Динамика активности каталазы в организме уток в онтогенезе в различные периоды года
Автор: Фролов Д.С., Пудовкин Н.А.
Статья в выпуске: 3 т.259, 2024 года.
Бесплатный доступ
Целью работы явилось изучение динамики активности каталазы в организме уток пекинской породы в онтогенезе в различные периоды года. Установлено, что повышение образования АФК происходит с возрастом. Наше исследование выявило повышение активности каталазы у птиц, под влиянием низких температур, что связано попыткой устранить АФК, уровень которых в этих условиях был на более высоком уровне. Так же мы наблюдали влияние не только окружающей среды, но и возраста на активность каталазы, что потенциально указывает на более высокую антиоксидантную способность у более молодых животных. Наиболее высокая активность фермента установлена в возрасте 90 суток. В тканях и органах птиц самая высокая активность установлена в сыворотке крови, тканях печени, сердца и легких.
Утки, антиоксидантная система, каталаза, онтогенез, сезон года
Короткий адрес: https://sciup.org/142242495
IDR: 142242495 | УДК: 576.32/.36 | DOI: 10.31588/2413_4201_1883_3_259_249
Dynamics of catalase activity in the body of ducks during ontogenesis at different periods of the year
The purpose of the work was to study the dynamics of catalase activity in the body of Peking ducks during ontogenesis at different periods of the year. It has been established that ROS formation increases with age. Our study revealed an increase in catalase activity in birds under the influence of low temperatures, which is associated with an attempt to eliminate ROS, the level of which was at a higher level under these conditions. We also observed the influence of not only the environment, but also age on catalase activity, which potentially indicates a higher antioxidant capacity in younger animals. The highest enzyme activity was established at the age of 90 days. In the tissues and organs of birds, the highest activity was found in blood serum, liver, heart and lung tissues.
Текст научной статьи Динамика активности каталазы в организме уток в онтогенезе в различные периоды года
Каталаза является наиболее часто используемым биомаркером для характеристики окислительного стресса у животных. Она является жизненно важным антиоксидантным ферментом, который балансирует окислительновосстановительную систему организма, регулируя антиоксидантную защиту от окислительного стресса. Этот антиоксидантный фермент реагирует на неблагоприятное воздействие окружающей среды на организмы [5].
Известно, что каталаза играет центральную роль в балансировании уровней перекиси водорода (H 2 O 2 ) в клетках. Ключевым биологическим механизмом каталазы является удаление избыточного уровня активных форм кислорода (АФК) путем прямого расщепления H 2 O 2 на воду и кислород. Перекись водорода является высокореактивным компонентом АФК [2, 4].
Каталаза также играет важную роль во врожденном защитном механизме защиты организма от стресса вызванном в неблагоприятном воздействии факторов окружающей среды и патологических процессов.
Система антиоксидантной защиты каталазы изменяется сезонно в ответ на несколько типов факторов окружающей среды. Повышенная температура модулирует активность и экспрессию каталазы в организме животных.
Целью нашей работы явилось изучение динамики активности каталазы в организме уток Пекинской породы в онтогенезе в различные периоды года.
Материал и методы исследований. Исследования проводили 2023-2024 годах на базе ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова», г. Саратов. Птиц содержали условиях КФК Фролов Ершовского района Саратовской области.
Для проведения исследований были сформированы 4 группы уток по 24 птицы в каждой. Декапитацию животных проводили на 1, 30, 60 и 90 сутки начиная с первого числа месяцев март, июнь, сентябрь и декабрь.
Ферментативную активность каталазы определяли в сыворотке крови и гомогенатах тканей исследуемых животных с помощью спектрометрического метода [3].
Расчет результатов проводили на персональном компьютере в системе Microsoft Office Excel с вычислением критерия Стьюдента.
Результат исследований. Мы изучили активность каталазы в организме уток в различные сезоны года. Результаты исследований по активности каталазы в весенний период представлены в таблице 1.
Установлено, что наибольшее увеличение активности каталазы произошло в сыворотке крови. На 30, 60 и 90-е сутки активность фермента повысилась на 13,3 %, 27,3 % и 25,4 % соответственно, относительно 1 суток (Таблица 1).
Достоверное повышение активности в ткани печени произошло лишь на 90 сутки (+13,3 %), в сердечной мышце – на 60 сутки (+10,6 %), в ткани кишечника – на 90 сутки (+10,8 %), относительно первоначального уровня.
В остальных органах и тканях достоверных различий активности каталазы по сравнению с первоначальным уровнем не установлено.
В ходе исследований установлена корреляционная взаимосвязь между активностью фермента и возрастом птицы. Коэффициент корреляции не выявлен только в ткани сердца (Таблица 1).
