УДК 636.52/.58:577.125

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ АНТИРАДИКАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ У БРОЙЛЕРОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СЕЛЕНСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ НА ФОНЕ ТОКСИЧНЫХ КОРМОВ (обзор)

С.Ю. ГУЛЮШИН, В.О. КОВАЛЁВ

На основании данных литературы и результатов собственных исследований обсуждается теоретическое обоснование скармливания разных форм селенсодержащих препаратов при алиментарных хронических микотоксикозах у птицы, а также механизмы происходящих при этом свободнорадикальных и антиоксидантных процессов. Максимальную эффективность отмечали при включении в контаминированные комбикорма химически синтезированных препаратов селена (Селексен, ДАФС 25) в дозах, в 2-3 раза превышающих норму физиологической потребности в элементе (0,8 г Se/т). Дальнейшее увеличение результативности проводимых мероприятий возможно за счет использования дополнительных стратегий профилактики, а также селекции особей со сбалансированной активностью ферментов метаболизма ксенобиотиков и повышенной способностью к детоксикации.

Ключевые слова: микотоксикоз, птица, селеносодержащие вещества, селеносодержащие кормовые добавки, ДАФС 25, Селексен, селенит натрия, антирадикальная защита, селензависимые ферменты.

 

Изучение изменений в состоянии системы антиоксидантной защиты организма у животных, потребляющих недоброкачественные корма, необходимо для разработки и совершенствования методов профилактики и лечения микотоксикозов. Однако правильное понимание механизмов возникновения и природы неконтролируемого течения процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) при хронической интоксикации, а также значения прямых и эссенциальных антиоксидантов как нивелирующих патологию факторов возможно лишь на основе достаточно глубоких знаний биохимических превращений, происходящих в органах и тканях, в том числе касающихся микотоксинов, поступивших через пищеварительный тракт.

Основным органом метаболизма ксенобиотиков в организме человека и животных служит печень, что достигается благодаря разнообразию и высокой активности имеющихся здесь ферментов биотрансформации. Портальная система кровотока обеспечивает прохождение всех веществ, поступивших в желудочно-кишечный тракт, именно через печень до проникновения в общий кровоток, что, несомненно, определяет барьерную функцию этого органа.

Справедливости ради стоит отметить, что, несмотря на доминирующую роль печени, другие органы также принимают участие в метаболизме ксенобиотиков, однако их активность значительно ниже. Причем в процессе внепеченочного метаболизма могут образовываться продукты, как аналогичные субстанциям гепатотропного происхождения, так и отличные от них. Принципиален тот факт, что наличие энзимов, катализирующих процессы биотрансформации, имеет ключевое значение как для купирования токсических явлений (детоксикация исходно токсичного вещества), так и для развития патологического процесса в этих органах (отравление токсифицирующимися соединениями). Все это может проявляться в организме как без выраженной альтернации по зонам проникновения токсиканта, так и с избирательным действием на какой-либо орган или систему. В немалой степени выбор того или иного пути метаболизации токсинов определяется их химическим строением и содержанием в организме (1).

Основным механизмом биотрансформации ксенобиотиков в I фазе метаболизма служит их окисление, происходящее в цитозоле, митохондриях, мембране эндоплазматической сети и на гладком эндоплазматическом ретикулуме клеток при непосредственном участии комплекса ферментной системы цитохрома Р-450 (CYP-450) — микросомальных оксидаз, катализирующих окисление десятков тысяч веществ, то есть практически всех классов органических соединений, поступающих алиментарно. Превращение молекул в монооксигеназной системе усиливает их полярность, уменьшает способность растворяться в липидах, и уже только благодаря этому ряд ксенобиотиков лучше выделяется с мочой и желчью (2, 3).

Однако при последующей трансформации микотоксинов до гидрофильфных соединений могут образовываться промежуточные реакционно-способные вещества (ПРСВ) — токсические метаболиты, по действию отличные от исходных реагентов. Некоторые из них недостаточно стабильны и подвергаются модификациям, другие относительно устойчивы (эпоксиды и оксиды), поэтому в последнем случае процесс преобразования ксенобиотиков, представляющий собой подготовительный этап для их удаления из организма, становится пусковым звеном в развитии общей интоксикации («летальный синтез») (4-10).

Приведенная концепция токсификации вполне соответствует эволюционной стратегии химической защиты микромицетов, суть которой в том, что сами по себе образуемые ими продукты большей частью безвредны или, по меньшей мере, не так опасны, как обычно считается. В противном случае плесневый гриб, который их выработал, погиб бы сам. Микотоксины становятся чрезвычайно токсичными лишь тогда, когда животное пытается метаболически изменить ксенобиотик, равно как другие питательные вещества корма.

Реактивные метаболиты (ПРСВ) вызывают повреждение биосистем на молекулярном уровне. Об­щее свойство почти всех ПРСВ — электродефицитное состояние. Обладая высокой электрофильностью, эти вещества чаще всего вступают во взаимодействие с богатыми электронами молекулами, нарушая их структуру. В клетке к последним относятся макромолекулы, в состав которых входит большое число атомов кислорода, азота, серы (белки, нуклеиновые кислоты, липиды). Реактивные метаболиты либо присоединяются к нуклеофильным молекулам, образуя с ними ковалентные связи, либо вызывают их окисление. В обоих случаях структура макромолекул нарушается, следовательно, нарушаются функции, изменяются биохимические процессы и, как результат, развивается соматогенная фаза отравления. Такова основа токсического действия большинства метаболитов плесневых грибов на молекулярном уровне. Указанные изменения в совокупности весьма существенно расширяют область поражения и чрезвычайно трудно типируются, однако в конечном итоге приводят к развитию патологии с полиочаговой симптоматикой, которую в клинической практике принято называть микотоксикозом (1, 11-15).

