Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности адаптационного потенциала крупного рогатого скота зарубежной селекции в условиях агроэкосистемы Южного Урала.pdf
ский, вредоносный или неприятный стресс, приводящий к развитию
патологии. Именно дистресс служит патогенетической основой развития болезней – болезней адаптации, по Г.Селье (Г. Селье, 1992).
Стресс-реакция реализуется, прежде всего, через активацию
симпатического звена вегетативной нервной системы и гипоталамо-гипофизарно-адреналовой эндокринной оси. Эти «системы
быстрого реагирования» принято называть стресс-реализующими
или стресс-потенцирующими (И.А. Волчегорский, Ю.К. Костин,
Н.А. Скобелева, 1994). Механизмы, участвующие в этом процессе,
называют стресс-реализующими системами. В то же время механизмы, препятствующие развитию стресс-реакции или снижающие
побочные отрицательные эффекты стресс-реакции, – это стресслимитирующие системы, или системы естественной профилактики стресса. Интенсивность стресс-реакции как раз и определяется
соотношением степени стимуляции стресс-реализующих механизмов при действии стрессора на организм и активации стресслимитирующих факторов.
Стресс-лимитирующие системы могут быть подразделены на
центральные, главная задача которых состоит в ограничении и активации центральных звеньев стресс-системы, и периферические, действие которых направлено на повышение устойчивости клеточных
структур и органов к повреждениям (Ф.З. Меерсон, 1980).
Ограничение активности стресс-реализующих механизмов
прежде всего достигается за счет усиления выделения центральных тормозных медиаторов, таких как дофамин, серотонин, глицин
и особенно, γ-аминомасляная кислота. γ-аминомасляная кислота
(ГАМК) – это главный тормозной медиатор в центральной нервной системе, синтезируется в головном мозге путем декарбоксилирования глутамата (цикл Робертса). Катехоламины, накапливаясь
в избыточной концентрации, блокируют естественные пути метаболизма-кетоглютаровой и янтарной кислот в цикле Кребса, что приводит к активации альтернативного пути их использования. В результате резко усиливается образование ГАМКа. Антистрессорный
эффект ГАМК-эргической системы реализуется на уровне высших
вегетативных центров головного мозга и состоит в предупреждении чрезмерного выброса кортиколиберина и катехоламинов. Тормозное действие ГАМК на катехоламиновое звено стресс-системы
21
осуществляется не только в ЦНС, но и на периферии, ограничивая
высвобождение КХ из симпатических нейронов, иннервирующих
органы и ткани.
Главным фактором, ограничивающим выраженность стрессреакции, является открытая в 1975 году эндогенная опиоидная
система (ЭОС).
По данным литературы известно, что в условиях минимальных
стресс-воздействий ЭОС снижает общую реактивность организма,
ограничивая чрезмерную активацию стресс-реализующих систем
и обеспечивая, таким образом, сбалансированное расходование
адаптационных (прежде всего энергетических) ресурсов организма. Характерно, что эту ресурсосберегающую, по существу – гипобиотическую, функцию ЭОС реализует еще «на входе» стрессвоздействия, существенно повышая пороги болевой чувствительности. Эндогенная опиоидная система вовлекается в развитие стрессреакции, оказывая лимитирующее действие на активность стресспотенцирующих систем (Е.В. Голанов, 1986; Б.Н. Орлов, С.Б. Парин,
1987; С.Б. Парин, 1986). Однако следует отметить, что это строго
сбалансированное взаимодействие нейроэндокринных систем оказывается эффективным лишь в условиях относительно слабого по
интенсивности и кратковременного повреждающего воздействия.
При увеличении интенсивности или длительности действия повреждающего стимула соотношение активности регуляторных систем
приобретает патологический характер.
К числу периферических стресс-лимитирующих механизмов относят систему защитных стресс-белков теплового шока
и антиоксидантную систему. Так, механизмом ограничения стрессиндуцированных повреждений является активация синтеза высокоактивных защитных стресс-белков теплового шока, которые помогают клетке пережить стресссовые ситуации. Они участвуют
в восстановлении, «ремонте» белков, поврежденных, приобретенных неправильную конформацию в результате неблагоприятных
воздействий (Р.Л. Тиняков, С.Б. Парин, 1998; J. Hughes et all, 1975;
H. Teschemacher, K.E. Opheim, B.M. Cox, A.A. Goldstein, 1975).
В условиях стресса белки теплового шока, взаимодействуя
с рецепторами стероидных гормонов, могут блокировать избыточное воздействие этих гормонов на клетки.
