Прооксидантно- антиоксидантный статус у коров в норме и при патологиях

Исследования последних лет привели к пониманию того, что большинство патологических процессов в живом организме сопряжено с нарушениями прооксидантно-антиоксидантного статуса. Окислительные процессы, сопровождающиеся образованием токсических органических и неорганических перекисных соединений, которые являются неотъемлемой частью функционирования живого организма так же, как и антиоксидантные механизмы, осуществляющие их инактивацию. При нарушении баланса этих компонентов на фоне тяжёлых патологических состояний происходит избыточное накопление свободных радикалов и продуктов их реакций, что приводит к биохимическим и структурным нарушениям клеток: изменению проницаемости клеточных мембран, нарушению межклеточного взаимодействия, обменных процессов. Метаболические нарушения, возникающие на клеточном уровне, обусловливают развитие функциональной несостоятельности различных органов и тканей, срыва адаптационных ресурсов, приводят к возникновению окислительного стресса [7].

Основной целью настоящей работы являлось изучение процессов перекисного окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты у высокопродуктивных молочных коров в отдельные физиологические периоды, а также при кетозе и акушерской патологии.

Материал и методы исследований. Научные исследования выполнены в 20222023 гг. в одном из хозяйств Тетюшского района РТ на коровах голштино-фризской породы в возрасте 3-5 лет, средней и выше средней упитанности, массой тела 500700 кг, со среднегодовой молочной продуктивностью 8300 кг. Опыты проводились в зимне-стойловый период (январь–апрель). Кормление коров осуществлялось по общепринятым в хозяйстве однотипным рационам для сухостойных и дойных коров. Содержание безвыгульное, беспривязное.

Всего в опыте для изучения процессов перекисного окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты организма животных в период исследований находились 45 клинически здоровых коров, кровь от которых брали из хвостовой вены, в первый месяц стельности (n=15), за 1 месяц (п = 15) до родов и спустя одну, две недели (п = 15) после родов, а также у животных, больных кетозом и метритом в разных формах течения по 10 животных в каждой группе.

За подопытными животными было установлено постоянное наблюдение. Учитывали общее состояние, характер течения родов, послеродовых инволюционных процессов в половых органах.

Показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) определяли в цельной крови животных, обработанной антикоагулянтом. Клеточные элементы крови до исследования были лизированы путем замораживания и последующего размораживания. Образцы были тщательно перемешаны до получения однородной массы, затем в них были определены показатели ПОЛ – малоновый диальдегид (MDA), активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы. Все показатели для каждого образца определяли в трех повторах.

Определение активности супероксиддисмутазы проводили высокочувствительным и специфическим спектрофотометрическим методом, основанным на установлении степени торможения реакции окисления кверцетина СОД [3].

Активность каталазы определяли по методу Королюка (1988), который основан на способности перекиси водорода образовывать с молибдатом аммония стойкий окрашенный комплекс с максимумом поглощения при 410 нм [2].

Содержание каротина по методу Карр-Прайса, в модификации Юдкина, витамина Е по известной методике Р.Ж. Киселевич, С.И. Скварко (1972).

Результат исследований. Наши исследования были направлены на изучение процессов перекисного окисления липидов и состояние антиокислительной системы до и после родов, поскольку беременность и роды хоть и являются физиологическим процессом, но все-таки стрессом для организма матери. Как установлено рядом ученых, ПОЛ играет огромную роль в метаболизме и обеспечении процессов жизнедеятельности, как в норме, так и при адаптации организма к стрессовым условиям.

В связи с тем, что многие показатели антиоксидантной системы определяются различными методиками и результаты в разные физиологические периоды по разным литературном источникам достаточно вариабельны и противоречивы, за физиологическую норму взяли результат, полученный от коров на раннем сроке беременности.

Результаты исследований у клинически здоровых животных данного хозяйства приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели прооксидантно-антиоксидантного статуса у клинически здоровых коров в период беременности и после родов

Показатель	Группы (клинически здоровые животные)
	первый месяц стельности (п = 15)	за месяц до родов (п = 15)	через неделю после родов (п = 15)
Концентрация MDA, мкмоль/л	3,17±0,17	3,43±0,06	4,16±0,46
Активность каталазы, мкМ H 2 O 2 /л×мин	32,6±4,7	32,90±4,32	35,81±2,13
Активность СОД, % ингибирования кверцетина	62,9±6,5	60,9±9,9	77,4±13,0
Витамин Е, мкМ/л	29,7±3,20	32,4±2,40	30,9±1,92
Каротин, мкМ/л	12,6 ±1,67	7,83 ± 0,98	8,25±0,12

