Комплексное использование производных бензимидазола и зародышей ячменя в качестве антиоксидантов в животноводстве

В условиях дальнейшей интенсификации животноводства происходит усиление действия ряда стресс-факторов внешней среды на биологический организм, а также увеличение их числа. Особенности технологии кормления и содержания крупного рогатого скота, в том числе непрерывно меняющийся по структуре и физико-химическим свойствам и часто

Efficiency of use of synthetic antioxidant BIO-50 in a complex with a vitamin germinal concentrate of barley for normalization of adaptable processes and increase of dairy efficiency of cows during the late winter-stall period is shown.

несбалансированный рацион, процесс машинного доения, нарушение параметров микроклимата, высокая плотность постановки, недостаток движения способствуют развитию у животных технологического стресса.

Стрессогенные технологии ведения животноводства способствуют активации свободнорадикального окисления (СРО) и, в частности, перекисного окисления липидов (ПОЛ) [1]. Эти процессы имеют сложную биохимическую природу и играют чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности отдельной клетки и всего организма в целом. Длительная некомпенсированная активация ПОЛ и связанное с этим накопление продуктов пероксидации биомолекул приводят к развитию оксидативного стресса, что является одним из существенных факторов, отрицательно влияющих на здоровье и продуктивность животных. Регуляцию этого процесса выполняет постоянно функционирующая в биологическом организме система антиоксидантной защиты (АОЗ), включающая ферментативные и неферментативные механизмы контроля.

Активация процессов СРО на фоне истощения собственной системы АОЗ в ходе развития стресс-реакции приводит к нарушению прооксидантно-антиоксидантного равновесия. Для его восстановления в животноводстве широко применяют антиоксиданты (АО) [2, 3]. Препараты на их основе способны предупреждать и устранять последствия, индуцируемые стрессом. Именно поэтому одним из перспективных направлений современного животноводства является поиск и изучение новых антиоксидантных препаратов с целью профилактики и терапии стресса.

Нашими исследованиями доказано, что поздний зимне-стойловый период в условиях гиподинамии, нарушения параметров микроклимата и алиментарного стресса является у лактирующих коров наиболее стрессогенным [4, 5]. Это подтверждается изменением клинических показателей, снижением уровня гемоглобина крови при относительно постоянном содержании эритроцитов, тенденцией к эозинопении, лимфопении и нейтрофилезом при общем увеличении количества лейкоцитов, изменением показателей белкового, углеводного, липидного обменов, нарушением прооксидантно-антиоксидантного равновесия, активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой систем, а также снижением молочной продуктивности.

Поэтому основной задачей исследований являлось испытание действия синтетического антиоксидантного препарата из группы бензимидазолов БИО-50, витаминного зародышевого концентрата ячменя (ВЗК) и комплекса ВЗК+БИО-50 на организм коров в условиях позднего стойлового периода (февраль).

Материалы и методика исследований

В ходе проведения эксперимента на базе учебноопытного хозяйства «Лавровский» Орловской области были сформированы 4 группы клинически здоровых коров по 10 голов в каждой. Ж ивотные находились на 3-4 месяце 2-3 лактации. Все 4 группы содержались в условиях технологического стресса (гиподинамия, нарушение параметров микроклимата, алиментарный стресс) в течение февраля месяца (28 дней). В состав контрольной группы входили коровы, которые не получали препаратов. Ж ивотные первой опытной группы ежедневно получали средство природного происхождения ВЗК в количестве 100 г на 100 кг живой массы животных. Вторая опытная группа ежедневно получала БИО-50 в количестве 1мг на 100 кг живой массы животных. Коровы третьей опытной группы ежедневно получали комплекс ВЗК+БИО-50 в тех же количествах, что и животные второй и третьей опытных групп.

БИО-50 синтезирован в Институте биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН (г. Москва) Ю.В. Кузнецовым и относится к классу бензимидазолов. Механизм действия БИО-50 как мембраноактивного средства состоит в ингибировании пероксидации в качестве донора протона и усилении системы АОЗ биологического организма.

ВЗК (витаминный зародышевый концентрат) получали из зародышей ячменя путем проращивания зерна. Для этого тонкий слой зерна ячменя (1-3 см) смачивали водой и выдерживали на тканевом субстрате при температуре 250С одни сутки. Следили за температурой, влажностью и доступом воздуха. Зародыши зерна злаковых, особенно пшеницы и ячменя, богаты витаминами и микроэлементами и содержат до 30мг% витамина Е – одного из наиболее активных природных биоантиоксидантов.

