Сельскохозяйственная биология, 2008, № 4, с. 89-95.

УДК 636.2:636.085.16:591.11

НЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ И МЯСНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ У БЫЧКОВ ПРИ ВВЕДЕНИИ В РАЦИОН АРАБИНОГАЛАКТАНОВ

В.А. ГАЛОЧКИН, В.П. ГАЛОЧКИНА, С.В. МАКСИМЕНКО

В крови бычков холмогорской породы определяли динамику активности антиоксидантной системы, концентрации триацилглицеролов, общего холестерола и его фракций, показатели, характеризующие белковый и углеводный обмен веществ, при добавлении в рацион пребиотика арабиногалактана. У животных выявлено усиление адаптационно-защитных функций организма и повышение прироста живой массы по сравнению с контролем. Показано, что рационы с арабиногалактаном обладают антиатерогенными свойствами.

Ключевые слова: арабиногалактан, растущие и откармливаемые бычки, антиоксидантный статус, обмен веществ.

Интенсивное производство говядины в странах с развитым животноводством (Центральная и Западная Европа, США, Канада) базируется на специализированных породах мясного направления. В последние годы за рубежом успешно применяется технология получения «тяжелых туш телят». В отличие от ранее принятых классических способов получения «белой» и «розовой телятины» новая технология основана на интенсивном выращивании бычков до 7-8-месячного возраста.

В России в настоящее время производство говядины (около 13  кг на душу населения при норме 32 кг) убыточно практически полностью, а ее качество не соответствует международным стандартам. Доля говядины в продукции мясного скотоводства составляет менее 1 %, остальное приходится на мясо от выбракованных молочных коров. В отечественном скотоводстве прирост живой массы 800-900 г/сут считается умеренным, 1100-1300 г/сут — интенсивным. Сделать производство говядины рентабельным на молочной породе скота можно только при увеличении прироста живой массы до 1000 г/сут при снижении затрат корма (не более 5 КЕ/кг прироста) и повышении неспецифической резистентности и стрессоустойчивости животных.

Арабиногалактаны, выделенные из сибирской лиственницы, — типичные биологически активные соединения (пребиотики), признанные перспективными для применения в медицине, фармакологии и биотехнологии (1, 2). В США они разрешены для использования в пищевых продуктах с 1974 года (цит. по 3).

Древесина двух видов лиственницы, растущих в Сибири (Larix sibirica Ledeb. и L. gmelinii Rupr.), содержит до 10-15 % арабиногалактанов. Арабиногалактаны — класс длинноцепочечных высокомолекулярных полисахаридов с молекулярной массой 10-120 кДа, главная цепь которых состоит из звеньев галактозы, соединенных 1—3-гликозидными связями, а боковые — из арабинозы, галактозы и глюкуроновой кислоты, соединенных 1—6-связями (4). Многие съедобные и несъедобные растения содержат арабиногалактаны, чаще всего в форме гликопротеинов, образующихся за счет связывания с протеином через треонин, пролин или серин. Главные природные растительные стимуляторы иммунитета (Echinacea purpurea, Baptisia tinctoria, Thuja occidentalis, Angelica acutiloba, Curcuma longa и др.) содержат значительное количество арабиногалактанов, причем антигенные участки их молекул структурно не идентичны (5). Арабногалактаны являются отходами препаративного выделения флавоноидов дегидрокверцетина (таксифолина) и флуцерола, используемых в медицине в качестве природных антиоксидантов. Они проявляют прекрасные диспергирующие и сурфактантные свойства, стабильны в широком диапазоне рН и температуры, хорошо растворимы в воде (растворы имеют сладковатый вкус).

Арабиногалактаны обладают набором ценных свойств. Как гепатопротекторы они представляют собой лучшее из известных в настоящее время средств целевой доставки к мембране гепатоцита диагностирующих и лекарственных препаратов, а также выведения из клеток печени ксенобиотиков (6). В качестве иммуностимуляторов эти соединения (при участии цитокинов) активируют клетки-киллеры и макрофаги. Как правило, воздействие арабиногалактанов повышает выделение γ-интерферона, фактора некроза опухолей, β-интерлейкина 1 (IL-1 beta) и интерлейкина 6 (IL-6) (7, 8). Активируя ретикуло-эндотелиальную систему и стимулируя иммунную, арабиногалактаны (в минимальных дозах) проявляют сильный противовоспалительный и радиопротекторный эффект (9). Они могут активировать комплемент (как по альтернативному, так и по классическому механизму) (10). На различных экспериментальных моделях доказана способность этих веществ блокировать метастазирующие опухолевые клетки печени за счет конкурентного ингибирования акцепторов лектина на мембране (11, 12). Известно, что они повышают проницаемость сосудов (13), а также важны для профилактики и при лечении рака прямой кишки: являясь специфическим источником клетчатки для микроорганизмов, синтезирующих короткоцепочечные жирные кислоты, особенно масляную, арабиногалактаны стимулируют накопление бутирата, который не только служит энергетическим субстратом для эпителиальных клеток прямой кишки, но и защищает эти клетки от действия агентов, стимулирующих клеточную дифференциацию (14). Наконец, арабиногалактаны ингибируют окисление липопротеидов низкой плотности и связывают свободные радикалы (15, 16).

