На правах рукописи

АНТОНОВ Андрей Владимирович

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ

И АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА У СПОРТИВНЫХ ЛОШАДЕЙ

03.03.01 – физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора биологических наук

Боровск - 2013

Работа выполнена на кафедре анатомии и физиологии сельскохозяйственных животных федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева».

Научный консультант:

Сергиенко Галина Фёдоровна, доктор биологических наук, профессор.

Официальные оппоненты:

Галочкин Владимир Анатольевич, доктор биологических наук, профессор,

заведующий лабораторией иммунобиотехнологии ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных» Россельхозакадемии;

Джавадов Абульфат Калвалы оглы, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой химии, экологии и землеустройства Мценского филиала ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК»;

Козлов Сергей Анатольевич, доктор биологических наук, профессор,

заведующий кафедрой скотоводства и коневодства ФГБОУ ВПО

«Московская государственная академия ветеринарной медицины

и биотехнологии им. К. И. Скрябина».

Ведущая организация:

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства» Россельхозакадемии.

Защита состоится 25 сентября 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.030.01 в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных» Россельхозакадемии по адресу: 249013, Калужская обл., г. Боровск, пос. Институт.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных» Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « » 2013 г. и размещен на сайте ВАК Министерства образования и науки РФ vak.ed.gov.ru и на сайте института www.bifip.ru « ___» ______________ 2013 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук В. П. Лазаренко

1 Общая характеристика работы

Актуальность работы. На современном этапе развития конного спорта предъявляются высокие требования к работоспособности лошадей. Вызванное этим повышение тренировочных нагрузок сопряжено с максимальной мобилизацией функциональных резервов организма. Во время соревнований организм лошади работает на пределе возможностей, вследствие чего нередко наблюдается перетренированность и связанные с ней предпатологические состояния, ухудшаются результаты выступлений, снижается спортивное долголетие. Следовательно, проблема совершенствования научно-практической основы для повышения работоспособности и сохранения здоровья лошадей при экстремальных нагрузках во время соревнований остаётся весьма актуальной. Сказанное в наибольшей степени относится к троеборным лошадям, потому что в троеборье нагрузки на лошадь значительно выше, чем в других олимпийских видах конного спорта.

Недостаточно изученным остаётся, в частности, влияние перекисного окисления липидов (ПОЛ) на работоспособность лошадей. Известно, что все достаточно сильные воздействия на организм, в том числе и физические нагрузки, вызывают неспецифическую адаптивную реакцию (стресс). Её обязательным компонентом являются процессы ПОЛ. Они происходят постоянно, а под воздействием стресса их интенсивность, как правило, возрастает. Продукты ПОЛ необходимы для осуществления многих биохимических процессов, но в больших количествах ядовиты (Журавлёв А.И., 1975). В целях сохранения гомеостаза цепные реакции ПОЛ ингибируются антиоксидантной системой, в которую входят витамин Е, каталаза, церулоплазмин, глутатион и другие вещества (Плужников М.С. и др., 1991). Функциональные резервы этой системы ограничены. При недостатке антиоксидантов в организме развивается окислительный стресс – усиление ПОЛ и накопление его токсичных продуктов (Кармолиев Р.Х., 2002).

Установлено, что на ранних стадиях онтогенеза происходят постепенное становление антиоксидантной защиты организма и связанные с этим изменения интенсивности ПОЛ (Рецкий М.И. и др., 2008). У взрослых животных на уровень перекисного окисления липидов и на состояние антиоксидантной системы влияет множество факторов: пол, возраст, физические нагрузки и многие другие. Это показано исследованиями на человеке и лабораторных животных (Нейфах Е.А. и др., 1969; Джафаров А.И., 1981; Мелконян М.М. и др., 1986; Игнатьев А.В., 1987; Пескин А.В., 1987; Чернов И.П. и др., 1997). На лошадей эти закономерности также распространяются (Сергиенко Г.Ф., 1998; White A. et al., 2001; Williams C.A. et al., 2004; Al-Qudah К.М., 2008), но у них влияние различных факторов, в частности, физических нагрузок, на процессы ПОЛ изучено ещё недостаточно.