В подавляющем большинстве случаев процессы метаболической трансформации протекают с бурным образованием свободных радикалов и активных форм кислорода (АФК), которые в количестве, необходимом для полного преобразования ксенобиотиков, выбрасываются в цитоплазму и межклеточное пространство. Такие необычные превращения реализуются особенно часто в условиях пониженного парциального давления кислорода в тканях. Таким образом, сами АФК представляют собой не только конечный продукт этих реакций, но и мощный фактор неспецифической защиты — окисления токсиканта «на периферии», однако в некоторых случаях объектом их атаки могут становиться и недостаточно защищенные клеточные структуры (свободнорадикальный механизм аутоагрессии) (16).

Стоит отметить, что в нормальном состоянии эффективная клеточная защита обеспечивается полноценным функционированием антиоксидантной системы цитоплазмы и клеточных мембран. Ее важнейшие энзимы (глутатионпероксидаза, глутатион-S-трансфераза, супероксиддисмутаза, глутатионредуктаза, каталаза, пероксидаза, ферроксидаза) содержат в активном центре биометаллы-микроэлементы. Однако при хронических токсикозах и возрастающих нагрузках на организм их алиментарный дефицит, а также нарушение обмена азотистых веществ способны существенно ингибировать биосинтез эндогенных противоокислительных ферментов и значительно снижают антиоксидантный потенциал. Дисбаланс в динамическом равновеии между системами генерации свободных радикалов и антирадикальной (антиоксидантной) защиты приводит к тому, что образующиеся в значительных количествах высокореакционные (а потому токсичные) продукты (супероксиданион-радикал О2-?, гидроперекисный радикал НО2?, гид;роксильный радикал ОН?, синглетный кислород 1О2 и перекись водорода Н2О2) на молекулярном уровне проявляют не меньший деструктивный эффект, чем сами токсиканты. Проникая в цитозоль, они взаимодействуют с молекулами белков, липопротеидов, вызывают разрыв спиралей ДНК, окисление тиоловых групп, структурные нарушения биологических мембран, инициируют ПОЛ. С прямым или опосредованным действием АФК связывают цитостатические, мутагенные и канцерогенные эффекты, нарушения генеративных функций, иммунитета, механизм воспалительных процессов и т.д. (17).

Таким образом, процессы эндогенной детоксикации ксенобиотиков и активизации ПОЛ справедливо рассматривать как единое целое. Причем чем интенсивнее трансформируется токсикант в клетке, тем больше накапливается в ней активных форм кислорода. При воздействии на организм разнообразных ксенобиотиков (по мере увеличения количества или продолжительности действия микотоксина) возрастает скорость биотрансформации, повышается активность цитохрома Р-450 и в соответствии с этим усиливается генерация АФК, а также перекиси водорода. И наоборот, усиленная окислительная деградация ксенобиотика под влиянием АФК нередко приводит к образованию еще более токсичных метаболитов. В результате такого «порочного круга» происходит срыв антирадикальных и антиперекисных механизмов и ухудшение общего состояния особи, причем первым признаком «перегрузки» молекулярных механизмов поддержания гомеостаза при действии АФК служит усиление процессов ПОЛ («летальный распад») (18-23).

Очевидно, что при соматическом течении хронического токсикоза какая-либо стимуляция барьерной функции печени, несомненно, целесообразна, поскольку организм должен освободиться от вредоносного начала. В то же время такой подход представляется не вполне приемлемым: активация метаболизма ксенобиотиков сопровождается потенцированием повреждающего эффекта — образованием еще большего количества реактивных метаболитов и эндогенных перекисей, требующих экстренной утилизации. Возрастающие нагрузки чреваты истощением защитных сил организма и метаболическим «тупиком», усилением эндотоксикоза, существенной пролонгацией патологического процесса и отдалением восстановительного периода.

Свободные радикалы наиболее опасны для липидов, содержащих ненасыщенные жирные кислоты с большим числом кратных связей. Один радикал может индуцировать цепь окислений, включающих повторяющиеся этапы — атаку на конъюгированную двойную связь с образованием липидной перекиси и разрушение перекиси, приводящее либо к формированию конъюгированных диенов, либо (после атаки второго радикала) к распаду жирнокислотного остатка с выделением высокоактивного малонового диальдегида (который, в свою очередь, может повреждать белки, взаимодействуя с остатками аминокислот, что изменяет заряд и конформацию молекулы). При алиментарном дефиците соединений с высоким восстановительным потенциалом, которые могли бы сформировать с длительноживущими свободными радикалами стабильный молекулярный продукт, не способный атаковать близлежащие остатки свободных жирных кислот, организм не в состоянии остановить интенсивное распространение этого процесса (24).

Из перечисленного следует, что антиоксидантная и оксидантная системы в организме сложны и тесно связаны друг с другом, поэтому степень проявления микотоксикоза, как правило, обусловлена влиянием нескольких факторов. В то же время некоторые теоретические данные и практические наблюдения позволяют предположить, что к существенному улучшению состояния животных приводит использование внешних антиоксидантов. Однако для купирования токсикоза требуются их более высокие дозы, чем для стабилизации кормов, а в таких дозах эти соединения угнетают обменные процессы и вызывают снижение продуктивности. В большинстве опубликованных работ подчеркивается, что профилактика микотоксикозов с использованием антиоксидантов вызывает возражения, поскольку в некоторых условиях они действуют не только как неспецифические противоядия, но и как потенциально опасные вещества (25, 26).