Следует отметить, что влияние арабиногалактанов на сельскохозяйственных животных и птицу, а также качество получаемой при этом продукции остаются практически не изученным.

В нашу задачу входила разработка приемов повышения мясной продуктивности и неспецифической резистентности при откорме бычков молочного направления на рационах, содержащих пребиотик арабиногалактан, а также выявление способности испытуемого биологически активного вещества предотвращать атеросклеротические процессы в организме, то есть проявлять антиатерогенные свойства.

Методика. Работу выполняли в опытном хозяйстве Всероссийского НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных (ВНИИФБиП, п. Ермолино, Московская обл.). Для эксперимента сформировали две группы бычков холмогорской породы (по 6 гол. в каждой) в возрасте 1 мес. В течение 2-го мес жизни животные I группы (контроль) получали основной рацион (ОР), II (опыт) — ОР + арабиногалактан в количестве 10 г/(гол•сут), 3-5-го мес — только ОР (в обеих группах), 6-8-го мес — соответственно ОР и ОР + арабиногалактан в количестве 20 г/(гол•сут). Кормление бычков осуществлялось по периодам выращивания согласно схеме и составу ОР, принятым в хозяйстве.

У животных брали пробы крови (в начале, середине и конце периода эксперимента) до утреннего кормления, а также через 1 и 3 ч после него. В образцах оценивали концентрацию продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида — МДА), внеклеточное содержание восстановленного и окисленного глутатиона (по содержанию соответственно сульфгидрильных SH- и дисульфидных SS-групп во фракции низкомолекулярных соединений), тиол-дисульфидное соотношение (ТДС) (SH/SS), концентрацию белка, креатинина, глюкозы, билирубина (конъюгированного и неконъюгированного), триацилглицеролов (ТГ), холестерола — общего (ХО), липопротеинов высокой плотности (ХЛПВП), низкой плотности (ХЛПНП) и очень низкой плотности (ХЛПОНП). Показатели, характеризующие антиоксидантный статус, определяли согласно описанию (17), количество SS- и SH-групп — по T.W. Thannhauser с соавт. (18), остальные — с использованием коммерческих тест-систем (АО «Юнимед», Россия).

Результаты. Изученные показатели позволили охарактеризовать энергообеспеченность рациона, функционирование панкрео-гепато-интестинальной системы — печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта (неконъюгированный и конъюгированный билирубин), доступность углеводов рациона для метаболизма, инсулярно-глюкагоновый и гликемический индексы (содержание глюкозы в крови), состояние антиоксидантно-антирадикальной системы, белкового (концентрация белка и креатинина) и липидного (в частности, холестеролового) обмена.

Представляет интерес физиолого-биохимическая интерпретация показателей липидного обмена (табл.). В настоящее время гиперлипидемия (гиперлипемия) как клиническая характеристика практически полностью утрачивает значение: показатель суммарной концентрации липидов и фосфолипидов в крови признан неинформативным, поскольку важно не общее количество липидов различных фракций, а соотношение фракций холестеролов — ОХ, ХЛПВП, ХЛПНП, ХЛПОНП и холестерола хиломикронов (ХХМ) (19, 20).  

Около половины холестерола поступает в организм высших животных с пищей, остальное количество составляет холестерол эндогенного происхождения, который синтезируется в печени. Следует отметить, что холестерол необходим для синтеза витамина D, мужских и женских стероидных гормонов, кортикостероидов, желчных кислот, он служит компонентом внутренних и внешних мембран клеток. С биохимических позиций можно утверждать, что не только избыток, но и недостаток холестерола  пагубен для организма. 

