Белки крови и их информативность в оценке адапатционных ресурсов кур при технологическом стрессе

В настоящее время в современном птицеводстве используются высокопродуктивные кроссы птиц, которые приспособлены к нормируемым условиям кормления и содержания [1]. Однако на большинстве российских птицефабрик для повышения рентабельности производства очень часто нарушают некоторые технологические параметры, в том числе и плотность посадки птиц в клетке. Установлено, что при его превышении в среднем на 25 % в организме птиц нарушается гомеостаз, снижается резистентность, сохранность и продуктивность. При этом возникает гиподинамия и социальные конфликты [2, 3].

Адаптационный потенциал птиц, в первую очередь, сопряжен с белковым составом клеток органов и тканей организма. Это обусловлено тем, что белки являются важнейшим пластическим материалом и служат резервом аминокислот, поддерживают в крови и клетках организма онкотическое давление и за счет этого распределение воды и растворенных в ней соединений, обеспечивают транспорт катионов металлов (кальций, железо, медь, магний, цинк, марганец, кобальт и т.д.), образуя с ними металлопротеиды, регулируют реакцию среды, обладая буферными свойствами, участвуют в регуляторных процессах, входя в состав различных биорегуляторов (гормоны, ферменты и т.д.) [1, 4, 10, 12, 13]. Поэтому обязательным участником приспособительных процессов в организме птиц являются белки.

Доказано, что белки крови используются в организме животных и птиц в качестве энергетического материала в ходе их адаптации к действию транспортного [7, 8, 12, 14] и вибрационного стресс- фактора [15], определяя катаболическую направленность метаболических процессов, что является результатом реализации биологических эффектов гормонов коры надпочечников (глюкокортикоидов) [8]. В тоже время в научной литературе практически отсутствуют исследования, в которых охарактеризована изменчивость кортикостерона, кортизола и протеинограммы крови в организме птиц яичного направления продуктивности в ходе приспособления их организма к стрессовому действию технологического фактора – плотность посадки в одной клетке стандартного размера.

В связи с этим цель работы явилась оценка вариабельности уровня глюкокортикоидов (кортикостерона, кортизола) и белковых параметров в крови кур несушек кросса Ломанн ЛСЛ-классик в ходе стресс-реакции, инициированной воздействием технологического стресс-фактора (плотность посадки в клетке).

Материал и методы исследований. Экспериментальная часть работы выполнена на базе ПАО «Челябинская птицефабрика» в 2018-2019 годах. Объектом исследования служили куры промышленного стада кросса Ломанн ЛСЛ-классик в 52-недельном возрасте c живой массой 1716-1769 г, которые содержались в четырехъярусных клеточных батареях. Ширина одной клетки составила 600 мм, глубина 605 мм, высота фасада 455 мм, высота тыла 380 мм, вместимость – 8 голов. Влажность воздуха в птичнике колебалась в пределах 67-68 %, температура воздуха 21,1 – 21,3 °C. Продуктивность кур по промышленному стаду составила 90,5 % (по паспорту кросса 85,3 %).

Для моделирования экспериментального стресса в качестве стресс-фактора использовали плотность посадки птиц в клетке, определяющая величину метаболической массы на единицу площади, уровень терморегуляции организма и мышечной активности. С этой целью на 2 ярусе клеточной батареи было сформировано три группы: I группа – контрольная, плотность посадки птиц составила 8 голов, соответствуя нормативу; во II опытной группе плотность посадки была увеличена в 1,5 раза (n=12), в III опытной группе – в 2 раза (n=16).

Материалом исследований служила кровь, забор которой проводили из подкожной подкрыльцовой вены, расположенной на внутренней поверхности крыла. Место взятия крови ближе к локтевому суставу, очищали от пуха, кожу дезинфицировали 70 % спиртом, и прокалывали вену, направляя иглу вдоль вены срезом вверх. Кровь у птиц контрольной и опытной групп брали до эксперимента (фоновые показатели), а также через 2, 4 и 24 часа после изменения плотности посадки в клетке.

