Биотестирование животных Кыргызстана

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Биоаттестацию генетических ресурсов сельскохозяйственных животных (ГРЖ) как инструмента оценки их функционального состояния и необходимости создании надежных банков ГРЖ, инициировало ФАО ООН в «Глобальном плане действий по сохранению ГРЖ для продовольственной безопасности» (3.7.09.2007). Сегодня этот план реализуется во многих странах мира [1, 2]. В Кыргызстане нами проведена биоаттестация 3 пород крупного рогатого скота, 8 пород овец, 3 пород лошадей и коз. Изучена доля влияния генетического фактора на изменчивость 4 гематологических и 12 биохимических показателей крови. Показано соответствие и несоответствие биохимических показателей крови физиологическим нормам для каждого вида сельскохозяйственных животных. В текущем году все это предстоит систематизировать и определить желательные для экологии горного региона нормативы отбора ГРЖ по физиологическим признакам для банков генетических ресурсов, которые будут востребованы для широкого использования в практике разведения, сохранения и дальнейшего совершенствования пород и видов сельскохозяйственных животных.

Материал и методы исследования

В качестве материала исследования послужили результаты биоаттестации 90 голов клинически здоровых крупного рогатого скота (3 породы) разного направления продуктивности, 96 голов овец (8 пород), 121 голова лошадей (4 породы) и 30 голов коз (3 породы), отобранных в благополучных крестьянских и фермерских хозяйствах Кыргызстана, так же с разным направлением продуктивности. Методы исследования — общепринятые методы отечественных и зарубежных авторов с использованием вариационной статистики, физиологического и биохимического анализов [3, 4].

Исследованные породы скота сформированы в соответствующие группы по направлению их продуктивности с анализом средних арифметических показателей, а также с учетом показателей (наиболее часто встречающее значение в интервале данных), медианы (середина численного ряда или интервала), максимальных и минимальных параметров развития биохимических ингредиентов крови и их соответствия физиологическим нормативам. Средние показатели развития гематологических и биохимических признаков по видам сельскохозяйственных животных так же унифицированы с физиологическими нормативами путем математического анализа.

Результаты и обсуждение

Как известно, отбор животных в банки генетических ресурсов сельскохозяйственных животных in situ и in vitro долгие годы проводился в бывшем Союзе и Кыргызстане по происхождению, фенотипу и экстерьеру. Затем он строился по генотипу с проверкой животных по потомству и с использованием различных индексов. После 60-х годов 20 столетия с развитием иммунной и биохимической генетики в банке ГРЖ стали отбирать производителей и ценных маток с учетом достоверности происхождения по генам, групп крови и полиморфным белком крови, что значительно повысило эффект крупномасштабной селекции. На тот период в стране было организовано около 80 научных лабораторий иммуногенетики. На разных породах и видах сельскохозяйственных животных в странах СНГ, в том числе и в Кыргызстане были выявлены так называемые генетические маркеры выдающихся по продуктивным и племенным качествам животные, которые рекомендовались для разведения в своих регионах. Между тем на надежность и перспективу использования в разведении животных маркеров групп крови, белков и ферментов крови в отборе по продуктивности, плодовитости и другим признакам у ученых, в тот период, существовали разные взгляды. Поскольку эти маркерные гены кодировали конкретные полиморфные признаки, которые, казалось бы, и не имели прямого отношения к продуктивности животных. Однако их возможные связи с продуктивностью животных в генотипе интерпретировались за счет плейотропного действия генов, их внутрихромосомного сцепления, гетерозисного механизма, пульсирующего дрейфа генов и некоторых других.

Тем не менее, уже тогда в 70-80 гг. прошлого столетия были заложены основы так называемой «геномной селекции», термин которой (GS) был предложен в 1988 г. Хайли и Вишером и которая в 21 веке приобретает доминирующее значение. В 2001 г. Meuwissen в соавторстве разработал методику аналитической оценки племенной ценности животных на основе карты маркеров, охватывающий весь их геном. Создание референтных генотипированных стад как банков ГРЖ является довольно непростым и высоко затратным, а переход на геномную селекцию в широком плане весьма проблематичным для Кыргызстана.

В этой связи биоаттестация животных при отборе в банк ГРЖ является более доступной и позволяет объективно судить не только о состоянии физиологических и биохимических показателях организма, но и о его продуктивности, поскольку между ними имеется прямая связь, ведь сама продуктивность животных — это итог биохимических и обменных процессов в организме. Это наглядно продемонстрировал еще В. В. Ковальский (1963), О. К. Смирнов (1974), а также профессор М. Т. Таранов в монографии «Биохимия и продуктивность животных» в 1976 г. [5–7]. Он обобщил больше сотни различных биохимических исследований, связанных с продуктивностью крупного рогатого скота, свиней, овец и кур. Поэтому проведение биоаттестации животных на гематологические и биохимические показатели как индикаторов обменных процессов и их физиологического состояния был и остается одним из важных инструментов при отборе банка ГРЖ.

