УДК 619:[577.334:616.099:612.63:612.664]:636.4
Шахов А.Г., Сашнина Л.Ю., Востроилова Г.А., Ермолова Т.Г., Жейнес М.Ю.
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии», г. Воронеж
Введение. Получение и выращивание поросят в промышленных свиноводческих хозяйствах сопровождается воздействием на их организм различных технологических стресс-факторов, а у новорожденных при адаптации к внеутробному развитию стрессовая ситуация дополнительно сопряжена с изменением пищевого и температурного режима, переходом к легочному типу снабжения организма кислородом, составной частью которого являются процессы свободнорадикального окисления (далее, СРО) [8]. Последние составляют основу жизнедеятельности всех клеток организма как в норме, так и при адаптации, и от которых зависит интенсивность реакций аккумуляции и трансформации энергии, перекисного окисления липидов (далее, ПОЛ) [10].
На относительно постоянном уровне процессов СРО липидов поддерживает система антиоксидантной защиты (далее, АОЗ), контролирующая содержание в организме активных форм кислорода, свободных радикалов, молекулярных продуктов ПОЛ и играющая исключительную роль в поддержании гомеостаза.
В тесной связи с процессами ПОЛ находится оксид азота (NO’), образование которого доказано практически для всех типов клеток. Он играет существенную роль в регуляции клеточного и тканевого метаболизма при различных патологических состояниях, выступая в одних случаях в роли мощного прооксиданта, в других - представляет собой механизм эндогенной системы антиоксидантной защиты организма [10].
Прямое отношение к системе ПОЛ-АОЗ имеет эндогенная интоксикация, сопутствующая многим заболеваниям и патологическим состояниям [1, 3]. В зоне воспаления она стимулирует генерацию активных форм кислорода и способствует развитию окислительного стресса, ведущего к гиперпродукции свободных радикалов и деструкции мембран с нарушением функции антиоксидантной защиты [4]. Универсальным биохимическим маркером эндогенной интоксикации являются среднемолекулярные пептиды (далее, СМП), представленные промежуточными и конечными продуктами нормального и нарушенного белкового и липидного обмена, а степени ее проявления - индекс эндогенной интоксикации (далее, ИЭИ) [1].
Несмотря на достигнутые успехи в изучении роли процессов ПОЛ, антиоксидантного статуса организма, эндогенной интоксикации и их взаимосвязи в норме и при патологии, многие вопросы остаются актуальными и требуют проведения дальнейших исследований.
Целью исследований явилось изучение возрастных изменений антиоксидантного статуса, показателей оксида азота и эндогенной интоксикации у поросят-нормотрофиков в период от рождения до отъема их от свиноматок.
Материалы и методы исследований. Исследования проведены в феврале-марте 2019 года в промышленном свиноводческом хозяйстве ООО «Вишневское» Верхнехавского района Воронежской области на поросятах, полученных от 6 свиноматок помесных пород (крупная белая + ландрас + дюрок) третьего опороса. На 108 день супороснос-ти свиноматки после санитарной обработки были переведены в цех опороса в очищенный и продезинфицированный бокс и размещены в индивидуальные станки. Животных содержали при оптимальных параметрах микроклимата с учетом их физиологического состояния. Средняя температура в боксе составляла 20-22°С, относительная влажность воздуха 65-70%. В период опыта свиноматок кормили комбикормом СК-2, сбалансированным, согласно данным производителя, по энергии, протеину, аминокислотам, витаминам, макро- и микроэлементам.
Подкормку поросят осуществляли с 5-7 дня жизни престартерным комбикормом. Тепловой режим (30-32°С) для поросят в первую неделю жизни обеспечивали локальным обогревом с последующим снижением температуры к отъему до 26-28°С.
Поросятам на 3 сутки после рождения проводили купирование хвостов, кастрацию хрячков, вводили железодекстрановый препарат для профилактики анемии.
За свиноматками и полученными от них поросятами вели клинические наблюдения до отъема последних в 28 дней.
Биохимические исследования крови (n=6) проводили до приема животными молозива, в возрасте 1, 7, 14, 22 и 26 суток. В крови определяли содержание продукта ПОЛ - малонового диальдегида (МДА), показатели ферментативного звена АОЗ - активность каталазы и глутатионпероксидазы (далее, ГПО), уровень метаболитов оксида азота (NO’), показатели эндогенной интоксикации - среднемолекулярные пептиды и индекс эндогенной интоксикации. На момент проведения биохимических исследований показатели клинического статуса свиноматок и поросят были в пределах нормы. Биохимические исследования крови проведены в соответствии с «Методическим пособием» (2010) [7] и с использованием методики [6].
