REVEALING DYNAMICS STATUS SYSTEM POL-AOP IN COWS BY SEASONS

Ермакова Н.В.

ORCID: 0000-0003-3310-0123, Кандидат биологических наук, Орловский государственный аграрный университет

ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДИНАМИКИ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ПОЛ-АОЗ У КОРОВ ПО СЕЗОНАМ ГОДА

Аннотация

В статье рассмотрено – выявление закономерностей сезонной динамики состояния системы перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита (ПОЛ - АОЗ) у коров по содержанию в сыворотке крови вторичного метаболита ПОЛ малонового диальдегида и антиоксидантного витамина Е с целью своевременной профилактики нарушений перекисного гомеостаза, а также представлены результаты изучения молочной продуктивности коров, включая среднесуточный удой, массовую долю жира и массовую долю белка в молоке, с учетом сезонов года.

Ключевые слова: коровы, сезон года, перекисное окисление липидов, система антиоксидантной защиты.

Ermakova N.V.

ORCID: 00000000-0003-3310-0123, PhD in Biology, Orel State Agrarian University

REVEALING DYNAMICS STATUS SYSTEM POL-AOP IN COWS BY SEASONS

Abstract

In the article-identification of regularities of seasonal dynamics of lipid peroxidation system status - antioxidant protection (POL  -AOP) in cows by serum content of secondary metabolite POL  malonic dialdehyde and antioxidant vitamin E with a view to timely prevention of lipid homeostasis, as well as presents the results of a study of milk productivity of cows, including average daily milk yield, fraction of total mass of fat and mass fraction of protein in milk, in the light of the seasons.

Keywords: cows, season, lipid peroxidation, antioxidant defense system.

Важнейшей особенностью эксплуатации крупного рогатого скота в Центральной России, которую необходимо учитывать при его содержании и разведении, является достаточно ярко выраженная сезонность. При этом каждый сезон характеризуется специфическими особенностями кормового рациона, уровнем двигательной активности животных, степенью воздействия на них климатических факторов, в том числе связанных с интенсивностью инсоляции и температурой окружающей среды. Многие из этих сезонных особенностей зачастую приводят к нарушению физиологически адекватных условий содержания и кормления животных, что способствует возникновению у них стрессовых состояний [1]. Стресс, будучи реакцией адаптивного характера, вызывает напряжение в работе всех физиологических систем, в том числе в системе перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита (ПОЛ-АОЗ).

В адекватных условиях перекисное окисление липидов является естественным физиологическим процессом, а его активация в ходе развития стресс-реакций объясняется резким увеличением концентрации субстратов процесса  в связи с катаболическим действием гормонов стресса, а также усиленным вовлечением в процесс больших количеств кислорода. Такая потребность в кислороде определяется необходимостью получения дополнительных источников энергии для обеспечения жизнедеятельности организма в экстремальных условиях. «Излишки» кислорода не охватываются процессами ферментативного восстановления и включаются в свободнорадикальные самоинициирующиеся реакции, в результате чего в организме происходит накопление метаболитов ПОЛ [2,3]. Их мутагенность и цитотоксичность проявляется у животных ухудшением усвояемости получаемого рациона, нарушением обмена веществ, снижением интенсивности роста и развития, продуктивности, воспроизводительной способности [4].

Система АОЗ живого организма представлена набором антиоксидантов (АО) - соединений, обладающих способностью уменьшать или предотвращать свободнорадикальное окисление органических веществ кислородом [5,6]. Усиление ее работы в ходе развития стресс-реакций связано с необходимостью защиты организма от вредного воздействия радикалов и продуктов пероксидации органических биомолекул. Состояние антиоксидантной недостаточности, развивающееся в условиях продолжительного стресса, приводит к нарушению перекисного гомеостаза и является неспецифической патофизиологической реакцией.

Таким образом, с целью успешной реализации продуктивного потенциала крупного рогатого скота представляется необходимым изучение состояния системы ПОЛ-АОЗ у коров по сезонам года и выявление закономерностей ее динамики.

