул. Модифікації фізико-хімічних властивостей тканинної води організму тварин при різному рівні потенційних продуктивних можливостей уперше були вивчені в цій роботі за допомогою методу ЯМР.

Аналіз часу релаксації протонів крові та плазми новонароджених тварин показав , що чистопородні червоні степові телята на клітинному рівні мають більше вільної води, що свідчить про зменшення кількості структурних компонентів клітини та площі мембран внутрішньоклітинних органел (рис. 1). Для помісей голштинська х чорно-ряба в період новонародженості зі збільшенням долі голштинскої крові в другому поколінні помісей (F2), характерно подовження часу релаксації протонів тканинної води та збільшення внутрішньоклітинної вільної фракції води. Рухливість молекул води в клітинах зростає , в’язкість цитоплазми

Рис.1. Релаксаційні характеристики крові та плазми крові новонароджених телят

(*- Р0,05 у порівнянні з контролем)

знижується. Це вказує на зменшення концентрації білкових макромолекул в цитоплазмі клітин, що підтверджується результатами біохімічного аналізу крові. Помісі першого покоління переважають за даними показниками над помісями другого покоління та чистопородними телятами.

Новонароджені телята голштинська х червона степова характеризуються тим, що у F2 помічається тенденція до підсилення структуризації тканинної води. Показники часу релаксації цільної крові та плазми вказують на присутність внутрішньоклітинної зв’язаної фракції води в організмі даних помісей. У тварин першого покоління спостерігається низька швидкість процесів релаксації, плазма містить значну кількість вільної фракції води, час релаксації має вищі значення. У порівнянні з чистопородними та другим поколінням, група 1/2 голштинська х 1/2 червона степова має нижчий рівень обмінних процесів організму.

Отже, перший етап досліджень виявив особливості структурно-конформаційного стану тканинної води у тварин дослідних генотипів , що сформувалися в них до моменту народження. В онтогенезі показники часу релаксації мають нижчі значення, що пов'язано з віковою диференціацією та дегідратацією тканин. Співвідношення релаксаційних характеристик між групами змінилося до кінця періоду статевого визрівання - віку 12 місяців (табл.3).

Враховуючи характер релаксації протонів тканинної води плазми можна зробити висновок , що у чистопородних тварин та помісей першого покоління з червоною степовою породою на одному рівні відбувається підтримання водного гомеостазу в організмі.

Для помісей голштинська х чорно-ряба у віці 12 місяців розподіл часу релаксації крові та плазми вказує на те, що, як і в період новонародженості, зі збільшенням частки голштинської крові (F2 помісей) спостерігається зменшення густини внутрішньоклітинного гідратного шару води і, разом з цим, знижується інтенсивність метаболічних реакцій клітини.

Таблиця 3

Релаксаційні характеристики крові та плазми крові телиць у віці 12 місяців

(М±m, n=10, *- Р0,05 у порівнянні з контролем)

Показники | Група

Контроль | 1 ( F1) | 2 ( F1) | 3 ( F2) | 4 ( F2)

Т1крові,мс | 733 22 | 805 29 * |

721 26 | 893 24 * |

624 21 *

Т2крові,мс | 231 10 | 249 11 * |

226 15 | 264 12 * |

212 17

Т1плазми,мс | 1043 28 | 1025 38 | 1100 30* |

1150 25* |

1059 62

Т2плазми,мс | 299 17 | 382 21 * | 304 12 | 366 10 * |

263 44

У даних помiсей першого покоління спостерігається зменшення рухливості молекул води протоплазми, збільшення концентрації білків і полiсахаридів, молекули їх утворюють гідратний шар внутрішньоклітинної води, що підтверджує більш інтенсивне структурування тканинної води організму.

