Физиологические механизмы адаптации кишечного пищеварения овец к продуктам переработки сои

А.М. Уголев (1986) выделял в своих работах как долговременную адаптацию к длительным кормовым режимам, так и срочную пост-прандиальную адаптацию. Приведенные адаптационные механизмы позволяют оптимизировать процесс пищеварения и выработку пищеварительных ферментов [1].

Ведущим звеном в процессе пищевой адаптации является количественный и качественный ферментативный состав пищеварительных соков. Наиболее сбалансированный состав ферментов находится в дуоденальном химусе, который представлен соками поджелудочной железы, кишечных желез и желчи.

Механизмы постпрандиальной срочной адаптации пищеварения довольно глубоко изучены на домашней птице [2, 3], свиньях и жвачных животных [4, 5, 6]. Имеется большая доказательная база изменения ферментного состава панкреатического сока к питательному составу рационов. У животных независимо от типа пищеварения адаптация панкреатической секреции происходит при непараллельном изменении активности ферментов в ответ на качественные изменения ингредиентов корма [7]. Однако данных по механизмам долговременной пищевой адаптации к новым компонентам, вводимым в рацион жвачных животных, недостаточно.

На приспособительные механизмы кишечного пищеварения жвачных большое влияние оказывает предварительная обработка корма в рубце. Метаболиты, всосавшиеся в кровь из рубцовой жидкости, влияют на внешнесекреторную функцию поджелудочной железы. Поджелудочная железа жвачных животных может стимулироваться короткоцепочечными жирными кислотами, вырабатываемыми в рубце. В работе W.J. Croom (1992) была предложена «рубцовая фаза» экзокринной регуляции поджелудочной железы [8, 9].

Согласно исследованиям, отечественных и зарубежных ученых в регуляции кишечного пищеварения выделяют две основные фазы, это сложнорефлекторная, обусловленная раздражением механо- и хеморецепторов ротовой полости и нейрогуморальная, которая зависит от механического раздражения и гуморальных факторов (метаболиты корма и биологически активные вещества) поступающих из рубца и сычуга. Сложнорефлекторная фаза характеризует сенсорные качества корма (вкус и консистенцию), а нейрогуморальная обусловлена питательным составом рациона [4, 10]. Основываясь на этих исследованиях, можно проследить адаптацию животных как к сенсорным свойствам корма, так и к его питательному составу.

Цель работы - исследовать долговременную адаптацию ферментативной активности дуоденального химуса овец при замене белкового компонента рациона на продукты переработки сои.

Условия, материалы и методы. Исследования проведены на кафедре физиологии, этологии и биохимии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в период январь-март 2025 г.

Для проведения опыта было отобрано 4 головы овец куйбышевской породы, мясошерстного направления продуктивности, возраст 1 год, живая масса 68±4,1 кг. Для получения дуоденального химуса у овец, как модельных жвачных животных, была проведена операция с наложением фистулы на 12-перстную кишку по Алиеву. Все исследования на животных выполняли, руководствуясь требованиями гуманного отношения к животным с применением седативных и обезболивающих средств [11]. Постоперационный период составил 10 дней. Овцы содержались на хоздворе РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. В качестве основного рациона животные получали 2 кг сена разнотравного и 0,5 кг комбикорма ОК-80.

Эксперимент проводили методом групп-периодов, каждый период составлял 7 дней. Для исключения остаточного эффекта после каждого опытного периода использовали восстановительный период (7 дней), в течение которого овцы получали общепринятый рацион. Общая продолжительность опыта составила 56 дней. В экспериментальный период концентратную часть рациона заменяли на соевый продукт из расчета 30% от массы (табл. 1).

Таблица 1- Схема опыта

Экспериментальные периоды
Контрольный	Опытный 1	Опытный 2	Опытный 3	Опытный 4
Сено разнотравное - 2 кг, Комбикорм ОК-80 - 0,5 кг, соль лизунец	Сено разнотравное - 2 кг, Комбикорм ОК-80 -0,35 кг, соевые бобы – 0,15 кг, соль лизунец	Сено разнотравное - 2 кг, Комбикорм ОК-80 -0,35 кг, соевый фураж – 0,15 кг, соль лизунец	Сено разнотравное - 2 кг, Комбикорм ОК-80 -0,35 кг, соевый жмых – 0,15 кг, соль лизунец	Сено разнотравное - 2 кг, Комбикорм ОК-80 -0,35 кг, соевый шрот – 0,15 кг, соль лизунец
Ферментативная активность дуоденального химуса (трипсин, липаза, амилаза)
Пробы: 8.00 - базисная секреция (натощак), 9.00 - сложнорефлекторная фаза (через 1 час после кормления), 13.00 - нейрогуморальная фаза (через 5 часов после кормления)

Питательность соевых продуктов опреде-   ФГБУ «Станция агрохимической службы ляли методом зоотехнического анализа на   «Амурская» (табл. 2).

