Активность компонентов системы гомеостаза коров и их продуктивность под влиянием препарата нанокремний

Введение. В практике биологической науки большое внимание уделяется вопросам изучениям особенностей минерального метаболизма в организме животных в зависимости от возраста, физиологического состояния и продуктивности. На практике до сих пор используются микродобавки в виде неорганических солей для восполнения дефицита микроэлементов в кормах, без учета в рационе их диспаритета, наличия антагонистических синергетических отношений между ними (Арсанукаев и др., 2017).

Многими исследователями применяется введение в рацион животных минеральных веществ в виде комплексонатов (хелатов), которые представляют собой комплекс микроэлементов (железа, меди, цинка, кобальта, йода) с органическим лигандом -этилендиаминдиянтарной кислотой (ЭДДЯК) (Алексеева и др., 2013).

Так как корма нашей зоны бедны микроэлементами - это может сказываться на обмене веществ и привести к снижению продуктивности. Своевременное обеспечение организма недостающими микроэлементами способствует нормализации процессов обмена веществ, повышению продуктивности животных, сопротивляемости к болезням и неблагоприятным факторам окружающей среды.

Необходимо создавать качественные условия содержания и кормления животных, которые обеспечивают оптимальное течение процессов обмена веществ в их организме (Рыжов, 2004), для проявлений способностей организма, обусловленных генетически, синтезировать высококачественную продукцию (Ахметова, 2009). Важно, чтобы животные, кроме основных питательных веществ, по которым обычно контролируют полноценность рациона, получали и другие биологически активные вещества (Хохрин, 2004). Среди них группа минеральных элементов, которая играет в организме важную роль, но содержится в кормах в малых количествах - так называемые микроэлементы, занимает особое место. Как установлено в настоящее время, микроэлементы, как металлокомпоненты, входят в состав многих гормонов, витаминов, ферментов (Рыжов, 2004), активируют или ингибируют их действие (Чернова, 2011) и таким образом, обеспечивают интенсивность процессов обмена веществ и их физиологическую функцию (Комкова, 2009). В настоящее время в организме млекопитающих найдено более 70 микроэлементов, изучено их значение для жизнедеятельности, развития и интенсивного роста животных (Георгиевский и др., 1979; Рыжов, 2004).

В практических условиях, особенно при одностороннем, несбалансированном, неполноценном питании, чаще всего отмечают дефицит в кормах, а, следовательно, и в организме животных, ряда микроэлементов. Этот дефицит приводит к расстройству обмена веществ, что влечет за собой снижение иммунитета, замедляется интенсивность процессов пищеварения, тем самым, хуже используются питательные вещества корма, тормозится рост и развитие животных, ухудшаются функции воспроизводительной системы и т.д. (Кондрахин и др., 1985; Рыжов, 2004; Самохин, 1981).

Так как нет четко отработанных методов диагностики нарушений обмена веществ - лечение часто запаздывает.

Клинические признаки проявления дефицита в начальной стадии нетипичны. В практических условиях часто наблюдается комплексный дефицит микроэлементов, что еще более осложняет диагностику расстройства обмена веществ (Менькин, 1997; Уразаев и др., 1990).

В настоящее время отмечен особый интерес к профилактике и лечению многих нарушений обмена веществ с помощью ультрадисперсных порошков металлов (УДПМ).

В последние годы (1998-2007 гг.), такими учеными как: Г.Э. Фолманис, Г.В. Павлов, А.П. Райкова, Л.В. Коваленко, Н.Н. Глущенко были проведены исследования, которые показали некоторые отличия УДПМ от известных ранее форм микродобавок (Назарова, 2009; Чурилов, 2010). УДПМ способствуют эффективному повышению продуктивности сельскохозяйственных животных и растений, они экологически безопасны и экономически выгодны. Исследования показали, что применение УДПМ в растениеводстве, кормопроизводстве и животноводстве эффективнее, чем применение ранее известных форм микродобавок (Чурилов, 2010). При использовании УДПМ урожайность сельскохозяйственных культур увеличивается в среднем на 20 %, увеличивается естественная устойчивость животных к заболеваниям и снижаются потери молодняка в среднем на 40 % (Назарова, 2009; Полищук, 2010; Чурилов, 2010).