З віком у тварин помісей голштинська х червона степова , як і на першому етапі досліджень, у другого покоління спостерігається збільшення долі внутрішньоклітинної зв'язаної води, підвищення концентрації білків і полісахаридів у цитоплазмі клітин, на що вказує час релаксації та концентрації іонів лужних металів у плазмі крові. При збільшенні долі голштинської крові реакції метаболізму йдуть більш інтенсивно у порівнянні з F1 та з червоними степовими тваринами.

ВІКОВА ДИНАМІКА ВМІСТУ СОМАТОТРОПНОГО ГОРМОНУ В ПЛАЗМІ КРОВІ

Одним із завдань даного дослідження була найбільш рання оцінка потенційних продуктивних можливостей організму чистопородних тварин та помісей. У зв’язку з цим було проведене дослідження вмісту соматотропного гормону ( СТГ ) у плазмі крові телят. Цей гормон з ранніх етапів онтогенезу впливає на зростання та обмінні процеси організму, визначає формування продуктивних якостей тварин. Вікова динаміка утримання СТГ в плазмі крові вказує на загальне зниження до 12-місячного віку обмінних процесів в організмі помісних тварин (рис. 2).

Рис.2. Динаміка СТГ у плазмі крові : а - новонароджених телят ; b - у віці 12

місяців ( *- Р0,05 у порівнянні з контролем)

У чистопорідних телиць з віком рівень СТГ дещо підвищився і його показник наблизився до помісних варіантів з червоною степовою породою. Даний генотип (червона степова порода) виявляє стійкість за даною ознакою - помісі першого та другого поколінь в період новонародженості мають вищий рівень СТГ у плазмі крові, але до 12 місяців чистопородні червоні степові та помісі мають майже однаковий гормональний статус.

Для помісей голштинська х чорно-ряба першого покоління характерний максимальний, у порівнянні з іншими групами, показник СТГ у плазмі крові в період новонародженості та в 12 місяців. При збільшенні частки голштинської крові у F2 помісей цей показник знижується до мінімального.

У цій роботі вперше встановлено зв’язок між показниками ЯМР-релаксації протонів тканинної води та вмістом соматотропного гормону у плазмі крові. Тварини , які мали нижчі показники часу релаксації Т1 та Т2 відрізнялися , відповідно, вищим рівнем СТГ у плазмі ( з Т1 коефіцієнт кореляції в групах становить r = (-0,44) - (-0,78); з Т2 , r = (-0,37) - (-0,69) ). Нижчі показники часу релаксації відображають присутність у тканинах організму зв’язаної фракції води , яка сконцентрована на плверхні білкових макромолекул та молекул полісахаридів. Рівень СТГ у плазмі крові відповідає за інтенсивність метаболічних процесів організму тварин та динамічно пов’язаний зі структурним розподілом тканинної води.

ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК БІОХІМІЧНИХ ТА РЕЛАКСАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ КРОВІ З МОЛОЧНОЮ ПРОДУКТИВНІСТЮ КОРІВ

Вивчення часу релаксації крові та плазми дозволило виявити деякі вікові особливості структурно-конформаційного стану, фракційного складу тканинної води в організмі дослідних тварин. Аналіз взаємозв'язків показників часу релаксації протонів тканинної води з параметрами росту дослідних тварин показав, що шляхом вимірювання ЯМР - параметрів на початкових етапах постнатального розвитку можна визначати швидкість подальшого розвитку організму тварин. Нами встановлена стійка кореляція показників часу релаксації протонів тканинної води з живою вагою теличок у 6, 9 і 12 місяців. За результатами кореляційного аналізу найбільш інформативним виявився показник Т1 крові (табл.4).

Таблица 4

Коефіцієнти кореляції в системі показників Т1 - часу повздовжньої релаксації крові й живої ваги тварин.