Вместе с тем в качестве защитного может быть задействован и совершенно иной механизм, не угнетающий I фазу детоксикации и дальнейшее окисление промежуточных метаболитов, но предохраняющий клеточные структуры от атаки АФК благодаря восстановлению в них сопряженной деятельности ферментов антирадикальной защиты. Такая предпосылка основана на том, что птица, страдающая острой или хронической формой сочетанного микотоксикоза, субклинически дефицитна по разным биометаллам-кофакторам. Отметим, что если подавление синтеза ферментного белка относится к проявлениям токсической патологии, устранение которых наиболее затруднено, то дефицит микроэлементов легко восполним. На начальных этапах (легкие и умеренные токсикозы) при фармакологической коррекции системы антиоксидантной защиты особенно часто проявляется выраженный дозозависимый эффект, но в случае отравления большим количеством токсинов плесневых грибов, когда необходимы ударные дозы применяемых препаратов, вопрос об их действии остается открытым. Кроме того, объективно не представляется возможным использовать для этих целей все известные микроэлементы: при огромном разнообразии анионов, остро необходимых организму в условиях стресса, в комбикорма, существенно не изменяя их стоимость и структуру, можно вводить 1-2 (самое большее — 5-6). Поэтому для успешной реализации описанной стратегии следует отдавать предпочтение микроэлементам с выраженной физиологической активностью.

Несомненно, такими свойствами обладают препараты селена (Se). В настоящее время наблюдается быстрое накопление научных данных об обмене соединений селена, селенопротеинах и их функциях (в значительной мере — благодаря осознанию того факта, что недостаточность селена у современных высокопродуктивных животных представляет собой весьма распространенное состояние с неблагоприятными последствиями). Известно, что в фосфолипидных структурах биологических мембран ПОЛ крайне плохо устраняется системой супероксиддисмутаза(Mn, Zn)—каталаза(Fe, Cu) и детоксикация осуществляется главным образом ферментами системы глутатиона, содержащими в активных центрах атом селена, чем и объясняется его значение. Дополнительное включение селена в контаминированные комбикорма способствует мобилизации биосинтеза ферментов антирадикальной и антиоксидантной защиты, в результате чего организм более интенсивно освобождается от поступившего ксенобиотика, течение микотоксикоза смягчается, а негативное действие АФК на клеточном уровне ослабляется благодаря каталитической инактивации в месте образования, предотвращающей диффузию в среду макромолекул ткани (27-34).

Наконец, разные формы селенсодержащих веществ (ССВ), поступивших перорально на фоне загрязненных комбикормов, должны обеспечивать включение этого микроэлемента в активные селенопротеины (но не накопление в мышечной ткани) и не выводиться из организма. Наличие нескольких путей метаболизма селена составляет значительный резерв практической эффективности, что определяет особые требования к биологической доступности этих форм и их химической структуре (35).

Практическое применение селенотерапии при микотоксикозах (в отличие от обычного восполнения дефицита микроэлемента) имеет ряд особенностей, недостаточно освещенных в научной литературе. В той или иной мере обусловливающие ее результативность факторы и агенты тесно взаимосвязаны, поэтому выбор наиболее эффективного препарата должен основываться на учете совокупности биологических механизмов их действия.

Такую оценку мы провели в условиях вивария ГУП ОНО «Загорское ЭПХ ВНИТИП—РАСХН» (Московская обл.) в научно-производственном опыте на цыплятах-бройлерах кросса Cobb-Avian 48, из которых по принципу аналогов было сформировано 6 групп (2 контрольные и 4 опытные) по 30 гол. в каждой. Кормление птицы осуществляли вволю сухими сбалансированными комбикормами кукурузного типа с питательностью, соответствующей рекомендуемым нормам Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП, 2006 год). До 5-суточного возраста цып­лята всех групп получали так называемый нулевой рацион, с 6-суточного — экспериментальные кормосмеси. Условия содержания птицы соответствовали принятым зоогигиеническим требованиям, продолжительность опыта составила 35 сут.

Птица из I (контроль) группы получала рацион, свободный от микотоксинов (ОР), из II (отрицательный контроль) — аналогичный рацион с содержанием микотоксинов, вызывающим снижение продуктивности: охратоксина А — 0,14 мг/кг (2,8 ПДК), микотоксина Т-2 — 0,26 мг/кг (2,5 ПДК), фумонизина В1 — 7,40 мг/кг (1,5 ПДК), афлатоксина В1 — 0,08 мг/кг (3,2 ПДК), 4-дезоксиниваленола — 4,40 мг/кг (2,2 ПДК) с суммарной токсичностью не менее 10 ПДК (Stoxin = 10-12 ПДК). Указанные виды и количества вторичных метаболитов микромицетов наиболее часто обнаруживаются в большинстве птицеводческих хозяйств России. Микотоксины вводили в комбикорм в виде фунгальной биомассы на основе контаминированного зерна кукурузы, содержащего штаммы пяти культур грибов-продуцентов (Fusarium graminearum, F. sporotrichiella, F. poae, F. moniliformeи Aspergillusflavus) с токсическими продуктами их жизнедеятельности, а также включением в кормосмесь выделенных и очищенных в лабораторных условиях экстрактов соответствующих микотоксинов, мобилизованных на крахмальный носитель. Кроме указанных продуктов, рацион птицы не содержал фоновых количеств каких-либо ксенобиотиков.

В комбикорма подопытных цыплят из III-VI групп включали следующие селенсодержащие препараты (из расчета 0,8 г Se/т без учета исходного количества микроэлемента в рационе): ДАФС 25 — 3,2 г/т, селенизирован;ные пекарские дрожжи — 800,0 г/т, Селексен — 3,3 г/т и минеральную соль се;лена Na2SeO3 — 1,8 г/т (в условиях промышленного птицеводства LD50 в корме для Na2SeO3 составляет около 50,0 г/т). Несмотря на то, что в опытных группах дозы Se превышали рекомендуемые для ввода в комбикорма, они не были выше значений, при которых фиксируются патологические изменения, обусловленные либо избытком селена (хронический селеноз), либо фармакологическим действием препарата.