Таблица 2- Питательность экспериментальных компонентов рациона овец

Показатели	Комбикорм ОК-80	Соевые продукты
		нативные бобы	фураж	жмых	шрот
Сырой протеин, г	135	319	161	420	439
Сырой жир, г	25	146	62	80	27
Сырая клетчатка, г	80	70	303	56	62
БЭВ, г	320	265	33	315	311

В виде экспериментального корма наряду с общепринятыми соевыми продуктами нами впервые вводится в рацион соевый фураж, который состоит из отходов соевого производства: соевой половы и некондиционных соевых бобов.

О долговременной адаптации кишечного пищеварения судили по активности ферментов в дуоденальном химусе овец, полученном натощак (после 12-ти часовой голодной диеты), а также через час и через 5 часов после кормления. В пробах дуоденального химуса исследовали активность трипсина с использованием в качестве субстрата БАПНА ( Вертипрахов В.Г. Физиология кишечного пищеварения у кур (экспериментальный подход): Монография. Москва: РГАУ - МСХА им. К.А.

Тимирязева, 2022. – 175 с. ), активность панкреатической липазы и панкреатической амилазы определяли на полуавтоматическом биохимическом анализаторе BS-3000M («Sinnowa», КНР) с использованием наборов биохимических реагентов для ветеринарии ДиаВетТест (ООО ДИАВЕТ, Россия). Перед исследованием пробы химуса центрифугировали и супернатан разводили физиологическим раствором в пропорции 1:10.

Полученные результаты обрабатывали методом вариационной статистики с помощью программы Microsoft Excel. Для статистической оценки полученных результатов использовался t-критерий Стьюдента. Результаты считались достоверно значимыми при р<0,05.

Результаты и обсуждение. Адаптационные механизмы кишечного пищеварения у жвачных возможно отследить при изучении динамики ферментативной активности дуоденального химуса.

Так как основным питательным компонентом экспериментальных соевых продуктов является протеин, то рассмотрим базисную протеолитическую активность дуоденального химуса. Полученные данные представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Динамика базисных показателей протеолитической активности дуоденального химуса овец в опытные периоды, ед/л

Анализируя динамику базисных показателей протеолитической активности в дуоденальном содержимом, можно отметить, что активность трипсина при переходе с общего рациона кормления на соевые продукты (первый день экспериментального периода) не имеют достоверной разницы, однако со второго по 4-тый день наблюдаем следующие изменения. При введении в рацион соевых бобов активность трипсина постепенно снижается к третьему дню в 2 раза, на 4-й день показатель увеличивается и в последующем выходит на постоянный уровень 671,1±36,60 ед/л.

При введении в рацион соевого фуража и соевого жмыха наблюдаются параллельные закономерности, на 3-й день отмечен пик активности трипсина в 1,5 раза по сравнению с показателями первого дня. Затем уровень трипсина снижается и до конца периода держится на показателях близких по значению.

При замене части основного рациона на соевый шрот наблюдаем резкое увеличение активности трипсина в 2,3 раза к третьему дню периода, в последующие 3 дня активность трипсина постепенно снижается и достигает показателей 685,0±59,43 ед/л.

О сенсорной адаптации к соевым продуктам судили по активности трипсина в 9-ти часовой пробе дуоденального химуса. Полученные результаты представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Активность трипсина в дуоденальном химусе овец, полученном через час после кормления, ед/л

В первый день эксперимента наиболее высокая активность трипсина наблюдается при введении в рацион соевого шрота, который по сенсорным качествам превышает нативные соевые бобы в 4,7 раза, соевый фураж - в 2,8 раза и соевый жмых - в 1,3 раза. К третьему дню экспериментальных периодов показатели ферментативной активности выравниваются, и на протяжении остального периода остаются на относительно постоянном уровне. Следует отметить, что при введении в рацион соевого жмыха уровень выработки ферментов через час после кормления на протяжении всего экспериментального периода превышает значения при введении соевого фуража на 32,6% и нативных соевых бобов на 33,7%.