По завершению опыта пробы крови у коров брали из яремной вены утром до кормления в сухие и чистые пробирки при соблюдении всех правил асептики и антисептики [6]. Общее количество эритроцитов и лейкоцитов определяли методом прямой микроскопии путём подсчёта в камере Горяева, гемоглобина – в гемометре Сали, лейкограмму – в мазках, окрашенных по Романовскому – Гимза. Содержание общего белка в сыворотке крови определяли рефрактометрически, альбуминов – по реакции с бромкрезоловым зеленым. Определение каталитической концентрации ферментов переаминирования аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) проводили путем измерения оптической плотности гидразонов 2-оксоглутаровой и пировиноградной кислот в щелочной среде. Общие липиды при взаимодействии с фосфованилиновым реактивом образуют красное окрашивание, холестерин с ацетангидридом и серной кислотой дают соединение зеленого цвета. Окрашенные растворы колориметрировали. Содержание глюкозы в сыворотке крови определяли глюкозоксидазным методом. Определение концентрации кортизола и адреналина проводили с использованием тестов СтероидИФА-кортизол-01 (ЗАО «Алкор Био», Россия) и Адреналин ИФА (Labor Diagnostika Nord GmbH & Co. KG, Nordhorn). Содержание малонового диальдегида определяли по реакции с тиобарбитуровой кислотой; концентрацию диеновых конъюгатов и кетодиенов устанавливали на спектрофотометре после экстракции смесью гексана и изопропилового спирта в соотношении 1:1. Состояние системы АОЗ оценивали по концентрации антиоксидантных витаминов: витамина А – по Бессею, витаминов Е и С с αα`– дипиридилом. Молочную продуктивность коров всех групп в ходе опыта учитывали по среднесуточному удою, массовой доле жира, массовой доле белка. Ж ирномолочность определяли с помощью ультразвукового анализатора «Лактан 1-4», белковомолочность – методом колориметрии.

Результаты экспериментальных исследований подвергались биометрической обработке с использованием критерия Стьюдента в компьютерной программе Microsoft Office Excel.

Результаты и их обсуждение

Сравнительный анализ гематологических показателей коров в контрольной и опытных группах, где животные получали средство природного происхождения ВЗК, синтетический антиоксидант БИО-50 и комплекс ВЗК+БИО-50, позволил выявить различия в их значениях (табл. 1). В результате применения ВЗК, БИО-50 и их комплекса в феврале у животных всех опытных групп достоверно увеличилась концентрация гемоглобина: в 1-ой группе на 3,3% (Р<0,05), во 2-ой группе на 4,9% (Р<0,05), в 3-ей – на 9,1% (Р<0,001) по сравнению с контролем. Это свидетельствует о способности этих препаратов стимулировать окислительновосстановительные процессы и улучшать снабжение тканей и органов кислородом. Содержание эритроцитов в крови коров также увеличивалось. В 1ой опытной группе увеличение составило 5,1%, во 2ой группе 6,8% по сравнению с контрольной группой. В 3-ей опытной группе повышение на 10,2% было достоверным (Р<0,05). Количество эритроцитов во всех опытных группах превышало контрольные значения.

Таблица 1 – Гематологические показатели коров при использовании антиоксидантов в поздний зимне-стойловый период (февраль)

Группы коров	Гемоглобин, г/л	Эритроциты, 1012/л	Лейкоциты, 109/л
Контроль	98,5±1,16	5,9±0,17	8,8±0,36
Опытная группа 1 (ВЗК)	101,8±0,83*	6,2±0,35	8,3±0,53
Опытная группа 2 (БИО-50)	103,4±1,27*	6,3±0,28	8,1±0,42
Опытная группа 3 (ВЗК+БИО-50)	107,5±1,42***	6,5±0,20*	7,7±0,31*

Различия статистически достоверны по сравнению с контролем: *-Р<0,05; ***-Р<0,001

Общее же количество лейкоцитов во всех опытных группах снижалось. В 1-ой группе их содержание уменьшилось на 5,7%, во 2-ой группе на 8%, в 3-ей – на 12,5% (Р<0,05) по сравнению с контролем. При этом наблюдались изменения в составе и соотношении их отдельных форм.