В Таблице приведены сводные данные о гематологических и биохимических параметрах крови у разных видов с.-х. животных, селекционируемых в Киргизской Республике, которые свидетельствуют, что по этим показателям виды сельскохозяйственных животных имеют фенотипические различия. Вместе с тем можно заметить и определенное сходство по величине анализируемых компонентов. Так, количество эритроцитов у всех видов животных находится в пределах от 6,11 до 9,26 млн/мкл, а концентрация гемоглобина в крови от 103,8 до 126,0 г/л., лейкоциты составляют 6,63–7,7 тыс/мкл, а цветной индекс — 0,72–0,85. Примерно в этих же пределах находятся показатели и у человека. Все это дает основание говорить, что эволюция всех млекопитающих проходила по аналогичному сценарию и в соответствии с экологическими факторами среды. Об этом говорит и универсальность генетического кода, который характерен для всех микроорганизмов, растений, животных и человека. Так, у всех их цепь ДНК состоит из углеводно-фосфатного остова, к каждому звену которого присоединено одно из четырех азотистых оснований –аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Однако, каждая молекула ДНК характеризуется определенным линейным чередованием соответствующих пар азотистых оснований (А-Т) или (ГЦ). Определенная последовательность оснований создает функциональную специфичность данной молекулы ДНК и служит матрицей для передачи этой специфичности в виде генетической информации, которая четко передается из поколения в поколение [8] (Рисунок 1).

Рисунок 1. Фрагмент ДНК. Мономеры ДНК, нуклеотиды, состоят из трех компонентов: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в составе своей молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют два кольца) — аденин и гуанин.

Что касается биохимических компонентов крови — общего белка крови (70,3–82,5 г/л), альбумина (32,95–43,0 г/л), глюкозы (2,7–3,57 ммоль/л), иммуноглобулинов (26,3–40,1 мг/л), тимоловой пробы (1,49–1,70), а также ферментов трансаминаз крови (АСТ и АЛТ), то и здесь наблюдается некоторое сходство. По некоторым микроэлементам крови (железо, фосфор) имеются различия, связанные в основном с рационами кормления скота и другими факторами. Важно отметить, что большинство анализируемых показателей крови у разных видов животных имеют аналогичную биохимическую структуру куда входит кислород (О), водород (Н) и углерод (С), а в некоторые: азот, фосфор или сера, но с различной конфигурацией соединительных связей между ними и различным числом атомов этих элементов [9]. На Рисунке 2 показана химическая структура пептидных связей белка, глюкозы, холестерина.

Химическая структура тканей у живых организмов сформирована на заре тысячелетия, была закодирована в наследственности и передавалась из поколения в поколение. Изменялась ли она в ходе эволюции? Возможно, и в сторону соотношения вышеназванных химических элементов, поскольку водород, кислород, углерод, азот и некоторые другие химические элементы существовали на земле везде и всегда, и служили основой возникновения органической жизни. Не исключено, что под воздействием мутагенов, на определенных этапах эволюции в структуру генетического кода (в отдельные локусы или сегригоны) вносились какие-то изменения, но это вело к изменениям лишь в соотношения названных химических элементов, а не их замены.

а)                          б)                                                в)

Рисунок 2. Химические структуры: а) пептидной связи в белках; б) D-глюкозы; в) холестерина

Что же касается величины и синтеза биохимических показателей в крови у каждого вида животных, то они помимо наследственности, определяются активностью специфических ферментов, контролирующих ход химических реакций в организме. Поэтому в процессе индивидуального развития животных концентрация отдельных гематологических и биохимических показателей крови может заметно падать или возрастать. Как показали наши исследования коэффициент изменчивости их может колебаться от 8,0% до 50% и выше. Это особенно заметно по таким компонентам крови как лейкоциты, микроэлементы, иммуноглобулины и некоторым другим показателям. Однако сразу же после постнатального периода все они должны соответствовать физиологическим нормативам животного.