Анализируя пробы дуоденального химуса, полученные через 5 часов после кормления, можно отметить увеличение протеолитической активности на 4-й день эксперимента при введении в рацион сои в 7,8 раза, соевого шрота - в 2,1 раза, фуража - в 3,5 раза и соевого жмыха - в 1,3 раза по сравнению с первым днем (рис. 3). После четвёртого дня активность трипсина у животных, получавших продукты переработки сои, находятся на относительно постоянном уровне и достоверной разницы не имеют.

а)                                                       б)

в)

Рисунок 3 - Ферментативная активность дуоденального химуса овец через 5 часов после кормления, при замене части рациона соевыми продуктами (а - трипсин; б - липаза; в - амилаза)

Липолитическая активность содержимого 12-ти перстной кишки у овец при введении в рацион нативных соевых бобов достигает максимальных значений на 3-тий день эксперимента, по сравнению с базисными показателями в 19 раз, к 5-му дню активность липазы постепенно снижается и до конца периода держится на относительно постоянном уровне 2665,3±148,25 ед/л. Соевый жмых и соевый шрот не оказывают влияние на активность липазы и на протяжении всего экспериментального периода находятся на уровне 1545,7±184,16 ед/л. Уровень активности липазы при замене части рациона на соевый фураж имеет тенденцию к повышению по сравнению с базисными показателями в 3,4 раза к 4-му дню экспериментального периода, затем данный показатель снижается и приближается к значениям 3 периода (соевый жмых) и 4 периода (соевый шрот).

Со стороны амилолитической активности дуоденального химуса у овец при введении в рацион нативных соевых бобов, соевого жмыха и соевого шрота наблюдаем относительно постоянный уровень показателей в пределах от 13372,6±496,10 до 17422,6±314,63 ед/л. Однако при заменен части рациона на соевый фураж показатели амилолитической активности по сравнению с первым днем экспериментального периода постепенно увеличиваются к 5 дню в 2,7 раза, оставаясь ниже уровня по отношению к другим экспериментальным соевым добавкам.

Для сравнительной оценки уровня адаптации кишечного пищеварения у овец к продуктам соевого производства рассмотрим абсолютные показатели ферментативной активности дуоденального химуса полученного натощак, а также в сложнорефлекторную фазу и нейрогуморальную фазу регуляции в конце каждого экспериментального периода.

Исследуя абсолютные показатели активности ферментов в дуоденальном химусе овец за весь экспериментальный период, можно отметить, что базисные показатели активности трипсина дуоденального химуса, полученного натощак, имеют достоверную разницу с контрольным рационом у животных, получавших соевый жмых (выше на 11,5%) и соевый фураж (ниже на 32,0%) (табл. 3). Базисная липолитическая активность у животных, получавших отходы от масленичной переработки сои: жмых на 21%, шрот на 12%, а также соевый фураж на 21% ниже контрольного рациона. Замена части рациона на соевые бобы повысила активность липазы дуоденального химуса овец по сравнению с контрольным периодом на 15%.

Таблица 3 - Активность ферментов дуоденального химуса овец при введении в рацион продуктов переработки сои, ед/л

Пробы	Ферменты	Экспериментальные периоды
		контроль	опытный 1	опытный 2	опытный 3	опытный 4
		ОР	соя	фураж	жмых	шрот
W й В о н й к	трипсин	649,5± 32,51	671,1± 18,30	441,1± ٭17,91	724,6± 65,77	685,0± 29,72
	липаза	1171,0± 57,81	1344,5± ٭69,55	966,5± 21,34	967,4± 20,02	1048,9± 50,62
	амилаза	9570,1± 186,45	9169,9± 109,45	7067,9± ٭28,99	13551,1± ٭229,65	14150,2± ٭77,31
й о о 5 ~     S к	трипсин	779,3± 25,61	677,7± 18,84	689,4± 32,65	1021,6± ٭31,02	919,8± ٭35,63
	липаза	1190,8± 30,46	1923,0± ٭87,95	791,1± ٭63,53	1207,8± ٭55,46	1352,6± ٭10,39
	амилаза	12259,0± 161,79	11029,5± 232,19	7709,6± ٭71,56	14377,2± ٭275,54	16032,5± ٭112,99
" о § о ? § § к	трипсин	900,2± 46,28	1042,2± ٭32,76	844,43± 42,11	1187,8± ٭52,28	1125,7± ٭88,49
	липаза	1884,7± 56,71	2665,3± ٭148,25	1346,8± ٭192,83	1633,6± ٭90,07	1545,7± ٭184,16
	амилаза	15845,5± 169,82	13372,6± ٭248,05	9129,0± ٭67,60	16057,1± 224,58	17422,6± ٭157,32