22
Не менее важным фактором ограничения активности стрессреализующих механизмов является антиоксидантная система, непосредственно защищающая клеточные мембраны от повреждающего
действия свободных радикалов, образующихся в значительных количествах в результате интенсификации свободнорадикальных процессов перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот,
наблюдающихся при развитии общего неспецифического адаптационного синдрома (В.К. Казимирко, В.Н. Мальцев, В.Ю. Бутылин,
2004). Главными элементами защиты организма являются антиоксидантные ферменты – супероксиддисмутаза, каталаза, глютатионпероксидаза, расщепляющие главные активные формы кислорода.
В защите от активных форм кислорода в организме участвуют
и другие факторы. Это, прежде всего, неферментные антиоксиданты – токоферол, витамины группы А, С, K, Р, которые активны почти ко всем свободным радикалам. Также необходимо отметить, что
фосфолипиды, входя в группу биорастворимых биоантиоксидантов,
являются составляющей стресс-лимитирующей составляющей организма. Из других агентов антиоксидантной активностью обладают
стероидные гормоны, билирубин, церулоплазмин (влияя на свободное железо крови), трансферрин, альбумины, SН-группы белков.
Стимуляция антиоксидантных механизмов защиты организма
способствует ограничению свободнорадикального окисления при
стрессе.
В целом следует отметить, что развитие общего адаптационного синдрома и его исход зависят и от степени выраженности стрессреализующих и стресс-лимитирующих систем, а также характера их
взаимодействия.
Повреждающий фактор одновременно запускает как стрессреализующие, так и стресслимитирующие механизмы. В то время
как гиперактивация стрессреализующих адреналовых механизмов
предопределяет их быстрое истощение, гиперактивация эндогенной
опиоидной системы приводит к избытку опиоидов в циркуляции,
что усугубляется блокадой опиатных рецепторов. Таким образом,
проследив взаимодействие стресслимитирующих и стрессреализующих систем при воздействиях различных факторов, можно констатировать, что в условиях минимального повреждения или его угрозы их согласованное функционирование обеспечи-вает адекватный
23
уровень психосоматической адаптации организма (прежде всего поведенческой), тогда как значительное разрушительное воздействие
вызывает глубокий дисбаланс этих систем и запуск филогенетически более древних физико-химических механизмов защиты (Р.Л. Тиняков, С.Б. Парин, Ж.Д. Беспалова,1988).
1.4 Перспективы применения адаптогенов
в технологии содержания коров зарубежной селекции
Как уже отмечалось выше, на продуктивность крупного рогатого скота неблагоприятно влияют корма низкого качества, несбалансированные рационы, нарушение правил кормления и содержания
животных. В свою очередь на стрессы организм животных отвечает
сложными биологическими реакциями: снижаются резистентность
организма к неблагоприятным факторам окружающей природной
среды, воспроизводительная функция, молочная продуктивность
и так далее. Поэтому возникает необходимость использования адаптогенов с целью уменьшения действия стресс-факторов различной
природы.
Способность адаптогенов повышать сопротивляемость организма к воздействию различных неблагоприятных факторов окружающей среды независимо от природы свидетельствует о том, что
в основе механизма влияния этих препаратов лежат сдвиги в неспецифических регуляторных реакциях. Известно большое количество
способов повышения адаптационных возможностей организма животных, предусматривающих применение различных средств: витадаптина, экстракта элеутерококка, дилудина, люцэвиты и другие.
Так, О. Никулина, Ю. Никулин (2007) установили, что длительное скармливание порошка побегов элеутерококка колючего (Eleutherococcus Senticosus) дойным глубокостельным коровам
в дозе 9 г на 100 кг массы тела повышает резистентность организма
матери и плода к неблагоприятным факторам среды, молочную продуктивность и воспроизводительные способности коров, увеличивает массовую долю белка, аминокислот, макро- и микроэлементов
в молоке, а также улучшает биологическую и пищевую ценность
молочных продуктов.
24
А.Д. Шушарин (2007) предложил способ повышения естественной резистентности коров зарубежной селекции путем применения витадаптина, представляющего собой стерильную форму масла зародышей пшеницы. Внутримышечное введение витадаптина
в дозе 10 мл способствует активизации показателей неспецифической резистентности. Недостатком способа является необходимость
внутримышечного введения препарата.
