Адаптационные процессы в пищеварительной системе при введении ультрадисперсных частиц железа в жировые рационы крупного рогатого скота
Автор: Шейда Е.В., Лебедев С.В., Мирошников С.А., Гречкина В.В., Шошина О.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Физиология адаптаций
Статья в выпуске: 2 т.57, 2022 года.
Бесплатный доступ
Жиры как кормовое средство служат концентрированными источниками энергии. Включение жировых компонентов в рационы сельскохозяйственных животных экономически целесообразно и эффективно. Однако некоторые исследования указывают на снижение переваримости питательных веществ рационов в присутствии жиров. Для повышения доступности питательных веществ рационов необходимо включение в комбикорма дополнительных компонентов, в частности ультрадисперсных частиц. В настоящей работе мы впервые установили влияние ультрадисперсного препарата железа на панкреатическую секрецию при дополнительном включении в рацион телят подсолнечного и соевого масел. Отмечено повышение ферментативной активности поджелудочного сока, а также переваримости питательных компонентов корма. Цель исследования - оценить возможность использования ультрадисперсных частиц железа в качестве модуляторов активности обменных процессов при введении растительных жиров (подсолнечное и соевое масла) в рацион телят. Опыты in vivo проводили с октября 2019 года по октябрь 2020 года в ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН на телятах ( Bos taurus taurus ) казахской белоголовой породы (по 4 гол. в группе, возраст 8 мес, средняя живая масса 120-130 кг). Применяли метод латинского квадрата 4×4, повторность эксперимента 5-кратная. Телята контрольной группы получали стандартный рацион (СР). В СР животных I группы дополнительно вводили ультрадисперсные частицы (УДЧ) Fe, II группы - подсолнечное масло, III группы - подсолнечное масло + УДЧ Fe, IV группы - соевое масло, V группы - соевое масло + УДЧ Fe. Масла вводили в расчете 3 % от сухого вещества рациона посредством замены на них концентратной части рациона. УДЧ (d = 90 нм, Z-потенциал 7,7±0,5 мВ) содержали 99,8 % Fe. Перед включением в рацион их диспергировали в физиологическом растворе, после чего замешивали с концентрированной смесью рациона в дозе 2,2 мг/гол. Для изучения внешнесекреторной функции поджелудочной железы проводили операцию по наложению дуоденального анастомоза. Панкреатический сок и химус собирали в течение 8 ч с интервалом 60 мин. Определяли активность амилазы, протеаз, липазы. Учитывали содержание NO-метаболитов в плазме крови, а также активность трипсина. Переваримость корма оценивали в течении 7 сут в балансовых опытах по количеству потребленного животными корма, несъеденных остатков и выделенного кала. Коэффициент переваримости (КП) рассчитывали, как отношение количества переваренных питательных веществ к поступившим в организм. В кале и кормах анализировали содержание питательных веществ: сухого вещества, сырого протеина, жира и золы. Кровь для оценки морфологических и биохимических показателей брали утром натощак на 7-е сут эксперимента. Включение в жировые рационы телят УДЧ Fe способствовало достоверному (р ≤ 0,05) увеличению переваримости сырого жира, органического вещества и безазотистых экстрактивных веществ, тогда как переваримость сырой клетчатки и сырого протеина снижалась. Дополнительное обогащение рационов УДЧ Fe и жировыми компонентами оказывало стимулирующее влияние на панкреатическую секрецию, приводя к увеличению количества продуцируемого сока. Под влиянием УДЧ Fe избирательно изменялась активность пищеварительных ферментов поджелудочной железы. При включении в контрольный рацион УДЧ Fe наблюдалось повышение активности липазы на 35,7 %, кишечных протеаз - на 43,1 % на фоне уменьшения амилолитической активности на 28,8 %. Введение УДЧ Fe в рационы, включающие подсолнечное и соевое масла, снижало ферментативную активность поджелудочной железы относительно контроля: в III группе усилилась активность липазы и кишечных протеаз соответственно на 12,1 и 16,7 % (р ≤ 0,05), в V группе - на 133,2 и 38,4 % (р ≤ 0,05). Дополнительное введение в рацион телят жировых компонентов самостоятельно и в комплексе с УДЧ привело к повышению содержания NO-метаболитов во всех опытных группах относительно контрольного показателя. При замене контрольного рациона на жировые отмечали повышение содержания трипсина во II группе на 106,6 % (р ≤ 0,05), в IV группе - на 130,9 % (р ≤ 0,05), ышвведение УДЧ Fe способствовало снижению этого показателя. При морфологическом анализе было зафиксировано статистически значимое (р ≤ 0,05) повышение содержания гемоглобина в крови телят из опытных групп: в I группе - на 9,7 %, во II - на 31,2 %, в III - на 41,9 %, в IV - на 28,0 %, в V - на 30,1 %. Биохимический анализ крови показал, что все изучаемые параметры находились в пределах допустимых физиологических норм, однако следует отметить, что УДЧ Fe оказывали стимулирующее воздействие на белковый, жировой и угле-водный обмены в организме. Отмечено достоверное повышение коэффициента де Ритиса в группах, получавших УДЧ Fe на фоне жировых рационов: в III группе он составил 3,98, в V группе - 4,1 (р ≤ 0,05). Билирубиновый индекс относительно контроля повышался на 17,8 % (р ≤ 0,05) в I группе и на 5,5 % (р ≤ 0,05) - в IV группе, во всех других группах значения БИ были ниже, чем в контроле.
