Оценка роли аминотрансфераз в формировании продуктивности у кур-несушек

Ферментные системы играют важную роль в регуляции и интеграции процессов жизнедеятельности у животных и птиц. С участием ферментных систем реализуется наследственная информация в онтогенезе, поддерживается гомеостаз, обеспечивается регуляция роста и развития, формирования продуктивных качеств. Поэтому показатели функциональной активности ферментных систем используют для оценки хозяйственно полезных признаков и прогнозирования продуктивности животных, характеристики состояния обмена веществ, механизмов адаптации к действию эндогенных и экзогенных факторов (1-8). Однако эти сведения в основном получены для различных пород крупного и мелкого рогатого скота, свиней. Работ же, в которых исследовались бы ферментные системы тканей и органов у сельскохозяйственной птицы, очень мало. Исключение составляют данные об использовании ферментов крови в оценке пищевых качеств яиц (6), скорости роста и сохранности цыплят (1, 4, 5).

Из ферментов крови наиболее перспективными для оценки физиологического состояния и яичной продуктивности птицы представляются аспартатаминотрансфераза (КФ.2.6.1.1; Е-аспартат:2-оксоглутарат аминотрансфераза, АсАТ) и аланинамнотрансфераза (КФ.2.6.1.2; Е-аланин:2-ок-соглутарат аминотрансфераза, АлАТ), катализирующие реакции переами-нирования (взаимное превращение амино- и а-кетокислот посредством переноса аминогруппы) (9, 10). Активность названных ферментов у птицы определяется не только влиянием факторов внешней и внутренней среды клетки (рН, концентрация субстратов, наличие активаторов и ингибиторов, изменение проницаемости мембран, скорость биосинтеза и деградации ферментного белка и др.), но и степенью влияния биологических и технологических факторов (возраст, кросс птиц, тип кормления, репродук- тивные периоды и др.). Однако в доступной нам литературе мы не нашли сведений об особенностях влияния возраста, срока репродуктивного периода и яичной продуктивности на соотношение АсАТ и АлАТ в крови и тканях разных органов у кур.

В связи с этим целью нашей работы стало изучение активности ферментов переаминирования в крови и органах у кур в зависимости от яйценоскости и периода продуктивного использования.

Методика . Объектом исследований в научно-производственном опыте (ОАО «Челябинская птицефабрика», Челябинская обл., 2011 год) были куры-несушки из промышленного стада (кросс Ломанн белый), в течение периода яйцекладки, которых содержали в основных производственных корпусах, оборудованных клеточными батареями. Условия кормления (полнорационные кормосмеси, изготавливаемые в кормоцехе предприятия) и содержания (поддержание микроклимата в помещениях) соответствовали рекомендациям по работе с указанным кроссом. Из аминокислот в составе кормосмеси нормировали содержание следующих аминокислот (в расчете на 100 г комбикорма): лизин — 0,88, метионин + цистин — 0,65 и треонин — 0,63 г (для 26-недельных несушек); лизин — 0,70 г, метионин + цистин — 0,63 г и треонин — 0,60 г (для 52-недельных); лизин — 0,70 г, метионин + цистин — 0,55 г и треонин — 0,53 г (для 80-недельных несушек). На базе промышленного стада по принципу приближенных аналогов сформировали опытную группу. Из нее на 26-ю, 52-ю и 80-ю нед яйцекладки отбирали по 6 особей, от которых после декапитации брали биологический материал для определения биохимических показателей.

После декапитации кровь собирали в пробирки, подвергали центрифугированию при 3000 об/мин в течение 15 мин и получали сыворотку, в которой определяли общий белок, мочевину, активность АсАТ и АлАТ с помощью наборов реактивов «Клини-тест» («ЭкоСервис», Россия). Извлеченные органы (печень, сердце, почки) помещали в охлажденную льдом фарфоровую чашку, отмывали от крови физиологическим раствором и тщательно измельчали. К 1 г ткани медленно при перемешивании добавляли охлажденную среду выделения (0,005 н. Трис-HCl, 0,1 н. КС1, pH 7,4): для сердца и почек — в соотношении 1:50, для печени — 1:100. Полученную суспензию центрифугировали при 4500 об/мин 10 мин при 3-4 ° С. В супернатанте определяли активность АсАТ и АлАТ при помощи стандартных наборов реактивов «Клини-тест» (в ряде случаев показатели выражали в расчете на 1 г ткани).