Индекс прогнозирования эндогенной интоксикации (ИПЭИ) рассчитывали по формуле: ИПЭИ=(СМП2/СМП1)х(МДА2/МДА1), где СМП2 - содержание среднемолекулярных пептидов в текущий момент, усл. ед.; СМП1- содержание среднемолекулярных пептидов в предыдущий момент, усл.ед., МДА2 - содержание малонового альдегида в текущий момент, мкМ/л; МДА1 - содержание малонового альдегида в предыдущий момент, мкМ/л [5].
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программы Statistica v6.1, оценку достоверности с использованием критерия Стъюдента.
Результаты исследований и их обсуждение. Проведенными биохимическими исследованиями (табл. 1) установлены высокие уровень малонового диальдегида, среднемолекулярных пептидов в крови новорожденных поросят до первого приема молозива, индекс эндогенной интоксикации, свидетельствующий о состоянии окислительного стресса, которые вполне закономерны и связаны с кардинальной перестройкой кислородного режима организма вследствие перехода к внеутробному существованию. Уже через сутки отмечено снижение содержание МДА на 15,4%, среднемолекулярных пептидов и индекса эндогенной интоксикации - в 4,8 раза, связанные с получением поросятами молозива свиноматок, обладающего антиоксидантными свойствами [11]. Уменьшение окислительного напряжения организма поросят обеспечено деятельностью ферментов антиоксидантной защиты. Прежде всего, каталазы, наибольшая активность которой была установлена у новорожденных поросят. По всей видимости, это вызвано увеличением содержания пероксида водорода, образующегося в супероксиддисмутазной реакции, который модулирует ферментативную активность каталазы [7]. Активность ее в крови новорожденных поросят до приема молозива составляла 61,7±3,87 мкМ Н202/(лхмин), а через сутки снизилась на 16,0%. Динамика активности глутатионпероксидазы в указанные сроки носила несколько иной характер. Её активность имела наиболее низкое значение в первые часы жизни поросят - 4,15±0,87 мМ GSH/(лхмин). Адаптация новорожденных поросят происходила на фоне динамичного возрастания активности ГПО. Так, через сутки после рождения она увеличилась на 16,6%.
Таблица 1. Показатели ПОЛ-АОЗ, оксида азота и эндогенной интоксикации у поросят
| Показатели | Поросята, возраст (сутки) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 7 | 14 | 22 | 26 | |
| МДА, мкМ/л | 1,3±0,09 | 1,1±0,06 | 1,41±0,18 | 3,45±0,20* | 2,39±0,28* | 2,7±0,11 |
| Каталаза, мкМ H2O2/ (лхмин) | 61,7±3,87 | 51,8±0,86 | 55,7±2,47 | 69,9±0,44* | 76,0±1,77* | 71,2±0,95 |
| ГПО, мМ GSH/ (лхмин) | 4,15±0,87 | 4,84±0,34 | 4,71±0,17 | 10,9±0,52* | 12,8±0,99 | 13,4±0,74 |
| NO*, мкМ/л | 539,7±10,32 | 154,8±12,69* | 36,7±2,19* | 42,9±1,46 | 44,4±3,21 | 57,7±3,93 |
| СМП | 2,1±0,4 | 0,44±0,02* | 0,41±0,03 | 0,4±0,03 | 0,36±0,01 | 0,31±0,02 |
| ИЭИ | 145,8±19,68 | 30,5±1,26* | 25,8±0,68 | 22,6±0,68 | 21,9±0,68 | 17,8±0,95 |
| ИПЭИ | - | 0,23±0,06 | 1,1±0,27 | 2,1±0,16 | 0,57±0,05* | 1,1±0,05* |
Примечание: *р<0,001 относительно предыдущего срока
У поросят до приема молозива отмечен высокий уровень стабильных метаболитов оксида азота (539,7±10,32 мкМ/л), который в суточном возрасте снижался в 3,5 раза (154,8±12,69 мкМ/л). Повышенный уровень оксида азота является одним из факторов адаптации сердечнососудистой системы новорожденного к внеутробному существованию, а также он принимает участие в формировании колострального иммунитета у поросят, участвуя в регуляции процессов всасывания колостральных иммуноглобулинов в кишечнике новорожденных [9].
