Липидная пероксидация при микроэлементозах у бычков на откорме

Область научных интересов ряда современных ученых [1-7 и др.] связана изучением свободнорадикального (перекисного) окисления липидов (ПОЛ) как одного из звеньев патогенеза многих болезней различного происхождения. ПОЛ является обычной реакцией здорового организма, однако в последнем оно протекает на крайне низком уровне, поэтому исключается накопление его токсических продуктов (свободные радикалы жирных кислот, липоперекиси, альдегиды, кетоны, оксикислоты) в концентрациях опасных для жизнедеятельности организма. Процесс накопления продуктов ПОЛ является авторегулирующимся, однако при интенсивных и длительно воздействующих на организм факторах различного происхождения процесс саморегуляции нарушается, и ПОЛ становится одним из ведущих звеньев в патогенезе многих болезней.

Известно [5,6], что некоторые эссенциальные микроэлементы являются кофакторами многих представителей ферментативного звена антиоксидантной защиты (АОЗ) организма, активно участвуя поддержании оптимального баланса функционирования системы ПОЛ-АОЗ. Вместе с тем, в доступных источниках литературы мы не нашли системных исследований посвященных изучению роли ПОЛ в генезе микроэлементозов. Таким образом, изучение взаимосвязи показателей ПОЛ и системы АОЗ в контексте минеральной обеспеченности в условиях промышленной технологии интенсивного откорма крупного рогатого скота представляет определенный теоретический и практический интерес.

Целью настоящей работы явилось определение состояния ПОЛ и АОЗ в генезе микроэлементозов крупного рогатого скота на откорме.

Материал и методы исследований . Работа проводилась на базе комплекса по откорму молодняка крупного рогатого скота ЗАО «Липовцы» Витебской области Республики Беларусь. Почвы хозяйства, равно как и корма, производимые на них, дефицитны по Cu, Co, Zn, Mn, некоторым другим микроэлементам, а также избыточны по Mg и Fe.

Исследования выполнены на бычках черно-пестрой породы 4-5 месячного возраста, страдающих сочетанным дефицитом Cu, Co, Zn и Fe. Для реализации цели настоящей работы у животных (n=112), учитывая правила асептики и антисептики, отбирались пробы крови.

В цельной крови методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), используя спектрометр Varian ICP-810-MS, определяли содержание Co, Zn и Cu. В сыворотке крови – концентрацию Fe фотометрическим методом (по образованию комплекса ионов Fe²⁺ с хромогеном) [8]. В плазме крови спектрофотометрически определяли показатели ПОЛ: первичные – диеновые конъюгаты (ДК, А₂₃₂), вторичные – кетодиены и триенкетоны (КД + ТК, А₂₇₈), а также малоновый диальдегид (МДА, А₅₃₅–А₅₈₀) и конечные продукты – основания Шиффа (ОШ, А₄₀₀) [5, 6]. Показатели АОС определяли с использованием фотометрических методов – содержание токоферола и аскорбиновой кислоты по реакции с α,α-дипиридилом, а активность церулоплазмина (ЦПАк) - по реакции окисления парафенилендиамина [ 5 ] . Определение активности эритроцитарной супероксиддисмутазы (СОД) – по методу Костюк В.А. [6], расчет активности фермента проводили на единицу массы гемоглобина (HGB).

Лабораторные исследования проведены в УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины» и лаборатории государственной службы медицинских и судебных экспертиз по Витебской области Республики Беларусь.

Процедуры анализа полученных данных осуществляли с помощью статистических пакетов SAS 9.2, STATISTICA 9 и SPSS-19. Критическое значение уровня статистической значимости при проверке нулевых гипотез принималось равным 0,05.

Автор выражает благодарность научным консультантам, курировавшим данные исследования – профессорам Александру Павловичу Курдеко и Григорию Гавриловичу Щербакову, а также к.т.н., доценту Леонову Василию Петровичу, под руководством которого выполнен статистический анализ данных.

Результаты исследований и их обсуждение. Методологической основой отнесения животных в группу больных полигипомикроэлементозом послужила предварительно проведенная диспансеризация стада комплекса и регрессионный анализ полученных результатов, по результатам которого сформирован перечень наиболее значимых предикторов, определяющих тип имеющихся метаболических расстройств и констеллирующее ранжирование факторов их определяющих. Конкордация, для построенного итогового уравнения составила 89,2%, при этом из исследовавшихся 63 стартовых предикторов в итоговое уравнение регрессии вошли только 27. В их перечне наиболее значимыми явились показатели, иллюстрирующие общую обеспеченность животных пластическими и энергетическими веществами, а также уровень Cu, Zn, Co и Fe.

Количественные выражения исследовавшихся лабораторных предикторов у животных показали, что развитие сочетанного гипомикроэлементоза у бычков сопровождалось уменьшением (относительно здоровых сверстников) в крови: концентрации Cu ≈ на 1015% (95%ДИ от 0,42 до 0,50 мг/кг), Zn – ≈ на 20-25% (95% ДИ от 2,00 до 3,22 мг/кг), Co – в среднем на 41% (95% ДИ от 13,5 до 22,1 мг/кг) и Fe ≈ на 10-13% (95% ДИ от 13,4 до 16,8 мкмоль/л). Обращает на себя внимание разная степень дефицита элементов. Как следует из полученных данных, наибольшую недостаточность животные испытывают в отношении Со, затем Zn, Cu и Fe.

Статистическая обработка абсолютных значений первичных и вторичных продуктов ПОЛ в плазме показала отрицательный эксцесс, что указывает на преобладание крайних значений в распределении этих показателей. В то же время при расчете показателей на мг липидов эксцесс оказался положительным, то есть основная часть значений концентрируется в области среднего значения по выборке, что и послужило мотивацией анализа и обсуждения в данной работе изучаемых первичных и вторичных показателей ПОЛ в расчете на мг липидов.

Показатели ПОЛ и АОЗ у телят, больных полигипомикроэлементной недостаточностью кобальта, цинка, меди и железа

Показатели	М ± σ	95% ДИ *
ДК , ( А 232 / мг липидов )	0,69±0,065	0,56–0,82
КД + ТК , ( А 278 / мг липидов )	0,30±0,041	0,22–0,37
МДА , мкмоль / л	1,78±0,188	1,42–2,16
ОШ , ( А 400 / мг липидов )	0,37±0,029	0,31–0,43
ЦПАк , нкат / л	2,31±0,301	1,72–2,89
СОД , усл . ед ./ мг HGB	0,79±0,095	0,60–0,97
Аскорбиновая кислота , мкмоль / л	15,5±1,171	13,2–17,8
Токоферол , мкмоль / л	2,83±0,234	2,37–3,29

* - 95 % доверительный интервал.

Анализ состояния ПОЛ и АОЗ у исследуемых бычков показал

(таблица), что развивающийся патологический процесс приводит к активизации ПОЛ и разбалансировке в системе ПОЛ-АОЗ. Так, наши исследования демонстрируют, что развитие болезни влечет за собой существенное, статистически значимое (р<0,05-0,01) возрастание первичных (ДК – ≈ на 176%), вторичных (КД+ТК – ≈ на 201%), МДА (≈ на 18,6%) и конечных (ОШ ≈ на 23,3%) продуктов ПОЛ (в сравнении со сверстниками).

В ряду изучавшихся антиоксидантов отмечена неравнозначная реакция на вышеописанные изменения. Так, исследовавшиеся представители ферментативного звена АОС продемонстрировали весьма яркую реакцию на происходящее - мы констатировали снижение (р < 0,05) активности ЦПАк и СОД (≈ на 70,3% и 28,1% – соответственно), на фоне отсутствия значимого снижения количества аскорбиновой кислоты и токоферола. Вместе с тем – уровень последних балансировал у НГН, и его можно было охарактеризовать как маргинальный. На наш взгляд, подобное положение дел имеет двоякое происхождение: во-первых, исследовавшиеся представители ферментативного звена АОС являются Cu и Zn зависимыми [5,6], существенный дефицит которых нами установлен экспериментально – это может объяснять низкую их активность на фоне активизации ПОЛ; во-вторых, маргинальные количества аскорбиновой кислоты и токоферола показывают истощение их запасов и пограничное состояние для запуска возможно критической степени разбалансировки системы ПОЛ-АОЗ.