В плазме крови определяли концентрацию общего белка, альбуминов (Alb), мочевины, мочевой кислоты, активность аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) с помощью стандартных наборов реактивов «Экосервис», «Абрис»и «Витал Диагно-стикСпб». Количество глобулинов (Gl), альбумин-глобулиновый (Alb/Gl) коэффициент, соотношения между общим белком и мочевиной (ОБ/мочевина), общим белком и мочевой кислотой (ОБ/мочевая кислота), альбуминами и мочевиной (Alb/мочевина), альбуминами и мочевой кислотой (Alb/мочевая кислота), активностью ферментов переаминирования (АлАТ/АсАТ) находили расчетным методом. Уровень кортизола и кортикостерона определяли иммуноферментным методом при помощи наборов реактивов «Вектор Бест» и «ELISA». Экспериментальный цифровой материал был подвергнут статистической обработке с помощью методов вариационной статистики с применением программы статистического анализа

Microsoft Ехсеl, версия ХР.

Результат исследований. Белки являются важным компонентом крови, они определяют её вязкость и, как следствие, скорость циркуляции по кровеносным сосудам, что отражается на скорости обменных процессов в клетках и организме в целом [4, 8, 13], как в условиях нормы, так и при действии различных факторов. Анализ белкового состава крови кур позволил выявить следующие особенности:

• 1.    У птиц контрольной группы (I группа) определяемые нами показатели крови достоверно не изменялись в течение всего периода исследований, что было следствием способности животного организма в условиях «нормы» поддерживать состояние гомеостатического равновесия [9, 10,13].

• 2.    В организме птиц II опытной группы на фоне увеличения величины технологического параметра (плотность посадки птиц в клетке) в 1,5 раза развивалась стрессовая реакция, максимум сдвигов при которой выявлялся через 4 часа после начала его воздействия. Так, в крови кур увеличивалась, по сравнению с фоновой величиной, концентрация общего белка на 34,32 %. Это происходило, как за счет прироста уровня альбуминов на 26,74 % (при сохранении их процентной доли в ОБ крови), так и глобулинов на 39,86 %. Поэтому величина Alb-Gl-коэффициента практически не изменялась. Хотелось бы отметить, что сохранение процентной доли альбуминов в крови было результатом работы гомеостатических механизмов, обеспечивающих сохранение реологических свойств крови и её текучести [1, 5, 6]. В целом, белковый обмен в организме кур в начале стрессовой реакции имел катаболическую направленность. Об этом свидетельствовало увеличение в крови птиц уровня конечных продуктов распада протеинов – мочевины и мочевой кислоты в 2,07 и 2,29 раза. При этом для покрытия пластических и энергетических затрат организма в катаболические процессы вовлекались преимущественно альбумины крови, так как убыль величины соотношения Alb/мочевина (на 38,77 %) была более существенна, чем ОБ/мочевина (на 34,98 %).