Учитывая вышеизложенное, исследование биологических эффектов ультрадисперсных порошков металлов (УДПМ) и внедрение их в практику является актуальной и перспективной задачей.

В последние годы ведутся исследования по выяснению роли в живом организме недостаточно изученных минеральных веществ. К их числу относится кремний. Появление новых природных, химических и микробиологических соединений кремния положило начало их исследованию в медицине, ветеринарии.

Препарат нанокремний - это смесь минеральных компонентов (меди, цинка, железа) на основе кремний содержащих материалов. На препарат имеется экспертное заключение по результатам лабораторных исследований и в соответствии с классификацией опасности по ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества», данный препарат относится к малоопасным веществам (Захаров, 2015).

Такие микроэлементы, как железо, медь, йод, кобальт, цинк, марганец, молибден, селен, фтор, играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Они содержатся во всех тканях организма, но в больших количествах, в так называемых, депо микроэлементов -печени, селезенке, костях, почках, коже, поджелудочной железе и др. Биогенные микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов, структур клеток, цитоплазмы, крови, лимфы, тканевой жидкости и являются обязательными компонентами внутриклеточной среды (Алексеева и др., 2013).

В поддержании гомеостаза организма важная роль принадлежит крови и ее гомеостатическим механизмам. Есть основания считать, что степень успешности корректирующего воздействия биоэлементов на живой организм зависит от того, в каком состоянии они в организм попадают.

Методика. Целью наших исследований явилось изучение влияния препарата нанокремний на молочную продуктивность коров и физиологическое состояние их организма.

Продолжительность опыта составила 60 дней. В данной статье приводятся показатели за 30 дней эксперимента. Животных отбирали методом групп-аналогов. Было сформировано 2 группы: контрольная и опытная. Животных отбирали по продуктивности и году лактации. Все коровы в нашем опыте 1 лактации.

Согласно схеме опыта животные контрольной группы получали основной рацион, а животные опытной группы основной рацион и добавку нанокремния в дозе 100 мг на 1 голову в сутки, растворяя в воде и поливая комбикорм (по рекомендации производителя) (табл. 1).

Данный препарат рекомендован к использованию, так как Тверская область дефицитна по йоду, кобальту и меди.

Таблица 1

Схема опыта

Группы животных	Количество животных в группе	Состав рациона
I(контрольная)	5	ОР - основной рацион
II (опытная)	5	ОР + препарат нанокремний

В течение опыта животные получали корма согласно рекомендуемым детализированным нормам РАСЫ (2003 г.). В рацион для дойных коров входили следующие корма: силос кукурузный, сенаж, зеленая масса, комбикорм.

У животных для исследования брали кровь из яремной вены. Определяли экономическую эффективность использования препарата.

Для лабораторных исследований были взяты пробы крови у всех животных в каждой из исследуемых групп (первой контрольной и второй опытной) для определения морфологических, биохимических и всех остальных показателей крови в начале опыта и через 1 месяц.

Морфологические показатели крови: содержание количества эритроцитов (ед. измерения 1012/л); содержание количества лейкоцитов (ед. измерения 109/л); содержание гемоглобина (ед. измерения г/л); количества тромбоцитов (ед. измерения 109/л).

Показатели ферментативной активности крови: аланинаминотрансфераза (ед. измерения ед/л); аспартатаминотрансфераза (ед. измерения ед/л).

Клинический (гематологический) анализ крови выполнен на аппарате АВХ MICRO 60-ОТ18 (OpenTube), который является автоматизированным гематологическим анализатором для диагностирования цельной крови (invitro). Производителем данного анализатора является компания HORIBAABX, Франция. Биохимический анализ крови, был произведен на автоматическом биохимическом анализаторе Vitalab Flexor Е компании Vital Scientific N.V., Нидерланды. Статистическая обработка данных проводилась методом компьютерной программы по Коровяцкому.

