Активность стресс-лимитирующих антиоксидантных ферментов в крови бычков, содержащихся в лесостепной зоне Южного Урала

Сохранение продуктивного здоровья животных зависит от способности организма адаптироваться и сохранять свой гомеостаз в неадекватных условиях внешней среды. Особенно это актуально при ведении животноводства на техногенно загрязненных тяжелыми металлами территориях.

Противотоксикационная защита организма обеспечивается совокупным действием ее различных систем. Важнейшее значение в этих процессах принадлежит нервной, иммунной системам, а также метаболическим процессам, протекающим в организме, которые в ответ на токсические и чужеродные объекты, формируют адаптацию. В адаптационных процессах основную роль играет соотношение стресс-реализирующих и стресс-лимитирующих систем [3].

Ограничение стресс-систем на уровне органов и тканей происходит за счет активации         стресс-лимитирующих антиоксидантных систем, включающих в себя антиоксидантные ферменты (каталазу, супероксиддисмутазу, глутатионпероксидазу), а также антиоксиданты - токоферола, витамина А, аскорбиновой кислоты. Повреждающими агентами для органических макромолекул являются активные формы кислорода (АФК), образующиеся в ряде физикохимических процессов в организме. Главными активными формами кислорода являются супероксидные радикалы, перекись водорода, гидроксильные (свободные) радикалы, синглетные формы кислорода.

Основные механизмы появления АФК в организме связаны обычно с нарушениями функционирования электроннотранспортных цепей митохондрий или микросом, а также при изменении свойств дегидрогеназ. Особняком стоит нормальный процесс формирования АФК фагоцитами в ходе стимуляции неспецифической защиты организма.

Синглетный кислород агрессивен в отношении биосубстратов, в особенности в отношении молекул с двойной связью: конечным итогом таких реакций обычно является образование гидроперекисей органических молекул, обладающих высокой биологической агрессивностью. Это один из важнейших процессов перекисного окисления ненасыщенных липидов в биомембранах. В присутствии металлов переменной валентности эти продукты запускают цепные реакции окислительной деградации биомолекул [1].

Главными прерывающими цепь антиоксидантами в условиях in vivo являются медьсодержащие соединения -супероксиддисмутаза и церулоплазмин.

Супероксиддисмутаза (СОД), содержащаяся во внутриклеточных компонентах эритроцитов и тканей живых организмов, защищает аэробные макроорганизмы от повреждающего действия супероксидрадикала и его разложение до воды и кислорода.

Дисмутация супероксидных анион-радикалов под действием СОД в биологических тканях ведет к образованию перекиси водорода, способной легко проникать через мембраны клеток. В присутствии ионов переходных металлов перекись водорода может давать высокоактивный гидроксильный радикал. Этому процессу препятствуют главные высокоактивные ферменты антиоксидантной защиты организма:

каталаза и глутатион-пероксидаза.

Каталаза расщепляет перекись водорода, до которой дисмутирует супероксидный радикал, до молекул воды и молекулярного кислорода. В клетках каталаза в основном сосредоточена в пероксисомах, в которых содержатся и ферменты, продуцирующие перекись водорода, необходимую в ходе ряда процессов жизнедеятельности организма, в частности, в процессах иммунной защиты.

Флавопротеид глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион. Восстановленный глутатион - главный антиоксидант эритроцитов - является акцептором гидроксильного иона и синглетного кислорода и служит коферментом при восстановлении метгемоглобина в функционально активный гемоглобин. С помощью восстановленного глутатиона осуществляется детоксикация перекисей и гидроперекисей, которые образуются при реакции активных радикалов кислорода с ненасыщенными жирными кислотами мембраны эритроцитов.

От перекисного окисления липидные мембраны защищает мультифункциональный белок -церулоплазмин, который обладает активностью ферроксидазы, аминоксидазы и частично СОД. Церулоплазмин является основным антиоксидантом плазмы, который ингибирует и защищает липиды мембран от окисления и механизм его действия существенно отличается от механизма СОД, которая образует перекиси и является внутриклеточным ферментом. С помощью пары ионов меди (II) ЦП связывает супероксидный ион-радикал и восстанавливает кислород до воды.