Ультрадисперсные частицы, железо, морфология крови, биохимия крови, поджелудочная железа, ферменты, панкреатический сок, химус, крупный рогатый скот, жиры, подсолнечное масло, соевое масло
Короткий адрес: https://sciup.org/142235680
IDR: 142235680 | DOI: 10.15389/agrobiology.2022.2.328rus
Список литературы Адаптационные процессы в пищеварительной системе при введении ультрадисперсных частиц железа в жировые рационы крупного рогатого скота
- Зенова Н.Ю., Назарова А.А., Полищук С.Д. Влияние ультрадисперсного железа на рост и развитие крупного рогатого скота. Молочное и мясное скотоводство, 2010, 1: 30-32.
- Калагина Л.С. Клиническое значение определения показателей трипсина в сыворотке крови (обзор). Медицинский альманах, 2010, 1: 281-283.
- Вертипрахов В.Г., Егоров И.А., Андрианова Е.Н., Грозина А.А. Физиологические аспекты использования разных растительных масел в кормлении цыплят-бройлеров (Gallus gallus L.). Сельскохозяйственная биология, 2018, 53(4): 811-819 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.6.1159rus).
- Hartanto R., Cai L., Yu J., Zhang N., Sun L., Qi D. Effects of supplementation with monensin and vegetable oils on in vitro enteric methane production and rumen fermentability of goats. Pakistan Journal of Agricultural Sciences, 2017, 54(3): 693-698 (doi: 10.21162/PAKJAS/17.4347).
- Santra A., Banerjee A., Das S.K. Еffect of vegetable oils on ciliate protozoa, methane yield, enzyme profile and rumen fermentation in vitro. Animal Nutrition and Feed Technology, 2013, 13(2): 181-193.
- Oldick B.S., Firkins J.L. Effects of degree of fat saturation on fiber digestion and microbial protein synthesis when diets are fed twelve times daily. Journal of Animal Science, 2000, 78(9): 2412-2420 (doi: 10.2527/2000.7892412x).
- Plascencia A., Mendoza G.D., Vásquez C., Zinn R.A. Relationship between body weight and level of fat supplementation on fatty acid digestion in feedlot cattle. Journal of Animal Science,2003, 81(11): 2653-2659 (doi: 10.2527/2003.81112653x).
- Левахин Ю.И., Нуржанов Б.С., Рязанов В.А., Джуламанов Е.Б. Изменения микробиоценоза рубца, крови и переваримость сухого вещества рациона при введении бычкам совместно c жировой добавкой ультрадисперсных частиц железа. Аграрный вестник Урала, 2019, 192(1): 53-59 (doi: 10.32417/1997-4868-2020-192-1-53-59).
- Калашников А.П., Фисинин В.И., Щеглов В.В., Клейменов Н.И. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. М., 2003.
- Шейда Е.В., Русакова Е.А., Сипайлова О.Ю., Cизова Е.А., Лебедев С.В. Токсические эффекты ультрадисперсных форм металлов (Mo и MoO3) в эксперименте in vivo. Сельскохозяйственная биология, 2020, 55(6): 1171-1181 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.6.1171rus).