По содержанию базофилов достоверных различий между животными контрольной и опытных групп выявлено не было. У коров 1-ой опытной группы, получавших ВЗК, количество эозинофилов увеличилось на 10,2% (Р<0,05). Во 2-ой опытной группе, получавшей БИО-50 – на 14,3% (Р<0,05). В 3-ей опытной группе, получавшей комплекс 54

«ВЗК+БИО-50», – на 20,4% (Р<0,05) по сравнению с контрольной группой. Достоверное снижение во всех опытных группах отмечалось в отношении как палочкоядерных, так и сегментоядерных нейтрофилов. По палочкоядерным нейтрофилам уменьшение в 1-ой группе составило 12,9% (Р<0,001), во 2-ой – 19,4% (Р<0,001), в 3-ей – 27,4% (Р<0,001). По сегментоядерным нейтрофилам уменьшение в 1ой группе составило 11,3% (Р<0,05), во 2-ой – 16,4% (Р<0,01), в 3-ей – 23% (Р<0,001) по сравнению с контролем. После применения антиоксидантов в поздний зимне-стойловый период (февраль) в крови коров наблюдалось повышение концентрации лимфоцитов: в 1-ой группе на 9,2% (Р<0,05), во 2-ой группе на 13,2% (Р<0,001), в 3-ей – на 19,3% (Р<0,01) по сравнению с контрольной группой. Уровень лимфоцитов во всех опытных группах был выше показателей контроля. Содержание моноцитов также повышалось. У коров 1-ой опытной группы, получавших ВЗК, количество моноцитов увеличилось на 19,4%; во 2-ой опытной группе, получавшей БИО-50, – на 29% (Р<0,01); в 3-ей опытной группе, получавшей комплекс «ВЗК+БИО-50» – на 32,3% (Р<0,05) по сравнению с контрольной группой. Зафиксированные изменения указывают на устранение диспропорции в лейкоцитарной формуле, согласно физиологической норме для крупного рогатого скота, и на усиление иммунологической устойчивости подопытных коров.

У коров 1-ой опытной группы, получавших ВЗК, содержание общего белка увеличилось на 1,8%, альбумина на 3,3%, глобулинов на 1% по сравнению с контрольной группой. Во 2-ой опытной группе, получавшей БИО-50, общий белок вырос на 3,8%, альбумин на 6%, глобулины на 2,3%. В 3-ей опытной группе, получавшей комплекс ВЗК+БИО-50 содержание общего белка увеличилось на 6,5% (Р<0,05), альбумина на 10,4% (Р<0,05), глобулинов на 4%. На фоне общей тенденции к росту показателей белкового обмена нами было выявлено количественное изменение в соотношении белков крови, что привело к повышению белкового индекса. В 1-ой группе на 1,5%, во 2-ой группе на 3,0%, в 3-ей – на 6,1% по сравнению с контролем. Уровень общего белка и глобулинов во всех опытных группах превышал контрольные значения. Содержание альбуминов и белковый индекс во 2-ой и 3-ей опытных группах также превышали уровень контроля.

В ходе проведения эксперимента вместе с ростом показателей белкового обмена изменялась и каталитическая концентрация аминотрансфераз АЛТ и АСТ. По АЛТ снижение каталитической концентрации в 1-ой группе составило 4,3%, во 2ой – 10,6% (Р<0,05), в 3-ей – 17% (Р<0,01) по сравнению с контрольной группой. По АСТ ее снижение было менее выраженным в количественном отношении и составило в 1-ой группе – 1,6%, во 2ой – 9,5% (Р<0,01), в 3-ей – 12,7% (Р<0,05) по сравнению с контрольной группой. Уровень ферментов во всех опытных группах был ниже контрольных значений. Полученные результаты свидетельствуют о гепатокорректорном эффекте использованных антиоксидантов за счет их мембранопротекторных свойств в отношении клеток печени. В литературе имеются данные о подобном эффекте производных бензимидазола после применения их при дисфункции печени у кроликов и собак [7].