Эффективность купирования микотоксикозов у подопытной птицы под действием тестируемых селенсодержащих добавок (ССД) оценивали по активности комплекса ферментов антирадикальной защиты обеих фаз детоксикации, а также по содержанию конечных продуктов перекисного окисления, характеризующему как процессы декомпенсации, так и адаптивные (компенсаторные) возможности организма. Готовые кормосмеси анализировали на содержание питательных веществ, а также распределение микотоксинов и Se в корме.

Были получены зоотехнические данные, свидетельствующие о положительном влиянии ССД на показатели роста птицы на фоне хронического микотоксикоза (36). Однако особый интерес представляют результаты физиолого-биохимических и энзимологических исследований как наиболее важных для изучения фундаментальных биологических процессов.

1. Эффективность использования селена из комбикормов, обогащенных селенсодержащими добавками, и его депонирование в тканях у 36-суточных цыплят-бройлеров кросса Cobb-Avian 48 (M±m, научно-проиводственный опыт, ГУП ОНО «Загоркое ЭПХ ВНИТИП—РАСХН», Московская обл., 1997 год)

Показатель

Группа

I (К1)

II (К2)

III

IV

V

VI

Эффективность использования селена, %

74,9±
0,9

48,0±
1,34

64,4 ±
0,342

72,1±
2,61

56,7±
3,83

59,1±
2,03

Содержание селена, мкг/г:

 

 

 

 

 

 

в печени

0,45±
0,05

0,14±
0,073

0,62±
0,192

0,99±
0,1534

0,56±
0,0824

0,74±
0,1034

в грудной мышце

0,32±
0,11

0,25±
0,03

0,33±
0,05

0,54±
0,122

0,35±
0,07

0,35±
0,12

П р и м е ч а н и е. Применение селенсодержащих препаратов по группам см. в тексте. Пороги достоверности: 1 — Р < 0,1; 2 —  Р < 0,05; 3 — Р < 0,01; 4 — Р < 0,001; верхние индексы — по сравнению с положительным контролем (I группа, К1), нижние — по сравнению с отрицательным контролем (II группа, К1).

Вследствие хронического микотоксикоза в организме бройлеров происходили значительные изменения (табл. 1). Так, у цыплят II группы (отрицательный контроль) резко возрастала экскреция селена (показатель превышал значение в I контрольной группе более чем в 2,1-2,5 раза) (Р £ 0,01). Ввиду того, что без соответствующих манипуляций в помете птицы чрезвычайной трудно типировать принадлежность изучаемого элемента к моче или каловым массам, доминирующий патологический процесс (нарушение метаболизма или всасывания в кишечнике) не дифференцировали. По данным литературы (37), при острых или затяжных формах микотоксикозов, когда животное находится в состоянии глубокого оксидативного стресса, потери селена за счет экскреции возрастают в результате усиленной работы Se-зависимых ферментных систем, что при пониженной ассимиляции питательных веществ в кишечнике и ускорении процессов катаболизма Se-содержащих белков приводит к их вторичному дефициту. В таких условиях синтез защитных белков глубоко депрессирован и не восполняется поступлением этого микроэлемента с кормом в оптимальных дозах (0,2-0,3 г/т). Следовательно, для эффективной профилактики мико;токсикозов количество селенсодержащих препаратов в корме должно по меньшей мере в 2-3 раза превышать физиологическую потребность и составлять до 0,7-1,2 г Se/т.

2. Показатели перекисного, биологического окисления и активности ферментов антирадикальной защиты при использовании селенсодержащих добавок у 36-суточных цыплят-бройлеров кросса Cobb-Avian 48 с хроническим микотоксикозом (M±m, научно-производственный опыт, ГУП ОНО «Загорское ЭПХ ВНИТИП—РАСХН», Московская обл., 1997 год)

Показатель

Группа

I (К1)

II (К2)

III

IV

V

VI

П е р е к и с н о е   о к и с л е н и е   (п л а з м а   к р о в и)

Малоновый диальдегид, ммоль/л

3,72±
0,38

4,87±
0,322

2,51±
0,763

4,01±
0,78

2,56±
0,564

3,06±
0,722

Тиоловые соединения (-SH), моль/л

0,362±
0,036

0,253±
0,0242

0,289±
0,025

0,306±
0,023

0,358±
0,0382

0,395±
0,0592

Дисульфидные соединения
(-SS-), моль/л

0,167±
0,033

0,205±
0,027

0,177±
0,031

0,198±
0,013

0,196±
0,020

0,236±
0,023

ТДС (тиолы/дисульфиды)

2,16±
0,40

1,23±
0,301

1,63±
0,30

1,54±
0,20

1,83±
0,30

1,67±
0,50

Серосодержащие аминокислоты, мг%

1,87±
0,18

0,84±
0,064

1,95±
0,294

1,66±
0,214

1,81±
0,264

2,10±
0,571

Ф е р м е н т ы   а н т и р а д и к а л ь н о й   з а щ и т ы   
(п л а з м а   и   к л е т о ч н ы е   э л е м е н т ы)

Супероксиддисмутаза(Cu):

 

 

 

 

 

 

сывороточная, Е/л

16,7±
1,2

15,6±
0,6

13,4±
0,622

15,9±
0,9

11,3±
0,844

14,3±
0,311

клеточная, Е/г Hb

200,8±
16,2

168,9±
18,0

200,1±
18,4

211,0±
16,6

203,9±
15,7

252,9±
15,942

Каталаза(Fe):

 

 

 

 

 