Сводные данные о нормативных показателях гематологии и биохимии крови у пород крупного рогатого скота в зависимости от их производственной направленности показаны в Таблице. Так, по количеству эритроцитов крови заметное преимущество имеют молочномясные и мясные породы (6,24 и 6,52 млн/мкл против 5,6 млн/мкл)

Таблица

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ И БИОХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ КРОВИ ПОРОД КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА КЫРГЫЗСТАНА

Компоненты крови	Обозначения	Молочные породы	Молочно-мясные бурые породы	Мясные породы
Эритроциты (млн/мкл)	M ± m	5,6±0,12	6,24±0,16	6,52±0,20
	min-max	4,24-8,89	5,0-7,38	5,4-8,0
Гемоглобин (г/л)	M ± m	98,95±1,42	106,7±2,23	105,6±2,75
	min-max	90 -118	88-138	89,4-124,4
Цветной показатель	M ± m	0,91±0,02	0,90±0,03	0,75±0,03
	min-max	0,74-1,4	0,7-1,3	0,7-1,0
Лейкоциты (тыс/мкл)	M ± m	7,57±0,39	5,74±0,23	7,77±0,84
	min-max	4,1-12,8	4,05-8,3	4,4-10,5
Общий белок (г/л)	M ± m	81,7±1,44	77,2±1,90	73,3±2,04
	min-max	66,8-96,0	64,4-92,2	56,6-80,0
Альбумины (г/л)	M ± m	43,4±0,79	40,0±1,2	45,6±2,4
	min-max	35,0-51,7	30-40	35-45
Фермент АЛТ( Е/л)	M ± m	10,7±0,5	4,9±0,3	10,4±0,5
	min-max	5,6-13,6	4,0-7,0	7,8-13,1

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №10. 2022

Компоненты крови	Обозначения	Молочные породы	Молочно-мясные бурые породы	Мясные породы
Фермент АСТ (Е/л)	M ± m	17,08±0,59	8,42±0,13	17,53±0,51
	min-max	13,2-19,8	7,6-9,3	12,4-19,2
Фосфор (ммоль/л))	M ± m	1,39±0,06	1,59±0,09	1,74±0,07
	min-max	1,0-2,15	1,0-2,3	1,3-2,1
Кальций (ммоль/л)	M ± m	2,44±0,18	2,55±0,13	2,01±0,11
	min-max	1,31-5,63	1,41-3,8	1,4-2,64
Железо (ммоль/л)	M ± m	50,4±4,04	29,8±2,64	24,64±2,5
	min-max	18,0-96,0	15,8-75,0	15,0-45,0
Иммуноглобулины (мг/л)	M ± m	34,4±0,77	29,4±1,71	29±1,1
	min-max	26,0-43,2	20,8-41,6	22,0-40,0
Глюкоза (ммоль/л)	M ± m	2,56±0,07	3,06±0,13	2,50±0,16
	min-max	2,0-3,3	2,57-3,75	2,0-3,25
Холестерин (ммоль/л)	M ± m	3,92±0,20	4,99±0,41	3,02±0,13
	min-max	1,4-6,2	3,07-6,5	2,25-4,0
Хлориды (ммоль/л)	M ± m	93,5±0,83	85,6±2,31	89,6±1,40
	min-max	87,0-107,0	75,0-100,0	83,3-100,0
Тимоловая проба (ед.)	M ± m	2,21±0,15	1,31±0,105	0,95±0,101
	min-max	0,9-4,0	0,9-2,0	0,6-1,8

Это же преимущество у первых пород сохраняется и по гемоглобину крови (106,7 и 105,6 г/л против 98,9 г/л — у молочных пород). Вместе с тем молочный скот превосходит мясной и молочно-мясной по содержанию общего белка крови (81,7 г/л против 77,3 и 73,3 г/л) и железа крови (50,4 ммоль/л против 29,8 и 24,6 ммоль/л). Большее содержание глюкозы и холестерина в крови отмечено у скота молочно-мясного направления продуктивности. Отмеченные различия, естественно, связаны как с генезисом пород, так и с их фенотипическими и биологическими свойствами. Если в этом отношении говорить об овцах, то долгие годы в Кыргызстане селекционировались три породы овец — кыргызская тонкорунная, тяньшанская полутонкорунная и алайская полугрубошерстная, созданные отечественными селекционерами и учеными. Названные породы разводились только в зонах указанных в планах породного районирования.

В 70-х годах прошлого века для улучшения технологических качеств шерсти киргизской тонкорунной породы в Кыргызстан стали завозить производителей и маток австралийских мериносов и на этой основе была создана новая порода — кыргызский горный меринос, а при скрещивании местных овец с гиссарской породой — айкольская мясо-сальная породная группа. Кроме того стали разводить и другие породы — романовские и др. Поэтому исследованные нами овцы из различных хозяйств были объединены в 5 групп, сходных по направлению их продуктивности. Как свидетельствуют данные Таблицы по развитию гематологических и биохимических показателей породы имеют сходство и заметные различия. Однако, как показывает практика, это не препятствует их успешному разведению в условиях республики.

Лошади, как и другие виды сельскохозяйственных животных издревле разводились на просторах Кыргызстана поэтому коневодство было и осталось национальным достоянием кыргызского народа. Еще во времена кочевого образа жизни кыргызов лошадь была единственным источником существования. Да и сегодня она служит не только средством передвижения и выполнения различных сельскохозяйственных работ во многих горных регионах республики, но и служит источником питания (мяса, молока, кумыса) и национальных видов спорта.

