Введение к работе
Актуальность проблемы. В мире постоянно растут производство и потребление минеральных удобрений. Установлено, что их применение повышает урожайность посевных культур в 3–4 раза, при этом одним из важных факторов формирования урожая является азот, основным источником которого являются нитраты. Ф. Мати (1984) считает, что сами по себе они не являются токсичными для растений, но дальнейшая их трансформация в организме человека и животных может вызывать отрицательные последствия. В частности, показано, что при недостатке энергии в рационе, резкой смене кормов, их неправильном приготовлении образуются вещества неполного восстановления нитратов – нитриты, характеризующиеся высокой токсичностью (Ажипа В. П. и др., 1990; Арестов И. Г. и др., 1990; Хмелевский Г. А., Мазуркевич А. М., 1990; Арестов И. Г., Толкач Н. Г., 2000; Элленхорн М. Д., 2003; Баранников В. Д., 2005; Карпуть И. М. и др., 2006; Wiesner E., 1979; Boermans H. J., 1990; Arbuckle T. E., 1998). В частности, они окисляют двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное (инертная форма), вследствие чего образуется метгемоглобин (Рудаков В. В., 1975; Гусель В. А., Маркова И. В., 1990; Крыжановский С. А., Вититнова М. Б., 1999; Ковалев С. П., 2001, 2005; Роудер Д. Д., 2003; Уша Б. В. и др., 2007).
Установлено, что нитратно-нитритный токсикоз у сельскохозяйственных животных сопровождается расстройством функционирования многих систем организма, и особенно, пищеварительной. Особое значение при этом имеет нарушение функционирования мембранного пищеварения, осуществляющего промежуточные и заключительные стадии расщепления кормовых веществ и интегрирующего (объединяющего) собственно гидролитические и транспортные (всасывающие) процессы. По данным А. М. Уголева (1963, 1967, 1972, 1985, 1987, 1991), за счет мембранного пищеварения расщепляется до 80% связей пищевых молекул. Установлено также, что в функциональном плане (преимущественно ферментативные аспекты) и структурном отношении (в основном состояние мембраны энтероцитов) мембранное пищеварение является высокочувствительной организацией клеточно-молекулярного уровня, которое весьма чувствительно к различного рода неблагоприятным факторам (Уголев А. М., 1967, 1972, 1985, 1987, 1991; Щербаков Г. Г., 1982, 1984; Авас А., 1990; Егорова В. В., 1990; Хоанг В. Н., 1991; Паш-
кин В. А., 1993; Тимофеева Н. М. и др., 1995; Иезуитова Н. Н., Тимофее-
ва Н. М., 1996; Яшин А. В., 1997; Егорова Г. Г., 2001).
Мембранное пищеварение у свиней не только при патологии, но даже в норме не являлось предметом систематических исследований. Выполнено не так много работ, посвященных отдельным сторонам этой проблемы (Данилевская Н. В., 1987; Яковскис А. М., 1987; Середа Н. П., 1988; Алтухов Н. М., 1989; Ложкина Г. Г., 1990; Хоанг В. Н., 1991; Пашкин В. А., 1993; Егорова Г. Г., 2001; Смирнова Е. В., 2005; Щербаков Г. Г., Старченков С. В., 2007, 2009, 2010).
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении мембранного пищеварения у свиней в норме и при нитратном токсикозе.
Для решения этой проблемы были поставлены следующие задачи:
1. Разработать методические подходы для исследования мембранного пищеварения в модельных опытах на эталонных лабораторных животных (крысы).
2. С использованием этих подходов осуществить хирургические операции на свиньях по изолированию участка тонкой кишки с выведением концов ее наружу для проведения различных хронических опытов.
3. Изучить мембранное пищеварение у свиней в норме и при различной степени хронического нитратного токсикоза.
4. Исследовать в изолированных участках тонкой кишки резорбцию (всасывание) аминокислот (глицина) и сахаров (глюкоза) у здоровых свиней и при их нитратном токсикозе.
5. Изучить функциональное состояние печени и почек у здоровых свиней и при нитратном токсикозе с использованием критериев активности гидролитических ферментов – пептидаз, карбогидраз и щелочной фосфатазы.