По мере адаптации к новым условиям у поросят в возрасте 7 дней регистрировали увеличение содержания МДА по сравнению с таковым у суточных животных в 1,28 и ИПЭИ в 4,8 раза, указывающего на низкую степень вероятности прогрессирования эндогенной интоксикации, что подтверждалось снижением ИЭИ на 15,4%, содержания среднемолекулярных пептидов на 6,8% и уровня оксида азота в 4,2 раза до физиологических величин.
Отмеченные отклонения в изучаемых показателях, по-видимому, связаны с ветеринарными мероприятиями, а именно с проводимыми в первые дни жизни инъекциями препаратов железа для профилактики анемии. Известно, что ферропрепараты, являющиеся основой заместительной терапии дефицита железа, могут активировать процесс перекисного окисления липидов, так как железо относится к металлам-пере-носчикам и является мощным катализатором образования свободных радикалов и активных форм кислорода [14].
Установленное на 14 сутки увеличение МДА в 2,4 и ИПЭИ в 1,9 раза, свидетельствующее о высокой степени вероятности прогрессирования эндогенной интоксикации, по всей видимости, обусловлено не полностью сформировавшейся белковообразующей функции в организме животных. При этом использование препаратов железа даже в терапевтических дозах создает возможность образования «относительно» высоких концентраций железа, которые активизируют свободнорадикальные реакции [15]. В то же время было отмечено повышение активности каталазы на 20,3%, глутатионпероксидазы - в 2,3 раза и уровня оксида азота - на 14,4%, обусловленное компенсаторным механизмом системы антиоксидантной защиты.
Повышение продукции NO’, как правило, регистрируют при действии умеренных или кратковременных стрессовых нагрузок, поскольку система оксида азота наряду с антиоксидантной участвует в ограничении стрессорных реакций.
Отмеченная высокая активность ферментов обеспечила баланс в системе ПОЛ-АОЗ, в результате чего на 22 сутки снизились уровень МДА на 30,7% и величина индекса прогнозирования ЭИ в 3,7 раза, что указывало на отсутствие прогрессирования эндогенной интоксикации. При этом показатели антиоксидантной системы сохраняли тенденцию к увеличению.
Повышение содержания МДА на 11,5% и индекса прогнозирования ЭИ в 1,9 раза на 26 сутки, сопровождалось увеличением уровня стабильных метаболитов азота на 23,1%, при снижении количества среднемолекулярных пептидов и уровня эндогенной интоксикации.
Ранний постнатальный период - это критическое время для установления баланса между процессами перекисного окисления липидов и не полностью функционально развитой антиоксидантой системой новорожденного. Рождение представляет собой значительный окислительный стресс для плода и новорожденные подвержены повышенному риску оксидативного стресса из-за существующего у них нарушения динамического равновесия антиоксидантов и прооксидантов и повышенной чувствительности тканей к перекисному повреждению [13].
При этом процессы перекисного окисления липидов в организме новорожденных протекают с высокой интенсивностью на фоне пониженного антиоксидантного статуса [13].
Выявленные изменения показателя свободнорадикального окисления (МДА) у поросят на протяжении всего периода исследований, вероятно, отражают генетические особенности течения метаболических процессов у новорожденных, что указывает на разнообразие реакций адаптации в новых условиях окружающей среды.
Повышение индекса прогнозирования ЭИ на 7 и 14 сутки на фоне снижения уровня среднемолекулярных пептидов и индекса эндогенной интоксикации свидетельствует о сдерживании процессов окислительного стресса антиоксидантным статусом.
Установленная относительная недостаточность системы антиокси-дантой защиты у животных с момента рождения до 7 суток обусловлена пониженной активностью глутатионпероксидазы, являющейся первой линией защиты, основной функцией которой является разрушение органических гидроперекисей и перекиси водорода, количество и значение которых возрастает в связи с активацией обмена липидов [8].
Прием молозива и молока в первые дни лактации, имеющих высокое содержание ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, глютатин-репоксидазы, каротиноидов, триптофана и мелатонина, лактоферрина, церулоплазмина, меди, селена, цинка, токоферола и аскорбиновой кислоты, способствует поддержанию активности антиоксидантной системы новорожденных, адекватной динамике метаболических процессов в организме в период адаптации его к новым условиям и препятствует активации процессов ПОЛ [12]. Так, на 14 сутки отмечалось повышение активность ферментов антиоксидантной системы, которое выявляли во все последующие сроки.
Установленное на 26 сутки незначительное снижение уровня каталазы при сохранении тенденции повышения активности глутатионпероксидазы вероятно, обусловлено конкурентными отношениями этих ферментов за совместно используемые физиологические концентрации субстрата [2].
