Пероксидное окисление липидов и система антиоксидантной защиты в период ранней постнатальной адаптации телят

Многоуровневая система антиоксидантной защиты организма играет ведущую роль в регуляции процессов свободнорадикального окисления при адаптации, особенно когда стрессовая ситуация сопряжена с кардинальным изменением кислородного режима, определяющего интенсивность этих процессов. Одним из важнейших этапов онтогенеза животных является адаптация после рождения и в раннем постнатальном периоде (1). Это прежде всего связано с существенными различиями метаболизма плода и новорожденного, обусловленными особенностями поступления и использования питательных веществ, а также снабжения кислородом (2).

Переход к легочному типу дыхания при рождении, а также температурный и физический стресс могут оказывать существенное влияние на процессы пероксидно-го окисления липидов (ПОЛ), интенсивность обмена которых и роль в общем метаболизме после рождения существенно возрастают, так как липиды (наряду с аминокислотами) являются главным источником энергии (2). При активации процессов липолиза, увеличении концентрации свободных жирных кислот и активных форм кислорода вследствие развития гипоксии при рождении и последующей реоксигенации (при переходе на новый тип снабжения организма кислородом) в первые часы и сутки жизни происходит интенсификация процессов свободнорадикального окисления липидов. Дисбаланс между интенсивностью ПОЛ и функциональной активностью системы антиоксидантной защиты в этот период может служить существенным фактором риска развития патологического процесса у новорожденных (3).

В литературе имеются единичные сведения о характере процессов свободнорадикального окисления липидов и состоянии антиоксидантной системы в период постнатальной адаптации у животных разных видов (4-7).

Целью нашей работы была оценка интенсивности ПОЛ, а также функциональной активности ферментативного и неферментативного звеньев антиоксидантной системы защиты у телят в период постнатальной адаптации.

Методика. Объектом исследования служили клинически здоровые телята симментальской породы в возрасте 1 (новорожденные, n = 10), 10 (n = 12) и 30 (n = 15) сут жизни. Интенсивность ПОЛ оценивали по концентрации в крови конъюгированных диенов, кетодиенов, малонового диальдегида, в сыворотке крови — соединений типа оснований Шиффа. О функциональном состоянии системы антиоксидантной защиты судили по активности в крови супероксиддисмутазы, селензависимой глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, каталазы, ферроксидазной активности церулоплазмина, концентрации витамина Е и восстановленного глутатиона, которые определяли по общепринятым методам (8). Кислотно-щелочной баланс венозной крови определяли у животных каждой возрастной группы (n = 5) на микрогазоанализаторе ABL-330 «Radiometer» (Дания) по следующим показателям: рН, парциальное давление углекислого газа (рСО2) и кислорода (рО2), общая концентрация углекислого газа в плазме крови (тCO2), концентрация бикарбонатов (стандартных — SB и истинных — АВ) и буферных оснований (ВВ), избыток или дефицит буферных оснований (ВЕ), насыщение гемоглобина кислородом (Sat.O2). Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программы «Statistica 5.0» и общепринятых методов (9).

Результаты. В первые сутки после рождения кислотно-щелочной баланс крови телят был смещен в сторону респираторно-метаболического ацидоза (табл. 1). Это обусловлено физиологическим стрессом во время родов, а также нарушением плацентарного кровообращения при сокращении матки и торможением поступления кислорода в ткани плода, что приводит к циркуляторной гипоксии. При этом концентрация кислорода в крови плода понижалась, парциальное давление углекислого газа — возрастало.

1. Показатели кислотно-щелочного баланса крови телят симментальской породы разного возраста