- Gülşen N., Umucalilar H.D., Inal F., Hayirli A. Impacts of calcium addition and different oil types and levels on in vitro rumen fermentation and digestibility. Archives of Animal Nutrition, 2006, 60(6): 443-453 (doi: 10.1080/17450390600973634).
- Hassan S., Hassan F.U., Rehman M.S.U. Nano-particles of trace minerals in poultry nutrition: potential applications and future prospects. Biol. TraceElem. Res., 2020, 195(2): 591-612 (doi: 10.1007/s12011-019-01862-9).
- Фисинин В.И., Вертипрахов В.Г., Титов В.Ю., Грозина А.А. Динамика активности пищеварительных ферментов и содержание депонированного оксида азота в плазме крови петушков после кормления. Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова, 2018, 104(8): 976-983 (doi: 10.7868/S0869813918070080).
- Corring T. The adaptation of digestive to the diet: Its physiological significante. Reprod. Nutr. Develop., 1980, 20(4B): 1217-1235 (doi: 10.1051/rnd:19800713).
- Clary J., Mitchell Jr. G.E., Bradley N.W. Pancreatic amylase activity from ruminants fed different rations. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, 1969, 47(2): 161-164 (doi: 10.1139/y69-027).
- Duthie C.A., Troy S.M., Hyslop J.J., Ross D.W., Roehe R., Rooke J.A. The effect of dietary addition of nitrate or increase in lipid concentrations, alone or in combination, on performance and methane emissions of beef cattle. Animal, 2018, 12(2): 280-287 (doi: 10.1017/S175173111700146X).
- Eastridge M.L. Major advances in applied dairy cattle nutrition. Journal of Dairy Science, 2006, 89(4): 1311-1323 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(06)72199-3).
- Синещеков А.Д. Процессы питания и нервная регуляция их у сельскохозяйственных животных. Тезисы докладов VIII Всесоюзного съезда физиологов, биохимиков, фармакологов. М., 1955: 736.
- Батоев Ц.Ж. Динамика сокоотделения и выделение ферментов поджелудочной железы у птиц. Физиологический журнал СССР имени И.М. Сеченова, 1972, 58 (11): 1771-1773.
- Батоев Ц.Ж. Фотометрическое определение активности протеолитических ферментов поджелудочного сока по уменьшению концентрации казеина. Вопросы физиологии и патологии животных: Сборник трудов Бурятского государственного сельскохозяйственного института, 1971, 25: 22-26.
- Батоев Ц.Ж. Физиология пищеварения птиц. Улан-Удэ, 2001.
- Мажитова М.В. Спектрофотометрическое определение уровня метаболитов монооксида азота в плазме крови и ткани мозга белых крыс. Современные проблемы науки и образования, 2011, 3.
- Association of Official Agricultural Chemists. Official methods of analysis. 16th edition. Association of Official Agricultural Chemists, Washington DC, 1995.
- Hashemi S., Loh T., Foo H., Zulkifli I., Bejo M. Small intestine morphology, growth performance and nutrient digestibility of young broilers affected by different levels of dietary putrescine. Journal of Animal and Poultry Sciences, 2014, 3(3): 95-104.
- Humer E., Kröger I., Neubauer V., Reisinger N., Zebeli Q. Supplementation of a clay mineral-based product modulates plasma metabolomic profile and liver enzymes in cattle fed grain-rich diets. Animal, 2019, 13(6): 1214-1223 (doi: 10.1017/S1751731118002665).
- Hansen S.L., Ashwell M.S., Moeser A.J., Fry R.S., Knutson M.D., Spears J.W. High dietary iron reduces transporters involved in iron and manganese metabolism and increases intestinal permeability in calves. Journal of Dairy Science, 2010, 93(2): 656-65 (doi: 10.3168/jds.2009-2341).
- Jampilek J., Kos J., Kralova K. Potential of nanomaterial applications in dietary supplements and foods for special medical purposes. Nanomaterials, 2019, 9(2): 296 (doi: 10.3390/nano9020296).
- Lebedev S.V., Sheida E., Vertiprakhov V., Gavrish I., Kvan O., Gubaidullina I., Ryazanov V., Miroshnikov I. A study of the exocrinous function of the cattle pancreas after the introduction of feed with a various protein source in rations. Bioscience Research, 2019, 16(3): 2553-2562.
