Физиологическая характеристика метаболизма различных видов животных в норме и при скрытых формах гипомикроэлементозов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, доктор биологических наук Воробьев, Дмитрий Владимирович

• Воробьев, Дмитрий Владимирович
• доктор биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации доктор биологических наук Воробьев, Дмитрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ.

1.1. Железо.

1.2. Медь.

1.3. Кобальт.

1.4. Никель.

1.5. Молибден.

1.6. Йод.

1.7. Селен.

1.8. Марганец.

1.9. Цинк.

1.10. Влияние комплексов микроэлементов на организм

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ животных.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖВАЧНЫХ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СРЕДЕ И КОРМАХ.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО КОРРЕКЦИЯ У ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРЕПАРАТАМИ Со, Se, 1.

4.1. Первый (предварительный) балансовый опыт.

4.2. Второй балансовый опыт.

4.3. Третий балансовый опыт.

4.4. Четвертый балансовый опыт.

ГЛАВА 5. КОРРЕКЦИЯ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ НЕДОСТАЮЩИМИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ (Se, I и Со) В ОСЕННИЙ ПЕРИОД В БАЛАНСОВЫХ ОПЫТАХ.

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТОВ Со, ве, I НА ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ПОЛ, АОС, ПРОДУКТИВНУЮ ФУНКЦИЮ ЖВАЧНЫХ В

НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ.

ГЛАВА 7. ОБМЕН МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ РАСТУЩИХ ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО УРОВНЯ Со, Se, I и Си В КОРМАХ.

7.1. Первый (предварительный) балансовый опыт.

7.2. Второй балансовый опыт на 85-1 15-ти дневных поросятах.

7.3. Третий балансовый опыт на 8-ми месячных свиньях.

ГЛАВА 8. ФАРМАКОКИНЕТИКА РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ ВСЕЯДНЫХ ЖИВОТНЫХ.

ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЯ СЕЛЕНА, ЙОДА И СЕРНОКИСЛОЙ МЕДИ НА МОРФО - ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТУЩИХ ЖИВОТНЫХ В НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОПЫТЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физиологическая характеристика метаболизма различных видов животных в норме и при скрытых формах гипомикроэлементозов»

Актуальность темы исследования. Учение о физиологической роли микроэлементов в организме, начатое фундаментальными работами академиков В.И. Вернадского (1927, 1934), В.В. Ковальского (1974) и исследованиями А.О. Войнара (1960), Р.Н. Одынец (1976), В.В. Ермакова (1962, 2008) и многими другими учеными, в последние годы выходит на новый уровень изучения интегративных механизмов клеточного метаболизма при недостатке или избытке микроэлементов в среде и кормах животных. Микроэлементный гемостаз является одним из основных показателей нормального функционального состояния организма животных. Учитывая, что микроэлементы входят в состав и активизируют большое количество ферментов, гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот и играют важнейшую роль во всех физиологических механизмах поддержания в норме работы функциональных систем организма, их недостаток является стресс-фактором, под влиянием которого изменяется весь ход обменных процессов и ухудшается функциональное состояние животных. При этом скрытый синдром гипомикроэлементозов, вызываемый недостатком в среде, все чаще диагностируют в различных геохимических регионах страны (Ермаков, 1962, 2008, 2011; Кутепов, 2003; Родионова, 1998, 2004; Родионова и др., 2010; Самохин, 2008 и др.). Явных клинических симптомов при скрытых формах гипоэлементозов не наблюдается (Самохин, 2008; Ярован, 2008; Родионова и др., 2011).

В тоже время длительное воздействие различных стресс-факторов, например, низкое содержание физиологически важных микроэлементов в кормах, сопряжено с изменениями активности стресс-гормонов (Макаров, 2010), гемопоэза, метаболизма минералов, белков, углеводов, витаминов, липидов, процессов свободно-радикального окисления (СРО) и антиоксидантной системы (АОС), являющихся одним из фундаментальных молекулярно - клеточных механизмов патогенеза различных патологий, в т.ч. скрытых форм гипомикроэлементозов животных. Поэтому изучение интегративного влияния недостающих организму микроэлементов на механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма, функциональное состояние эндокринной и антиоксидантной системы, метаболизм минералов, белков, антиоксидантных витаминов, углеводов, липидов, гематологические параметры, а также свободнорадикальные процессы и различные звенья экзогенной и ферментативной антиоксидантной защиты является весьма актуальной проблемой и имеет исключительное значение в осуществлении защитных и адаптационных реакций, сохранении гомеостаза, а также в профилактике и коррекции различных форм гипомикроэлементозов у животных, находящихся в условиях низкого содержания ряда микроэлементов в среде.

Все вышеизложенное имеет не только актуальное, но и важное концептуальное значение при комплексной разработке принципов выбора и применения недостающих микроэлементов с целью профилактики и коррекции скрытых форм гипомикроэлементозов, включающих влияние на гематологические, обменные процессы, повышение интегративных функций роста, развития и продуктивных качеств различных видов продуктивных животных не только в Астраханской области, но и других регионах Российской Федерации.