 

сывороточная, кЕ/л

315,4±
12,6

173,8±
20,25

261,1±
24,821

235,0±
25,313

244,9±
20,223

250,6±
18,623

клеточная, кЕ/г Hb

26,1±
5,5

14,9±
3,3

23,6±
3,61

18,4±
8,2

25,0±
4,61

17,6±
4,5

Пероксидаза(Fe):

 

 

 

 

 

 

сывороточная, Е/л

281,7±
30,1

192,2±
10,63

364,1±
20,625

420,2±
22,554

420,2±
50,352

458,4±
74,941

клеточная, Е/г Hb

852,0±
43,6

509,1±
37,33

912,0±
142,14

666,7±
113,9

840,6±
110,83

658,2±
78,71

Глутатионпероксидаза(Se):

 

 

 

 

 

 

сывороточная, ед./л

103,3±
7,2

90,0±
4,7

100,0±
8,2

93,3±
11,9

106,7±
5,41

100,0±
8,2

клеточная, ед./г Hb

7,9±
0,9

4,5±
1,31

8,5±
1,81

4,8±
1,5

6,4±
2,5

6,1±
1,0

Глутатион-S-трансфераза
цельной крови, ед./л

 

 

 

 

 

 

8,00±
0,53

11,03±
0,2855

16,86±
0,5755

18,32±
0,3155

17,54±
1,1755

16,71±
0,2555

Ф е р м е н т ы   б и о л о г и ч е с к о г о   о к и с л е н и я   (п е ч е н ь)

Пируватдегидрогеназа, Е/л

27,4±
2,7

23,8±
2,9

38,3±
2,4

35,3±
2,2

32,7±
2,3

30,7±
2,4

Малатдегидрогеназа, Е/л

18,6±
2,7

13,7±
2,3

14,7±
2,1

20,7±
2,5

14,5±
2,1

22,9±
2,6

С р е д н я я   г а р м о н и ч е с к а я   а к т и в н о с т ь 
 ф е р м е н т о в   
(расчeтные данные, усл. ед.)

Ферменты:

 

 

 

 

 

 

селензависимые

17,8

12,7

22,2

19,7

21,4

20,3

антиоксидантной и
антирадикальной защиты

60,5

42,1

64,9

60,1

63,4

61,9

II фазы детоксикации

8,4

6,4

8,3

8,3

8,2

9,1

П р и м е ч а н и е. Применение селенсодержащих препаратов по группам см. в тексте. Пороги дос­то­верности: 1 — Р < 0,1; 2 —  Р < 0,05; 3 — Р < 0,02; 4 — Р < 0,01; 5 — Р < 0,001; верхние индексы — по сравнению с положительным контролем (I группа, К1), нижние — по сравнению с отрицательным контролем (II группа,  К1). Hb — гемоглобин.

Полученные результаты подтвердили целесообразность использования предлагаемой стратегии профилактики: в опытных группах у цыплят на фоне сочетанной формы хронического микотоксикоза содержание селена в мышечной ткани и особенно в печени существенно возросло —соответственно в 1,5-2,0 и 4,0-7,0 раза (Р < 0,01). Причем наибольшее увеличение отмечали в IV группе бройлеров, получавших обогащен;ный селеном продукт на основе автолизата пекарских дрожжей, способных аккумулировать Se при высокой концентрации в культуральной жидкости и содержащих его преимущественно в виде аминокислот — селенометионина (50 %) и селеноцистина (25 %) (38).

Однако следует учитывать, что доза кормовой добавки не гарантирует пищевую адекватность минеральных веществ, поскольку их ретенция и биологическая доступность обусловлены многими факторами. Так, содержание макро- и микроэлементов в тканях зависит от возраста, пола, породы, генетических особенностей, физиологического состояния животных, сезона года и т.д., что создает определенные трудности в интерпретации данных (39).

В диагностике субклинических форм недостаточности минеральных элементов определение количества металлосодержащих ферментов в образцах тканей и биологических жидкостей менее информативно, чем оценка активности энзима, которая служит наиболее надежным прижизненным критерием, отражающим метаболическую эффективность микроэлемента. Несомненно, в случае селена в первую очередь следует обратить внимание на совокупность Se-зависимых ферментов антирадикальной защиты.

Как оказалось, включение в контаминированные рационы препаратов селена позволило (по субстратному инкременту синтеза) статистически достоверно увеличить активность основных защитных ферментов, локализованных в плазме крови и клеточных структурах, что особенно наглядно проявляется при анализе такого интегрирующего показателя, как средняя гармоническая активность (табл. 2). Причем мобилизация субстратного антиоксидантного звена в условиях истощения общего пула его компонентов происходит благодаря активации группы глутатионзависимых ферментов на фоне стабильной активности ферментов так называемой первой линии антирадикальной защиты — супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и пероксидазы. Вместе с тем максимально (40-50 %, Р £ 0,01) увеличилась лишь активность сывороточных ферментов гепатотропного происхождения, не играющих большой роли в процессах антирадикальной защиты. Рост активности энзимов, синтезируемых в метаболически активных органах и тканях и принимающих непосредственное участие в клеточной защите, наблюдался только при использовании некоторых препаратов, но в целом был менее выражен, что указывало на истощение компенсаторных механизмов.