Вік | Контроль | 1 ( F1) | 2 ( F1) | 3 ( F2) | 4 ( F2)

6 місяців | - 0,4311 | - 0,4954 | - 0,7945 | - 0,4285 | - 0,5286

9 місяців | 0,2844 | - 0,3960 | - 0,4082 | - 0,2595 | - 0,5068

12 місяців | 0,4623 | -0,7104 | -0,5037 | -0,4962 | -0,4322

Проведені дослідження біохімічного складу крові, процесів релаксації в ній дозволили виявити особливості формування потенційної молочної продуктивності в чистопородних тварин та помісей, що були підтверджені фактичною молочною продуктивністю в першу лактацію (Рис.3).

Найбільш продуктивними виявилися тварини F1 помісей голштинська х чорно-ряба та F2 голштинська х червона степова. Молочна продуктивність тварин контрольної групи знаходиться на одному рівні з F1 голштинська х червона степова та F2 голштинська х чорно-ряба.

Результати проведених досліджень дозволили визначити найбільш інформативний показник для ранньої оцінки молочної продуктивності корів. Зв'язок між вмістом загального білка в крові та удоєм позитивний, але стійкий не в усіх дослідних групах. Така ж тенденція спостерігається і за вмістом альбумінів у крові. Коефіцієнти кореляції вмісту глобулінів у крові з показниками удою негативні, низькі й нестійкі. У деяких групах спостерігається позитивна кореляція удою з концентрацією холестерина в сироватці крові, а за вмістом глюкози в крові телят зв'язок позитивний, але спостерігається не в усіх групах.

Рис.3. Рівень молочної продуктивності тварин у першу лактацію (*- Р 0,05 у

порівнянні з контролем)

Після проведення рангової кореляції між показниками молочної продуктивності й вмістом СТГ у плазмі крові новонароджених телят виявлений позитивний взаємозв'язок даних показників для всіх дослідних генофондів тварин, окрім F1 голштинська х червона степова. Коефіцієнти кореляції за групами становлять r = 0,39 - 0,76 , P 0,05.

З релаксаційних характеристик найбільш стабільні кореляційні зв'язки спостерігаються з показниками Т1 та Т2 крові - вірогідні коефіцієнти отримані для всіх помісей і в контрольній групі . Встановлений в цій роботі взаємозв'язок показників часу повздовжньої (Т1) та поперечної (Т2) релаксації крові, з одного боку, та майбутньою молочною продуктивністю, з іншого , дозволяє проводити більш ранню і точну оцінку молочності корів.

Показники ЯМР - релаксації крові новонароджених телят відображають динамічні зміни води в клітинних мембранах, кількість зв'язаної та вільної води, пересування молекул води в позаклітинному і внутрішньоклітинному просторі, проникність клітинних мембран, і таким чином дозволяють судити про активність метаболічних процесів в клітинах та тканинах організму.

Найбільш вірогідні коефіцієнти кореляції були отримані за показниками Т1 та Т2 крові. Для розробки критеріїв оцінки потенційної продуктивності за результатами проведених вимірювань часу релаксації крові всі дослідні тварини були умовно поділені на потенційно високопродуктивних і потенційно низькопродуктивних.

За результатами першої лактації тварини умовно поділені на високо - і низькопродуктивних у період новонародженості, показали різний рівень молочної продуктивності на користь високопродуктивної групи. Коефіцієнти кореляції між часом релаксації та удоєм склали за Т1 r = (-0, 56) - (-0, 63) ; за Т2 r = (-0, 41) - (-0, 48), P 0,05. Таким чином, можна судити про зворотний кореляційний взаємозв'язок між показниками часу повздовжньої та поперечної релаксації протонів крові новонароджених телят та їх потенційною молочною продуктивністю. За часом Т1 кореляція більш стійка.

Таким чином, показники часу релаксації крові Т1 та Т2 новонароджених телиць можна вважати можливими критеріями оцінки потенційної молочної продуктивності корів.

Вивчення вікових особливостей обмінних процесів організму нових порід молочної худоби виявило характерні особливості динамічного стану тканинної води організму кожного генофонду, що дозволить більш ефективно використовувати їх у практиці молочного скотарства.

ВИСНОВКИ

1.У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі комплексної оцінки скерованості обмінних процесів в організмі та відповідного рівня продуктивних якостей тварин. Динаміка взаємозв’язків основних біохімічних показників крові, показників ЯМР-релаксації протонів тканинної води та приросту живої ваги свідчить про різний рівень потенційних продуктивних якостей тварин досліджених порід. Найбільш стійкі взаємозв’язки встановлені між часом Т1- і Т2-релаксації протонів тканинної води крові та показником удою корів.

2.Взаємозв,язки між вмістом білкових компонентів крові та удоєм, між показниками холестерину, рівня глюкози крові та молочною продуктивністю корів специфічні для кожної групи. Динаміка показників загального білка крові, альбумінів, глобулінів, холестерину, глюкози крові виявила вірогідні відмінності на користь помісей лише в період новонародженості, в порівнянні з червоною степовою породою.

3. Установлений кореляційний позитивний зв’язок рівня соматотропного гормону в плазмі крові та молочної продуктивності чистопородних червоних степових тварин ( r = 0,39) та помісей ( r = 0,63 - 0,76).

4. Cтійкий взаємозв,язок показників ЯМР-релаксації протонів тканинної води з молочною продуктивністю тварин виявлений у всіх групах. Для новонароджених чистопородних червоних степових тварин ( контроль ) показники Т1- і Т2-релаксації протонів води ( крові - 119967; 366 20 мс ; плазми крові - 1678 63; 53618мс ) мають вірогідно вищі значення у порівнянні з помісями . У віці 12 місяців дані показники знижуються ( крові - 73322; 231 10 мс , плазми - 104328; 29917 мс ), що вказує на динамічне зростання долі зв’язаної фракції води, підвищення густини гiдрованого шару тканинної води. Динамічне зростання структурування води в органiзмі контрольних тварин визначило їх молочну продуктивність на рівні 3300 150 кг молока.

5. Новонароджені телята F1 голштинська х чорно-ряба мали нижчі показники часу Т1- і Т2-релаксації протонів води в порівнянні з чистопородними тваринами ( крові - 963 46; 279 17; плазми - 1608 74; 516 16 мс ). У віці 12 місяців часи релаксації тканинної води в цій групі тварин мають значення на одному рівні з контролем ( крові - 805 29; 24911; плазми - 1025 38; 382 21 мс ) Це вказує на стійке структурування водних компартментів органiзму. Потенційна молочна продуктивність даної групи тварин була найбільш високою й становила фактично 4270 130 кг проти 3300 150 кг молока в контролі .

6.Новонароджені телята F1 голштинська х червона степова характеризуються такою ж швидкістю релаксації протонів води крові , як в контролі ( Т1 - 1100 55; Т2 - 302 21 мс ). Однак плазма крові цих тварин містить значну кількість вiльної фракції води і час релаксації має вірогідно вище значення у порівнянні з контролем (Т1 - 1803 64; Т2 -56120 мс ). У віці 12 місяців показник Т1 плазми крові також має вище значення , ніж у чистопородних ( 110030 мс ). Вікове зменшення структурування води в організмі тварин визначило їх молочну продуктивність ( 3350 170 кг молока) на одному рівні з контролем.

7.При зростанні частки кровності голштинської породи у F2 голштинська х чорно-ряба спостерігається стабiльне зниження швидкості релаксації протонів тканинної води, спостерігається підвищений вміст вiльної фракції води. Показники Т1 та Т2 релаксації плазми крові вірогідно вище у порівнянні з чистопородними тваринами і дорівнюють відповідно : у новонароджених телят Т1 : 1725 30 , Т2 : 590 21 мс, у віці 12 місяців крові Т1 - 893 24; Т2 - 26413; плазми Т1 - 1150 26 ; Т2 – 366 18 мс . Це вказує на зниження кількості структуруючих компонентів протоплазми клітин, та, внаслідок цього, зниження показників молочної продуктивності (3237 150 кг молока).