Для оценки взаимосвязи между активностью аминотрансфераз в крови и клетках органов определяли соотношение между показателями по формуле: КФР = (Ф_кро в _и/Ф_орга н _а) • 100, где КФР — коэффициент физиологической регенерации, усл. ед.; Ф_крови — активность ферментов в сыворотке крови, мкмоль^ч ^{- 1} •мл ^{- 1} ; Ф_органа — активность ферментов в расчете на 1 г ткани органа, мкмоль^ч ^{- 1} •мл ^{- 1} т^-1 ; 100 — нормализующий коэффициент.

Продуктивность кур рассчитывали как процент в целом по промышленному стаду за 1 нед, соответствующую исследованию образцов крови и органов (26-я, 52-я и 80-я нед).

Экспериментальный цифровой материал был подвергнут статистической обработке с использованием программы Microsoft Ехсе1. Достоверность различий между группами оценивали с учетом t -критерия Стьюдента в соответствии с общепринятой методикой (11).

Результаты. Мы установили, что яичная продуктивность несушек в период использования постепенно снижалась — с 97 % (26-я нед) до 82 % (80-я нед). Это сопровождалось постепенным увеличением концентра- ции мочевины в сыворотке крови кур на фоне недостоверного колебания концентрации общего белка. В то же время величина соотношения общий белок/мочевина постоянно уменьшалась — с 13,47±0,62 усл. ед. на 26-ю нед репродуктивного периода до 9,85±0,64 усл. ед. на 80-ю нед. Следовательно, в течение продуктивного использования в белковом обмене у кур постепенно начинают превалировать катаболические процессы, что снижает степень усвоения азота свободных аминокислот и, соответственно, отражается на активности и соотношении ферментов переаминирования и показателях яйценоскости (табл. 1).

1. Биохимические показатели крови у кур-несушек кросса Ломани белый в период продуктивного использования ( J ± 5 ^ , n = 6, ОАО «Челябинская птицефабрика», Челябинская обл., 2011 год)

Показатель         |	26-я нед       |	52-я нед	|      80-я нед
Общий белок, г/л                      37,20±4,63 Мочевина, ммоль/л                     2,76±0,18 Общий белок/мочевина, усл. ед.         13,47±0,62 АлАТ, мкмоль • ч - 1 •мл - 1                  0,09±0,02 АсАТ, мкмоль• ч - 1 •мл - 1                  1,06±0,04 Коэффициент де Ритиса                11,78±0,23 Продуктивность по стаду, % ______ 97,0 Примечание. АлАТ — аланинаминотрансфераза, АсАТ -* р < 0,05 по отношению к 26-й нед.		42,00±4,38           39,60±4,57 3,35±0,31             4,03±0,11* 12,53±0,71             9,85±0,64* 0,06±0,01             0,04±0,01* 0,92±0,04            0,76±0,08* 15,16±0,44            19,75±0,28* 95,0                     82,0 - аспартатаминотрансфераза.

Так, в течение репродуктивного периода активность аминотрансфераз в сыворотке крови постепенно снижалась. Однако во все исследованные сроки у АсАТ она была выше, чем у АлАТ в десятки раз, о чем свидетельствовали значения коэффициента де Ритиса (табл. 1). Можно предположить, что, во-первых, реакции переаминирования с участием аланина, катализируемые АлАТ, в обмене аминокислот у кур играют менее важную роль, чем протекающие с участием АсАТ. На наш взгляд, это не случайно. Фермент АсАТ занимает центральное место в метаболизме, обеспечивая субстратами цикл трикарбоновых кислот, и, соответственно, участвует в регуляции образования энергии в процессах окислительного фосфорилирования (9, 10, 12). Иными словами, АсАТ служит маркером интенсивности катаболического вектора в обмене веществ. Во-вторых, преобладание активности АсАТ над АлАТ максимально проявлялось в конце периода яйцекладки, что подтверждает ранее сделанный нами вывод о том, что к 80-й нед репродуктивного периода в аминокислотном обмене у несушек преобладает катаболический тип, с чем, вероятно, связано снижение яичной продуктивности.