Для коррекции ПОЛ у спортсменов с целью повышения их работоспособности применяются различные антиоксидантные препараты (Rokitzki L. et al., 1994; Пунякин А.К., 2001; Макарова В.Г., Сауткин М.Ф., 2004). Были также предприняты опыты применения лошадям антиоксидантов, таких, как хлорид марганца (Singh R.K. et al., 1992), аскорбиновая, янтарная и липоевая кислоты (White A. et al., 2001; Williams C.A. et al., 2002; Шестакова А.Н., 2010), витамин Е, препараты селена (Ono K. et al., 1990) и, наконец, сложная смесь антиоксидантов и полиненасыщенных жирных кислот (Fraipont A. et al., 2008). Но таких работ имеется ещё недостаточно, а полученные данные противоречивы, что требует дальнейших исследований в данном направлении. Наиболее перспективным антиоксидантом для лошадей мы считаем липоевую кислоту. Она не токсична, не входит в список запрещённых препаратов и, кроме антиоксидантного, обладает антигипоксическим эффектом. Но антиоксидантное действие липоевой кислоты на организм лошадей изучено мало.

Настоящая работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева» (тема 26 – «Разработка и совершенствование средств и методов диагностики, лечения и профилактики болезней животных, ветеринарно-санитарный контроль продуктов животноводства», раздел 26.3 – «Перекисное окисление липидов и антиоксидантные системы у спортивных лошадей»).

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить процессы ПОЛ, становление и функциональное состояние антиоксидантной системы у спортивных лошадей с учётом пола, возраста, физических нагрузок. На основании полученных сведений дать научное обоснование применения липоевой кислоты для коррекции процессов ПОЛ, повышения работоспособности и сохранения здоровья животных.

В задачи исследований входило:

1. Изучить возрастную динамику и половые различия ПОЛ и антиоксидантной системы у жеребят.

2. Исследовать процессы ПОЛ у жеребцов, кобыл и меринов при работе разной интенсивности, на разных стадиях годового тренировочного цикла, в динамике «покой – работа – отдых» и в связи с параметрами неспецифической адаптивной реакции организма.

3. Выявить различия по изучаемым показателям между молодыми лошадьми (4 – 5 лет) и лошадьми старшего возраста (6 лет и старше).

4. Выяснить механизмы антиоксидантной защиты организма лошади при физических нагрузках различной интенсивности и на разных стадиях годового тренировочного цикла.

5. Установить влияние уровня ПОЛ и некоторых показателей антиоксидантной системы на работоспособность лошадей.

6. Изучить возможности применения липоевой кислоты в качестве антиоксиданта для повышения работоспособности лошадей и дать физиолого-биохимическое обоснование применения этого препарата.

Научная новизна. Впервые изучены уровень ПОЛ и функциональное состояние антиоксидантной системы у жеребят в ходе их выращивания в первые полтора года жизни, а также особенности развития антиоксидантной системы у жеребчиков и кобылок в этот период. Показано, что кобылки в ряде случаев отличаются от жеребчиков повышенной активностью антиоксидантных ферментов в плазме крови.

Изучены интенсивность ПОЛ и антиоксидантный статус у троеборных лошадей на разных стадиях годового тренировочного цикла, при нагрузках различной интенсивности и в цикле «покой – работа – отдых». Исследованы различия по уровню ПОЛ и функциональному состоянию антиоксидантной системы между жеребцами, кобылами и меринами, а также между молодыми лошадьми (4 – 5 лет) и лошадьми старшего возраста (6 лет и старше). Показано, что к концу подготовительного периода снижается обеспеченность организма лошадей α-токоферолом, начинается мобилизация тканевых резервов витамина Е, возрастает нагрузка на антиоксидантную систему, и на фоне этого развивается окислительный стресс, не сопровождающийся, однако, реакцией стресса со стороны кроветворной системы.