Результаты и обсуждение. По результатам нашего эксперимента количество эритроцитов через 30 дней после начала опыта в организме коров опытной группы увеличилось на 4,95 % относительно начала эксперимента и на б % по сравнению с контрольной группой (табл. 2, рис. 1).

Нормы содержания форменных элементов в крови крупного рогатого скота составляют: эритроцитов - 5-7,5 -1012 г/л; лейкоцитов -4,5-12 -109 г/л; тромбоцитов - 200-500 -109 г/л; гемоглобина - 90-120 г/л.

Таблица 2 Клинические показатели крови коров

Показатели		Контрольная группа	Опытная группа
Количество эритроцитов (1012г/л)	Начало опыта	5,97±0,36	6,06±0,25
	Через 30 дней эксперимента	6,02±0,28	6,36±0,28*
Количество гемоглобина (г/л)	Начало опыта	91,40±5,52	96,20±4,55
	Через 30 дней эксперимента	92,00±5,26	101,60±5,60*
Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах (1012г/л)	Начало опыта	15,36±0,65	15,92±0,68
	Через 30 дней эксперимента	45,60±4,78	51,20±3,56*
Количество лейкоцитов (109г/л)	Начало опыта	9,44±2,03	7,54±0,50
	Через 30 дней эксперимента	9,36±1,45	9,08±0,75
Количество тромбоцитов (109г/л)	Начало опыта	340,00±62,96	308,80±24,90
	Через 30 дней эксперимента	278,20±31,69	337,00±8,00

■ Начало

Через 30 дней

Рис. 1 . Количество эритроцитов крови (1012 г/л)

Нормы содержания форменных элементов в крови крупного рогатого скота составляют: эритроцитов - 5-7,5 -1012 г/л; лейкоцитов -4,5-12 -109 г/л; тромбоцитов - 200-500 109 г/л; гемоглобина - 90-120 г/л.

Содержание вышеуказанных показателей крови относительно постоянно. Хотя и подвергается влиянию физиологического состояния организма, кормлению животных и воздействию факторов внешней среды. Эритроциты выполняют функцию переносчиков газов за счет содержания в своем составе гемоглобина.

Количество гемоглобина в крови коров опытной группы, получивших добавку нанокремний в дозе 100 мг на голову в сутки, увеличилось через 30 дней эксперимента на 5,6 %, а в крови коров контрольной группы на 0,7 % (табл. 2, рис. 2).

■ Начало

Через 30 дней

Рис. 2 . Количество гемоглобина (г/л)

Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах в крови коров опытной группы через 30 дней эксперимента превысило контрольную группу на 5,6 -1012 г/л (табл. 2, рис. 3).

Таким образом, указанные выше изменения свидетельствуют о повышении кроветворных функций организма опытных животных, т.е. введенный в организм лактирующих коров препарат нанокремний способствует повышению количества гемоглобина, эритроцитов в крови животных, а следствием этого является увеличение процессов интенсивности обмена веществ и повышение продуктивности коров в среднем на 30 %.

Количество тромбоцитов в крови коров опытной и контрольной групп находилось в норме и составило 279-300 -109г/л. Осуществление тромбоцитарного гемостаза обеспечивается тромбоцитами. Их образование непрерывно происходит в красном костном мозге путем отшнуровки от мегакариоцитов. Цитоплазма тромбоцитов содержит большое количество специфических органелл, в том числе а-гранул, лизосом и плотных гранул (Захаров, 2015). Также в кровяных пластинках имеются аппарат Гольджи, вакуоли, митохондрии и пероксисомы (Karamysheva. 2008). Можно предположить, что введение в рацион дойных коров препарата нанокремний стабилизировало количество тромбоцитов в крови коров, нормализовало их активность в тромбососудистых механизмах гомеостаза, т.е. в процессах свертывания крови.

Рис. 3 . Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах (1012 г/л)

По результатам анализа крови количество лейкоцитов находилось в норме у животных всех экспериментальных групп (7,549,44 ТО9 г/л) (табл. 2, рис. 4).