Степень разработанности темы исследования характеризуется крайне недостаточной изученностью физиологического состояния, в т.ч. микроэлементного и свободнорадикального гомеостаза и антиоксидантного статуса животных в геохимических условиях Астраханской области. Очень мало данных имеется в литературе о крайне важной и актуальной проблеме комплексного влияния недостающих животным микроэлементов в конкретных регионах РФ на интегральные процессы минерального, белкового, углеводного и липидного метаболизма, гематологические показатели, работу эндокринной и антиоксидантной систем и морфо-функциональные параметры различных видов животных. Нарушение согласованности работы этих систем у животных при низком уровне в кормах физиологически важных микроэлементов может привести к накоплению в организме токсических продуктов свободнорадикальных процессов, которые подавляют клеточные механизмы энергообеспечения, ингибируют мембрано-зависимые ферменты, биосинтез аминокислот, белка, нуклеиновых кислот, нарушают проницаемость транспорта веществ через клеточные мембраны. Это предопределяет замедление роста и развития животных и снижение интегративных функций роста, развития молодняка и молокообразования, особенно у высокопродуктивных симментальских коров, завозимых в регион Нижней Волги (Астраханская область) из-за рубежа, в период их адаптации к новым геохимическим условиям, в т.ч. региона Нижний Волги. Все вышеизложенное теснейшим образом связано с проблемой продовольственной безопасности страны и обеспечением населения России собственным качественным мясом и молоком от животных из различных геохимических регионов, что также обусловливает актуальность, цели и задачи настоящей работы.

Цель исследования заключалась в выявлении особенностей функционального состояния различных видов животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов и их коррекции.

Для достижения поставленной цели нами были определены задачи:

- изучить динамику обмена микроэлементов (Со, 8е, I, Си, Мп, Мо, Хп, Бе) при различных функциональных состояниях животных в геохимических условиях Астраханской области;

- выявить видовые особенности физиолого-биохимических показателей жвачных и разновозрастных всеядных животных в условиях низкого уровня микроэлементов в среде и кормах;

- изучить стационарный уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты животных в различных физиологических состояниях;

- исследовать гематологические показатели различных видов животных при скрытых формах комбинированных гипомикроэлементозов и их коррекцию недостающими микроэлементами;

- выявить взаимосвязь макро- и микроэлементов, поступающих с кормом, с функционированием различных систем организма при скрытом комбинированном гипомикроэлементозе;

- изучить показатели фармакокинетики селеноорганического препарата диацетофенонилселенида (ДАФС-25) в организме всеядных животных;

- концептуально обосновать выбор и необходимость применения конкретных физиологически важных микроэлементов для решения проблемы профилактики и коррекции скрытых форм гипомикроэлементозов с целью повышения уровня интегративных функций роста, развития и продуктивности животных.

Научная новизна: работа выполнена в русле современной интеграционной физиологии продуктивных животных. Впервые в геохимических условиях Нижней Волги комплексно, на единой методической основе изучено содержание микроэлементов в основных компонентах наземных экосистем. Одновременно впервые исследован физиологический статус завезенных из Австрии в Астраханскую область симментальских коров и местных симментализированных животных, а также растущих поросят крупной белой породы.

Впервые комплексно на единой методической основе изучены видовые особенности физиологического механизма влияния недостающих организму микроэлементов на уровень свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы, активности АКТГ, кортизола и тироксина (Т4), резистентности животных к оксидативному стрессу, обмена белков, углеводов, витаминов, минералов и липидов, а также гематологических параметров, аминокислот и морфо-функциональных показателей органов животных.

Впервые проведенные в изучаемом регионе балансовые (обменные) опыты на сельскохозяйственных животных в различном физиологическом состоянии и исследования функционального статуса животных выявили у жвачных скрытый гипомикроэлементоз йода, селена и кобальта, а у разновозрастных всеядных -йода, селена и меди в процессе их выращивания.

Работа вносит определенный вклад в изучение механизма взаимосвязи обмена микроэлементов с метаболическими процессами и гематологическими

Пробы почв, воды, растений, кормов, органов и тканей животных для анализа на химический элементарный состав отбирались по биогеохимической методике В.В. Ковальского (1974) в различных районах Астраханской, Волгоградской и Саратовской областей в 1998 - 2010 гг. на одних и тех же станциях сбора региона Нижней Волги. Всего собрано и исследовано 2911 проб.

Экспериментальная часть работы с животными проводилась с 2006 по 2012 годы на жвачных (коровы, телки, телята симментальской породы, завезенные в Астраханскую область нетелями из Австрии в 2006 г. в ООО «Пойменное» и КРФ «Светлана», местный симментализированный крупный рогатый скот) и всеядных животных (растущие поросята в возрасте от 2 до 9-ти месяцев) в СПХ «Красноярец» ООО Рыбоагрогаз Красноярского района Астраханской области.

В каждую группу в балансовых опытах по методике Томмэ (1969) отбирали по десять аналогичных животных, а в научно-производственных - по 30 - 40 голов с учетом породы, возраста, массы, надоя молока коров и его жирности, периода лактации, стельности и исследования их на туберкулез и бруцеллез. Проведено четыре балансовых опыта в различные сезоны года на одних и тех же коровах, находящихся на привязи и три - на растущих поросятах.

Физиологические показатели изучались у 128 жвачных (коровы, телята, бычки, нетели) и 186 всеядных (разновозрастные свиньи) животных. Температуру, пульс и частоту дыхания животных исследовали три дня подряд в начале и в конце каждого опыта по общепринятым методикам (Кудрявцев, 1974).

Для анализа собранных проб и исследования физиологической характеристики животных в опытных и контрольных группах применялись химические, физиолого-биохимические, иммуноферментные, физико-химические, морфологические, математические методы вычисления статистических моментов кинетических кривых, экономические расчеты рентабельности работ с микроэлементными добавками в корм животных и статистические методы, проводимые на компьютере. Все данные получены с помощью современных (импортных) аналитических приборов и оборудования с применением импортных (фирменных) химических реактивов в биохимических лабораториях