Показатель	Возраст животных, сут
	1	2	10	30
рH	7,26 ± 0,01*	7,32 ± 0,01	7,32 ± 0,01	7,36 ± 0,01
рСО 2 , кПа	8,68 ± 0,17**	7,62 ± 0,07*	7,16 ± 0,15**	5,24 ± 0,24
pO 2 , кПа	3,11 ± 0,07**	3,78 ± 0,04**	5,11 ± 0,13	5,49 ± 0,11
SB, ммоль/л	25,3 ± 0,82	25,4 ± 0,97	26,9 ± 0,73	25,3 ± 0,84
AB, ммоль/л	27,1 ± 0,99*	29,7 ± 0,75**	29,9 ± 0,91**	24,0 ± 0,72
BB, ммоль/л	44,4 ± 0,95	46,4 ± 1,62	45,8 ± 0,82	41,4 ± 0,19
BE, ммоль/л	0,42 ± 0,64	2,70 ± 0,81**	3,66 ± 0,49**	0,53 ± 0,18
тCO 2 , ммоль/л	29,0 ± 0,84*	31,6 ± 0,94*	32,7 ± 0,69**	25,2 ± 0,36
Sat.O 2 , %	29,2 ± 1,11**	34,1 ± 1,07**	39,1 ± 1,09**	53,7 ± 2,05

* Р < 0,05; ** Р < 0,001 (по сравнению с животными в возрасте 30 сут).

П р и м е ч а н и е: рСО 2 и рО 2 — парциальное давление углекислого газа и кислорода; тCO 2 — общая концентрация углекислого газа в плазме крови; SB, АВ и ВВ — соответственно концентрация стандартных, истинных бикарбонатов и буферных оснований; ВЕ — избыток или дефицит буферных оснований, Sat.O 2 — насыщение гемоглобина кислородом.

При нормальном развитии телят показатели кислотно-щелочного баланса, отражающие метаболизм, приходят в норму в течение первых часов после рождения, тогда как таковые респираторной функции — через 24-36 ч (10). Поэтому уже на 2-е сут после рождения кислотно-щелочной баланс крови телят можно охарактеризовать как субкомпенсированный респираторно-метаболический ацидоз легкой степени. При этом парциальное давление кислорода в крови повышалось, а углекислого газа — снижалось; возрастала насыщенность гемоглобина кислородом. К 10-суточному возрасту у телят наблюдалась устойчивая тенденция к нормализации кислотно-щелочного баланса крови, а к 30-суточному — показатели соответствовали таковым здоровых животных.

Такая динамика кислотно-щелочного баланса крови телят в первые сутки жизни свидетельствует об относительном избытке акцепторов электронов и высокой вероятности образования активных форм кислорода в результате его неполного восстановления, что обусловливает смещение прооксидантно-антиоксидантного баланса организма в сторону активации процессов свободнорадикального окисления липидов (11).

Наиболее высокая концентрация первичных и вторичных продуктов ПОЛ отмечена у новорожденных животных в первые сутки жизни (табл. 2). К возрасту 10 сут концентрация сопряженных диенов, кетодиенов и малонового диальдегида в крови телят снижалась и была наиболее низкой в 30-суточном возрасте.

Концентрация в сыворотке крови соединений типа флуоресцирующих оснований Шиффа (конечные продукты ПОЛ) была наиболее низкой через 1 сут после рождения, к 10-суточному возрасту она повышалась в 2,5 раза, а в возрасте 1 мес снова снижалась до уровня клинически здоровых взрослых животных и стабилизировалась.

2. Концентрация продуктов пероксидного окисления липидов в крови телят симментальской породы разного возраста

Показатель

Конъюгированные диены, D 232 /мг липидов

Возраст животных, сут

1                    10                 30

0,220 ± 0,010**        0,179 ± 0,007         0,160 ± 0,008

Кетодиены, D 278 /мг липидов

Малоновый диальдегид, мкмоль/л Основания Шиффа, отн. ед/мл

0,068 ± 0,003**        0,045 ± 0,003         0,035 ± 0,002

2,35 ± 0,140**         1,05 ± 0,071*         0,64 ± 0,045

0,12 ± 0,011           0,30 ± 0,047*         0,14 ± 0,036

* Р < 0,05; ** Р < 0,001 (по сравнению с животными в возрасте 30 сут).

Изменение концентрации продуктов ПОЛ в значительной мере связано с перестройкой в различных звеньях системы антиоксидантной защиты телят после рождения. Адаптация новорожденных к новым условиям существования сопровождалась повышением в крови концентрации основных компонентов неферментативного звена системы антиоксидантной защиты (табл. 3).