Таким образом, наблюдается корреляция между тяжестью токсикоза и генерацией АФК. Активация основных селензависимых ферментов, несомненно, обладает выраженным протективным эффектом при экспериментальном микотоксикозе и служит перспективным методом профилактики. Однако сравнение действия испытанных селенсодержащих добавок (минеральных и органических) показывает, что в условиях окислительного стресса, вызванного развитием токсикологического процесса, между селеновым статусом организма и ферментной антиоксидантной активностью не существует прямой зависимости, то есть значительную роль играют качественные характеристики добавки. Видимо, этим обстоятельством отчасти можно объяснить умеренную эффективность селеноорганических препаратов, полученных при микробиологическом синтезе. Оба носителя — Se-Met и Se-Cys сравнительно легко проникают через слизистую оболочку кишечника в кровоток (преимущественно благодаря активному транспорту), чем обусловлена их высокая доступность, но низкая протективность в кризисной ситуации. Так, большое сходство физико-химических свойств метионина и селенометионина в сочетании с неспособностью организма высших животных различать аналоги серосодержащих аминокислот, в которых атом серы заменен селеном (40), приводит к тому, что, как и большинство других гидролизантов кормового протеина, они направляются на биосинтез собственных белков. При этом значительная часть используется для построения белков пера, производных кожи, эпидермиса, которые не могут вновь вовлекаться в обменные процессы, снижая общую эффективность селенотерапии.

Несомненно, аминокислоты частично успевают трансформироваться и в виде Se-Cys встроиться в активные центры защитных ферментов, однако большая их доля, направленная к периферическим тканям, образует в печени и мышечной ткани стабильный пул, медленно высвобождающий селен при протеолизе в стрессовой ситуации. У цыплят, получавших селенсодержащую добавку на основе дрожжей, в результате выпадения функции фермента фиксировалось накопление конечных и промежуточных продуктов перекисного окисления (увеличение содержания малонового диальдегида — на 30-50 %) при снижении количества восстановленного глутатиона (состояние оксидативного стресса).

Особенно часто при хроническом микотоксикозе вторичный дефицит метионина, компенсаторно расходуемого на нужды II фазы детоксикации, приводит к тому, что Se-содержащие аминокислоты переводятся в категорию неадекватных источников селена для синтеза специфических селенопротеинов из-за низкой обеспеченности организма серой в форме метионина. В этой связи совместное использование форм селена с D,L-метионином, а также увеличение дозы Se в рационе (в 1,5-2,0 раза) оказалось более перспективным.

Максимальная активность комплекса внутриклеточных ферментов позволила существенно скорректировать состояние птицы, получавшей препараты ДАФС 25 и Селексен. Во-первых, наряду с селензависимыми, у других ферментов, содержащих в активных центрах биометаллы-кофакторы, повысилась активность. Возрастающая способность супероксиддисмутазы нейтрализовать супероксидный анион-радикал, образующийся в процессе биотрансформации ксенобиотиков в монооксигеназной системе за счет декомпозиции оксигени;рованного феррокомплекса цитохрома Р-450, была результатом регуляторных изменений и позволила предотвратить образование других АФК. Активизация ферментов первой линии защиты клеток от свободных радикалов снижает угрозу токсического поражения организма, поддерживает гомеостаз и восстанавливает утраченную под влиянием микотоксикозов продуктивность животных. Во-вторых, селеном существенно (на 30-50 %, Р £ 0,001) активируется глутатион-S-трансфераза (GSТ), входящая в обширную группу ферментов II фазы детоксикации, которая в обсуждаемом случае катализирует реакцию конъюга;ции восстановленного глутатиона с различными электрофильными субстратами, облегчая эвакуацию промежуточных метаболитов из организма. Следует отметить, что в восстановлении глутатиона в клетке участвуют НАД и НАДФ, продуцируемые в митохондриях комплексами дыхательных ферментов. Таким образом, при использовании в лечебных целях двухвалентные формы селена, полученные химическим синтезом, имеют явное преимущество перед органическими (аминокислоты) и минеральными (соли) соединениями природного происхождения.

Многие реакции I и II фаз детоксикации достаточно хорошо изучены, и пока нет оснований полагать, что дефицит одних ферментов в организме может компенсироваться за счет других. Следовательно, совместное влияние двух эндогенных факторов на фоне потребления птицей микотоксинов и селенсодержащих веществ может приводить к весьма существенным различиям в риске токсификации, а также формах проявления микотоксикозов у разных особей при идентичности рационов по токсичности и набору ксенобиотиков.

Очевидно, что фенотипическая чувствительность особи обусловлена ее генетически детерминированной биохимической индивидуальностью, наследственный полиморфизм которой сформирован под влиянием эволюции и искусственного отбора. Из внешних факторов, обусловливающих этот полиморфизм, нужно выделить кормовые. Их действие может прямо или косвенно определять функциональное состояние клеток, депрессируя одни и активируя другие гены, кодирующие соответствующие ферменты, изменяя или полностью блокируя восприимчивость энзимов к действию эффекторов другой природы и динамическое равновесие систем в организме. На этом основаны все существующие методы фармакологической коррекции, в том числе применение селенсодержащих веществ для профилактики патологического состояния.

Оценка с использованием такого системного подхода показала, что средняя гармоническая активность ферментов, сгруппированная по I и II фазам детоксикации, тесно коррелировала в опытных группах с продуктивностью птицы (r = -0,78). Так, у бройлеров, получавших комбикорма с микотоксинами без селенсодержащих препаратов, на фоне относительно низкой активности ферментов II фазы ксенобиотики действовали весьма драматично. При дефиците ферментов цикла Кребса создавались предпосылки для персистенции промежуточных форм реактивных метаболитов и АФК, что сопровождалось высокой летальностью среди поголовья при низкой живой массе цыплят к концу периода выращивания.

В то же время сбалансированная ферментативная активность систем обеих (I и II) фаз детоксикации у подопытных цыплят, подвергшихся терапевтическому воздействию, позволила снизить эти проявления. Несмотря на наблюдаемый разброс результатов и даже разнонаправленность эффектов, тенденция к снижению расчетного показателя прослеживалась вполне отчетливо, что свидетельствует о купировании ранних признаков токсификации. Однако стоит отметить, что эффективность селенсодержащих соединений, включенных в рацион, значительно варьирует при равном времени воздействия и дозе токсинов, что объясняется лабильностью пула селена в зависимости от свойств пероральной формы и физиологического состояния животных.