Примечание : ОР - основной рацион; * - p<0,05 уровень достоверности при сравнении с контрольным периодом.

Активность амилазы в кишечнике животных натощак в 3-й опытный период (жмых) выше контроля на 30%, в 4-тый опытный период (шрот) - на 48%, в то время как во 2-ой опытный период (фураж) амилолитическая активность понижается на 26%.

В 9-ти часовых пробах содержимого 12-перстной кишки показатели активности трипсина при введении в рацион термически отработанных продуктов сои: шрот на 18% и жмых на 31% превышают показатели контрольного периода. Та же тенденция наблюдается и в показателях амилолитической активности, показатели которой при ведении в рацион шрота выше контрольных значений на 24%, а соевого жмыха на 15%.

В пробах дуоденального химуса, полученных через 5 часов после кормления, регистрируется повышением активности трипсина при введении сои на 14%, соевого жмыха - на 24%, соевого шрота - на 20% по сравнению с контрольным рационом.

Повышение липолитической активности в нейрогуморальную фазу наблюдается только во втором опытном периоде (соевые бобы) на 29% по сравнению с контрольным периодом. В остальных экспериментальных периодах наблюдается снижение активности липазы в пробах полученных через 5 часов после кормления. Достоверное увеличение амилолитической активности по сравнению с контрольным рационом отмечается при введении соевого шрота на 9%. При введении соевого фуража наблюдается снижение активности амилазы по сравнению с контролем на 73%.

Результаты и обсуждение. Процессы долговременной адаптации кишечного пищеварения к длительным диетам у полигастричных животных, также, как и у моногастричных, характеризуются изменением ферментативной активности дуоденального химуса. В нашей работе представлены показатели динамики ферментативной активности дуоденального содержимом овец натощак, в сложнорефлекторную и нейрогуморальную фазы постпран-диального периода. В экзокринной секреции поджелудочной железы выделяют 2 типа: межпищеварительную (базальную), которая составляет около 10% от общей секреторной активности органа, и постпрандиальную (стимулированную приемом пищи), составляющую 80-90%. Эти типы существенно различаются количеством и свойствами панкреатического сока, его физиологическим назначением [7].

Активность ферментов, полученных натощак, отражает процессы адаптации базальной секреции пищеварительных желез (поджелудочная железа и железы кишечника) к экспериментальным рационам. Мы рассматриваем как динамические, так и абсолютные показатели протеолитической активности, при введении в рацион в качестве различных источников протеина соевых продуктов.

При исследовании динамики активности трипсина в экспериментальный период отмечаем более интенсивные изменения данного показателя при введении в рацион соевого шрота. На второй день эксперимента зафиксировано увеличение показателя на 56% по сравнению с первым днем. Такой резкий подъём базисной протеолитической активности может объясняется компенсаторным синтезом трипсина в ацинарных клетках поджелудочной железы на стимуляцию метаболитами, всосавшимися в кровь из рубца, и частью белка, не участвовавшего в микробной ферментации и поступившего в 12-перстную кишку в неизменном виде. В работах Ц.Ж. Батоева (2018) отмечается, что избыточное обильное выделение ферментов поджелудочной железой представляет адаптацию животных к экстремальным условиям [12]. Предложенная гипотеза требует дополнительных исследований, направленных на изучение процессов пищеварения в рубце.

Можно отметить, что на 4-й день всех опытных периодов базисная секреция трипсина при введении в рацион соевых бобов, жмыха и шрота характеризуется относительно ровным уровнем значений (рис. 1). Абсолютные показатели протеолитической активности дуоденального сока, полученного натощак не имеют достоверной разницы с показателями контрольного периода (таблица 3). Данный факт говорит о содержании в экспериментальных кормах равных по питательности для микрофлоры рубца протеинов [13, 14].