Таким образом, исследованиями установлено, что за месяц до отела и у новотельных коров данные процессы протекают с более высокой интенсивностью. Исследуя плазму крови коров на предмет продуктов ПОЛ в период до и после отела, установили повышение вторичных продуктов свободнорадикального окисления, а именно, малонового альдегида. Увеличение концентрации малонового диальдегида (конечного продукта ПОЛ) служит индикатором активности процессов ПОЛ в организме. В здоровом организме соотношение свободнорадикальных продуктов ПОЛ/АО сбалансировано по принципу обратной связи: образование прооксидантов сопровождается образованием антиокислителей с той же скоростью, что также подтверждается результатами наших исследований. Активность специализированных ферментных антиоксидантов возрастала: каталазы – на 9,8 %, супероксиддисмутазы на – 23,1 %. Содержание неферментативных антиокислителей: каротина и витамина Е во многом зависят от обеспеченности ими рациона. Если содержание витамина Е в крови было достаточно стабильным, так как в хозяйстве применяют профилактические витаминизации, то содержание каротина достаточно снижалось, что может быть связано с уменьшением его в кормах к концу стойлового периода, так и с усилением процессов ПОЛ. Имеются данные о том, что каротиноиды выполняют в биологических системах организма защитные функции от воздействия экзогенных и эндогенных факторов. Считается, что одним из возможных механизмов защитного действия каратиноидов является дезактивация высокореактивных свободных радикалов кислорода, перекисей, ксенобиотиков, которые являются причиной возникновения различных заболеваний из-за перекисного окисления липидов в мембранах клеток.

Механизмы и эффекты взаимодействия систем антиоксидантной защиты, имеющие важное значение для понимания роли этих процессов в патогенезе болезней, остаются мало изученными. Решение этих вопросов может стать основой для разработки и использования методов, направленных на регуляцию этих взаимодействий в организме, что может оказаться весьма эффективным способом предупреждения и лечения многих заболеваний.

Вторым этапом исследования было определение показателей прооксидантно-антиоксидантного статуса у коров с наиболее частой послеродовой патологией. Группы животных были определены от формы течения кетоза и послеродового метрита.

Диагноз на кетоз ставили по результатам клинического исследования и кетометрии на 3-4 сутки после отела. Кетометр даёт возможность прямого измерения кетоновых тел на ферме. В первую группу отнесли новотельный коров с показателями кетометра до 1,5 ммоль/л, свыше этого значения в группу с клинической формой кетоза, которая также сопровождалась    снижением удоев, дистонией преджелудков, изменением поведения (возбуждение, сменяющееся угнетением), нередко скрежетом зубов и слюнотечением [1].

Изучение состояния прооксидантно-антиоксидантного статуса у коров с акушерско-гинекологическими заболеваниями проводили в двух группах коров с послеродовыми и хроническими эндометритами, по 10 голов в каждой. Диагноз на послеродовые эндометриты коровам ставили по результатам анамнестических данных, по наличию выделений катарально-гнойного экссудата из половой щели, увеличению размеров и флюктуации матки при ректальном исследовании на 8-15 сутки после отела. При      диагностике      хронических эндометритов    учитывали    данные искусственных осеменений (многократные безрезультатные            осеменения), периодические выделения катаральногнойного экссудата из половой щели, увеличение размеров, уплотнение и флюктуацию матки при ректальном исследовании, утолщение стенки и наличие гиперэхогенного экссудата в рогах матки при     ректальном     ультразвуковом исследовании сканером Draminski iScan у бесплодных коров [6]. Результаты этих исследований отражены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, показатели как ПОЛ, так и антиоксидантного статуса значительно отличаются от таковых у животных    без    патологии,    что свидетельствует о том, что на фоне тяжёлых патологических состояний происходит избыточное накопление свободных радикалов и продуктов их реакций.

Таблица 2 – Показатели прооксидантно- антиоксидантного статуса у коров с послеродовой патологией

Показатель Группы (больные животные) субклинический кетоз (n = 10) клинический кетоз (n = 10) послеродовой cметри (n = 10) хронический эндометрит (n = 10) Концентрация β-оксимасляннойкислоты, ммоль /л 1,2±0,02 1,6±0,03 - - Концентрация MDA, мкмоль/л 5,72±1,15 7,83±0,99 5,78±0,44 6,28±1,12 Активность каталазы, мкМ H2O2/л×мин 37,34±1,79 23,6±2,34 38,90±3,12 27,5±2,34 Активность СОД, % ингибирования кверцетина 173,0±18,8 120,5±13,4 136,8±26,2 128±26,7 Витамин Е, мкМ/л 23,7±2,88 18,7±1,34 21,4±1,92 19,6±2,12 Каротин, мкМ/л 5,78±0,63 4,56±0,90 6,22±0,63 5,34±1,27 количественным показателем