Итак, системы генерации свободных радикалов (свободных форм кислорода) и антирадикальной (антиоксидантной) защиты в организме находятся в динамическом равновесии. При его нарушении у сельскохозяйственной птицы, получавшей контаминированные микотоксинами комбикорма, наблюдается состояние окислительного стресса, на фоне которого фикси;руется угнетение ак;тивности основных ферментов антирадикальной защиты (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, глутатион-S-трансфераза, глутатионредуктаза) и накопление большего количества гидро;перекисных продуктов. В результате происходит дестабилизация биологических мембран, нарушение гомеостаза, оксигенации и трофики тканей, а также потен;цирование различных цитопатогенных эффектов. При добавлении к токсичному корму селенсодержащих препаратов обеспечивается увеличение активности сывороточных и клеточных факторов антирадикальной защиты, нормализация физиолого-биохимических процессов и, как следствие, пролонгированный эффект коррекции продуктивности при сочетанной форме хронических микотоксикозов. Биологически наиболее эффективными профилактическими свойствами в наших опытах обладали Селексен и ДАФС 25, немного уступала им минеральная соль — двузамещенный селенит натрия (Na2SeO3). Однако монотерапия с использованием препаратов селена, видимо, недостаточно действенна. Целесообразным представляется ее сочетание с другими доступными способами неспецифической профилак;тики, стимулирующими белковый синтез и/или экскрецию ксенобиотиков. Для реализации соответствующих селекционно-генетических программ необходимо продолжить поиск информативных фенотипических маркеров для функциональной оценки состояния системы детоксикации в организме, изучение контролирующих ее полиморфных генных систем, а также факторов, влияющих на их функциональную активность.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Х м е л ё в с к и й  Б.Н.,  П и л и п е ц  З.И.,  М а л и н о в с к а я  Л.С. и др. Профилактика микотоксико­зов животных. М., 1985.
2. Г о л о в е н к о  Н.Я. Механизм реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических мем­бранах. Киев, 1981.
3. К о в а л ё в  И.Е. Система цитохрома P-450 и сахарный диабет. Хим. фарм. журн., 1980, 11: 11-21.
4. А р ч а к о в  А.И. Микросомальное окисление. М., 1975.
5. G a l t i e r  P.,  L a r r i e u  G.,  L e  B a r s  J. Comparative incidence of oral ochratoxicosis and aflatoxico­sis on the activicy of drug-metabolizing enzymes in rat liver. Toxicol. Letters, 1984, 23: 341-347.
6. W a t k i n s  J.B,  K l a s s e n  C.D. Xenobiotic biotransformation in livestock: comparison to other species commonly used in toxicity testing. J. Anim. Sci., 1986, 63: 933-942.
7. C a n a d y  R.A.,  C o k e r  R.D.,  E g a n  S.K. e.a. T-2 and HT-2 toxins. Материалы 47-го Oбъединенного комитета экспертов ФАО и ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA, 2001).
8. C o r l e y  R.A.,  S w a n s o n  S.P.,  B u c k  W.B. Glucuronide сonjugates of T-2 toxin and metabolites in swine bile and urine. J. Agric. Food Chem., 1985, 33: 1085-1089.
9. А р ч а к о в  А.И.,  К а р у з и н а  И.И. Окисление чужеродных соединений и проблемы токсико­логии. Вест. АМН СССР, 1988, 1: 14-23.
10. S w i c k  R.A. Hepatic metabolism and bioactivation of mycotoxins and plant toxins. J. Anim. Sci., 1984, 58(4): 1017-1028.
11. C r r e p y  E.-E.,  R u s c h e n t h a l e r  R.,  D i r h e i m e r  G. Inhibition of protein synthesis in mice by ochratoxin A and its prevention by phenylalanine. Food Chem. Toxicol., 1984, 22(11): 883-886.
12. W a g n e r  G.,  U n t e r r e i n e r  A.M. Synthesis of transfer RNA in rat liver after acute and chronic aflatoxin B1 administration. Chem.-Biol. Interact., 1982, 41: 353-360.
13. K r a v c h e n k o  L.V. Biochemical changes in subacute mycotoxicosis induced by T-2 toxin in rats. Toxicology, 1986, 42: 77-83.
14. M o u l e  Y. Biochemical effects of mycotoxins. Mycotoxins — production, isolation, separation and purification. Food Chem. Toxicol., 1985, 6: 37-44.
15. B i e g e r  A.R.,  D o s e  K.P. Resistance to metabolic conversion of the epoxide group in trichothecenes. Trichothecenes and other mycotoxins. In: Proc. Int. Mycotoxin Symposium. Sidney, 1988: 331-336.
16. О с и п о в  А.Н.,  А з и з о в а  О.А.,  В л а д и м и р о в  Ю.В. Активные формы кислорода и их роль в организме. Усп. биол. химии, 1990, 31: 180-208.
17. К а п п а с  А.,  А л ь в а р е с  А. Молекулы и клетки. Пер. с англ. М., 1977, т. 6: 287-303.
Г о л и к о в  С.Н.,  С а н о ц к и й  И.В.,  Т и у н о в  Л.А. Общие механизмы токсического дейст­вия. Л., 1986.
18. S u r a i  P.F.,  D v o r s k a  J.E. Effects of mycotoxicosis on antioxidant status and immunity. In: Mycotoxin blue book /D. Diaz (ed.). Nottingham, 2004.
19. Т р е м а с о в  М.Я.,  П а в л о в  В.П.,  Н и к о н о в  С.В. Процесс перекисного окисления липидов при сочетанном микотоксикозе. Воронеж, 2004: 152-155.
20. D v o r s k a  J.E.,  S u r a i  P.F. Effects of T-2 toxin, Zeolite and Mycosorb on antioxidant systems of growing quail. Asian-Australian J. Animal Sci., 2001, 14(12): 1752-1757.
21. M e z e s  M.,  B a r t a  M.,  N a g y  G. Cоmparative investigation on the effect of T-2 mycotoxin on lipid peroxidation and antioxidant status in different poultry species. Res. Vet. Sci.,  1999, 66(1): 19-23.  
22. O m a r  R.F.,  H a s i n o f f  B.B.,  M e j i l l a  F. e.a. Mechanism of ochratoxin A stimulated lipid peroxidation. Biochem.&Pharmacol., 1990, 40(6): 1183-1191.
23. К а р м о л и е в  Р.Х. Биохимические процессы при свободнорадикльном окислении и анти­оксидантной защите. Профилактика окислительного стресса у животных (об­зор). С.-х. биол., 2002, 2: 19-28.
24. D a l i a  G.C. Effect of antioxidant preparation «OXYNIL» on health status and productivity of laying hens fed naturally moulded feed. Veterinarija ir zootechnika, 2003, 24(46): 22-29.
25. L a r s e n  C.,  E h r i c h  M.,  D r i s c o l l  C. e.a. Aflatoxin—antioxidant effects on growth of young chicks. Poultry Sci., 1985, 64(12): 2287-2291.
26. S u n e j a  S.K.,  W a g l e  D.S.,  M a n g a  D.P. e.a. Mycology, biochemistry and toxicology of T-2 toxin. Indian J. Microbiol., 1988, 28(1-2): 347-364.
27. С п и р и ч е в  В.Б. Микронутриенты и здоровье детей. В кн.: Питание детей. XXI век. М., 2002: 20-22.
28. C y m b s  G.F.,  C o m b s  S.B. Selenium effects on drug and foreign compound toxicity. Pharmacology, 1987, 33: 303-315.
29. L o n n e r d a l  B. Effects of milk components absorption during infancy. Physiol. Rev., 1997, 77(3): 643-669.
30. M i c h a e l s e n  K.,  W e a v e r  L.,  B r a b c a  F. e.a. Feeding and nutrition of infants and young children. WHO Regional Publications, Eur. Ser., 2000, 87: 288.
31. J o h n  A.M. Selenium and сarcinogenesis. J. Am. Chem. Soc., 1985: 267-282.
32. A m b e r g  R.,  M i z u t a n i  T.,  W u  X.Q. e.a. Selenocysteine synthesis in mammalia: an identity switch from tRNA(Ser) to tRNA(Sec). J. Mol. Biol., 1996, 263(1): 8-19.
33. B r i g e l i u s - F l o h e  R.,  F r i d r i c h s  B.,  M a u r e r  S. Determinants of PHGPx expression in a cultured endothelial cell line. Biomed. Environ. Sci., 1997, 10(2-3): 163-167.
34. М а з о  В.К. Глутатион как компонент антиоксидантной системы желудочно-кишеч­ного тракта. Рос. журн. гастроэнторол., гепатол., колопроктол., 1999, 1: 47-53.
35. Г у л ю ш и н  С.Ю.,  К о в а л ё в  В.О. Селен селену — рознь. Аграрный эксперт, 2007, 10: 61-65.
36. B e e t s o n  S.A.,  A l l e n  J.G.,  S u t h e r l a n d  R.J. e.a. The effect of phomopsin A on selenium concentration and selenium-dependent enzymes in sheep. Herbivore Nutr. Res., 1987: 53-54.
37. A a s e t h  J. Optimum selenium levels in animal products for human consumption. Norweg. J. Agr. Sci., 1993, 11: 121-126.
38. К у з н е ц о в  С.Г. Изучение биологической доступности питательных веществ. В сб.: Методы исследования питания сельскохозяйственных животных. Боровск, 1998: 190-192.
39. П а п а з я н  Т.Т.,  Д о л г о р у к о в а  А.М.,  Т о л к а ч ё в  А.П. О метаболизме цыплят-бройлеров в зависимости от содержания в рационе селена. С.-х. биол., 2005, 4: 45-49.