В исследовании при использовании однофакторного дисперсионного анализа (процедура Anova-Manova) была установлена зависимость вторичных (КД+ТК) продуктов ПОЛ от уровня первичных (ДК) (F=7,17, p<0,0031). Значения ДК были разделены методом полярных групп, согласно которому вся выборка расслаивается на три группы: с низкими, средними и высокими значениями. Следует отметить, что высокие значения первичных продуктов вызывают резкое повышение образования вторичных продуктов ПОЛ, тогда как при низком и среднем уровне диеновых ДК, такой тенденции не наблюдается. Биометрически так же выявлено, что существует определенная связь между концентрациями МДА и Fe (F=3,92, p<0,0312), однако она не носит характера простой непосредственной детерминации, а является более сложной – нелинейной и описывается U-образной кривой. Она принадлежит к категории так называемых зависимостей «тип оптимума». Таким образом, как высокое, так и низкое содержание МДА может способствовать некоторому повышению уровня железа к нижней границе нормы. При этом следует отметить, что при расслоении общей выборки по критерию содержания в плазме крови МДА на три группы. В первую группу попадают значения, лежащие в пределах нормы, а в группы 2 и 3 – значения, превышающие нормативные показатели. При этом при концентрациях МДА, лежащих в пределах нормы, уровень железа повышается до нижней границы нормы.

При увеличении МДА уровень Fe резко снижается, а затем начинает возрастать. Аналогичная закономерность отмечается при анализе связи между количеством Cu и ОШ (F=3,27, p<0,0122). Отмечено также, что при недостаточной обеспеченности организма бычков медью и железом отмечается обратно-пропорциональная зависимость между их содержанием в крови (F=4,51, p<0,0237).

Заключение . Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что дефицит Co, Zn, Cu и Fe в организме крупного рогатого скота индуцирует каскадный механизм активации процессов ПОЛ, выражающийся ростом продуктов пероксидации и истощением ферментативного антиоксидантного статуса, что может являться убедительным доказательством существенной роли процессов липидной пероксидации в генезе обсуждаемых микроэлементозов.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Кармалиев, Р.Х. Свободнорадикальная патология в этиопатогенезе болезней животных/ Р.Х. Кармалиев // Ветеринария, 2006 - № 7. С.36-40. 2. Карякина, Е.В. Молекулы средней массы как интегральный показатель метаболических нарушений (обзор литературы)/ Е.В. Карякина, С.В. Белова// Клиническая лабораторная диагностика. – 2004. - №3. – С. 3-8. 3. Кожевников, Ю.Н. О перекисном окислении липидов в норме и при патологии/ Ю.Н. Кожевников// Вопросы мед. химии. – 1985. – Т.31. – № 5. – С. 2-7. 4. Методическое пособие по изучению процессов перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты организма у животных/ В.С. Бузлама и [др.] – Воронеж, 1997 – 35 с. 5. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: Справочник/ И.П. Кондрахин [ и др. ] ; под ред. проф. И.П. Кондрахина. – М.: КолосС, 2004. – 520 с. 6. Перекисное окисление липидов и эндогенная интоксикация (значение в патогенезе болезней животных, пути коррекции: монография)/ С.С. Абрамов [и др.]. – Витебск: УО ВГАВМ, 2006. – 208 с. 7. Шахов, А.Г. Роль процессов свободнорадикального окисленияв патогенезе инфекционной болезни/ А.Г. Шахов// Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье живот.: Междунар.н.-пр.конф. – Воронеж, 2004. – С.7-9. 8. Энциклопедия клинических лабораторных тестов/Пер. с англ. Под ред. В.В. Меньшикова. – М.: Ид-во «Лабинформ», 1997. – 960 с.

ЛИПИДНАЯ ПЕРОКСИДАЦИЯ ПРИ МИКРОЭЛЕМЕНТОЗАХ У БЫЧКОВ НА ОТКОРМЕ

Ковалёнок Ю.К.

Резюме

В работе представлены данные о роли процессов липидной пероксидации в генезе гипомикроэлементозов. Показано, что с развитием комплексного дефицита Co, Zn, Cu и Fe происходит активизация ПОЛ, выражающаяся увеличением (р<0,05-0,01) количества диеновых конъюгатов (≈ на 176%), кетодиенов и триенкетонов (≈ на 201%), малонового диальдегида (≈ на 18,6%) и оснований Шиффа (≈ на 23,3%) с истощением ферментативного звена антиоксидантной системы.

LIPID PEROXIDATION AMONG FATTENING CATTLE POSSESSING TRACE ELEMENTS METABOLISM PATHOLOGY

Kovalyonok Y.K.