Известен способ профилактики стресса и его вредных последствий у крупного рогатого скота, включающий применение дилудина в количестве 2,5 мг/кг живой массы за 7 суток до транспортировки, что позволяет сократить потери живой массы и нормализовать
у животных белковый, углеводный и минеральный обмен (Н.А. Кобзев, 1987).
Н.А. Верещак (2001) предложила способ повышения естественной резистентности путем внутримышечного введения лигаверина в дозе 5 мл ежедневно в течение 5 дней. Лигаверин – комплекс
полимеров, выделенных из растительного сырья, оказывает иммуномодулирующее действие, направленное на стимуляцию клеточного
звена иммунной системы, проявляющуюся увеличением количества
лейкоцитов в крови, числа Т-лимфоцитов, активацией фагоцитоза.
Известен способ повышения функциональных возможностей
организма коров путем введения люцэвиты – биоактивного препарата, обладающего способностью к сохранению ферментативного
статуса организма и выступающего в качестве активатора внутриклеточных процессов, обеспечивая защиту организма при действии
неблагоприятных факторов окружающей среды. 20 %-й водный раствор люцэвиты вводился внутримышечно в дозе 25 мг/кг массы тела
животного 1 раз в день в течение 3 дней трехкратно с интервалом
3 дня. Эффективность препарата проявляется положительным влиянием на метаболические процессы, показатели естественной резистентности (Р.Р. Идрисова, 2006).
Важно отметить, что на сегодняшний день одним из высокотехнологичных направлений в системе обеспечения защиты здоровья
животных в условиях действия стресс-факторов является коррекция
состояний дезадаптации с использованием препаратов природного происхождения, способных метаболизироваться в организме до
естественных продуктов биотопа (В.С. Бузлама, Т.И. Агеева, 1987;
25
Г.Н. Богданов, 1999; А.А. Зуев, 2000). Несомненный интерес в этом
плане представляют препараты на основе хитин/хитозан, которые,
по мнению американских экспертов, называют препаратами
XXI века (А.В. Ильина, В.П. Варламов, 2001; И.В. Шугалей,
С.Н. Львов, И.В. Целинский и др., 1995; А.И. Албулов, М.А. Фролова, А.Я. Самуйленко и др., 2005; Б.А.Комаров, К.А. Трескунов,
Л.В. Погорельская и др., 2008; В.Ф. Абдуллин, С.Е. Артеменко,
Г.П. Овчинникова и др., 2006; R. Wachter, E. Sternberg, 1996;
M. Hohle, U. Griesbach, 1999).
Исследования по использованию хитина и хитозана являются
одним из перспективных направлений химической науки и технологии. Практически неисчерпаемые запасы и уникальные свойства
этих природных полимеров обусловливают их универсальную роль
в различных областях человеческой деятельности, в том числе в медицине и ветеринарии (С.В. Артеменко и др., 1999; А.И. Албулов,
А.Я. Самуйленко, В.П. Варламов и др., 2001; М.А. Фролова,
А.И. Албулов, В.И. Еремец и др., 2006). В настоящее время известно более 70 направлений использования хитина и его производных
в различных отраслях народного хозяйства (А.В. Моргунова, 2015;
Д.В. Полещук 2015; В.М. Гурьев и др., 2018; Т.В. Радевич и др., 2018).
Хитозан – самое известное производное хитина. Хитин
(1-4)-2-ацетамидо-2-дезокси-β-Д-глюкан (поли-N-ацетил-Д-глюкозамин) – распространенный в природе биополимер полисахаридной
природы, обладающий биосовместимостью с окружающей природой, нетоксичностью, способностью к полной биодеградации
(К.Г. Скрябин, Г.А. Вихорева, В.П. Варламов, 2002; Xie Wenming
et all., 2002; B. Focher et all., 1990). Его разрушение происходит под
действием двух ферментов, находящихся в бактериях, – хитиназы
и хитобиазы (С.В. Артеменко, Л.Е. Роот, Д.В. Чечулин и др., 1999;
S. Nishimura et all, 1991; N. Gorochovceva et all, 2005; K.M. Varum,
M.H. Ottoy, O. Smidsrod, 2001).