В настоящее время в республике создана определенная породная структура лошадей, которая отчасти сохранилась еще с прошлого века. Так, из имеющихся 467 тыс лошадей 55% приходится на новокиргизскую породу, 39% — на местную улучшенную кыргызскую лошадь, 3,3% — на русскую и орловскую рысистую и 2,7% на другие породы верхового и других типов.

Надо отметить, что период приватизации и переход на новые методы хозяйствования мало повлиял на численность поголовья лошадей и их продуктивность, в отличии от овец, свиней и птицы, что говорит о бережном отношении местных жителей к этому виду животных. Изучение гематологических и биохимических компонентов крови у разных пород лошадей Кыргызстана показало, что они в основном соответствуют физиологическим параметрам для разведения в горном регионе. Так, количество эритроцитов в крови у разных пород колебалось от 7,45 до 8,2 млн/мкл, при норме 6–9 млн/мкл, а гемоглобина — от 121,2 до 133,7 г/л, при норме 80–140 г/л. Количество общего белка крови составляло 65–74,4 г/л при норме 65–78 г/л, а альбумина крови 31,7–42,35 г/л, при норме 30–60 г/л. В месте с тем, несколько снижены были, по сравнению с нормативами, показатели фермента аланинаминотрасферазы, фосфора и иммуноглобулинов крови, что связано с условиями кормления, содержания животных и факторами среды. Надо отметить, что рысистые породы лошадей превосходят всех других по количеству эритроцитов и гемоглобина крови, общего белка, микроэлементов, глюкозы и мочевины. Дело в том, что рысистые породы лошадей содержатся, в основном на стойле и обеспечены полноценным кормлением, имеют большие экстерьерные размеры и живую массу.

Козы, как и другие виды с.-х. животных, разводимые в Кыргызстане, относятся к национальным генетическим ресурсам и давно здесь обитают. От них получают шерсть, пух, молоко, мясо, кожевенное сырье. В отличие от овец они менее прихотливы, пластичны, поедают любую растительность и приспособлены к экстремальным условиям среды. В республике созданы и разводятся три отечественные породы коз. Необходимо, отметить, что в последние годы внимание к разведению коз в республике заметно снизилось и это отрицательно повлияло не только на их продуктивные, но и на биологические показатели. Так, по ряду гематологических и биохимических компонентов крови местные козы уступают не только козам других стран и регионов, но и физиологическим нормативам, хотя отдельные животные, как это видно из максимальных показателей, сохранили свои жизненные позиции и физиологический гомеостаз.

Как свидетельствуют данные, наибольшее влияние, имеющее важное значение в горном регионе при гипоксии, генетический фактор оказывает на ферменты крови, которые регулируют ход химических реакций в организме (54–55%, а в отдельных случаях до 70–86%), затем — на гемоглобин — от 28% до 43% и железо. Высокое влияние генетический фактор оказывает и на иммуноглобулины как показатель иммунитета (32,95%), общий белок (39,8%), глюкозу и холестерин. По нашему мнению, действие генетического фактора больше всего проявляется в тех биохимических структурах, где имеется ярко выраженный полиморфизм аллельных генов, т. е. в тех компонентах, которые непосредственно детерминируются наследственностью и в меньшей мере подвержены влиянию факторов среды.

В коневодстве влияние генетического фактора более выраженно, а в козоводстве — меньше всего (особенно по лейкоцитам, альбумину, ферменту АСТ, холестерину и хлоридам), поскольку этому виду, в последнее время, не оказывается должного внимания в технологии кормления, содержания и ветеринарных мероприятиях. Поэтому на интерьерные показатели

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №10. 2022 коз большее влияние оказывают паратипические факторы, а вносимые в животные организмы новые генетические факторы не реализуются в наследственности.

Проведенное нами исследование привело к следующему заключению:

• 1.    Биоаттестация различных видов сельскохозяйственных животных по 4 гематологическим и 12 биохимическим показателям крови позволила выявить как видовые различия, так и некоторое сходство по ним, обусловленное идентичным биохимическим строением этих структур, включающих кислород, водород, углерод, азот и некоторые другие химические элементы.

• 2.    Различная концентрация гематологических и биохимических компонентов в крови у разных видов животных обуславливается их генетическими особенностями , а различия между породами одного и того же вида — паратипическими факторами , возрастом и др.

• 3.    Генетический фактор, используемой для улучшения пород и создания новых вносит существенные изменения в вариацию гематологических и биохимических компонентов крови, изменяет ход химических процессов в организме и влияет на продуктивные и воспроизводительные функции организма. Экспрессия и реализация генетического фактора в новых генотипах эффективна при корректировке паратипических факторов ( кормления, технологии содержания, зооветеринарных мероприятий ).