Содержание к диссертации
Общая характеристика работы 4
1. Обзор литературы 10
1.1. Роль антиоксидантной системы организма в регуляции интенсивности свободно-радикальных процессов 10
1.2. Стресс и иммунитет 17
1.3. Биохимические и иммуностимулирующие свойства селена 22
1.4. Использование селен содержащих соединений для повышения продуктивности животных и птицы 2. Материалы и методы исследований 53
3. Результаты исследований
3.1. Ферментативная активность антирадикальной системы защиты организма молодняка сельскохозяйственных животных и птицы в условиях стресса 67
3.2. Антиоксидантные свойства селенопирана 70
3.3. Токсикологические характеристики селенопирана 81
3.4. Пути метаболизма селенопирана и элиминации селена в организме цыплят-бройлеров L 86
3.5. Влияние соединений селена на ферментативную систему антиоксидантной защиты организма молодняка животных и птицы 91
3.6. Содержание селена в крови молодняка сельскохозяйственных животных 99
3.7. Гематологические показатели животных при использовании различных соединений селена 104
3.8. Влияние различных соединений селена на иммунную систему молодняка сельскохозяйственных животных 116
3.8.1. Изменение клеточного звена иммунитета под воздействием соединений селена 116
3.8.2. Влияние различных соединений селена на гуморальные показатели иммунитета 121
3.8.3. Уровень фагоцитарной активности нейтрофилов у молодняка животных при использовании селена 134
3.8.4. Влияние различных соединений селена на бактерицидную активность сыворотки крови животных 139
3.9. Изменение гормонального статуса бычков под влиянием селенопирана 142
3.10. Морфологические изменения органов бычков при использовании селенопирана 144
3.11. Влияние соединений селена на продуктивные качества животных и птицы 148
Заключение 165
Выводы и предложения 181
Список литературы 186
Приложения
Введение к работе
Актуальность темы. Проблема максимального использования генетического потенциала скорости роста животных и птицы остается одной из важнейших в теории и практике ведения животноводства. Реализация генетически обусловленной скорости роста зависит от ряда факторов, и в первую очередь, от уровня кормления и содержания животных и птицы. Одной из главных причин, снижающих скорость роста, продуктивность и резистентность сельскохозяйственных животных и птицы, являются избыточные хронически протекающие свободно-радикальные процессы в организме. Именно этим процессам отводится основная роль в механизмах, вызывающих самые различные нарушения.
В норме процессы не ферментативного окисления протекают очень медленно, и концентрация пероксидов поддерживается на крайне низком уровне. В экстремальных условиях, в частности, в стрессовых ситуациях, интенсивность процессов свободно-радикального окисления резко возрастает. Избыточные количества свободных радикалов в ряде случаев не могут быть компенсированы адекватной защитной реакцией организма животного. Особенно часто такая ситуация создается в период раннего постнатального онтогенеза и после отъема молодняка от матерей, когда возникает иммунодефицитное состояние (Ф.З. Меерсон, 1981, 1988).
Для понимания механизмов этих процессов необходимы знания закономерностей развития антиоксидантной системы организма, собственных иммунных и защитных функций животных в конкретные возрастные периоды и при различных стрессовых условиях.
Интенсивность протекания свободно-радикальных процессов в организме и снижение уровня иммунных реакций усиливается на фоне недостаточного поступления ультра микроэлемента селена.
Селено дефицитность пищевых цепей человека и животных с каждым годом увеличивается (Н.А. Голубкина, 1999). Этому способствует ряд факторов, главными из которых являются: загрязнение окружающей среды соединениями серы, выступающей в организме как антагонист селена; внесение в почву минеральных удобрений, затрудняющих накопление селена растениями; использование в рационах животных продуктов микробиологического синтеза, а также кормов, подвергшихся высокотемпературной обработке и окислению.
В условиях пониженной функциональной активности иммунной системы и усиления свободно-радикальных процессов необходимо использовать экологически чистые иммуностимулирующие средства для формирования полноценного иммунного ответа и развития комплекса реакций, обеспечивающих повышенную устойчивость организма.
В качестве эффективных физиологически адаптогенных веществ все более широкое применение находят соединения антиоксидантной природы (J.T.Hoffeld, 1980, Н.Д. Придыбайло 1991). Разрабатываемые на их основе препараты могут регулировать уровень свободнорадикальных процессов и через них влиять как на окислительный метаболизм, так и на развитие иммунных реакций.
В ряду этих веществ наиболее перспективными являются соединения селена.
Поэтому изучение влияние селенита натрия и нового отечественного биологически активного низкомолекулярного гетероциклического препарата 9-фенил-симметричного октагидроселеноксантена (селенопирана, СП-1) на организм сельскохозяйственных животных и птицы является весьма актуальным.
Важнейшей и наименее изученной биологической функцией этих соединений является их способность, во-первых, снижать концентрацию свободных радикалов в крови и сводить до требуемого физиологического оптимума цепные радикальные реакции, щ во-вторых, индуцировать ферментные системы, ответственные за разрушение токсических гидропероксидов, и таким образом влиять на развитие иммунных реакций организма молодняка сельскохозяйственных животных и птицы (В.З. Ланкин, 1983).