Учитывая выше изложенное, целью работы явилось изучение активности локальных стресс-лимитирующих систем (церулоплазмина, супероксиддисмутазы, глутатионредуктазы и каталазы) в крови бычков герефордской породы и возможности коррекции их физиологического статуса в условиях техногенеза.

Материал и методы. Научнопроизводственный опыт проводился в ОАО ПКЗ «Дубровский» Красноармейского района Челябинской области. Для оценки физиологического состояния стресс- лимитирующих систем организма бычков были проведены 3 серии опытов: в 6месячном, 9-месячном и 15- месячном возрасте животных. В качестве биологически активной добавки применяли витартил (опал-кристобалит). По принципу парных аналогов были сформированы 3 группы: 1-контрольная и 2 опытные. Бычкам второй группы при достижении ими 3-,6- и 9-месячного возраста витартил задавали с кормом по 15 дней, а в 3 группе продолжительность скармливания биологически активной добавки в указанные возрастные периоды составила 30 дней. При выполнении исследований активность супероксиддисмутазы (СОД) (К.Ф. 1.15.1.1.) определяли по методу С. Чевари и др. (1985 г.); активность каталазы (К.Ф. 1.11.1.6.) определяли методом Мамонтова Н.С. и др. (1994 г.); определение церулоплазмина (ЦП) в сыворотке крови проводили модифицированным методом Ревина (Бестужева СВ., Колб В. Г., 1976 г.); активность глутатионредуктазы (К.Ф.1.6.4.2.) устанавливали по реакции окисленного глутатиона с НАДФН [2].

Анализ результатов исследования первой серии опытов показал, что активность СОД в сыворотке крови бычков, которым в возрасте шести месяцев в течение 15 дней задавали с кормом витартил, повысилась, но незначительно: на 4, 11%(U), каталазы – на 3,05%, ГЛ – на 9,15% (p<0,05), по сравнению с контролем (таблица 1). Активность церулоплазмина практически не изменилась и составила 16,70±0,02 мг% против 16,41±0,072 мг% в контроле. Активность СОД в сыворотке крови бычков, которым задавали с кормом витартил 30 дней (3 группа), увеличилась на 17,02% (p<0,01), каталазы – на 12,10% (p<0,05), ГЛ – на 10,70% (p<0,05) и ЦП – на 10,70% (p<0,01), по сравнению с контролем.

Во второй серии опытов (9-месячный возраст) активность антиоксидантных стресс-лимитирующих ферментов у бычков, которые получали биологическую добавку на протяжении 15 дней (2 группа), активность СОД, каталазы, ГЛ и ЦП составила 1,01±0,001U(у.е.а.); 569,70±30,03н/моль/мг белка/мин., 9,05±0,143 н/моль/мг белка/мин и 16,18±0,04 мг% соответственно и была ниже, чем у бычков в контроле на 3,40; 10,20 (Р<0,01); 1,36 и 2,14%.

Таблица 1 – Влияние биологической добавки витартил на динамику активности антиоксидантных ферментов в крови у бычков ( X ±S x ; n=6)