Изучено влияние показателей ПОЛ и антиоксидантной защиты на работоспособность троеборных лошадей. Установлено, что хорошая работоспособность лошадей связана с пониженным содержанием в плазме их крови вторичных продуктов ПОЛ (малонового диальдегида), а плохая – с уменьшенным содержанием в плазме крови α-токоферола, повышенными уровнем малонового диальдегида и активностью церулоплазмина.

Показано, что высокая активность церулоплазмина в плазме крови лошадей, как правило, является признаком усиленной нагрузки на антиоксидантную систему.

Исследовано влияние экзогенной липоевой кислоты на интенсивность перекисного окисления липидов, на функциональное состояние антиоксидантной системы, на уровень глюкозы в крови, на степень тренированности и на работоспособность троеборных лошадей. Дополнены новыми сведениями представления о механизме её действия на обмен веществ в организме работающей лошади. Дано физиолого-биохимическое обоснование для применения этого препарата в спортивной ветеринарии.

Практическая значимость. В процессе исследований выявлены механизмы адаптации антиоксидантной системы лошадей к тренировочным нагрузкам. На основе результатов исследований разработана схема применения липоевой кислоты в качестве антиоксиданта для троеборных лошадей в соревновательный период с целью повышения их работоспособности и сохранения здоровья. Практические рекомендации используются в работе по подготовке спортивных лошадей мастером спорта международного класса, канд. биол. наук Л.А. Борисовой, а также конно-спортивным клубом «Росинант» (Рязанская обл.)

Теоретический материал используется в учебном процессе для студентов ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина», ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет», ФГБОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», ФГБОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» и ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева» по курсам физиологии и биохимии животных.

Апробация. Основные положения работы доложены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов РГСХА – РГАТУ им. П.А. Костычева (Рязань, 2006 – 2011 г.г.); Международной научной конференции аспирантов и молодых учёных и Всероссийском координационном совещании по научно-исследовательской работе в коневодстве, посвящённым 75-летию профессора, доктора с.-х. наук Г.А. Рождественской (Дивово, 2006 г.); IV Международной научной конференции «Актуальные проблемы биологии в животноводстве», посвящённой 100-летию со дня рождения академика Н.А. Шманенкова (Боровск, 2006 г.); 10-м Международном конгрессе Всемирной ассоциации конской ветеринарии (Москва, 2008); I Международной Интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орёл, 2008); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы животноводства и ветеринарной медицины», посвящённой 90-летию МГАВМиБ им. К.И. Скрябина (Москва, 2009); II Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых учёных, аспирантов и студентов «Инновационные процессы в АПК», посвящённой 50-летию РУДН (Москва, 2010); 11-й Международной научно-практической конференции «Болезни лошадей: диагностика, профилактика, лечение» (Москва, 2010); Третьем съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России (Санкт-Петербург, 2011); объединённом заседании кафедр факультета ветеринарной медицины и биотехнологии ФГОУ ВПО «РГАТУ им. П.А. Костычева» (Рязань, 2011).

Публикации результатов исследований. Результаты исследований изложены в 34 печатных работах, в том числе 12 статей опубликованы в центральных рецензируемых периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК.

Положения, выносимые на защиту.

1. Возрастная динамика параметров перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты у жеребят в первые 16 месяцев жизни.

2. Динамика показателей перекисного окисления и антиоксидантной защиты у троеборных лошадей на протяжении подготовительного и соревновательного периодов тренинга, а также в цикле «покой – работа – отдых».

3. Половые и возрастные особенности перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы у троеборных лошадей.

4. Зависимость работоспособности троеборных лошадей от уровня перекисного окисления липидов и от функциональной активности антиоксидантной системы.

5. Влияние скармливания липоевой кислоты на перекисное окисление липидов, состояние антиоксидантной системы, величину гликемии, тренированность и работоспособность троеборных лошадей.

Структура и объём. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, глав собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений, библиографического списка и приложений. Объём диссертации составляет 322 страницы компьютерного текста. Иллюстрирующий материал состоит из 46 таблиц и 31 рисунка. Библиографический список включает 531 источник, в том числе 218 – на иностранных языках.