Влияние антиоксидантов на углеводно-липидный обмен у коров изучалось по показателям уровня глюкозы, общих липидов и холестерина в сыворотке крови. В результате применения антиоксидантов в поздний зимне-стойловый период (февраль) уровень глюкозы в крови повышался в 1-ой группе на 7,9%, во 2-ой группе на 8,6%, в 3-ей - на 21,2% (Р<0,05) по сравнению с контрольной группой. На фоне увеличения содержания глюкозы в сыворотке крови коров наблюдалось уменьшение содержания общих липидов и холестерина. У коров 1-ой опытной группы, получавших ВЗК, уровень общих липидов снизился на 3,7%, холестерина - на 5,5%, по сравнению с контролем. Во 2-ой опытной группе, получавшей БИО-50, общие липиды уменьшились на 8%, холестерин - на 13,7%. В 3-ей опытной группе, получавшей комплекс ВЗК+БИО-50, уровень общих липидов снизился на 16% (Р<0,01), холестерина на 19,2% (Р<0,01). Содержание глюкозы во 2-ой и 3-ей опытных группах превышало контрольные значения, а содержание общих липидов и холестерина у этих животных было ниже, чем у коров из группы контроля. Очевидно, что применение антиоксидантов ВЗК, БИО-50 и их комплекса «ВЗК+БИО-50» способствует оптимизации показателей белкового, углеводного и липидного обменов в условиях стрессогенного периода года.

Анализ результатов исследования продуктов перекисного окисления липидов показал, что все три препарата проявляют антиоксидантную активность в условиях позднего зимне-стойлового периода. Очевидно, их антиоксидантный эффект связан с химической природой витамина Е, содержащегося в ВЗК, и бензимидазола, которые выступают в качестве доноров протона за счет имеющихся антирадикальных групп. В результате применения ВЗК, БИО-50 и их комплекса к концу февраля месяца у коров наблюдалось уменьшение количества кетодиенов (КД), конъюгированных диенов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) (табл. 2).

Содержание кетодиенов в 1-ой опытной группе снижалось на 5%, во 2-ой группе на 21,3% (Р<0,01), в 3-ей - на 31,3% (Р<0,001) по сравнению с контролем. Уменьшение конъюгированных диенов составило в 1-ой опытной группе 4,3%, во 2-ой группе - 13,9% (Р<0,05), в 3-ей - 20,2% (Р<0,001). 2-ая и 3-я группы отличались более низкими значениями КД и ДК по сравнению с контролем. Применение антиоксидантов в феврале способствовало значительному снижению содержания в крови коров вторичного продукта ПОЛ - малонового диальдегида: в 1-ой опытной группе на 20,3% (Р<0,01), во 2-ой группе на 33,9% (Р<0,001), в 3-ей опытной группе на 47,5% (Р<0,001) по сравнению с контрольной группой, где не проводилась коррекция стресса. Уровень МДА у всех опытных животных был ниже, чем в контрольной группе.

Таблица 2 - Содержание продуктов перекисного окисления липидов у коров при использовании антиоксидантов в поздний зимне-стойловый период (февраль)

Группы	КД, ед.оп.пл./мг липидов	ДК, ед.оп.пл./мг липидов	МДА, мкМ/л
Контрольная группа	0,080±0,002	0,208±0,007	0,59±0,030
Опытная группа 1 (ВЗК)	0,076±0,002	0,199±0,006	0,47±0,019**
Опытная группа 2 (БИО-50)	0,063±0,004**	0,179±0,009*	0,39±0,021***
Опытная группа 3 (ВЗК+БИ О-50)	0,055±0,006***	0,166±0,006***	0,31±0,041***

Различия статистически достоверны по сравнению с контролем: *-Р<0,05; **-Р<0,01; ***-Р<0,001

На фоне снижения уровня продуктов ПОЛ в течение февраля во всех опытных группах отмечалось повышение содержания витаминов-антиоксидантов, что, в свою очередь, способствовало восстановлению прооксидантно-антиоксидантного равновесия (табл. 3). Использование ВЗК в качестве источника витамина Е у животных 1 опытной группы в большей степени повышало содержание именно этого витамина в крови - на 19,8% (Р<0,01) по сравнению с контролем. Однако на этом фоне нами отмечалось и некоторое недостоверное увеличение количества витаминов А и С на 10,9% и на 5,3% соответственно. Очевидно, это связано с тем, что токоферол, ретинол и аскорбиновая кислота являются синергистами и оказывают взаимное экономизирующее действие.