Можно сказать, что долговременная адаптация базисной протеолитической активности напрямую зависит от качества белка и его биологической доступности для микрофлоры рубца. Наименьший уровень базисной протеолитической активности наблюдается при замене части рациона соевым фуражом. Данный факт объясняется относительно невысоким содержанием в данном виде корма сырого протеина (табл. 2).

Исследуя пробы дуоденального химуса овец, полученные через 1 час после кормления, на активность трипсина зафиксирована низкая вкусовая привлекательность термически необработанных соевых продуктов (соевые бобы и соевый фураж) на фоне высокой вкусовой привлекательности термически обработанных продуктов сои (соевый жмых и шрот). Однако к третьему дню экспериментальных периодов показатели активности трипсина выравниваются, это может свидетельствовать о адаптации животных к сенсорным качествам корма (рис. 2). При анализе абсолютных значений можно отметить некоторое преобладание показателей активности трипсина в 3-й и 4-й опытные периоды (соевый жмых и шрот) по сравнению с контрольным (табл. 3).

В работах по изучению вкусового восприятия овец отмечается кормовое предпочтение к вкусу умами, который максимально проявляется при термической обработке высокобелковых продуктов, к которым относятся соевый шрот и жмых. Выявленные у жвачных животных доминирующие рецепторы вкуса умами, соленого и горького вкусов позволяют предположить, что эти вкусы сигнализируют животным о наличие белка, минеральных солей и токсинов в кормах, что в свою очередь влияет на уровень их потребления и кормовое поведение животных [15, 16, 17].

Анализ долговременной адаптации кишечного пищеварения к питательному составу соевых продуктов по ферментативной активности проб дуоденального химуса, полученного в нервно-гуморальную фазу регуляции пищеварения (через 5 часов после кормления) показал, что стабильный уровень ферментативной активности наблюдается только со стороны амилазы (рис. 3 в). Тогда как протео-и липолитическая активности содержимого 12 -перстной кишки с первых дней экспериментальных периодов увеличивается и только к четвертому дню приходит к постоянным значениям (рис. 3 а, б). Интенсивность адаптационных процессов в кишечнике жвачных животных характеризуется абсолютными значениями ферментативной активности дуоденального химуса, при введении в рацион соевых продуктов. Наиболее высокий уровень абсолютных показателей протеолитической активности в конце экспериментального периода в постпрандиальных пробах дуоденального химуса наблюдается при введении в рацион соевого шрота и соевого жмыха, однако липолитическая активность ниже контроля на 21% и 12% соответственно. Данный факт свидетельствует о более высокой питательной ценности белкового компонента предварительно обработанных соевых продуктов.

В подобных исследованиях других авторов отмечается что повышение потребления белка увеличивает содержание и синтез панкреатической протеазы, но уменьшает содержание амилазы в панкреатическом секрете. Присутствие в рационе триглицеридов или жирных кислот стимулирует секрецию липазы, но уменьшает секрецию амилазы. Очевидно, что включение в рацион повышенного количества любого питательного вещества приводит к увеличению активности пищеварительных ферментов поджелудочной железы для этого питательного вещества [18, 19].

Адаптация к жировому компоненту используемых кормов имеет более высокий уровень при заменен части рациона на нативные соевые бобы по сравнению с контрольным периодом, так и в сравнении с другими экспериментальными периодами в 1,7-1,6 раза. Данный факт объясняется наиболее высоким содержанием сырого жира в нативных бобах (табл. 2) и подтверждается научными работами по влиянию жиров на панкреатическую секрецию [20].

Выводы. Долговременная адаптация кишечного пищеварения у овец к различным соевым продуктам наступает через 4 дня после смены рациона. На уровень адаптационных процессов влияют как сенсорные, так и питательные свойства вводимых компонентов рациона.

Практический аспект научной работы заключается в возможности использовать полученные данные о продолжительности периода адаптации кишечного пищеварения для коррекции пищеварительных ферментов, что в свою очередь поможет избежать потерь продуктивности и улучшить конверсию корма. Во время исследований впервые определен период долговременной адаптация кишечного пищеварения у овец к соевым продуктам.