Целью работы является изучение биохимического и иммунного статуса организма молодняка животных и птицы при введении селен содержащих соединений.
Были поставлены следующие задачи: -изучить адаптогенные и антиоксидантные свойства соединений селена;
- исследовать влияние селенита натрия и селенопирана в условиях отъемного и кормового стресса на антиоксидантные ферменты крови молодняка животных и птицы;
- определить возможные пути метаболизации препарата СП-1 в организме;
- выявить ответную реакцию иммунной, монооксигеназной и антирадикальной систем на введение селенсодержащих соединений;
- исследовать взаимосвязь между развитием системы антирадикальной защиты организма и функциональным состоянием иммунной системы;
-на основании биохимических, иммунологических и зоотехнических параметров разработать способы повышения продуктивности и резистентности молодняка сельскохозяйственных животных и птицы.
Научная новизна работы.
Впервые определена динамика активности основных ферментов (супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы) антирадикальной системы защиты крови молодняка сельскохозяйственных животных и птицы в стрессовой ситуации и установлена их взаимосвязь с некоторыми звеньями иммунной системы.
В опытах in vitro и in vivo установлено, что селенопиран за счет электронодонорных и протонодонорных свойств обладает выраженными адаптогенными и антиоксидантными свойствами и способствует реализации генетического потенциала интенсивности роста и развития молодняка сельскохозяйственных животных и птицы.
Выявлено снижение выработки иммуноглобулинов А- и М- классов в послеотъемный период; показано, что введение в этот период нового органического соединения селена СП-1 стимулирует синтез IgM и IgA, способствуя повышению иммунологического статуса организма животных и птицы.
Установлена способность селенопирана оказывать влияние на клеточные и гуморальные факторы иммунитета и на показатели естественной резистентности организма, увеличивая сохранность и продуктивность животных и птицы.
Выдвинута гипотеза о механизме иммуностимулирующего действия селенорганического соединения СП-1 через регулирование уровня свободнорадикального окисления в организме и индуцирование монооксигеназной системы печени животных и птицы.
Впервые научно обоснованы, апробированы и зарегистрированы как изобретения новые методы выращивания цыплят-бройлеров и поросят с применением селенопирана как в отдельности, так и в сочетании с другими биологически активными веществами (кленбутеролом, карнитингидрохлоридом, цитратом, витамином С, оксидом магния и глюкозой) (патент РФ «Способ выращивания цыплят» N 2004158, «Способ выращивания птицы» N 2038807, «Способ выращивания поросят» N 2045200, «Способ выращивания птицы» N 2050793).
Практическая значимость работы.
Полученные физиолого-биохимические и иммунологические данные позволили разработать способы повышения продуктивности и резистентности молодняка сельскохозяйственных животных и птицы путем введения в рационы кормления (а также внутримышечно) органического соединения селена СП-1 с целью снижения уровня свободных радикалов в крови, уменьшения негативного воздействия продуктов перекисного окисления липидов, стимуляции иммунной системы. Установлены оптимальные дозы селенопирана для различных видов животных.
Материалы исследований вошли в нормативно-техническую документацию (НТД) «Селенопиран для животноводства»; утвержденную Департаментом животноводства и племенного дела Минсельхозпрода России 27.07.1997 года.
Материалы диссертации вошли в нормативно-техническую документацию «Селенопиран - пищевая добавка для человека». Проводятся клинические испытания препарата.
Основные теоретические положения и экспериментальные данные, изложенные в диссертационной работе,,. используются при чтении лекционных курсов по биохимии в ряде вузов России (Пензенской ГСХА, Самарских ГУ, ГМУ и ГСХА, Ульяновской ГСХА).
Положения, выносимые на защиту.
1 .Разработана концепция взаимосвязи функционирования антиоксидантной и иммунной систем и роли селена в этих связях. Концепция основана на следующих положениях:
-между активностью ферментов антирадикальной системы защиты организма молодняка животных и птицы и иммунными реакциями в стрессовых ситуациях существует причинно-следственная связь;
-после отъема молодняка от матерей содержание IgM и IgA в сыворотке крови резко снижается, однако введение в организм соединений селена предотвращает уменьшение концентрации иммуноглобулинов; при этом более эффективен селенопиран;
-существует взаимозависимость между иммунной, монооксигеназной системами и системой антирадикальной защиты. Главным связующим механизмом этих систем является способность продуцировать и нейтрализовать свободные радикалы. 2. Селенорганическое соединение СП-1 обладает выраженными антиоксидантными и адаптогенными свойствами.
3. Первый этап своего метаболизма селенопиран проходит через цитохром Р-450 - зависимую монооксигеназную систему печени.
4. Соединения селена стимулируют синтез иммуноглобулинов М-класса, а селенопиран увеличивает также и концентрацию IgA.
5. Применение селенопирана повышает естественную резистентность организма молодняка сельскохозяйственных животных и птицы, что приводит к реализации генетического потенциала скорости роста.