■ Начало

Через 30 дней

Рис. 4 . Количество лейкоцитов крови (109 г/л)

Следовательно, введение препарата нанокремний (в состав которого входят указанные выше микроэлементы, активизирующие свои функции в организме под действием кремния) способствует увеличению количества форменных элементов крови, что в свою очередь, повышает интенсивность окислительно-восстановительных процессов в организме и поддержанию его гомеостаза.

Содержание ACT в крови коров опытной группы, получивших добавку нанокремний, увеличилось через 30 дней эксперимента на 1,13 %, а в крови коров контрольной группы практически осталось без изменений (табл. 3, рис. 5). Содержание АЛТ в крови коров опытной группы увеличилось на 12,23 %, а в контрольной группе на 4,11 % (табл. 3, рис. 6).

АЛТ (аланинаминотрансфераза) и ACT (аспартатаминотрансфераза) - это специальные белки (ферменты), которые содержатся внутри клеток организма и участвуют в обмене аминокислот (веществ из которых состоят белки). Аланиновая аминотрансфераза переносит аланин, аспарагиновая трансаминаза -кислоту аспарагиновую.

Фермент ACT есть во всех тканях организма, но наиболее активен в сердечной мышце (миокарде). Менее активен он в поджелудочной железе и почках. Выявление уровня активности аспартатаминотрансферазы используется при диагностировании сердечных заболеваний.

По результатам наших исследований содержание указанных выше ферментов в крови коров находится в пределах нормы, что доказывает положительное влияние препарата нанокремний на физиологическое состояние организма животных при активных лактационных процессах в нем (табл. 3).

Таблица 3

Содержание ACT и АЛТ в крови коров

Показатели		Контрольная группа	Опытная группа
Среднее содержание ACT в крови эритроцитов (ед/л)	Начало опыта	130,04±16,94	107,96±10,13
	Через 30 дней эксперимента	129,28±24,78	109,18±15,09
Среднее содержание АЛТ в крови эритроцитов (ед/л)	Начало опыта	2б,26±2,49	29,60±2,69
	Через 30 дней эксперимента	27,34±2,26	33,22±2,98

Таблица 4

Показатели	Группы животных
	контрольная	опытная
Поголовье коров, гол.	5	5
Продолжительность периода опыта, дн.	30	30
Среднесуточная продуктивность коров, кг	34,0	37,4
Жирность молока, %	4,48	4,64
Валовой надой молока, ц	5100,0	5610,0
Валовой надой молока (в пересчете на базисную жирность), ц	6528,0	7437,26
Полная себестоимость 1 кг молока -всего, руб.:	18,90	17,21
в т.ч. затраты на минеральную добавку	-	0,013
Цена реализации 1 кг молока (высшего сорта), руб.	28,40	28,40
Выручка от реализации - всего руб.	185395,20	211218,18
Полная себестоимость - всего, руб.:	123379,20	127995,24
в т.ч. затраты на минеральную добавку	-	75
Прибыль - всего, руб.	62016,00	83222,94
Уровень рентабельности, %	50,3	65,0

Рис. 6. Количество АЛТ в крови (ед/л)

Анализ данных таблицы 4 показывает, что увеличение среднесуточной продуктивности коров и жирности молока в опытной группе (на 10,0 и 3,6 % по сравнению с контрольной группой) при введении в рацион препарата нанокремний обусловило снижение себестоимости 1 кг молока на 9 % и, как следствие, повышение уровня рентабельности на 14,7 % соответственно.

Выполненные расчеты полностью подтверждают повышение эффективности производства сырого молока при введении в рацион животных препарата нанокремний, что позволило: повысить продуктивность животных и жирность молока; восполнить нехватку микроэлементов в организме молочных коров.

Заключение. Таким образом, применяемый микроэлементный препарат (нанокремний) в рационе дойных коров корректирует гомеостатические процессы в организме животных, это отражается на их продуктивности и уровне рентабельности.

Алексеева Л.В. Активность компонентов системы гомеостаза коров и их продуктивность под влиянием препарата нанокремний / Л.В. Алексеева, Ф.Г. Деменик, А.С. Савина // Вести. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2018. № 2. С. 274-285.

■ Начало

Через 30 дней

Рис. 5. Количество ACT в крови (ед/л)

Эффективность исследований