Об успешной компенсации повреждающего действия стресс-фак-торов на организм поросят свидетельствовало динамичное снижение среднемолекулярных пептидов и индекса эндогенной интоксикации на протяжении всех сроков исследования.
Заключение. Таким образом, окислительный стресс у новорожденных поросят до приема молозива, характеризующийся высоким содержанием в крови малонового диальдегида и среднемолекулярных пептидов и индексом эндогенной интоксикации, связан с кардинальной перестройкой кислородного режима организма вследствие перехода к внеутробному состоянию. Высокий уровень стабильных метаболитов азота в крови поросят до приема молозива и в суточном возрасте является одним из факторов адаптации сердечно-сосудистой системы новорожденного к внеутробному существованию. Повышение содержания малонового диальдегида в крови поросят по мере адаптации их к новым условиям свидетельствует об усилении окисления липидов и катаболизма белков, связанным со стрессовым воздействием технологических и ветеринарных мероприятий. Высокое содержание каталазы у поросят до приема молозива и повышение ее активности, у животных с 7 до 22 сутки жизни, и особенно глутатионпероксидазы с 14 дня и до отъема их от свиноматок, а также уровня стабильных метаболитов оксида азота в 26-дневном возрасте способствовало снижению содержания токсичных продуктов пероксидного окисления липидов и, таким образом, предотвращало негативные последствия неонатального окислительного стресса. Полученные данные свидетельствуют о необходимости снижения негативного воздействия на животных стресс факторов, связанных с проведением технологических и ветеринарных мероприятий.
Список литературы:
Резюме. Изучены показатели системы «пероксидное окисление липидов - антиоксидантная защита», оксида азота и эндогенной интоксикации у поросят-нормотрофиков в период от рождения до отъема от свиноматок. Исследования проведены в промышленном свиноводческом хозяйстве на поросятах до приема молозива, в возрасте 1, 7, 14, 22 и 26 суток, полученных от свиноматок 3-го опороса. В каждый срок исследовали 6 животных. Установлено состояние окислительного стресса у новорожденных поросят до приема молозива, характеризующееся высоким содержанием в крови малонового диальдегида, среднемолекулярных пептидов и индексом эндогенной интоксикации в связи с кардинальной перестройкой кислородного режима организма вследствие перехода к внеутробному состоянию. У них же и у поросят в суточном возрасте в крови установлен высокий уровень стабильных метаболитов азота, обладающего антиоксидантными свойствами и являющегося одним из факторов адаптации сердечно-сосудистой системы новорожденного к новым условиям среды обитания. Увеличение содержания малонового диальдегида в крови поросят с 7 по 26 день жизни свидетельствует об усилении окисления липидов и катаболизма белков, связанного с воздействием технологических и ветеринарных мероприятий. Высокое содержание каталазы у поросят до приема молозива и повышение ее активности у животных с 7 по 22 дни жизни и особенно глутатионпероксидазы с 14 дня и до отъема их от свиноматок, а также уровня метаболитов оксида азота в 26 дневном возрасте способствовало снижению уровня токсичных продуктов пероксидного окисления, предотвращая негативные последствия неонатального стресса. Результаты исследований свидетельствуют о необходимости снижения негативного воздействия на животных стресс факторов, связанных с проведением технологических и ветеринарных мероприятий.
Ключевые слова: поросята, антиоксидантный статус, малоновый диальдегид, каталаза, глутатионпероксидаза, оксид азота, эндогенная интоксикация, окислительный стресс.
Сведения об авторах:
Шахов Алексей Гаврилович, член-корреспондент РАН, доктор ветеринарных наук, главный научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»; 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114б; тел.: 8-473-2539354; e-mail: a.g.shakhov@mail.ru.
Сашнина Лариса Юрьевна, доктор ветеринарных наук, заведующая лаборатории иммунологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»; 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114б; тел.: 8-473-2539354; e-mail: L.Yu.sashnina@mail.ru.
Ермолова Татьяна Григорьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела экспериментальной фармакологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»; 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114б; тел.: 8-473-2539281.
Жейнес Мария Юрьевна, аспирант лаборатории иммунологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»; 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114б; тел.: 8-473-2539354; e-mail: vnivipat@mail.ru.
Ответственный за переписку с редакцией: Востроилова Галина Анатольевна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник отдела экспериментальной фармакологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»; 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114б; тел.: 8-906-6781203; e-mail: gvostroilova@mail.ru.
http://vetkuban.com/num5_201904.html