Таблица 1 – Активность каталазы в организме уток в весенний период, (ммоль/л)
|
Ткань, орган |
Сутки |
Коэфф. корр. |
|||
|
1 (n=6) |
30 (n=6) |
60 (n=6) |
90 (n=6) |
||
|
Сыв. крови |
98,93±3,43 |
112,09±8,94* |
125,98±1,06* |
124,03±2,09* |
0,91 |
|
Печень |
112,95±4,04 |
119,95±2,09 |
121,95±3,98 |
127,94±6,98* |
0,98 |
|
Сердце |
84,02±2,06 |
87,02±3,91 |
92,98±1,66* |
83,82±3,98 |
- |
|
Легкие |
78,02±4,09 |
81,09±4,05 |
83,91±3,01 |
84,26±5,00 |
0,95 |
|
Мышцы |
69,02±1,13 |
71,93±2,09 |
73,77±2,04 |
74,00±3,96 |
0,94 |
|
Мыш. желудок |
55,91±4,09 |
58,01±3,98* |
61,06±3,66* |
60,13±4,07 |
0,88 |
|
Жел. желудок |
50,51±5,00 |
55,91±1,06* |
56,33±1,97* |
56,78±3,81* |
0,84 |
|
Кишечник |
70,27±6,33 |
74,91±4,91 |
75,91±3,01 |
77,91±2,95* |
0,95 |
Примечание: достоверность различий относительно первых суток: * – Р≤0,05
Таблица 2 – Активность каталазы в организме уток в летний период, (ммоль/л)
|
Ткань, орган |
Cутки |
Коэфф. корр. |
|||
|
1 (n=6) |
30 (n=6) |
60 (n=6) |
90 (n=6) |
||
|
Сыв. крови |
96,93±2,87 |
98,92±4,09 |
112,94±6,98* |
110,63±8,97* |
0,88 |
|
Печень |
110,83±4,98 |
114,95±5,98 |
131,83±8,99* |
127,64±9,00* |
0,87 |
|
Сердце |
85,83±3,09 |
88,92±2,09 |
95,84±4,98* |
90,62±6,03* |
0,65 |
|
Легкие |
81,93±1,05 |
94,71±5,05* |
96,93±3,00* |
99,83±3,18* |
0,91 |
|
Мышцы |
65,93±4,97 |
79,03±3,00* |
80,52±7,02* |
79,85±5,96* |
0,78 |
|
Мыш. желудок |
60,53±2,94 |
66,83±2,66* |
68,91±3,95* |
68,58±4,06* |
0,86 |
|
Жел. желудок |
59,91±4,95 |
67,94±3,09* |
68,93±4,13* |
70,32±3,66* |
0,88 |
|
Кишечник |
59,57±3,09 |
63,97±5,04 |
64,92±3,95* |
65,15±7,00* |
0,87 |
Примечание: достоверность различий относительно первых суток: * – Р≤0,05
В сыворотке крови и печени активность каталазы в летний период повысилась лишь на 60 и 90 сутки на 16,5 %, 14,1 % и 18,9 %, 15,2 % соответственно, относительно первых суток (Таблица 2).
В ткани сердца достоверное повышение каталазы установлено лишь на 60 сутки (+11,7 %).
В ткани кишечника достоверных различий с показателями первых суток не установлено.
Таблица 3 – Активность каталазы в организме уток в осенний период, (ммоль/л)
|
Ткань, орган |
Cутки |
Коэфф. корр. |
|||
|
1 (n=6) |
30 (n=6) |
60 (n=6) |
90 (n=6) |
||
|
Сыв. крови |
98,93±4,98 |
118,94±9,93* |
125,86±9,76* |
131,95±9,76* |
0,95 |
|
Печень |
112,94±8,96 |
137,98±10,05* |
147,73±8,94* |
148,02±3,09* |
0,90 |
|
Сердце |
83,95±3,69 |
94,03±8,94* |
96,91±7,94* |
97,15±8,09* |
0,88 |
|
Легкие |
80,92±4,98 |
90,52±6,69* |
92,93±6,09* |
93,93±4,95* |
0,89 |
|
Мышцы |
68,92±2,09 |
76,92±7,02* |
77,02±8,94* |
77,46±7,67* |
0,80 |
|
Мыш. желудок |
73,93±7,03 |
75,02±8,05 |
79,92±6,03 |
83,15±8,09* |
0,97 |
|
Жел. желудок |
62,04±1,09 |
69,93±6,03* |
71,04±9,09* |
72,92±5,87* |
0,90 |
|
Кишечник |
63,02±7,93 |
66,98±3,04 |
68,09±9,83 |
68,94±5,87 |
0,92 |
Примечание: достоверность различий относительно первых суток: * – Р≤0,05
Таблица 4 – Активность каталазы в организме уток в зимний период, (ммоль/л)
|
Ткань, орган |
Cутки |
Коэфф. корр. |
|||
|
1 (n=6) |
30 (n=6) |
60 (n=6) |
90 (n=6) |
||
|
Сыв. крови |
96,03±6,66 |
112,94±9,76* |
124,98±7,99* |
136,83±5,07* |
0,99 |
|
Печень |
110,95±9,98 |
132,98±9,97* |
139,87±3,04* |
150,93±9,09* |
0,96 |
|
Сердце |
84,62±3,97 |
99,54±1,03* |
112,97±7,11* |
112,87±1,08* |
0,93 |
|
Легкие |
82,09±1,09 |
91,62±5,09* |
92,33±6,30* |
92,98±2,45* |
0,83 |
|
Мышцы |
71,93±4,00 |
82,98±4,98* |
89,42±8,98* |
89,31±7,43* |
0,91 |
|
Мыш. желудок |
72,74±4,98 |
89,52±3,09* |
92,85±1,96* |
93,41±1,85* |
0,86 |
|
Жел. желудок |
65,53±8,93 |
73,01±1,09* |
75,82±3,98* |
76,81±5,02* |
0,92 |
|
Кишечник |
66,81±6,33 |
79,01±2,33* |
80,71±7,01* |
80,99±6,98* |
0,83 |
Примечание: достоверность различий относительно первых суток: * – Р≤0,05
Во всех случаях просматривается корреляционная взаимосвязь между активностью каталазы и возрастом птиц.