STATE OF ANTIRADICAL PROTECTION SYSTEM IN BROILERS DURING USE OF SELENIUM CONTAINING PREPARATIONS ON THE BACKGROUND OF TOXIC FEED (review)

S.Yu. Gulyushin, V.O. Kovalev

On the basis of data of literature and own results the authors discuss the theoretical footing for feeding of different form of selenium containing preparations to birds with alimentary chronic mycotoxicosis and also the mechanisms of existent free radical and antioxidant processes. The maximal effectiveness was observed after addition to mixed fodder of chemically synthesized selenium preparations (Seleksen, DAFS 25) in the doses exceeded to 2-3-fold their normal physiological requirements in element. The further increase of results may be possible due to additional prophylaxis strategy and also owing to a breeding of broilers with balanced activity of enzymes of xenobiotic metabolism and increased ability to detoxication.

Key words: mycotoxicosis, poultry, selenium-contained compounds, selenium-contained feed additives, DAFS 25, Selexen, natrium selenite, antiradical defense, Se-depended enzymes.

 

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский
и технологический институт птицеводства
Россельхозакадемии
,
141300 Московская обл., г. Сергиев Посад,
ул. Птицеградская, 10,
e-mail: micotox@newmail.ru, kovaleov_vo@mail.ru

Поступила в редакцию
2 марта 2009 года

 

 

 

 

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало