УДК619:616.71-091:616.391:577.161.2
DOI 10.33861/2071-8020-2020-3-6-9
Ушакова Т.М. ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет», пос. Персиановский
Дерезина Т.Н., Капелист И.В., Зеленкова Г.А. ФГБОУ ВО «Донской государственный
технический университет», г. Ростов-на-Дону
Введение. Микронутриентный статус организма, отражающий усвоение микронутриентов с учётом их взаимодействий, является важнейшим показателем биохимических преобразований в организме в определенных условиях геохимических провинций регионов [1, 2, 10, 11]. Среди эссенциальных микроэлементов именно медь и цинк являются важными показателями уровня реализации метаболических процессов в организме и степени формирования иммунного ответа. Характер биогенной миграции химических элементов и корреляция их в организме животных выступают ведущим патогенетическим аспектом развития патологий иммунной системы, что обусловливает высокий уровень заболеваемости молодняка в ранний постнатальный период и взрослого поголовья крупного рогатого скота в послеродовой период [3, 4, 5, 6, 7]. Кроме того, технология современного промышленного животноводства, наряду с нарушением технологии кормления, воздействием на организм многочисленных антропогенных и стресс-факторов, выступают одной из ведущих причин нарушения сложившихся механизмов взаимодействия между животными и окружающей средой, что способствует изменению обменных процессов в организме, снижению факторов неспецифической защиты [8, 9].
До настоящего времени нет четко отработанных методологических подходов к диагностике микроэлементозов у животных, а информативность большинства применяющихся клинико-лабораторных методов диагностики значима только при клинически выраженном развитии патологического процесса. Можно сказать, что вопросы ранней диагностики микроэлементозов у животных до сих пор остаются открытыми, поскольку только лишь показатель уровня микроэлементов в крови не всегда достоверно и стабильно отражает уровень метаболизма и состояние иммунной системы организма в системе «мать-потомство». Таким образом, разработка комплексного алгоритма диагностических мероприятий микроэлементозов у животных в системе «мать-потомство» с использованием универсальных биомаркеров метаболических изменений, а также данных иммунологического статуса животных является актуальным направлением в условиях современной высокотехнологичной и быстро развивающейся ветеринарной медицины и промышленного животноводства.
Цель исследований - изучить характер коррелятивных взаимодействий эссенциальных микроэлементов в организме крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» и их роль в развитии иммунодепрессивного состояния в биогеоценозе Матвеево-Курганского района Ростовской области. Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи: изучить морфологические и биохимические показатели крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»; определить содержание микроэлементов в крови и волосяном покрове крупного рогатого скота в системе «мать-по-томство»; провести исследования иммунологического профиля крупного рогатого скота в системе «мать-потомство».
Материалы и методы исследований. Научные исследования выполняли на кафедре терапии и пропедевтики ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет», на базе лаборатории НИИ физики Южного Федерального Университета (г. Ростов-на-Дону). Научно-производственные опыты проводились в СПК «КОЛОС» Матвее-во-Курганского района Ростовской области.
Опыт осуществляли в два этапа. На первом этапе были подобраны опытные группы животных, по 20 голов в каждой, состоящие из коров на последнем месяце стельности, осуществлен отбор проб крови и волосяного покрова, проведены морфологические, биохимические и иммунологические исследования.
На втором этапе были осуществлены исследования проб крови и волосяного покрова у потомства, полученного от коров исследуемых групп. Отбор проб проводили на 2-е сутки после рождения.
В крови определяли содержание эритроцитов, лейкоцитов, концентрацию гемоглобина, цветовой показатель на автоматическом ветеринарном гематологическом анализаторе РСЕ-90 VET. Для изучения морфологического состава периферической крови мазки окрашивали по методу Павловского. При биохимических исследованиях крови определяли уровень общего белка, его фракционный состав, глюкозы, кальция, фосфора и щелочной фосфатазы на био-химическом анализаторе уровня неспецифической Idexx vetlab station vetTest 8008. Оценку резистентности организма животных осуществляли путем выведения следующих лейкоцитарных индексов: индекс соотношения лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов (далее, ЛНс), индекс сдвига лейкоцитов (далее, ИСЛ); лимфоцитарногранулоцитарный индекс (далее, ИЛГ); индекс соотношения нейтрофилов и лимфоцитов (далее, ИСНЛ); индекс соотношение нейтрофилов и моноцитов (далее, ИСНМ); индекс соотношения лимфоцитов и моноцитов (далее, ИСЛМ); индекс соотношения лимфоцитов и эозинофилов (далее, ИСЛЭ). Иммунологические исследования осуществляли при помощи иммуноферментного анализа на иммуно-ферментных анализаторах StatFax 303+ и «Пикон». Концентрацию микроэлементов в крови определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре Varian ИСП-810-МС, а в волосяном покрове - методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре РФС-001 с полным внешним отражением рентгеновского излучения (TXRF в западной классификации).
Результаты исследований и их обсуждение. В результате проведения гематологических исследований было установлено развитие гипохромной анемии легкой степени тяжести у стельных коров (табл. 1), при этом уровень эритроцитов был ниже средней арифметической величины референсных значений на 3,84% и составлял 6,01±0,40*1012/л, а показатель гемоглобина был ниже на 20,39% и равнялся 90,75±4,80 г/л. Количество лейкоцитов было в пределах 8,33±1,05*109/л, а показатель гематокрита равнялся 35,39±0,70%. Показатели лейкоцитограммы животных были в пределах референсных значений.
Таблица 1 Динамика морфологических показателей крови крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | |||
|---|---|---|---|---|
| Стельные коровы (n = 20) | Норма | Полученные от них телята (n = 20) | Норма | |
| Эритроциты, Ч1012 /л | 6,01±0,40 | 5,0 - 7,5 | 6,36±0,50* | 7,4 - 8,4 |
| Гемоглобин, г/л | 90,75±4,80* | 99 - 129 | 93,91±5,05* | 105 - 109 |
| Лейкоциты, Ч109 /л | 8,33±1,05 | 4,5 - 12,0 | 7,15±0,90 | 7,1 - 12, 1 |
| Гематокрит, % | 35,39±0,70 | 35 - 45 | 33,62±2,00 | 33 - 37 |
| Лейкограмма, % | ||||
| базофилы | 0,62±0,01 | 0 - 2 | 0,15±0,01 | 0 - 0,21 |
| эозинофилы | 6,25±0,90 | 3 - 8 | 6,20±0,60 | 6,0 - 6,9 |
| Юные нейтрофилы | 0,10±0,01 | 0 - 0,1 | 5,76±0,18 | 5,3 - 6,9 |
| Палочкоядерные нейтрофилы | 4,06±0,40 | 2 - 5 | 11,80±0,30 | 11,1 - 12,0 |
| Сегментоядерные нейтрофилы | 27,38±1,15 | 20 - 35 | 37,15±3,01 | 36,6 - 40,0 |
| лимфоциты | 58,49±2,60 | 40 - 75 | 34,44±1,38* | 41,7 - 46,6 |
| моноциты | 3,1±0,80 | 2 - 7 | 4,50±0,50 | 4,4 - 4,7 |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
У телят, полученных от коров опытной группы, также отмечалось развитие гипохромной анемии, при этом количество гемоглобина составляло 93,91±5,05 г/л, что было ниже средней арифметической величины референсных значений на 12,23%, а эритроцитов - на 19,49% и составляло 6,36±0,50х1012/л. Количественный показатель лейкоцитов был в пределах нижней физиологической границы (7,15±0,90*109/л), а гематокрита - в пределах референсных значений (33,62±2,00%). Была выявлена лимфоцитопения (34,47±1,90%) на фоне общего снижения уровня лейкоцитов, что свидетельствовало об угнетении лимфоидного ростка кроветворения у телят (табл. 1).
Биохимические показатели крови у стельных коров характеризовались снижением уровня щелочной фосфатазы до 87,90±5,10 Ед/л, что указывало на алиментарную природу развития анемии, а именно вследствие дефицита цинка в питательных субстратах, и последующих расстройств витаминно-минерального обмена (табл. 2). У животных отмечалось незначительное отклонение белкового и углеводного обменов, так уровень глюкозы был в пределах нижней границы референсных значений (2,03±0,170 ммоль/л), а общий белок крови составлял 70,60±2,5 г/л. Количественный показатель фосфора и кальция крови были в пределах физиологических колебаний, и равнялись 1,66±0,10 ммоль/л и 2,72±0,03 ммоль/л, соответственно (табл. 2).
Таблица 2 Динамика биохимических показателей у животных в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | |||
|---|---|---|---|---|
| Стельные коровы (n = 20) | Норма | Полученные от них телята (n = 20) | Норма | |
| Общий белок, г/л | 70,60±2,5 | 70 - 80 | 57,05±2,10 | 56,9 - 60,5 |
| Альбумин, % | 30,52±1,80 | 26 - 39 | 45,01±1,50 | 40 - 60 |
| Глобулин, % | 69,48±4,63 | 36 - 76 | 54,09±5,30 | 29 - 61 |
| Глюкоза, ммоль/л | 2,03±0,17 | 2,0 - 2,7 | 4,51±0,15 | 4,47 - 4,98 |
| Фосфор (неорганический), ммоль/л | 1,66±0,10 | 1,45 - 1,94 | 1,70±0,15 | 1,5 - 2,3 |
| Кальций, ммоль/л | 2,72±0,03 | 1,62 - 3,37 | 2,70±0,01 | 2,687 - 3,157 |
| Щелочная фосфатаза, Ед/л | 87,90±5,10* | 90 - 140 | 126,80±4,02* | 130 - 330 |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
У телят, полученных от исследуемых коров, также было выявлено снижение уровня щелочной фосфатазы (126,80±4,02 Ед/л) и незначительное отклонение белкового (общий белок - 57,05±2,10 г/л) и углеводного обменов (глюкоза - 4,51±0,15 ммоль/л). Уровень фосфора и кальция в крови были в пределах физиологических колебаний, и равнялся 1,70±0,15 ммоль/л и 2,70±0,01 ммоль/л, соответственно (табл. 2).
Уровень минеральной обеспеченности крови у животных в системе «мать-потомство» в условиях СПК «КОЛОС» Матвеево-Курганского района характеризовался выраженным снижением уровня кобальта, цинка на фоне пороговых величин железа. Так у коров эти показатели равнялись - 429,30±4,05 нмоль/л (Co); 7,21±0,20 мкмоль/л (Zn) и 17,90±1,30 мкмоль/л (Fe), а у телят - 430,80±5,60 нмоль/л; 7,60±0,15 мкмоль/л и 18,40±1,80 мкмоль/л, соответственно (табл. 3).
Таблица 3 Динамика уровня микроэлементов в крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | ||
|---|---|---|---|
| Стельные коровы (n = 20) | Полученные от них телята (n = 20) | Норма | |
| Fe, мкмоль/л | 17,90±1,30 | 18,40±1,80 | 17,85 - 28,57 |
| Cu, мкмоль/л | 13,90±1,80 | 14,08±1,05 | 12,50 - 18,75 |
| Zn, мкмоль/л | 7,21±0,20*** | 7,60±0,15*** | 45,90 - 76,48 |
| Co, нмоль/л | 429,30±4,05* | 430,80±5,60* | 510,0 - 850,0 |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
Таблица 4 Динамика уровня микроэлементов в пробах волос крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | Норма | |
|---|---|---|---|
| Стельные коровы | Полученные от них телята (n = 20) | ||
| Fe, мг/кг | 110,910±4,10* | 106,735±3,05* | 60,0 - 100,0 |
| Cu, мг/кг | 13,910±0,67* | 12,609±0,70* | 8,0 - 10,0 |
| Zn, мг/кг | 57,960±0,90* | 60,315±0,99* | 70,0 - 120,0 |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р< 0,001
У крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» был выявлен низкий уровень цинка в пробах волосяного покрова (у коров - 57,960±0,90 мг/кг, у телят - 60,315±0,99 мг/кг), при этом этот показатель был ниже средней арифметической величины физиологических колебаний на 38,99% у коров и на 36,51% - у телят (табл. 4).
Значения меди (у коров - 13,910±0,67 мг/кг и у телят -12,609±0,70 мг/кг) и железа (у коров - 110,910±4,10 мг/кг и у телят - 106,735±3,05 мг/кг) в пробах волосяного покрова у опытных животных были выше верхних пороговых величин на 39,1% и 10,91% у коров и на 26,09% и 9,73% у телят, соответственно.
Уровень интегральных показателей периферической крови у коров был в пределах референсных значений и характеризовался следующими показателями лейкоцитарных индексов: ЛНс - 2,14±0,21; ИСЛ - 0,62±0,02; ИЛГ - 15,23±1,05; ИСНЛ - 0,54±0,01; ИСНМ - 10,14±1,30; ИСЛМ - 18,87±3,37; ИСЛЭ - 9,36±1,59 (табл. 5 ).
Таблица 5 Динамика интегральных показателей периферической крови у животных в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | |
|---|---|---|
| Стельные коровы (n = 20) | Полученные от них телята (n = 20) | |
| ЛНс | 2,14±0,21 | 0,93±0,19** |
| ИСЛ | 0,62±0,02 | 1,57±0,02* |
| ИЛГ | 15,23±1,05 | 5,64±1,20** |
| ИСНЛ | 0,54±0,01 | 1,42±0,02** |
| ИСНМ | 10,14±1,30 | 10,88±1,10 |
| ИСЛМ | 18,87±3,37 | 7,65±4,05** |
| ИСЛЭ | 9,36±1,59 | 5,55±1,25* |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
Таблица 6 Динамика показателей гуморального иммунитета у животных в системе «мать-потомство»
| Показатели | Группы животных | |||
|---|---|---|---|---|
| Стельные коровы (n = 20) | Норма | Полученные от них телята (n = 20) | Норма | |
| Ig G, мг/мл | 15,00±0,90 | 15 - 35 | 12,80±1,15 | 4,0 - 17,0 |
| Ig A, мг/мл | 0,30±0,05 | 0,2 - 0,4 | 2,05±0,10* | 3,0 - 8,5 |
| Ig M, мг/мл | 0,99±0,15* | 1,1 - 1,9 | 1,64±0,05* | 1,9 - 3,0 |
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
Иммунограмма у телят свидетельствовала о снижении уровня неспецифической резистентности, что проявлялось снижением количественного показателя Ig М до 1,64±0,05 мг/мл и Ig A до 2,05±0,10 мг/мл, что было ниже средней арифметической величины референсных значений на 33,06% и на 64,35%, соответственно. Показатели Ig G был в пределах физиологических колебаний и составлял 12,80±1,15 мг/мл.
Так, низкий уровень кобальта и цинка на фоне пороговых величин железа и меди в крови послужили причиной нарушения гемопоэтической функции красного костного мозга, что проявлялось снижением уровня гемоглобина и, как следствие, развитием гипохромной анемии легкой степени тяжести у стельных животных и получаемого от них потомства. Кроме того, алиментарный дефицит цинка и метаболические нарушения, связанные с расстройством белкового и углеводного обменов, способствовали снижению синтеза щелочной фосфатазы, что усугубляло течение гипохромной анемии у животных. Однако, данные минералограммы волосяного покрова свидетельствуют о длительном дисбалансе меди и цинка в питательных субстратах исследуемых животных, что привело к повышению уровня меди в организме и, как следствие, к дефициту цинка, послужившего одной из ведущих причин развития иммунодепрессивного состояния. Изменения со стороны иммунной системы проявлялись развитием лимфоцитопении у телят вследствие угнетения лимфоидного ростка кроветворения, что проявлялось снижением уровня неспецифической резистентности и выражалось снижением значений ЛНс, ИЛГ, ИСЛМ, ИСЛЭ и повышением ИСЛ, ИСНЛ, также снижением количественного показателя Ig М и Ig A.
Выводы. Таким образом, антагонистический механизм взаимодействия меди и цинка в питательных субстратах, получаемых животными, послужил причиной развития дефицита цинка в организме на фоне относительной обеспеченности медью, что привело к развитию метаболических и иммунологических расстройства у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» и подтверждалось данными морфологических, биохимических показателей крови, минералограммы крови и проб волосяного покрова, а также результатами исследования иммунологического статуса у животных.
Список литературы:
Резюме. Характер минеральной обеспеченности определенных биогеохимических провинций и коррелятивные взаимодействия их внутри биологических организмов определяют степень развития иммунодепрессивных состояний у животных. Так, авторами изучен уровень минеральных веществ в пробах волосяного покрова и крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство», и установлен характер корреляции кобальта, цинка, железа и меди. Доказано, что низкий уровень кобальта (коровы - 429,30±4,05 нмоль/ л и телята - 430,80±5,60 нмоль/л) и цинка (коровы - 7,21±0,20 мкмоль/л и телята - 7,60±0,15 мкмоль/л) на фоне пороговых величин железа (коровы - 17,90±1,30 мкмоль/л и телята - 18,40±1,80 мкмоль/л) и меди (коровы -13,90±1,80 мкмоль/л и телята - 14,08±1,05 мкмоль/л) в крови послужили причиной нарушения гемопоэтической функции и привели к развитию гипохромной анемии легкой степени тяжести (эритроциты: коровы - 6,01±0,40х1012/л и телята - 6,36±0,50х1012/л) у животных в системе «мать-потомство». Кроме того, метаболические нарушения, вызванные алиментарным дефицитом цинка, способствовали снижению синтеза щелочной фосфатазы (коровы - 87,90±5,10 Ед/л и телята - 126,80±4,02 Ед/л), усугубляя расстройство эритропоэтической функции красного костного мозга животных. Был выявлен длительный дисбаланс меди и цинка в питательных субстратах исследуемых животных, о чем свидетельствовали результаты минералограммы проб волосяного покрова (медь: коровы - 13,910±0,67 мг/кг и телята - 12,609±0,70 мг/кг; цинк: коровы - 57,960±0,90 мг/кг и телята - 60,315±0,99 мг/кг), что в конечном итоге и привело к дефициту цинка в организме, обусловив развитие иммунодепрессивного состояния (Ig М: коровы - 0,99±0,15 мг/мл и телята - 1,64±0,05мг/мл; Ig A : коровы - 0,30±0,05 мг/мл и телята - 2,05±0,10 мг/мл).
Ключевые слова: крупный рогатый скот, система «мать-потомство», медь, железо, цинк, кобальт, кровь, волосяной покров, иммунологический статус, минералограмма.
Сведения об авторах:
Ушакова Татьяна Михайловна, кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры терапии и пропедевтики ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»; 346493, Ростовская область, Октябрьский район, пос. Персианов-ский, ул. Кривошлыкова, 24; тел.: 8-928-6055873; e-mail: tanja_0802@mail.ru.
Капелист Иван Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник Центра развития компетенций ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-989-7248238.
Зеленкова Галина Александровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры биологии и общей патологии ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-961-3096244; e-mail: zelenkovalex@rambler.ru.
Ответственный за переписку с редакцией: Дерезина Татьяна Николаевна, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры биологии и общей патологии ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-903-4351237; e-mail: derezinasovet@mail.ru.
http://vetkuban.com/num3_202002.html