3. Концентрация основных компонентов неферментативного звена антиоксидантной системы защиты в крови телят симментальской породы разного возраста

Показатель	Возраст животных, сут
	1	1           10           1	30

Концентрация:

витамина Е, мкмоль/л	4,5 ± 0,59**	9,8 ± 0,71**	16,7 ± 0,59
восстановленного глутатиона, ммоль/л Активность:	1,06 ± 0,08**	0,85 ± 0,03**	0,57 ± 0,03
церулоплазмина, мкмоль бензохинона/(л ⋅ мин)	104,0 ± 9,6**	205,4 ± 7,4*	286,2 ± 14,4
супероксиддисмутазы отн. ед/мг Hb	12,8 ± 0,74**	8,4 ± 0,63*	6,1 ± 0,49*
каталазы, мкмоль H 2 O 2 /(л ⋅ мин)	54,0 ± 1,71**	43,9 ± 0,78*	36,4 ± 0,99
глутатионпероксидазы, мкмоль G-SH/(л ⋅ мин ⋅ 103)	4,2 ± 0,51**	6,4 ± 0,80**	11,2 ± 0,59
глутатионредуктазы, мкмоль GS-SG/(л ⋅ мин)	430,0 ± 15,5**	504,4 ± 12,1**	300,8 ± 13,8
* Р < 0,05; ** Р < 0,001 (по сравнению с животными в	возрасте 30 сут).

Показано, что концентрация витамина Е в крови телят 10-суточного возраста более чем в 2 раза превышает таковую животных 1-суточного возраста, а по достижению 1 мес нормализуется до уровня здоровых взрослых животных (12). Телята 1-суточного возраста характеризуются и наиболее низким содержанием в крови основного внеклеточного антиоксиданта — церулоплазмина, что, вероятно, связано с недостаточным синтезом последнего в печени (13).

Наиболее высокая активность супероксиддисмутазы наблюдается в первые сутки после рождения, что обусловлено повышенной генерацией супероксид-анион радикала в условиях резко возрастающей обеспеченности организма новорожденных кислородом и развития состояния оксидативного стресса (14). В нашем опыте у телят 10-суточного возраста активность этого фермента снижалась на 34,4 %, а на 30-е сут составляла всего 47,6 % от таковой в возрасте 1 сут.

Наибольшая активность каталазы также отмечается в 1-суточном возрасте, что связано с увеличением содержания образующегося при супероксиддисмутазной реакции пероксида водорода, так как скорость разложения последнего каталазой лимитируется количеством и скоростью диффузии субстрата к активному центру фермента (15). На раннем этапе постнатальной адаптации это служит важным фактором для поддержания высокой активности супероксиддисмутазы, так как пероксид водорода ингибирует фермент. С этим, вероятно, связано и изменение активности каталазы в более поздние возрастные периоды.

В первые сутки после рождения активность глутатионпероксидазы в крови телят была низкой, а глутатионредуктазы и восстановленного глутатиона — достаточно высокой. Такой дисбаланс в этом звене антиоксидантной системы, вероятно, связан с низкой концентрацией селена, а не восстановленных эквивалентов, необходимых для поддержания пула восстановленного глутатиона, так как новорожденные животные характеризуются достаточно высокой интенсивностью пентозофосфатного цикла (3, 16).

С возрастом активность селензависимой глутатионпероксидазы в крови телят увеличивалась и к 1-месячному возрасту была почти в 2,7 раза выше исходной. Повышение активности этого фермента носит адаптивный характер, так как он разрушает не только Н2О2, но и гидроперекиси липидов, содержание которых увеличивается в связи с возрастной интенсификацией липидного обмена. Кроме того, к возрасту 1 мес повышается функциональная активность неферментативного звена антиоксидантной систе- мы, обусловленная в первую очередь увеличением экзогенного поступления витамина Е с молозивом и молоком, а также активацией белоксинтезирующей функции печени.