Таблица 3 - Содержание витаминов Е, А, С у коров при использовании антиоксидантов в поздний зимне-стойловый период (февраль)

Группы	Витамин Е, мкмоль/л	Витамин А, мкмоль/л	Витамин С, мкмоль/л
Контрольная группа	23,18±1,18	0,92±0,05	39,02±1,66
Опытная группа 1 (ВЗК)	27,78±1,02 **	1,02±0,10	41,12±1,89
Опытная группа 2 (БИО-50)	27,13±1,24 *	1,03±0,08	43,81±1,87
Опытная группа 3 (ВЗК+БИО-50)	31,96±1,12 ***	1,13±0,09	46,23±2,01 *

Различия статистически достоверны по сравнению с контролем: *-Р<0,05; **-Р<0,01; ***-Р<0,001

Антиоксидантный эффект при действии БИО-50, который получали животные 2 опытной группы, способствовал росту витамина Е на 17% (Р<0,05), витамина А на 12%, витамина С на 12,3%. В 3-ей опытной группе, получавшей комплекс «ВЗК+БИО-50», содержание витамина Е повысилось на 37,9% (Р<0,001), витамина А на 22,8%, витамина С на 18,4% (Р<0,05).

С целью изучения возможности использования антиоксидантных препаратов   ВЗК,   БИО-50, комплекса ВЗК+БИО-50 в качестве сезонных стресс-протекторов, нами определялось их влияние на содержание гормонов стресса адреналина и кортизола у коров контрольной и опытных групп в поздний стойловый период (февраль). В 1-ой опытной группе содержание адреналина уменьшилось на 3,5%, кортизола – на 7,4%. Во 2-ой опытной группе снижение адреналина составило 10,1% (Р<0,001), кортизола – 8,5% (Р<0,05). В 3-ей опытной группе – 13,3% (Р<0,01) и 15% (Р<0,001) адреналина и кортизола, соответственно. Уровень кортизола во всех опытных группах был ниже контрольных значений. В литературе имеются данные, свидетельствующие о способности антиоксидантных препаратов, в частности ВЗК, мексидола, эмоксипина и их комплексов, снижать уровень адреналина и кортизола у стрессированных свиней в условиях уплотненного содержания и гипоксии [8]. Это согласуется с результатами наших исследований, в ходе которых было установлено уменьшение концентрации адреналина и кортизола по сравнению с контролем во всех опытных группах, где в течение февраля применялись антиоксиданты ВЗК, БИО-50 и их комплекс. Вероятно, система АОЗ может выступать в качестве периферической стресс-лимитирующей системы, а входящие в нее антиоксиданты способны блокировать выделение гормонов стресса по механизму обратной связи.

Среднесуточный удой у животных 1-ой опытной группы, получавшей ВЗК, увеличился на 3,4% (Р<0,05), у животных 2-ой опытной группы, получавшей БИО-50, на 4,3% (Р<0,05), а у животных 3-ей опытной группы, получавшей комплекс ВЗК+БИО-50, на 7,7% (Р<0,001) по сравнению с контролем. Содержание жира и белка в 1-ой опытной группе за 28 дней возросло в среднем на 0,5% и 0,7%, соответственно. Во 2-ой – на 1% (Р<0,05) и 0,3%, а в 3-ей – на 1,8% (Р<0,05) и 1,4% (Р<0,05). Показатели среднесуточного удоя, МДЖ , МДБ во всех опытных группах превышали таковые в контроле.

Выводы

Таким образом, результаты исследования показали, что применение БИО-50, комплекса БИО-50+ВЗК у коров в поздний зимне-стойловый период оказывает адаптогенный, стресс-протекторный и антиоксидантный эффект. Установлено, что наиболее выраженным действием обладает комплекс БИО-50+ВЗК. Для коррекции технологического стресса и повышения молочной продуктивности коров в поздний зимне-стойловый период рекомендуем комплексное применение витаминного зародышевого концентрата (ВЗК) в дозе 100 г на 100 кг живой массы животных и синтетического антиоксиданта БИО-50 в дозе 1мг на 100 кг живой массы животных. Итоги работы по внедрению способа и оценка его результативности показывают, что предложенный способ при пересчете на молоко базисного жира и белка (3,4% и 3% соответственно) способствует увеличению среднесуточного удоя на 11% или 1,4 кг и позволяет получить экономический эффект в размере 257,6 тыс. руб. на 1 тыс. молочных коров за месяц позднего зимне-стойлового периода (февраль).

Уровень экономической эффективности в значительной степени зависит от закупочных цен на молоко в регионах.