Показатели Периоды жизни телят	СОД (у.е.а.)	Каталаза (н/моль/мг белка мин)	Глутатионредуктаза (н/моль/мг белка мин)	Церулоплазмин (мг%)
1-ая серия опытов
Контроль	1,05±0,001	634,40±38,39	9,18±0,036	16,41±0,072
6 месяцев - витартил 15 дней	1,09±0,03U 104%	653,43±4,01U 103%	10,02±0,04* 109,15%	16,70±0,02 102,76%
6 месяцев - витартил 30 дней	1,22±0,05** 117%	710,50±30,01* 112%	10,46±0,034* 110,7%	18,16±0,034* 110,7%
2-ая серия опытов
Контроль	1,05±0,01	634,40±30,39	9,18±0,0036	16,41±0,0072
9-месячные, получавшие витартил в 6 месяцев (15 дней)	l,01±0,004U 96,6%	569,70±30,03U 89,8%	9,05±0,043 U 98,64%	16,18±0,0080U 98,58%
9-месячные, получавшие добавку в 6 месяцев (30 дней)	1,16±0,0015* 110,47%	656,60±40,04 103,5%	9,73±0,033U 106%	17,06±0,076U 104%
4-ая серия опытов
Контроль	1,04±0,060	560,41±4,01	9,01±0,060	15,68±0,051
15-месячные, получавшие витартил в 6 месяцев (15 дней)	0,76±0,0043*** 73%	459,53±45,23** 82%	6,31±0,0045** 78%	12,70±0,0043* 81%
15-месячные, получавшие добавку в 6 месяцев (30 дней)	0,94±0,024 U 90%	527,00±35,07 U 94%	8,47±0,070U 94%	16,70±0,02U 102,76%

Примечание: достоверность отличий от соответствующего контроля: * - р<0,05, ** - р<0,01, *** - (р<0,001).

Следует отметить, что данная закономерность была характерна и при сравнении полученных результатов исследования с исходным уровнем. У 9-месячных бычков, которым в корм добавляли биодобавку в течение 30 дней (3 группа), активность СОД была увеличена на 10,47% (p<0,05), каталазы – на 3,51%, ГЛ – на 6,07%(U) и ЦП – на 4,00%, по сравнению с контролем.

В третьей серии опытов у 15- месячных телят, получавших добавку в течение 15 дней в сыворотке крови активность фермента СОД снизилась на 27 ,02% (p<0,01) и составила 0.76±0,001у.е.а. ; каталазы – на 18,03% (p<0,01) или до 459,33±14,0 1 н/моль/мг белка/

мин ; ГЛ – на 22,10% (p<0,01) или до 6,31±0,045 в н/моль/мг белка/ мин и ЦП – на 18.97% или до 12,70±0,043 мг%, по сравнению с контролем.

Таким образом, только у 6-месячных телят активность ферментов СОД, каталазы, ГЛ и ЦП была максимальной. В последующие возрастные сроки наблюдалось стабильное снижение активности ферментов. Если учесть, что супероксиддисмутаза и каталаза составляют первую линию защиты от свободных радикалов, церулоплазмин является универсальным внеклеточным «гасителем» свободных радикалов, а глутатионредуктаза поддерживает

достаточный уровень активного глутатиона, осуществляющего свидетельствуют о снижении интенсивности процессов детоксикацию перекиси и гидроперекисей, то выявленные пероксидации липидов в организме бычков под действием витартила. закономерности в динамике антиоксидантных ферментов

ЛИТЕРАТУРА: 1. Владимиров, Ю.А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. – М.: Наука, 1972. – 252 с. 2. Кондрахин, И.П. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: справочник / И.П. Кондрахин. – М.: КолосС, 2004.-520 с. 3. Меерсон, Ф.З. Адаптационная медицина: концепция долговременной адаптации / Ф.З. Меерсон. – М: Дело, 1993. – 138 с.

АКТИВНОСТЬ СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИХ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ В КРОВИ БЫЧКОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА

Фаткуллин Р.Р., Таирова А.Р.

Резюме

Снижение активности супероксиддисмутазы и каталазы, составляющих первую линию защиты от свободных радикалов, церулоплазмина -универсального внеклеточного «гасителя» свободных радикалов и глутатионредуктазы, поддерживающей достаточный уровень активного глутатиона, осуществляющего детоксикацию перекиси и гидроперекисей свидетельствует о снижении интенсивности процессов пероксидации липидов в организме бычков под действием витартила.

ACTIVITY OF STRESS-LIMITIRUYUSHCHIH OF ANTIOXIDANT ENZYMES IN BLOOD OF THE BULL-CALVES CONTAINING IN THE FORESTSTEPPE ZONE OF SOUTH URAL

Fatkullin R.R., Tairova A.R.