Сейчас общепринято считать, что имеющаяся патология или риск возникновения атеросклероза напрямую зависит от присутствия фракций ХЛПНП и ХЛПОНП, названных атерогенными факторами. В то же время между концентрацией ХЛПВП в крови и развитием атеросклероза всегда прослеживается обратная зависимость, то есть ХЛПВП — антиатерогенный фактор. ЛПВП осуществляют транспорт холестерола от клеток периферических органов в печень, где он переводится в желчные кислоты и выводится из организма. ЛПНП наиболее атерогенны, поскольку транспортируют около 66 % всего холестерола плазмы, содержание которого в этой фракции может достигать 50 %. ЛПНП наряду с ЛПВП способны проникать в стенку сосудов через эндотелиальный барьер. Однако в отличие от ЛПВП, которые при этом легко высвобождаются, способствуя выведению избытка липидов, ЛПНП обладают избирательным сродством к глюкозоаминогликанам и гладкомышечным клеткам и задерживаются в стенке сосудов. Поэтому в  норме они представляют собой основную форму холестерола, транспортируемого для нужд клеток сосудистой стенки, а при патологии ? источник формирования холестериновых бляшек (21).

Установлено, что к развитию атеросклероза также приводит наличие модифицированных (патологических) форм липопротеинов (ЛП), например образующихся при избыточном перекисном окислении липидов, входящих в их состав. В результате происходит массивное накопление эфиров холестерола, высвобождение которых в межклеточное пространство интимы инициирует формирование атеросклеротических бляшек (22). Циркулирующие моноциты разрушают модифицированные кислородом молекулы ЛНП более чем в 10 раз активнее, чем нативные. Эти моноциты (макрофаги) проникают в субэндотелиальное пространство, где в результате образуется так называемая «жирная полоска» (первая стадия атерогенеза), предшествующая холестериновым бляшкам. Прерывая этот процесс, антиоксиданты, в частности, эффективно предотвращают и/или излечивают сердечно-сосудистые заболевания. Полагают, что они подавляют образование свободных радикалов, защищают комплекс ЛНП-α-токоферол от окисления, восстанавливают окисленный комплекс ЛНП-α-токоферол и/или нейтрализуют ионы металлов, участвующих в окислительных реакциях (23) .

Мы предположили, что в нашем опыте физиологический эффект арабиногалактанов проявится в том, что состояние здоровья животных будет улучшаться с одновременным повышением мясной продуктивности и улучшением качества получаемой говядины. Уже в возрасте 2 мес (см. табл.) у животных II (опытной) группы прослеживалась выраженная тенденция к снижению концентрации агентов, отнесенных к числу атерогенных, при повышении содержания антиатерогенных факторов. Выявленная закономерность сохранялась в течение всего периода опыта. В возрасте 8 мес в крови у бычков II группы по сравнению с контролем концентрация триацилглицеролов была ниже на 12,9, ОХ — на 1,7 %, ХЛВП — возрастала на 14,5 %, ХЛНП и ХЛОНП — уменьшалась соответственно на 6,8 и 17,8 %, что подтверждало антиатерогенные свойства рационов, содержащих арабиногалактаны.

Билирубины, как известно, представляют собой продукты распада гемоглобина и других хромопротеидов — миоглобина, цитохромов, а также гемсодержащих ферментов. В гепатоцитах к билирубину присоединяются полярные группы, и он переходит в водорастворимую (или конъюгированную) форму. Наличие конъюгированного или неконъюгированного билирубина в крови позволяет классифицировать разные типы печеночных патологий.

Мы не выявили каких-либо закономерных изменений концентрации конъюгированного и свободного билирубина в сыворотке крови (отмечались несущественные колебания в пределах видовой физиологической нормы), что свидетельствовало об отсутствии патологий функции печени, поджелудочной железы, кишечника. Также не были обнаружены значимые  изменения концентрации глюкозы. Эти данные подтвердили физиологическую адекватность введения в рацион арабиногалактанов в указанных дозах и по описанной схеме для молодняка крупного рогатого скота разного возраста.

Для объективной оценки адаптационных резервов организма на молекулярном уровне, состояния систем антиоксидантной защиты, активности механизмов неспецифической резистентности, как уже отмечалось, информативен показатель ТДС, характеризующий буферную емкость антиоксидантной системы. Ранее мы выявили, что при большинстве патологий инфекционной и неинфекционной природы (в том числе при аллергических состояниях и радиационном поражении) содержание SH-групп снижается, SS-групп — повышается (24, 25). Восстановленная форма глутатиона служит основным сульфгидрильным «буфером», за счет которого поддерживаются в восстановленном состоянии цистеиновые остатки во всех белках, включая гемоглобин (при этом он сохраняется в ферроформе), ферменты и гормоны. Глутатион способен самостоятельно участвовать в процессах детоксикации, реагируя как с перекисью водорода, так и с органическими перекисями. Иными словами, глутатион представляет собой важнейший тиоловый антиоксидант. Следовательно, сохраняя восстановленные тиоловые эквиваленты, мы повышаем адаптационную способность и устойчивость организма к неблагоприятным факторам. Тяжесть заболевания, периоды его обострения, воздействие стрессоров коррелируют со степенью снижения показателя ТДС. Повышение содержания SH- и снижение количества SS-групп связывают с активным извлечением резерва низкомолекулярных тиолов из печени в ответ на истощение редокс-системы крови и мобилизацией резервов организма на восстановление окисленных тиолов.