6. Выяснить значение нарушения мембранного пищеварения и функционирования печени и почек в патогенезе нитратного токсикоза.
7. Провести клинические и гематологические исследования у свиней, а также гистологические и электронно-микроскопические исследования слизистой оболочки тонкой кишки у здоровых животных, при нитратном токсикозе и на фоне антитоксической терапии.
8. Разработать и апробировать в лабораторно-клинических и производственных условиях способ антитоксической терапии у свиней при нитратном токсикозе и дать оценку эффективности его применения.
Научная новизна. Впервые на клеточно-молекулярном уровне с использованием разработанных нами специальных методических подходов, позволяющих проведение хронических экспериментов, изучены особенности мембранного пищеварения у свиней в норме и его нарушение при нитратном токсикозе.
Обнаружено, что при нитратном токсикозе у свиней и эталонных лабораторных животных (крысы) происходит нарушение резорбции продуктов заключительных стадий гидролиза белков и углеводов.
У здоровых свиней и при нитратном токсикозе дана характеристика топографии мембранного пищеварения в тонкой кишке. Показано наличие в ней краниально-каудального (проксимо-дистального) градиента распределения активности ферментов, осуществляющих заключительные этапы расщепления белков, углеводов и эфиров фосфорной кислоты.
Дана характеристика функционального состояния желудка, толстой кишки, печени и почек у здоровых свиней и при нитратном токсикозе с использованием критериев активности гидролитических ферментов.
Установлено, что в тонкой кишке свиней при нитратном токсикозе наступают адаптационно-компенсаторные перестройки резорбции продуктов заключительных этапов гидролиза белков и углеводов и полное ее восстановление после применения предложенного нами антитоксического средства.
Практическое значение работы. Разработан и внедрен в производство способ антитоксической терапии свиней при нитратном токсикозе, включающий внутримышечные и внутривенные инъекции 1% раствора метиленового синего на растворе Рингера. Одновременно рекомендуется давать с кормом приготовленный специальным образом препарат слизистой оболочки тонкой кишки свиней для восполнения дефицитных пищеварительных ферментов и других биологически активных веществ, а также применять симптоматическую терапию.
Выявленные неизвестные патогенетические аспекты нитратного токсикоза у свиней, сопровождающиеся нарушением структуры слизистой оболочки тонкой кишки, дефицитом ферментов и расстройством мембранного пищеварения, важно учитывать при диагностике указанной патологии у животных.
Разработан и внедрен в научно-исследовательскую практику способ фистулирования тощей кишки у свиней для изучения резорбции в ней различных кормовых компонентов (получен патент на изобретение).
Усовершенствован и внедрен в практику способ консервирования слизистой оболочки тонкой кишки свиней для научных и производственных целей с использованием кристаллической углекислоты («сухой лед»), позволяющий снижение температуры до 60–70С без существенного снижения активности пищеварительных ферментов.
Основные положения диссертационной работы внедрены Департаментом научно-технологической политики и образования МСХ РФ в учебный процесс аграрных ВУЗов страны.