Таким образом, возрастные изменения процессов пероксидного окисления липидов и функциональной активности системы антиоксидантной защиты телят обусловлены постнатальной адаптацией. По мере приспособления новорожденных животных к новым условиям существования своеобразный дисбаланс между ферментативным и неферментативным звеньями антиоксидантной системы, связанный с развитием оксидативного стресса и особенностями метаболических процессов в первые сутки жизни, нивелируется. В результате согласованного взаимодействия всех звеньев антиоксидантной системы к 1-месячному возрасту концентрация первичных, вторичных и конечных продуктов пероксидного окисления липидов в крови телят нормализуется до таковой здоровых взрослых животных. Поскольку основные показатели системы антиоксидантной защиты 1-месячных и взрослых клинически здоровых животных существенно не различаются, можно считать, что у молодняка крупного рогатого скота формирование полноценной функциональной системы антиоксидантной защиты, обеспечивающей эффективный контроль физиологически оптимальной интенсивности процессов пероксидного окисления липидов, завершается в возрасте 1 мес.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    А р ш а в с к и й И.А. Механизмы и особенности физиологического и патологического стресса в различные возрастные периоды. В сб.: Актуальные проблемы стресса. Кишинев, 1976: 5-23.

• 2.   Х о ч а ч к а П., С о м е р о Дж. Биохимическая адаптация. М., 1988.

• 3.   B l u m J.W., H a d o r n U., S a l l m a n n H.P. e.a. Delaying colostrum intake by one day impairs plasma lipid,

  essential fatty acid, carotene, retinol and alpha-tocopherol status in neonatal calves. J. Nutr., 1997, 127, 10: 20242029.

• 4.    Ф у к с П.П., Н и к и т ч е н к о Ю.В., П е т р я н и к В.Д. и др. Роль перекисного окисления липидов в патогенезе синдрома диареи у телят в раннем возрасте. В сб.: Ветеринарная медицина. Киев, 1997, 73: 27-32.

• 5.    С н i т к о в с ь к и й В.В., Д а н ч у к В.В., Б у ч к о О.М. Активнiсть антиокси-дантних ферментiв та штенсившсть пpoцeсiв вЁльнорадикального окислення в тканинах свиней в пepioд постнатально ! адаптацi ! . Укр. биохим. журн., 1998, 70,2: 105-110.

• 6.    И л ю х а В.А. Ферменты антиоксидантной системы в постнатальном онтогенезе норок. Онтогенез, 1995, 26, 2: 115-118.

• 7.    К а л и т к а В.В., Д о н ч е н к о Г.В. Антиоксидантова система i перекисове окислення лiипiдов у курчат за постнатального онтогенезу. Укр. биохим. журн., 1995, 67, 2: 80-85.

• 8.    Б у з л а м а В.С., Р е ц к и й М.И., Р о г а ч е в а Т.Е. и др. Методическое пособие по изучению процессов перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты организма у животных. Воронеж, 1997.

• 9.    Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.

• 10.    М е л ь н и ч у к Д.О., Г р и щ е н к о В.А., Ц в i л i х о в с ь к и й М.1. Кислотно-основний гомеостаз органiзму новонароджених телят. Укр. биохим. журн., 2001, 73, 6: 123-126.

• 11.    З и н ч у к В.В., Х о д о с о в с к и й М.Н., Д р е м з а И.К. Кислород-транспортная функция крови и прооксидантно-антиоксидантное состояние при реперфузии печени. Патологическая физиология и экспериментальная терапия, 2002, 4: 8-11.

• 12.    С к у р и х и н В.Н., Ш а б а е в С.В. Методы анализа витаминов А, Е, D и каротина в кормах, биологических объектах и продуктах животноводства. Справ. изд. М., 1996.

• 13.    B a r r o w L., T a n n e r M.S., C r i t c h l e y D.R. Expression of the caeruloplasmin gene in the adult and neonatal rat liver. Clin. Sci., 1989, 77: 259-263.

• 14.    R o b l e s R., P a l o m i n o N., R o b l e s A. Oxidative stress in the neonate. Early Hum. Dev., 2001, 65: 75-81.

• 15.    C h a n c e B., B o v e r i s A. Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. Physiol. Rev., 1979, 59, 3: 527-605.

• 16.    E n j a l b e r t F., L e b r e t o n P., S a l a t O. e.a. Effects of pre- or postpartum selenium supplementation on selenium status in beef cows and their calves. J. Anim. Sci., 1999, 77, 1: 223-229.

Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии, 394087, Воронеж, ул. Ломоносова, 114-б;