При оценке сопряженности между активностью аминотрансфераз в органах (печень, почки, сердце) и в крови мы установили следующие особенности (табл. 2). Во-первых, в образцах ткани печени и почек преобладала активность АлАТ, сердца — АсАТ. Во-вторых, максимальное количество аминотрансфераз обнаружили в печени, поскольку этот орган у несушек, как и других сельскохозяйственных животных, занимает центральное место в обмене веществ, особенно в продуктивный период. В печени синтезируются белковые компоненты, которые поступают в кровь, а затем используются при формировании химической структуры яйца. В-третьих, активность АлАТ в клетках печени и почек изменялась волнообразно с максимумом на 52-ю нед яйцекладки, сердца — возрастала от начала к концу репродуктивного периода. Активность АсАТ независимо от органа в течение периода яйцекладки постоянно (хотя и недостоверно) снижалась, что влияло на значения коэффициента де Ритиса. При этом максимальные показатели соответствовали 26-й и 52-й нед репродуктивного перио- да, когда яйценоскость кур была наивысшей (табл. 2).

2. Активность аминотрансфераз (мкмоль^ч ^{- 1} •мл ^{- 1} •г ^{- 1}) в органах у кур-несушек кросса Ломанн белый в период продуктивного использования ( X ± 5 - , n = 6, ОАО «Челябинская птицефабрика», Челябинская обл., 2011 год)

Орган	|        Показатель	|   26-я нед	|    52-я нед	|   80-я нед
Печень	АлАТ	23,40±0,38	26,10±0,20	19,00±0,29*
	АсАТ	8,80±0,17	8,20±0,34	7,52±0,33*
	Коэффициент де Ритиса	0,38±0,04	0,31±0,04*	0,40±0,03
Сердце	АлАТ	0,82±0,02	0,86±0,09*	1,18±0,05*
	АсАТ	2,20±0,28	2,02±0,15	1,92±0,12
	Коэффициент де Ритиса	2,68±0,17	2,35±0,19	1,62±0,17*
Почки	АлАТ	3,80±0,35	4,28±0,16*	3,80±0,35
	АсАТ	3,20±0,23	3,00±0,20	2,71±0,29
	Коэффициент де Ритиса	0,84±0,05	0,70±0,03	0,71±0,03

Примечание. АлАТ — аланинаминотрансфераза, АсАТ — аспартатаминотрансфераза (активность оп ределяли в супернатанте тканевой суспензии и выражали в расчете на 1 г образца ткани). * р < 0,05 по отношению к 26-й нед.

Следовательно, снижение активности аминотрансфераз в сыворотке крови несушек в течение репродуктивного периода происходило из-за изменения их содержания в клетках исследованных органов, что сказалось на интенсивности внутриклеточного обмена аминокислот и белков, а также на яичной продуктивности. При этом в клетках печени к концу периода яйцекладки формировался катаболический тип обмена белков, тогда как в клетках сердца и почек — анаболический. Об этом свидетельствовала динамика значений коэффициентов де Ритиса. Можно заключить, что состояние обменных процессов в гепатоцитах в наибольшей степени определяет направленность биохимических превращений аминокислот в организме и, в конечном счете, влияет на яичную продуктивность.

Для того чтобы проверить подобный вывод, мы попытались оценить характер взаимосвязи между активностью аминотрансфераз в клетках печени, сердца, почек и в сыворотке крови у кур-несушек в течение периода продуктивного использования. При этом мы исходили из того, что АсАТ и АлАТ появляются в крови в результате физиологической регенерации клеток в органах и тканях (9, 13-16), активность которой оценивали с помощью КФР, отражающего соотношение между активностью аминотрансфераз в крови и клетках органов и характеризующего скорость выхода ферментов в кровь в процессе регенерации (табл. 3).