Хитозан представляет собой полностью или частично дезацети-лированный хитин, сочетающий в себе свойства полисахарида
и поликатиона, что обусловливает его иммуностимулирующее действие, при котором макромолекула способствует повышению общей
неспецифической резистентности организма к неблагоприятным
факторам окружающей среды. Основными характеристиками явля-
26
ются степень деацетилирования, молеку-лярный вес и его физическое состояние. Степень деацетилирования показывает процентное
содержание в молекуле хитозана, то есть если речь идет о хитозане
со степенью деацетилирования 85 %, то это значит, что в молекуле в среднем содержится 85 % D-глюкозаминовых остатков и 15 %
N-ацетил-D-глюкозаминовых остатков. Наличие положительного заряда на первичной аминогруппе хитозана в слабокислых (рН < 6,2)
водных растворах определяет его биологические свойства, биосовместимость, биодеградируе-мость, нетоксичность, высокую адсорбционную емкость, способность сорбировать токсичные вещества
и образовывать комплексы с другими биополимерами, имеющими
суммарный отрицательный заряд (С.Е. Артеменко, С.В. Арзамасцев,
Т.П. Устинова и др., 2001; Н.В. Шабрукова, В.С. Гамаюрова, 2001;
С.В. Драчук, А.В. Пестов, О.В. Корякова и др, 2008; Chatelit C., 2001;
A.K. Singla, M. Cbawla, 2001; Pike R.N. et all, 2005; A. Imberty, 2007).
Механизм действия хитозана сводится к следующему: при
приеме внутрь под воздействием пищеварительных ферментов
часть хитозана расщепляется, всасывается в кровь и усваивается
организмом в виде низкомолекулярных соединений – аминоглюканов, которые могут быть эффективно использованы как источник
соответствующей аминомонозы для постоянного синтеза мукогликанов, входящих в состав протеогликанового комплекса, который
в свою очередь образует комплекс с гиалуроновой кислотой – регулятором проницаемости тканей и играющий важную роль в архитектурном формировании стенки кровеносных сосудов. Таким образом, наличие аминогрупп в макромолекуле, положительный заряд
макроиона, а также антирадикальная активность полимера имеют
определяющее значение в реализации адаптогенного действия полимера (В.И. Максимов, В.Е. Родоман, 2001; Б.А. Комаров, 2001;
R. Jayakumar et all., 2007; D.J. Macquarrie, A.V. Bacbeva, 2008).
Многочисленными исследованиями в экспериментальных
и клинических работах показано, что препараты на основе хитиновых полисахаридов проявляют иммуномодулирующее, антибактериальное, антиоксидантное, гиполипидемическое, антигипоксическое, детоксици-рующее, радиопроекторное и ранозаживляющее
действие (С.М. Насибов и др., 1999; О.М. Московцева, Т.Г. Щербатюк, Е.С. Клинцова, 2005; О.А. Богословская, Н.Н. Глущенко,
27
Т.П. Алексеева, 2008; С.Н. Куликов и др., 2008; О. Felt, P. Buri,
R. Gurny, 1998; Ravi Kumar, 2000; M. Sugimoto, M. Morimoto,
H. Sashiwa, 1998; K. Kurita, 1998; H. Sashiwa, Y. Shigemasa, 1999;
N. Terada, 1999; N.R. Sudarshan, D.G. Hoover, D. Knorr, 1992).
Исследования последних лет позволили взглянуть на производные хитина как на регулятор функций живых систем. Исследователями-хитинологами было доказано наличие у хитозановых биополимеров биологической активности с уникальным сочетанием
проявлений: по отношению к здоровому организму они выступают
в роли адаптогенов, а при наличии патологических процессов демонстрируют нетипично высокий для адаптогенов терапевтический эффект (А.И. Албулов, Е.В. Крапивина, А.В. Борода, 2004;
Ю.П. Фомичев, Р.Г. Шайдуллина, Ю.Н. Федоров и др., 2004;
А.С. Корягин, Л.А. Смирнова, Е.А. Александрова и др., 2008;
I.M. Lubben et all, 2003).
В условиях агропромышленного комплекса все чаще используют производные хитозана, стимулирующие естественную резистентность и иммунный ответ организма животных, позволяющие
активизировать их рост и развитие (А.И. Албулов, А.Я. Самуйленко,
С.М. Шинкарев, 2004; Г.В. Мещерякова, 2006).
В работе П.А. Кузнецова (2008) выявлен стимулирующий эффект фракционного хитозана на клеточный и гуморальный иммунитет при подкожном введении молодняку крупного рогатого скота,
что дает возможность использовать этот препарат в качестве иммуномодулятора (Л.Ю. Топурия, 2008; С.Ш. Рашидова, Т.У. Арипова,
Н.Л. Воропаева и др., 2006). Применение производных хитина способствует активизации механизмов, обеспечивающих поглощение
чужеродного материала нейтрофилами, и тем самым обусловливает
усиление общей резистентности молодняка крупного рогатого скота.