Повышение содержания малонового диальдегида (конечного продукта ПОЛ)

антиоксидантной защиты организма. При служит индикатором активности процессов ПОЛ в организме и маркером степени эндогенной интоксикации, что наглядно видно из полученных результатов, так при субклинической форме кетозе и послеродовом метрите его содержание колебалось на уровне 5,72-5,78 мкмоль/л, что выше на 54,6 %, чем у здоровых животных. Интенсивность ПОЛ выше выражена при клинической форме кетоза, который сопровождается большей степенью эндогенной интоксикации, при этом концентрация MDA выше, чем при скрытой форме кетоза на 36,8 % и по сравнению со здоровыми на 47 %. Аналогичные процессы происходят и при разных формах течения эндометрита, более выражены процессы пероксидации при хронической форме метрита, что также связано с интоксикационными процессами, усиливающимися при затянувшемся течении, и характеризуются увеличением значений на 8,6 % против острой формы заболевания.

При развитии недостаточности одного или нескольких звеньев антиоксидантной системы ткани утрачивают защиту от свободных радикалов, что приводит к повреждению органов и развитию заболеваний.

Активность каталазы является этом, по литературным данным, повышение активности каталазы отмечается при усилении перекисных процессов (в стадии компенсации), а снижение происходит при усилении пероксидации в стадии декомпенсации [5]. Значительного снижения достигает активность каталазы на более поздних стадиях свободнорадикального процесса, что также может быть следствием уменьшения его синтеза. В нашем эксперименте активность каталазы повышалась в более легких стадиях заболевания – субклиническом кетозе и острой форме метрита, что обусловлено компенсаторными антиокислительными процессами, соответственно на 59,4 % и 61,8 % по сравнению со здоровыми животными. При усилении окислительного стресса, сопряженного с тяжестью и длительностью патологии, активность фермента достоверно уменьшается по сравнению с нормальными показателями на 27,6 % при клинической форме кетоза, при хроническом метрите на 19 %.

Одним из главных ферментов антиоксидантной защиты является супероксиддисмутаза, которая может инактивировать свободные радикалы в местах их образования, не допуская их диффузии. Активность данного фермента в послеродовой период с развитием кетоза и послеродового метрита возрастала в 2,2-2,7 раза и аналогично содержанию каталазы снижалась при усилении интоксикационных процессов при клинически выраженном кетозе и хроническом метрите, однако оставалась достоверно повышенной по сравнению со здоровыми животными.

Установили, что уровень каротина у больных животных всех групп ниже нормы. Выявленный дефицит каротиноидов у коров в хозяйстве является фактором снижения резистентности животных, что повышает вероятность развития патологии и, в первую очередь, органов воспроизводства [4]. Основной причиной отмеченного следует считать несбалансированное кормление, в частности, несоответствие между содержанием каротина в рационе и фактической потребностью организма коров. Актуальность дисбаланса кормления возрастает на фоне роста молочной продуктивности, который наблюдается в течение последних лет.

Значимых изменений в концентрации витамина Е между группами практически не установлено, однако, в группах с клинической формой кетоза и хроническим течением эндометрита его уровень ниже.

Заключение . Таким образом, нашими исследованиями установлено, что отел является физиологичным стрессом для коровы и ранний послеродовой период у них характеризуется незначительной активизацией процессов перекисного окисления липидов. У коров с послеродовой патологией процессы перекисного окисления усиливаются и коррелируют с тяжестью и длительностью заболевания, а функциональное состояние антиоксидантной системы снижается.

Резюме

Нашими исследованиями установлено, что отел является физиологичным стрессом для коровы и ранний послеродовой период у них характеризуется незначительной активизацией процессов перекисного окисления липидов. У коров с послеродовой патологией процессы окислительного повреждения липидов усиливаются и коррелируют с тяжестью и длительностью заболевания, а функциональное состояние антиоксидантной системы снижается.

Gracheva O.A., Galimzyanov I.G., Mukhutdinova D.M., Zukhrabova Z.M., Yusupov S.R Summary

Our research has established that calving is a physiological stress for cows and the early postpartum period in them is characterized by a slight activation of lipid peroxidation processes. In cows with postpartum pathology, the processes of oxidative damage to lipids increase and correlate with the severity and duration of the disease, and the functional state of the antioxidant system decreases.