  Таблица 1 – Показатели белкового обмена в организме кур, X±Sx

  Показатель	Группа	До эксперимента (фон)	Время исследования, в ходе эксперимента, ч
  			2	4	24
  Общий белок (ОБ), г/л	I (n=8)	48,61±0,20	49,7±0,16	48,61±0,25	48,65±0,02
  	II (n=12)	49,30±0,27	62,2±0,06*	66,22±0,03	55,94±0,36*
  	III (n=16)	50,20±0,03*	70,00±0,48	63,00±0,48	46,00±0,48
  Альбумины(Alb), г/л	I (n=8)	18,85±0,32	19,66±0,20*	20,01±0,28	19,09±0,05
  	II (n=12)	20,83±0,02	23,08±0,07	26,40±0,04	24,39±0,22
  	III (n=16)	20,01±0,10	28,37±0,05	26,54±0,06	12,30±0,03
  Альбумины (Alb), %	I (n=8)	38,78±0,61	39,57±0,57	41,32±0,55	41,14±0,58
  	II (n=12)	41,48±0,20	37,11±0,14	39,87±0,07	43,61±0,51
  	III (n=16)	40,6±0,67	40,56±0,35	42,1±033,	26,75±0,25
  Глобулины (Gl), г/л	I (n=8)	29,7±0,34	30,03±0,30	28,59±0,30	29,56±0,20
  	II (n=12)	28,47±0,32	39,11±0,12	39,82±0,05	31,54±0,44
  	III (n=16)	30,19±0,45	41,61±0,50	36,51±0,54	33,70±0,47
  Alb/Gl, усл. ед.	I (n=8)	1,30±0,03	0,65±0,01	0,69±0,01	0,69±0,01
  	II (n=12)	0,70±0,007	0,58±0,003	0,66±0,002	0,76±0,01
  	III (n=16)	0,68±0,001	0,67±0,01	0,72±0,001	0,36±0,004
  Мочевина, ммоль/л	I (n=8)	1,09±0,03*	1,01±0,002	1,02±0,01	0,97±0,005
  	II (n=12)	0,91±0,02	1,44±0,003	1,88±0,005	0,65±0,005
  	III (n=16)	0,92±0,001	2,01±0,02	1,97±0,004	1,65±0,004
  Об/мочевина, усл. ед	I (n=8)	44,46±0,86	49,1±1,20	47,31±0,62	57,21±4,84
  	II (n=12)	54,17±1,20	43,10±0,17	35,22±0,12	89,07±6,06
  	III (n=16)	54,56±0,61	34,83±0,34	32,0±0,28	27,87±0,35
  Alb/мочевина, усл. ед	I (n=8)	17,25±0,45	19,41±0,43	19,47±0,31	20,62±0,40
  	II (n=12)	22,93±0,98	14,11±0,06	14,04±0,05	38,73±2,63
  	III (n=16)	21,75±0,56	13,98±0,14	13,46±0,03	7,45±0,03
  Мочевая кислота, ммоль/л	I (n=8)	0,18±0,60	0,21±0,02	0,18±0,01*	0,19±0,002
  	II (n=12)	0,21±0,001	0,37±0,003*	0,48±0,004	0,34±0,004
  	III (n=16)	0,22±0,001	0,54±0,01	0,47±0,004*	0,38±0,004
  ОБ/мочевая кислота, усл.ед	I (n=8)	285,64±33,5	292,38±35,35	285,64±33,82	254,76±3,50
  	II (n=12)	237,28±7,20	168,05±1,44	137,95±1,43	164,72±2,65
  	III (n=16)	228,18±6,44	129,63±2,44	134,28±2,22	121,15±1,78
  Alb/мочевая кислота, усл.ед	I (n=8)	110,39±12,00	115,71±14,81	117,48±13,85	104,59±1,03
  	II (n=12)	96,06±4,40	62,41±0,51	55,00±0,65	71,80±1,04
  	III (n=16)	90,95±3,40	52,54±1,17	56,5±0,58	32,39±0,42
  АлАТ, мкмоль/л	I (n=8)	0,13±0,006	0,08±0,002	0,15±0,006	0,09±0,006
  	II (n=12)	0,13±0,004	0,54±0,02	0,59±0,04	0,32±0,004
  	III (n=16)	0,09±0,004	0,68±0,004	0,67±0,003	0,66±0,003
  АсАТ, мкмоль/л	I (n=8)	2,16±0,03	1,96±0,03	2,16±0,03	2,03±0,001*
  	II (n=12)	1,98±0,03	2,55±0,05	4,26±0,04	2,66±0,06
  	III (n=16)	2,02±0,01	4,48±0,004	4,72±0,007	4,32±0,004
  АлАТ/АсАТ, усл. ед.	I (n=8)	0,04±0,006	0,04±0,02	0,04±0,02	0,04±0,02
  	II (n=12)	0,06±0,002*	0,21±0,002	0,13±0,001	0,11±0,002
  	III (n=16)	0,04±0,003	0,15±0,002	0,38±0,002	0,49±0,002

  Примечание: * - р<0,05 по отношению к фону

  
  