Работа была выполнена на молочном поголовье коров чёрно-пёстрой породы, находящихся на 3-4 месяце 2-3 лактации. В  первой      декаде   каждого     месяца   в     течение года   формировалась   группа  клинически   здоровых   животных  из   15 голов. Во время постановки эксперимента у всех подопытных животных брали кровь для исследования на содержание метаболита ПОЛ малонового диальдегида (МДА) и антиоксидантного витамина Е. Молочную продуктивность, включающую в себя среднесуточный удой, массовую долю жира и белка, определяли методом контрольных доек. Результаты объединялись по сезонам года: осень (сентябрь, октябрь, ноябрь), зима (декабрь, январь, февраль), весна (март, апрель, май), лето (июнь, июль, август).

В стойловый период, который продолжался с октября по апрель включительно, животные экспериментальных групп содержались привязно, в стойлах, без предоставления активного моциона. В этот период в животноводческом помещении отмечались неудовлетворительный температурно-влажностный режим (температура воздуха от -2 до +10⁰ и влажность свыше 90%), недостаток естественного света, а также ухудшение качества кормов к концу зимовки скота. В пастбищный период (май-сентябрь) коровы находились на пастбище в летних лагерях. Этот период характеризовался повышением температуры окружающей среды до +35-37⁰С (июнь), при этом гипертермия протекала на фоне нарушения водоснабжения животных.

После забора проб крови у коров сыворотку получали по общепринятой методике. Содержание  малонового диальдегида определяли по реакции с тиобарбитуровой кислотой по методу Э.Н. Коробейниковой [7]. В основе этого метода лежит реакция между МДА и ТБК, которая при высокой температуре и кислом значении рН протекает с образованием окрашенного в розовый цвет триметинового комплекса, который экстрагируется бутанолом и имеет максимум поглощения при 532нм. Определение концентрации антиоксидантного витамина Е проводили по реакции α,α'- дипиридилом, для чего измеряли интенсивность окраски образующегося красного комплекса двухвалентного иона железа Fe²⁺ и α,α'-дипиридила при длине волны 520 нм [8]. Жирномолочность и белковомолочность определяли с помощью ультразвукового анализатора «Лактан 1-4» (Россия).

Результаты исследований подвергались биометрической обработке с использованием критерия Стьюдента в компьютерной программе Microsoft Office Excel.

При изучении экспериментальных данных среди получившихся 4-х сезонных групп  (осень, зима, весна, лето)  в качестве контроля была выбрана сезонная группа  «осень» (табл.1).  Именно в ней отмечалось самое низкое содержание метаболита ПОЛ малонового диальдегида на фоне активного состояния системы АОЗ, представленной антиоксидантным витамином Е. Кроме этого, осенний сезон характеризовался относительно высокими показателями молочной продуктивности коров.

Таблица 1 - Показатели состояния системы ПОЛ-АОЗ и молочной продуктивности коров по сезонам года

Показатель	Осень (сентябрь-ноябрь	Зима (декабрь-февраль)	Весна (март-май)	Лето (июнь-август)
Малоновый диальдегид, мкМ/л	0,30±0,033	0,53±0,024***	0,55±0,038***	0,43±0,019***
Витамин Е, мкмоль/л	34,3±1,58	25,83±1,96**	26,03±1,86**	36,08±1,84
Среднесуточный удой, кг	15,3±0,30	12,5±0,39***	11,2±0,38***	13,1±0,29***
Массовая доля жира, %	4,01±0,035	3,93±0,040	3,68±0,039***	3,92±0,040
Массовая доля белка, %	3,02±0,033	2,92±0,036*	2,79±0,044***	3,01±0,031

Различия статистически достоверны по сравнению с контролем: -*Р<0,05; **-Р<0,01; ***-Р<0,001  