Мы предположили, что арабиногалактаны проявят глутатионсберегающий эффект. Действительно, в плазме крови животных II группы отмечался прогрессирующий существенный рост количества SH-групп при снижении соответствующего значения по SS-группам. Так, у животных в возрасте 5 мес величина ТДС превышала контроль на 49 % до кормления, на 52 и 45 % — соответственно через 1 и 3 ч после кормления. В возрасте 8 мес это превышение составило соответственно 81, 33 и 17 %. Таким образом, буферная емкость антиоксидантной системы (и, как следствие, неспецифическая резистентность и адаптивность) у животных опытной группы возросли по сравнению с контрольными.

Содержание МДА служит простой и стандартной характеристикой состояния процессов перекисного окисления липидов. Не являясь, как известно, природным метаболитом, МДА отсутствует в организме и образуется in vitro при кипячении в кислой среде в результате взаимодействия природных метаболитов липопероксидации с тиобарбитуровой кислотой. Чем выше концентрация МДА, тем больше вредных продуктов липопероксидации содержится в исследуемом образце. В нашем эксперименте у 8-месячных бычков II группы этот показатель был ниже контроля на 10, 13 и 22 % соответственно до кормления, через 1 и 3 ч после кормления.

В опытной группе увеличение живой массы за весь период эксперимента было в среднем на 7,1 % выше по сравнению с контролем.

По остальным физиолого-биохимическим показателям (общее состояние, концентрация мочевины, креатинина, активность аланин- и аспартатаминотрансферазы) у животных обеих групп были выявлены сходные и несущественные колебания в пределах естественных биологических значений.