Р.Л. Миргалимов (2007, 2008) рекомендует применять сукцинат
хитозана с целью полной реализации способности бычков к интенсивному росту и развитию, оптимизации метаболических процессов
в молочный период выращивания.
Г.В. Мещерякова (2006) в своих исследованиях установила, что
применение хитозана в хозяйствах Среднего Поволжья позволило
повысить естественную резистентность стельных коров, что в целом
проявилось выраженным положительным влиянием на показатели,
28
характеризующие функциональное состояние гуморального и клеточного звеньев иммунной системы организма коров.
Также было отмечено положительное влияние хитозана на обменные процессы в организме коров в условиях экологического неблагополучия, на повышение антиоксидантных систем организма животных (С.Ш. Рашидова, Т.У. Арипова, Н.Л. Воропаева и др.,
2006; В.А. Александрова, Н.С. Домнина, Г.В. Обухова, 2001). Наряду
с этим крабовый полимер хитозан обладает выраженными гиполипидемическими свойствами, обладает способностью выводить тяжелые
металлы из организма, а также способствует увеличению концентрации эссенциальных элементов (А.Р. Таирова, 2005; Е.И. Черкасова,
З.Г. Душкова, В.Г. Фролов, 2006; С.Н. Максимова, Е.В. Ситникова,
Г.Н. Ким и др., 2006; И.В. Максимов, Е.А. Черепанова, Л.Г. Яруллина
и др., 2006; R.A.A. Muzzarelli et all., 1995; I. Furda, 2000).
Применение сукцината хитозана позволяет снизить негативное
влияние транспортного стресса на организм бычков и оказывает выраженное влияние на гуморальные факторы защиты организма, стимулируя синтез глобулинов, особенно гамма-глобулиновой фракции
(Е.В. Лазарева, 2007; Е.В. Лазарева, 2008).
Широкий спектр действия хитиновых биополимеров дает основание для более широкого испытания и внедрения его в ветеринарную практику, в частности с целью повышения адаптационных
возможностей организма импортированных коров в новых экологохозяйственных условиях, а с учетом высоких адгезионных свойств
по отношению к экотоксикантам и для обеспечения экологической
безопасности молока и мяса в регионах с повышенной техногенной
нагрузкой.
29
Глава 2
Особенности метаболического статуса коров
зарубежной селекции в новых
эколого-хозяйственных условиях Южного Урала
2.1 Неблагоприятные экологические факторы и их влияние на организм животных
Одной из наиболее актуальных проблем современности является неослабевающая техногенная нагрузка на природную среду и,
как следствие, разрушительные изменения природных ландшафтов
в районах с сельскохозяйственным производством (М.М. Телитченко, С.В. Остроумов, 1990). Многие территории в России контаминированы солями тяжелых металлов, пестицидами, ядохимикатами
и другими токсическими промышленными и бытовыми отходами.
В окружающей природной среде выявлено более 55 тыс. различных
химических соединений, которые попали туда в результате хозяйственной деятельности людей. Многие из них являются опасными
ксенобиотиками. Мониторинговые исследования в ряде регионов
России показали, что наибольшее экологическое значение приобрели выбросы промышленных предприятий, рудников, тепловых
электростанций. Установлено значительное загрязнение объектов
окружающей среды и кормов в зоне Южного Урала никелем и железом, в республике Башкортостан – медью и ртутью, в зоне выбросов Астраханского газоконденсатного комбината – диоксидом
серы, в хозяйствах Московской области, использующих осадки хозяственно-бытовых сточных вод, – кадмием. Исследования кормов,
проведенные во ВНИВИ Татарстана на северо-западе республики,
в Закамье и Приволжье, выявили повышенное содержание свинца
и кадмия (С.В. Малков,1997; Ю.А. Федяева, 1997; Т.И. Моисеенко,
Л.П. Кудрявцева, Н.А. Гашкина, 2006).
В разных регионах страны специалисты констатируют, что
в 50 % случаях питьевая вода в сельских районах не соответствует
ГОСТу и санитарно-гигиеническим нормам, на 25 % всех сельскохозяйственных угодий превышают ПДК в почве соли тяжелых метал-
30