Результаты анализа состояния системы ПОЛ – АОЗ у коров зимой по сравнению с контролем (осень) позволило выявить повышение уровня МДА на 76,7% (Р<0,001) при снижении содержания витамина Е на 24,7% (Р<0,01). Сходная динамика отмечалась и весной: увеличение МДА составило 83,8% (Р<0,001), уменьшение концентрации витамина Е - 24,1% (Р<0,01). Нарушение перекисного гомеостаза в эти сезоны года сопровождалось падением среднесуточного удоя: зимой - на 18,3% (Р<0,001), весной - на 26,8% (Р<0,001). Снижение содержания жира в молоке зимой по сравнению с контролем составило 2%, а белка 3,3% (Р<0,05). Весной наблюдалось дальнейшее уменьшение жирно- и белковомолочности: на 8,2% (Р<0,001) и 7,6% (Р<0,001) соответственно.

Подобная картина может указывать на истощение системы АОЗ на фоне активации ПОЛ в зимний и весенний сезоны. Очевидно, это связано с развитием стресс-реакции вследствие отсутствия систематического активного моциона коров, нарушения параметров микроклимата в животноводческих помещениях, несбалансированного кормления и разрушения антиоксидантных витаминов в ходе хранения кормов. Кроме того, в весенний период (май) происходила смена способа содержания животных с привязного на беспривязное, что является дополнительным стрессом для крупного рогатого скота.

При стрессовых нагрузках складываются неблагоприятные условия  для секреторной деятельности молочной железы, что связано с  угнетением выработки пролактина, отвечающего за процесс молокообразования [9]. Поэтому снижение молочной продуктивности животных в зимний и весенний периоды выражалось падением среднесуточного удоя, а также уменьшением массовой доли жира и белка в молоке.

Летний сезон характеризовался несколько иным состоянием системы ПОЛ-АОЗ. На фоне увеличения МДА по сравнению с контролем (осень) на 43,3% (Р<0,001) был выявлен рост витамина Е на 5,2%. Падение среднесуточного удоя летом составило 14,4% (Р<0,001), содержания жира и белка в молоке снизилось на 2,2% и 0,3% при отсутствии достоверности.

Очевидно, что летний пастбищный период в системе технологии содержания связан с повышенным воздействием ряда климатических факторов [10]. Одним из них является высокая температура окружающей среды, которая регистрировалась в июне.  На фоне гипертермии снижается приём и ухудшается использование питательных веществ корма, но при этом возрастает потребление воды. В случае отсутствия должной организации питьевого режима в условиях пастбища у животных наступает водное голодание. Несвоевременное обеспечение животных питьевой водой приводит к развитию стрессовой реакции и активации процессов ПОЛ, что выражалось ростом МДА. Именно гипертермия и нарушение питьевого режима скота в июне привели к снижению среднесуточного удоя за сезон в целом.  При этом  увеличение концентрации антиоксидантного витамина Е может свидетельствовать о мобилизации системы АОЗ и возможности организма животного в летний период противостоять развивающемуся окислительному стрессу. Переход животных на летний рацион, включающий в себя зеленый корм вволю и концентрированные корма, а также обеспечение в этот период физиологической потребности коров в двигательной активности и естественном свете, способствуют поддержанию равновесия в системе ПОЛ-АОЗ.

Таким образом, выявленные нарушения перекисного гомеостаза  свидетельствуют о развитии  у коров в зимний и весенний сезоны года процессов незавершенной адаптации, что способствует снижению их молочной продуктивности.