3. Динамика значений коэффициента физиологической регенерации у кур-несушек кросса Ломанн белый в период продуктивного использования ( X ± 5 - , n = 6, ОАО «Челябинская птицефабрика», Челябинская обл., 2011 год)

Орган	Фермент	26-я	|         52-я	|         80-я
Печень	АлАТ	0,38±0,03	0,22±0,03*	0,21±0,03*
	АсАТ	12,04±0,30	10,21±0,41	10,11±0,36
Сердце	АлАТ	10,97±0,38	6,97±0,23*	3,38±0,26*
	АсАТ	48,18±0,32	45,54±1,25	39,58±0,53
Почки	АлАТ	2,36±0,17	1,40±0,15*	1,05±0,04*
	АсАТ	33,12±0,28	30,67±0,26	28,04±0,61

Примечание. Коэффициент физиологической регенерации рассчитывали на основании соотношения активности ферментов в крови и в тканях исследуемых органов. АлАТ — аланинаминотрансфераза, АсАТ — аспартатаминотрансфераза.

* р < 0,05 по отношению к 26-й нед.

Анализ значений КФР позволил выявить следующие закономерности. Наибольшие значения КФР для печени, сердца и почек отмечали в начале яйцекладки (26-я нед), наименьшие — в конце (80-я нед). Значит, в начале репродуктивного периода на фоне наивысшей яйценоскости мак- симальная активность аминотрансфераз в сыворотке крови поддерживалась за счет большей скорости физиологической регенерации клеток. В конце периода продуктивного использования снижение ферментативной активности в сыворотке крови сопровождалось уменьшением скорости физиологической регенерации клеток. Следовательно, продуктивность несушек в период интенсивной яйцекладки (26-я и 52-я нед) обеспечивается высокой активностью белкового обмена (в первую очередь, в клетках печени), имеющего преимущественно анаболический профиль. Это возможно благодаря большому количеству митохондрий в клетках органов (4, 5), содержащих аминотрансферазы, что и определяет активность последних в супернатантах суспензий, полученных из тканей печени, сердца и почек. В этих условиях клетки органов и находящиеся в них каталитические белки имеют более короткий период полужизни.

К концу репродуктивного периода скорость физиологической регенерации клеток в органах уменьшается, что сопровождается изменением не только клеточной активности и соотношения аминотрансфераз, но и скорости их высвобождения в кровь. Возможно, одной из причин служит удлинение времени жизни каталитических белков за счет более длительной деполимеризации белковых молекул (10).

Минимальное соотношение между активностью ферментов в клетках органов и в крови было характерно для печени. Следовательно, печень служит основным источником пополнения пула аминотрансфераз в крови у кур-несушек. Каталитическая активность и соотношение ферментов в гепатоцитах определяет интенсивность превращений аминокислот не только в органе, но и в организме птицы в целом, что сказывается на ее яичной продуктивности.

Таким образом, результаты наших исследований показали, что у кур-несушек изменение активности и соотношения аминотрансфераз в тканях и органах даже в пределах физиологической нормы происходит вследствие метаболических сдвигов в обменных процессах. При этом каталитическая активность аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминоранс-феразы (АсАТ) и их соотношение в сыворотке крови, во-первых, взаимосвязаны с внутриклеточным содержанием ферментов в печени, сердце и почках; во-вторых, отражают интенсивность и направленность превращений аминокислот в клетках; в-третьих, характеризуют скорость выхода ферментов из клеток органов в кровь; в-четвертых, сопряжены с яичной продуктивностью. Содержание в гепатоцитах АсАТ и АлАТ и скорость их выхода из клеток в кровь при физиологической регенерации в наибольшей степени влияют на активность этих ферментов в крови кур, а также на интенсивность и направленность превращений аминокислот в организме птицы, что сказывается на яичной продуктивности.