- Lebedev S.V., Gavrish I.A., Shejda E.V., Miroshnikov I.S., Ryazanov V.A., Gubajdullina I.Z., Makaeva A.M. Effect of various fats on digestibility of nutrients in diet of сalves. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science,2019, 341: 012066 (doi: 10.1088/1755-1315/341/1/012066).
- Khan Z., Al-Thabaiti S.A. Green synthesis of zero-valent Fe-nanoparticles: catalytic degradation of rhodamine B, interactions with bovine serum albumin and their enhanced antimicrobial activities. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2018, 180: 259-267 (doi: 10.1016/j.jphotobiol.2018.02.017).
- Вертипрахов В.Г., Грозина А.А., Фисинин В.И. Внешнесекреторная функция поджелудочной железы кур-несушек (GallusgallusL.) при добавлении в корм различных растительных масел. Сельскохозяйственная биология, 2020, 55(4): 726-737 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.4.726rus).
- Lieu P.T., Heiskala M., Peterson P.A., Yang Y. The roles of iron in health and disease. Molecular Aspects of Medicine, 2001, 22(1-2): 1-87 (doi: 10.1016/s0098-2997(00)00006-6).
- Mody V.V., Siwale R., Singh A., Mody H.R. Introduction to metallic nanoparticles. J. Pharm. Bioallied Sci., 2010, 2(4): 282-289 (doi: 10.4103/0975-7406.72127).
- Naik P.K. Bypass fat in dairy ration-a review. Animal Nutrition and Feed Technology, 2013, 13: 147-163.
- Вертипрахов В.Г., Грозина А.А., Долгорукова А.М. Активность ферментов поджелудочной железы у цыплят-бройлеров на разных этапах пищеварения. Сельскохозяйственная биология, 2016, 4(51): 509-515 (doi: 10.15389/agrobiology.2016.4.509rus).
- Фисинин В.И., Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Грозина А.А., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А. Активность пищеварительных ферментов в дуоденальном химусе и плазме крови у исходных линий гибридов мясных кур при использовании биологически активных добавок в рационе. Сельскохозяйственная биология, 2017, 6(52): 1226-1233 (doi: 10.15389/agrobiology.2017.6.1226rus).
- Palmquist D.L., Jenkins T.C. A 100-year review: fat feeding of dairy cows. Journal of Dairy Science,2017, 100(12): 10061-10077 (doi: 10.3168/jds.2017-12924).
- Al-Qushawi A., Rassouli A., Atyabi F., Peighambari S. M., Esfandyari-Manesh M., Shams G., Yazdani A. Preparation and characterization of three tilmicosin-loaded lipid nanoparticles: physicochemical properties and in-vitro antibacterial activities. Iran. J. Pharm. Res., 2016, 15(4): 663-676.
- Подоксенов Ю.К., Каменщиков Н.О., Мандель И.А. Применение оксида азота для защиты миокарда при ишемической болезни сердца. Анестезиология и реаниматология, 2019, 2: 34-47 (doi: 10.17116/anaesthesiology201902134).
- Rama Rao S.V., Prakash B., Raju M.V.L.N., Panda A.K., Kumari R.K., Pradeep Kumar Reddy E. Effect of supplementing organic forms of zinc, selenium and chromium on performance, anti-oxidant and immune responses in broiler chicken reared in tropical summer. Biological Trace Element Research, 2016, 172(2): 511-520 (doi: 10.1007/s12011-015-0587-x).
- Экзокринная недостаточность поджелудочной железы /А.А. Нижевич, О.А. Малиевский, А.Я. Валиулина, Л.В. Яковлева, Р.М. Файзуллина (сост.). Уфа, 2017.
- Hirota M, Ohmuraya M., Baba H. The role of trypsin, trypsin inhibitor, and trypsin receptor in the onset and aggravation of pancreatitis. J. Gastroenterol., 2006, 41(9): 832-836 (doi: 10.1007/s00535-006-1874-2)
- Snook J.T. Adaptive and nonadaptive changes in digestive enzyme capacity influencing digestive function. Feder. Proc., 1974, 33(1): 88-93.
- Farouk S.N., Muhammad A., Aminu M.A. Application of nanomaterials as antimicrobial agents: a review. Archives of Nanomedicine: Open Access Journal, 2018, 1(3): 59-64 (doi: 10.32474/anoaj.2018.01.000114).