Литература

1. Юрьев, Е.А. Стресс сельскохозяйственных животных / Е.А.Юрьев, А.В.Котиков, Н.В.Чулкова // Ветеринария с.-х. животных. - 2007. - №12. - С.3-8.
2. Бузлама, В.С. Активные формы кислорода, антиоксиданты, адаптогены / В.С.Бузлама // Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных: матер. междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2004. - С.183-186.
3. Зенков, Н.К. Оксидативный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К.Зенков. - М.: МАИК: Наука: Интерпериодика, 2001. - 343с.
4. Лыкасова, И.А. Влияние кормовой добавки нутрил селен на состояние процессов перекисного окисления липидов в организме свиней в условиях интенсивного откорма / И.А.Лыкасова, С.П.Меренкова // Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2004. - С.235-236.
5. Зборовская, И.А. Антиоксидантная система организма, её значение в метаболизме / И.А.Зборовская, М.В.Банникова // Вестник РАМН. - 1995. - №6. - С.53-60.
6. Сурай, П. Антиоксиданты и их роль в условиях стресса / П.Сурай // Птицефабрика. - 2006. - №6. - С.48-52.
7. Коробейникова, Э.Н. Модификация определения продуктов перекисного окисления липидов в реакции с тиобарбитуровой кислотой / Э.Н. Коробейникова // Лаб.дело. - 1989. - №7. - С.8-10.
8. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: справочник / И.П.Кондрахин, А.В.Архипов, В.И.Левченко; под ред. И.П. Кондрахина. - М.: Колос, 2004. - 520с.
9. Преображенский, О.Н. Влияние стрессов на половую систему и молочную железу домашних животных / О.Н.Преображенский, С.Н. Преображенский // Ветеринария с.-х. животных. - 2006.- №9. - С.54-58.
10. Дедов, М.Д. Увеличение производства молока и повышение его качества в летний период / М.Д.Дедов, Н.В.Сивкин // Зоотехния. - 2004. - №8. - С.21-24.

References

1. YUrev, E.A. Stress selskokhozyaystvennykh zhivotnykh / Е.А.YUrev, A.V.Kotikov, N.V. CHulkova // Veterinariya s.-kh. zhivotnykh. - 2007. - №12. - S.3-8.
2. Buzlama, V.S. Aktivnye formy kisloroda, antioksidanty, adaptogeny/ V.S. Buzlama// Svobodnye radikaly, antioksidanty i zdorove zhivotnykh: mater. mezhdunar. nauch.- prakt. konf. – Voronezh, - S.183-186.
3. Zenkov, N.K. Oksidativnyy s Biokhimicheskiy i patofiziologicheskiy aspekty / N.K. Zenkov. – M.: MAIK: Nauka: Interperiodika, 2001. – 343s.
4. Lykasova, I.A. Vliyanie kormovoy dobavki nutril selen na sostoyanie protsessov perekisnogo okisleniya lipidov v organizme sviney v usloviyakh intensivnogo otkorma / I.A. Lykasova, S.P. Merenkova // Svobodnye radikaly, antioksidanty i zdorove zhivotnykh: mater. mezhdunar. nauch.- prakt. konf. – Voronezh, - S.235-236.
5. Zborovskaya, I.A. Antioksidantnaya sistema organizma, ee znachenie v metabolizme / I.A. Zborovskaya, M.V. Bannikova // Vestnik RAMN. - 1995. - №6. - S.53-60.
6. Suray, P. Antioksidanty i ikh rol v usloviyakh stressa / P. Suray // Ptitsefabrika. - 2006. - №6. -48-52.
7. Korobeynikova, E.N. Modifikatsiya opredeleniya produktov perekisnogo okisleniya lipidov v reaktsii s tiobarbiturovoy kislotoy / E.N. Korobeynikova // Lab. delo. - 1989. - №7. - S.8-10.
8. Metody veterinarnoy klinicheskoy laboratornoy diagnostiki: spravochnik / I.P. Kondrakhin, A.V. Arkhipov, V.I. Levchenko; pod. red. I.P. Kondrakhina. – M.: Kolos, 2004. – 520s.
9. Preobrazhenskiy, O.N. Vliyanie stressov na polovuyu sistemu i molochnuyu zhelezu domashnikh zhivotnykh / O.N. Preobrazhenskiy, S.N. Preobrazhenskiy // Veterinariya s.-kh. - 2006.- №9. - S.54-58.
10. Dedov, M.D. Uvelichenie proizvodstva moloka i povyshenie ego kachestva v letniy period / M.D. Dedov, N.V.Sivkin // Zootekhniya. - 2004. - №8. - S.21-24.