Итак, при введении в рацион пребиотика арабиногалактана у бычков опытной группы содержание атерогенных факторов в крови снижалось, а одного из антиатерогенных факторов повышалось. То есть отмечено благоприятное влияние арабиногалактанов на обмен липидов и получены прямые экспериментальные доказательства антиатерогенных свойств рационов с арабиногалактанами. В сочетании с данными о количественной динамике этих показателей, концентрации малонового диальдегида и состоянии тиол-дисульфидной системы полученные результаты позволяют сделать заключение не только о полной безвредности скармливаемых доз пребиотика, но и о биологической и экономической целесообразности использования добавок арабиногалактанов в рационах молочных телят и откармливаемых бычков.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. K i n d  L.S.,  N i l s s o n  B. The biological activity of a ragweed arabinogalactan. I. Galactose specificity of in vitro and in vivo effects. Immunology, 1987, 13(5): 477-482. 
2. F i n c h e r  G.B.,  S a w y e r  W.H.,  S t o n e  B.A. Chemical and physical properties of an arabinogalactan-peptide from wheat endosperm. Biochem. J., 1974, 139 (3): 535-345.
3. O d o n m a z i g  P.,  E b r i n g e r o v a  A.,  M a c h o v a  E. e.a. Structural and molecular properties of the arabinogalactan isolated from Mongolian larchwood (Larix dahurica L.). Carbohydr. Res., 1994, 252: 317-324.
4. K i y o h a r a  H.,  C y o n g  J.C.,  Y a m a d a  H. Relationship between structure and activity of an anti-complementary arabinogalactan from the roots of Angelica acutiloba Kitagawa. Carbohydr. Res., 1989, 193: 193-200.
5. K l e i n h e n z  M.E.,  E l l n e r  J.J., S p a g n o l o  P.J. e.a. Suppression of lymphocyte responses by tuberculous plasma and mycobacterial arabinogalactan. Monocyte dependence and indomethacin reversibility. J. Clin. Invest., 1981, 68(1): 153-162.
6. G r o m a n  E.,  E n r i q u e z  P.M.,  J u n g  C. e.a. Arabinogalactan for hepatic drug delivery. Bioconjug. Chem., 2005, 5(6): 547-556.
7. M a o  T.K.,  P o w e l l  J.,  V a n  de  W a t e r  J. e.a. The influence of cocoa procyanidins on the transcription of interleukin-2 in peripheral blood mononuclear cells. Int. J. Immunotherapy, 1999, 15(1): 23-29.
8. H a u e r  J.,  A n d e r e r  F.A. Mechanism of stimulation of human natural killer cytotoxicity by arabinogalactan from Larix occidentalis. Cancer Immunol. Immunother., 1993, 36(4): 237-244.
9. F r a g a  C.G.,  K e e n  C.L.  Flavanols and procyanidins as modulators of oxidation in vitro and in vivo, in free radicals, nitric oxide and inflammation:  molecular, biochemical and clinical aspects. NATO-ASI series, 2006: 191-199.
10. K i y o h a r a  H.,  Y a m a d a  H.,  C y o n g  J.C. e.a. Studies on polysaccharides from Angelica acutiloba. V. Molecular aggregation and anti-complementary activity of arabinogalactan from Angelica acutiloba. J. Pharmacobiodyn., 1986, 9(4): 339-346.
11. B e u t h  J.,  K o  H.L.,  S c h i r r m a c h e r  V. e.a. Inhibition of liver tumor cell colonization in two animal tumor models by lectin blocking with D-galactose or arabinogalactan. Clin. Exp. Metastasis, 1988, 6(2): 115-120.
12. H a g m a r  B.,  R y d  W.,  S k o m e d a l  H. Arabinogalactan blockade of experimental metastases to liver by murine hepatoma. Invas. Metastasis, 1991, 11(6): 348-355.
13. F i s h e r  N.D.L.,  H u g h e s  M.,  G e r h a r d-H e r m a n  M. e.a. Cocoa induces nitric oxide-dependent vasodilatation in healthy humans. J. Hypertension, 2003, 21: 2281-2286.
14. V i n c e  A.J.,  M c N e i l  N.I.,  W a g e r  J.D. e.a. The effect of lactulose, pectin, arabinogalactan and cellulose on the production of organic acids and metabolism of ammonia by intestinal bacteria in a faecal incubation system. Br. J. Nutr., 1990, 63(1): 17-26.
15. P e a r s o n  D.A., S c h m i t z  H.H., Lazarus S.A. e.a. Inhibition of in vitro low-density lipoprotein oxidation by oligomeric procyanidins present in chocolate and cocoas. Methods Enzymol., 2001, 335: 350-360.
16. Z h u  Q.Y.,  H o l t  R.R.,  L a z a r u s  S.A. Inhibitory effects of cocoa flavanols and procyanidin oligomers on free radical-induced erythrocyte hemolysis. Exp. Biol. Med. (Maywood), 2005, 227(5): 321-329.
17. Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo. Метод. пос. М., 1992.
18. T h a n n h a u s e r  T.W.,  K o n i s h i  Y.,  S c h e r a g a  H.A. Sensitive quantitative analysis of disulfide bonds in polypeptides and proteins. Analyt. Biochem., 1984, 138(1): 181-188.
19. М о р о з о в а  В.Т.,  М и р о н о в а  И.И.,  М а р ц и ш е в с к а я  Р.Л. Лабораторная диагностика патологии пищеварительной системы. М., 2001.
20. К а м ы ш н и к о в  В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. М., 2004.
21. Медицинская лабораторная диагностика (программы и алгоритмы) /Под ред. А.И. Карпищенко. СПб, 2001.
22. Клиническое руководство по лабораторным тестам /Под ред. Н. Тиц. М., 2003.
23. Н а з а р е н к о  Г.И.,  К и ш к у н  А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. М., 2002.  
24. М а й с т р о в  В.И,  Г а л о ч к и н а  В.П. Антиоксидантно-антирадикальная и тиол-дисульфидная системы племенных бычков под влиянием комплекса биологически активных веществ. С.-х. биол., 2006, 2: 64-68.
25. Г а л о ч к и н  В.А.,  М а л и н е н к о  П.Е.,  М а й с т р о в  В.И. Система глутатиона как критерий антиоксидантного статуса животных. Тр. ВНИИФБиП с.-х. животных, 2005, 24: 97-113.

NONSPECIFIC RESISTANCE, METABOLISM AND PRODUCTIVITY IN CALVES AND YOUNG BULLS AT THE ADDITION OF ARABINOGALACTANES TO THEIR RATION

V.A. Galochkin, V.P. Galochkina, S.V. Maximenko

On the animals of the Kholmogorskaya breed after an addition of arabinoglycanes to their ration the authors determined the content of sulfhydric and disulfide groups in low-polymeric protein fractions, malonic dialdehyde, they estimated the dynamics of blood concentrations of triacylglycerols, total cholesterol, the fractions of cholesterol, lipoproteins with high, low and very-low density, the value of parameters characterized the protein and carbohydrate metabolism and also the live mass gain.

Key words: arabinogalactan, growing and fattened steers, antioxidant status, metabolism.

Оформление электронного оттиска