• 3.    В III опытной группе кур, стресс-реакция в организме которых была инициирована увеличением плотности посадки в клетке в 2 раза выявлены изменения в белковом составе крови, аналогичные данным II группы. Однако максимум сдвигов был установлен через 2 часа после действия стрессора . При этом концентрация общего белка увеличивалась, по сравнению с фоном, на 39,44 %, как за счет альбуминов (на 41,78 % на фоне сохранения их процентной доли в общем белке), так и глобулинов (на 37,82 %), определяя стабильность величины Alb/Gl-коэффициента. Прирост концентрации мочевины и мочевой кислоты в крови птиц составил 2,18 и 2,45 раза. Окислительному распаду подвергались не только альбумины, но глобулины крови, что подтверждалось изменчивостью величин соотношений ОБ/мочевина на 36,16 %, Alb/мочевина на 35,72 %, ОБ/мочевая кислота на 43,18 %, Alb/мочевая кислота на 42,23 %. Катаболизм белков крови происходил при участии ферментов переаминирования, активность которых в крови птиц увеличивалась: АлАТ в 7,56 раз, АсАТ в 2,21 раза, определяя преимущественное использование углеродных остатков свободных аминокислот в процессах глюконеогенеза (АлАТ/АсАТ увеличилось в 3,75 раза). Следовательно, в III опытной группе кур в метаболические процессы вовлекались и альбумины, и глобулины крови, определяя возможность их пассивного использования в клетках органов и тканей для покрытия пластических и энергетических затрат [8, 15].

Основным конечным продуктом окислительного распада альбуминов являлась мочевая кислота, так как уровень соотношения Alb/мочевая кислота снизился на 42,74 % (р<0,05), отражая возрастание скорости данных биохимических процессов. Следовательно, в организме птиц воз- растала скорость окисления альбуминов крови, и большая часть данных белков превращалась в мочевую кислоту, являющуюся конечным продуктом белкового катаболизма в организме птиц. На фоне активации катаболических процессов в обмене белков возрастала активность фер- ментов переаминирования. Прирост концентрации АсАТ и АлАТ составил 2,15 и 4,53 раза (р<0,05), определяя изменение величины АлАТ/АсАТ и отражая приоритетность использования углеродных остатков свободных аминокислот в синтезе глюкозы посредством процессов глюконеогенеза [15].

При этом стрессовое воздействие технологического фактора на организм кур было более выражено в III опытной группе, чем во второй. Об этом свидетельствовало и использование в приспособительных процессах альбуминов и глобулинов крови (легкодоступный белковый резерв организма), и большая интенсивность катаболических процессов (концентрация мочевины, мочевой кислоты), и скорость нарастания метаболических сдвигов. Данный вывод согласуется с направленностью адаптационных процессов в организме птиц, выявляемых через 24 часа после воздействия стрессора. Во второй группе кур в конце эксперимента совокупность биохимических показателей крови свидетельствовала о снижении напряженности катаболических реакций в обмене белков. Хотя их уровень и отличался от фоновых значений, но при их сравнении с величинами в точке «через 4 часа» было отмечено уменьшение концентрация общего белка, альбуминов и глобулинов на 34,27, 26,74 и 39,86 %. В тоже время доля альбуминов в общем белке крови, наоборот, увеличивалась на 9,61 %, способствуя более быстрой циркуляции крови по кровеносным сосудам. Это служило основной причиной более активного использования протеинов крови в метаболических процессах, причем преимущественно анаболической направленности. Об этом свидетельствовало, как уменьшение уровня мочевины и мочевой кислоты (на 6,1-28,57 %), так и рост значений соотношений: ОБ/мочевина (на 6,5 %), Alb/мочевина (на 6,12 %), ОБ/мочевая кислота (на 5,81 %), Alb/Мочевая кислота (на 5,72 %) в условиях сохранения высокой каталитической активности аминотрансфераз, обладающих амфиоболическими свойствами [15]. Cле-довательно, в организме птиц данной группы появлялись признаки адаптации организма к величине технологического фактора.

В тоже время в третьей опытной группе птиц, наоборот, катаболические признаки в обмене белков прогрессировали. Поэтому через 24 часа после воздействия стрессора в крови кур, по сравнению с фоном, уменьшалась количество общего белка на 9,16 %, абсолютное и относительное количество альбуминов на 6,14 %, хотя сохранялся уровень глобулинов. В крови оставался высоким уровень мочевины и мочевой кислоты, что было результатом активного распада тканевых белков.