8.Для помісних тварин F2 голштинська х червона степова вікова динаміка часу релаксації протонів свідчить про вищий відсотковий вміст зв’язаної фракції води. Показники Т1 і Т2 - релаксації мали нижчі значення, ніж у контролі відповідно : у новонароджених телят ( крові - 961 43; 29411мс; плазми - 1593 59; 55519 мс), у тварин віком 12 місяців ( крові - 62521; 21217 мс; плазми - 105962; 26344 мс ). Стабiльно більш інтенсивне структурування тканинної води організму визначило вірогідно вищий рівень молочної продуктивності у порівнянні з контролем ( 4110 120 кг молока ).

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Вишницька І.А. Вміст соматотропного гормону у плазмі крові телиць різних генотипів // Вісник аграрної науки.-1998.-№12.-С.81 -84.

2.Болоташвили ( Вишницкая ) И.А. Взаимосвязь обменных показателей телочек различных генотипов с данными ЯМР-релаксометрии // Зб.наук.праць Луганського СГI : Біологічні науки.-Луганськ- 1998. - С.56 - 60.

3.Комаревцева И.А., Вишницкая И.А. ЯМР-релаксация протонов тканевой воды в оценке потенциальной молочной продуктивности крупного рогатого скота // Український біохімічний журнал. - 1999. - № 2. - С. 79 - 85.( Здобувачем досліджена вікова динаміка релаксаційних показників крові в організмі чистопородних та помісних тварин ).

4.Кацы Г.Д., Комаревцева И.А., Вишницкая И.А., Орлова Е.А. ЯМР-исследования некоторых тканей у телочек различных генотипов // Вісник аграрної науки. - 1997. - № 8. - С. 33 - 36.( Особисто проведено досліди, виконано біохімічні дослідження та проаналізовано статистичний матеріал ).

5.Болоташвили ( Вишницкая ) И.А., Кацы Г.Д. Особенности обменных процессов в организме телочек различных генотипов // Зб.наук.праць Луганського СГІ. - Луганськ. - 1997. - Ч.2. - С. 6 - 9. ( Здобувачем виконана частина експериментальних досліджень ).

6.Вишницкая И.А., Кацы Г.Д., Комаревцева И.А. Оценка молочной продуктивности коров методом ЯМР // Зб.наук.праць Луганського ДАУ: Біологічні науки - Луганськ. - 1999. - №4 (11). - С. 75 - 78. ( Особисто зроблено статистичний аналіз експериментального матеріалу ).

7. Пат. 17896 А Украина, 6 А 01 К 67/02. Спосіб раннього прогнозування рiвня молочної продуктивностi великої рогатої худоби / Каци Г.Д., Вiшницька I.А.; Луганський СГI, UA; - № 96124875 ;Заявл. 25.12.96 ; Опубл. 14.06.97 ; Бюл. №5. ( Здобувач брала участь у підготовці літературного огляду за даною тематикою та проведенні експериментальних досліджень ).

8. Вишницкая И.А., Кацы Г.Д., Комаревцева И.А. Магнитнорелаксационная характеристика некоторых тканей телят различных генотипов // Наукові записки з питань медицини, біології,хімії, аграрії та сучасних технологій навчання. Щорічник. - Київ:Тернопіль. - 1997, вип. 1. - Ч. 1. - С.112 - 113.

9. Вишницкая И.А. ЯМР- исследования крови новорожденных телочек // Материлы отчетной науч.-техн.конф. ЛСХИ. - Луганск. - 1996. - С.43.

Вишницька І.А. Взаємозв’язок біохімічних та ЯМР-релаксаційних показників крові з молочною продуктивністю корів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія - Національний аграрний університет, Київ , 2000.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми ранньої оцінки потенційної молочної продуктивності корів на основі вікових релаксаційних характеристик тканинної води. Для розв’язання цієї проблеми пропонується застосування комплексного підходу : вивчення ЯМР-показників тканинної води у зв’язку з основними показниками