В исследованиях других авторов установлено, что активность каталазы у птиц увеличивается в ответ на холодовой стресс. Однако, реакция каталазы на холодовой стресс у птиц, по-видимому, неспецифична и на нее влияют такие факторы, как продолжительность воздействия и сила фактора [6].
Установлено, что повышение образования АФК происходит с возрастом. Это связано с более сильным окислительным повреждением макромолекул и истощением механизмов производства энергии. Перекись водорода, как тип АФК, синтезируется посредством реакции дисмутации.
Организм использует несколько механизмов антиоксидантной защиты, включая неферментативные и ферментативные механизмы, например, основанные на действии каталазы, чтобы избежать дальнейших повреждений. Каталаза участвует в различных биологических реакциях и играет ключевую роль в защите от свободных радикалов [1].
Наше исследование выявило повышение активности каталазы у птиц, под влиянием низких температур, что связано попыткой устранить АФК, уровень которых в этих условиях был на более высоком уровне. Так же мы наблюдали влияние не только окружающей среды, но и возраста на активность каталазы, что потенциально указывает на более высокую антиоксидантную способность у более молодых животных.
Заключение. Таким образом, активность каталазы в онтогенезе птиц меняется. Наиболее высокая активность фермента установлена в возрасте 90 суток. Так же на активность фермента влияет сезон года. В осенне-зимний период активность фермента выше, чем в весеннелетний период.
В тканях и органах птиц самая высокая активность установлена в сыворотке крови, тканях печени, сердца и легких.
Список литературы Динамика активности каталазы в организме уток в онтогенезе в различные периоды года
- Киреев, И. В. Динамика показателей оксидативного статуса у кроликов (Oryctolagus cuniculus L.) при моделировании технологического стресса и его фармакологической коррекции / И. В. Киреев, В. А. Оробец, Т. С. Денисенко, Д. А. Зинченко // Сельскохозяйственная биология. – 2019. – Т. 54, № 4. – С. 767-776
- Клюкин, С. Д. Состояние про- и антиоксидантной системы организма телят под влиянием водного раствора фуллерена С60, цинка, витаминов D3, с и кверцетина для животных / С. Д. Клюкин, Н. А. Пудовкин // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. – 2023. – № 2(71). – С. 56-61.
- Королюк, М. А. Медицинская биохимия / М. А. Королюк, // Лабораторное дело. – 1988. – № 1. – С. 40-41.
- Новикова, М. В. Влияние препарата цинка «Аспарцинк» на процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы организма фазанов / М. В. Новикова, Н. А. Пудовкин, Н. И. Захаркина // Международный вестник ветеринарии. – 2023. – № 1. – С. 105-112.
- Павлова, О. Н. Исследование изменений активности каталазы в крови и печени крыс при экспериментально индуцированной дислипопротеинемии на фоне механического повреждения скелетной мышцы / О. Н. Павлова, О. Н. Тулаева, О. Н. Гуленко, О. П. Букарева // Генетика и разведение животных. – 2023. – № 1. – С. 32-37.
- Del Vesco, A. P. Age-related oxidative stress and antioxidant capacity in heat-stressed broilers / A. P. Del Vesco, A. S. Khatlab, E. S. R. Goes, K. S. Utsunomiya, J. S. Vieira, A. R. Oliveira Neto, E. Gasparino // Animal. – 2017. - Vol. 11. – Is.10. – P. 1783-1790.