Об этом свидетельствовала, как величина соотношений ОБ/мочевина, Alb/мочевина, ОБ/мочевая кислота, Alb/мочевая кислота, так и сохранение активности ферментов переаминирования (Таблица 2). Следовательно, изменение величины данного технологического фактора не соответствовало адаптационным ресурсам организма кур.

Общеизвестно, что изменения в белковом составе крови в ходе стрессовой реакции являются результатом проявления биологических эффектов гормонов коры надпочечников (глюкокортикоидов), в первую очередь кортикостерона и кортизола [7, 9, 11]. Поэтому мы проанализировали вариабельность их уровня в ходе эксперимента в организме птиц при действии технологического стресс-фактора:

• 1.    В сыворотке крови кур контрольной группы (I группа) уровень кортикостерона и кортизола практически не изменялся в течение всего периода исследований, колебался в интервале 28,00±0,53 – 30,50±0,44 и 5,28±0,19 – 6,00±0,18 нмоль/л соответственно. Данный диапазон концентрации гормонов в крови соответствует физиологическому состоянию организма птиц 22-недельного возраста в промышленных условиях. Хотелось бы отметить, что кортикостерон значительно преобладал над кортизолом, превышая его количество в 4,59-5,77 раз, что позволяет считать

• 2.    В ходе развития стресс-реакции в организме кур II опытной группы увеличивалась концентрация кортикостерона и кортизола в крови, свидетельствуя о непосредственном участии надпочечников в реализации действия стресс-фактора. При этом максимум их уровня регистрировался через 4 часа после инициации стресса. Уровень кортикостерона, по сравнению с фоновыми показателями, возрастал в 3,42 раза, кортизола в 2,99 раза. Следовательно, катаболическая направленность белкового обмена была результатом значительного прироста глюкокортикоидов в кровотоке, обеспечивающих организм птиц и соответствующие биохимические процессы субстратами для синтеза энергии [8]. Секреторная активность надпочечников, являющаяся проявлением активности периферического эффекторного звена рефлекторной цепи, снижалась в ходе стресс-реакции. Об этом свидетельствовало уменьшение концентрации гормонов в крови птиц к концу эксперимента (через 24 часа после инициации стресса). Однако уровень глюкокортикоидов, всё равно, значительно отличался от фоновых значений, хотя и был меньше пиковых значений на 37,49 и 44,93%.

• 3. У кур в III опытной группе при технологическом стрессе отмечалось резкое возрастание концентрации глюкокортикоидов в крови. Максимальный уровень гормонов регистрировался уже через 2 часа после изменения плотности посадки птиц в клетке. При этом уровень кортико-

• стерона – конечного гормона гипаталамо-гипофизарно-надпочечникой системы (ГГНС) возрастал, по сравнению с фоном в 4,17 раза, отражая реактивность данного пути регуляции физиологических функций в организме птиц. Аналогичная динамика была характерна и для кортизола, количе-
• ство которого увеличивалось в 3,67 раза по сравнение с фоновым значением. Величина изменения технологического фактора была чрезмерна для кур в данной группе. Поэтому его воздействие поддерживало возбуждение рефлекторной цепи, по которой сигналы поступают в ГГНС, в течение всего эксперимента. Это определяло сохранение секреторной активности надпочечников и уровня кортикостерона и кортизола в крови кур. Логично предположить, что постоянно высокий выброс глюкокортикоидов в кровь птиц определял катаболическую направленность белкового обмена в их организме в ходе развития стресс-реакции с целью поддержания его энергетического статуса и функций жизненно важных физиологических систем.

его основным глюкокортикоидом в организме кур и отражает особенности морфофункциональной структуры надпочечников [8].