Разработанные «Рекомендации по диагностике, этиопатогенезу и лечению свиней при нитратном токсикозе» одобрены научным Координационным Советом по животноводству и ветеринарии Северо-Западного регионального научного центра Россельхозакадемии и рекомендованы для внедрения в широкую ветеринарную науку и практику. Они уже использованы при написании 3 монографий, учебника по внутренним болезням животных и 7 учебных пособий.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподава-тельского состава и аспирантов Санкт-Петербургской государственной академии ветеринарной медицины в 1990–2010 гг.; на 2, 5, 7 и 8-й Межвузовских научно-практических конференциях «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (Ленинград–СПб, 1990, 1994, 1995, 1996 гг.); на VIIth International Symposium on Digestive Physiology in Pigs (Saint Malo, France, 1997 г.); на 2-й Международной научно-практической конференции «Ветеринарные и зооинженерные проблемы животноводства и научно-методическое обеспечение учебного процесса» (Минск, Белоруссия, 1997 г.); на Международной научной конференции «Ветеринарная медицина» (Тарту, Эстония, 1997 г.); на Научно-производственной конференции, посвященной 190-летию высшего ветеринарного образования в России и 100-летию ветеринарной науки (Санкт-Петербург, 1998 г.); на 1-й Региональной конференции «Актуальные проблемы ветеринарной медицины мелких домашних животных на Северном Кавказе» (Ростовская область, пос. Персиановский, 1998 г.); на Международной конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященной 75-летию со дня рождения академика А. М. Уголева (Санкт-Петербург, 2001 г.); на Международном съезде терапевтов, диагностов «Актуальные проблемы патологии животных» (Барнаул, 2005 г.); на Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 80-летию А. М. Уголева «Актуальные проблемы физиологии пищеварения и питания» (Санкт-Петербург, 2006 г.); на Юбилейной международной научно-практической конференции ветеринарных терапевтов и диагностов, посвященной 90-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РСФСР, академика РАЕ, доктора ветеринарных наук профессора А. А. Кабыша «Современные проблемы ветеринарной терапии и диагностики болезней животных» (Троицк, 2007 г.); на Юбилейной международной научной конференции, посвященной 200-летию высшего ветеринарного образования в России и 200-ле-тию СПбГАВМ (Санкт-Петербург, 2008 г.); на 7-й Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 160-летию со дня рождения И. П. Павлова «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2009 г.); на Международной научно-практической конференции «Ветеринарная медицина. Современные проблемы и перспективы развития» (Саратов, 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 42 научных работы, из них 12 – в журналах из списка, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, методические рекомендации, рекомендованные к изданию научным Координационным Советом по животноводству и ветеринарии Северо-Западного регионального научного центра Россельхозакадемии. Кроме того, значительная часть полученных в процессе научных исследований данных включена в учебник «Внутренние болезни животных» (2009 г.), учебные пособия – «Болезни собак и кошек» (2002, 2006 гг.), «Справочник ветеринарного врача» (2004 г.), «Справочник по ветеринарной медицине» (2004 г.), «Кормление и болезни собак и кошек. Диетическая терапия» (2005 г.), «Крупный рогатый скот. Содержание, кормление, болезни, диагностика и лечение» (2007 г.), «Содержание, кормление и болезни лошадей» (2007 г.), «Справочник ветеринарного терапевта» (2009 г.), а также в книги – «Незаразные болезни собак и кошек» (2000 г.), «Заразные болезни собак и кошек» (2001 г.), «Болезни мелких животных. Диагностика, лечение, профилактика» (1999 г.).
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 474 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 6 глав результатов исследований, заключения, выводов, практических предложений и списка литературы, включающего 720 источников (из них 261 на иностранных языках). Работа иллюстрирована 28 таблицами и 52 рисунками, в конце диссертации имеется приложение.
Личный вклад соискателя. Представленная работа – это описание исследований, проведенных с 1991 по 2010 гг. Автор лично провел основную часть наблюдений, исследований и экспериментов. Собрал, обработал, проанализировал и систематизировал полученные результаты. Часть научных трудов опубликована в соавторстве с сотрудниками ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины» и Института физиологии им. И. П. Павлова РАН. Справки, предоставленные в диссертационный совет, подтверждают, что результаты их личных исследований в данной диссертации не использовались.
Консультативную помощь на всех этапах выполнения научной работы оказывала ведущий научный сотрудник Лаборатории физиологии питания Института физиологии им. И. П. Павлова РАН, доктор биологических наук, Вера Васильевна Егорова.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Характеристика мембранного пищеварения и всасывания у свиней в норме и при нитратном токсикозе. При нитратном токсикозе у свиней нарушается мембранный гидролиз углеводов, белков и эфиров фосфорной кислоты, а также резорбция образующихся глицина и глюкозы.
2. Предложен способ антитоксической терапии в комплексе с симптоматическим лечением при нитратном токсикозе свиней.
3. Разработаны рекомендации по диагностике, этиопатогенезу и лечению свиней при нитратном токсикозе.
4. Предложен способ фистулирования тощей кишки у свиней.