Таблица 2 – Концентрация гормонов в крови кур, X±Sx

Примечание: * - р<0,05 по отношению к фону

Заключение. В организме кур при воздействии технологического фактора (плотность посадки птиц в клетке) развивалась стрессовая реакция в результате активации гипаталамо-гипофизарно-надпочечникой системы. Реакция и состояние нейроэндокринного пути сопряжено с величиной технологического стресс-фактора. При его увеличении в 1,50 раза максимальные изменения в организме кур выявляются через 4 часа после начала эксперимента. При этом увеличивается в крови птиц уровень кортикостерона и кортизола в 3,42 и 2,99 раза, повышая скорость катаболических реакций в белковом обмене. Поэтому в кровотоке кур увеличивается количество общего белка на 34,32 %, альбуминов на 26,74 %, мочевины и мочевой кислоты в 2,07 и 2,29 раза, а также возрастает активность АсАТ и АлАТв 2,15 и 4,53 раза (р<0,05). В катаболические процессы вовлекаются преимущественно альбумины крови, азот которых используется для синтеза мочевой кислоты. Об этом свидетельствует убыль величины Alb/мочевая кислота на 42,74 % (р<0,05). При увеличении плотности посадки птиц в клетке в 2 раза реакция ГГНС более выражена и длительна. Хотя максимум изменений регистрируется через 2 часа после инициации стресса, но они сохраняются в течение всего периода исследований. При этом уровень кортикостерона и кортизола в крови кур возрастает в 4,17 и 3,67 раза, концентрация общего белка на 39,44 %, как за счет альбуминов (на 41,78 %), так и глобулинов (на 37,82 %), прирост количества мочевины и мочевой кислоты составляет 2,18 и 2,45 раза. Окислительному распаду подвергаются и альбумины, и глобулины крови, что определяет убыль соотношений ОБ/мочевина, Alb/мочевина на, ОБ/мочевая кислота и Alb/мочевая кислота на 35,72-43,18 %. При этом возрастает активность АлАТ в 7,56 раз и АсАТ в 2,21 раза, определяя преимущественное использование углеродных остатков свободных аминокислот в процессах глюконеогенеза (АлАТ/АсАТ увеличилось в 3,75 раза).

Резюме

В организме кур при воздействии технологического фактора (плотность посадки птиц в клетке) развивалась стрессовая реакция в результате активации гипаталамо-гипофизарно-надпочечникой системы. Реакция и состояние нейроэндокринного пути сопряжено с величиной технологического стресс-фактора. При его увеличении в 1,50 раза максимальные изменения в организме кур выявляются через 4 часа после начала эксперимента. При этом увеличивается в крови птиц уровень кортикостерона и кортизола в 3,42 и 2,99 раза, повышая скорость катаболических реакций в белковом обмене. Поэтому в кровотоке кур увеличивается количество общего белка на 34,32 %, альбуминов на 26,74 %, мочевины и мочевой кислоты в 2,07 и 2,29 раза, а также возрастает активность АсАТ и АлАТв 2,15 и 4,53 раза (р<0,05). В катаболические процессы вовлекаются преимущественно альбумины крови, азот которых используется для синтеза мочевой кислоты. Об этом свидетельствует убыль величины Alb/мочевая кислота на 42,74 % (р<0,05). При увеличении плотности посадки птиц в клетке в 2 раза реакция ГГНС более выражена и длительна. Хотя максимум изменений регистрируется через 2 часа после инициации стресса, но они сохраняются в течение всего периода исследований. При этом уровень кортикостерона и кортизола в крови кур возрастает в 4,17 и 3,67

раза, концентрация общего белка на 39,44 %, как за счет альбуминов (на 41,78 %), так и глобулинов (на 37,82 %); прирост количества мочевины и мочевой кислоты составляет 2,18 и 2,45 раза. Окислительному распаду подвергаются и альбумины, и глобулины крови, что определяет убыль соотношений ОБ/мочевина, Alb/мочевина на, ОБ/мочевая кислота и Alb/мочевая кислота на 35,72-43,18 %. При этом возрастает активность АлАТ в 7,56 раз и АсАТ в 2,21 раза, определяя преимущественное использование углеродных остатков свободных аминокислот в процессах глюконеогенеза (АлАТ/АсАТ увеличилось в 3,75 раза).