БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ

КАРТА САЙТА

НА ГЛАВНУЮ

Сельскохозяйственная биология, 2010, № 4, с. 66-72.

УДК 636.4:636.084:612.017

ИММУННЫЙ И ТИОЛ-ДИСУЛЬФИДНЫЙ СТАТУС СВИНЕЙ, СОДЕРЖАЩИХСЯ НА НИЗКОПРОТЕИНОВЫХ РАЦИОНАХ С РАЗЛИЧНОЙ ОБМЕННОЙ ЭНЕРГИЕЙ И АМИНОКИСЛОТАМИ

М.А. ВОЙТЕХА, А.А. ГАГЛОШВИЛИ

У помесных поросят, получавших низкопротеиновые рационы с введением лимитирующих аминокислот (лизин, метионин, треонин) до нормы (I группа, контроль) или на 22-33 % (II группа) и 40-52 % (III группа) выше нормы (в зависимости от периода выращивания) при увеличении количества обменной энергии соответственно на 5,0 и 10,0 % за счет добавки растительного масла, определяли концентрацию малонового диальдегида, содержание SS-, SH-групп и иммуноглобулинов (М и G) в плазме и сыворотке крови. Рацион не вызвал значимых изменений в содержании иммуноглобулинов классов М и G, но сказывался на тиол-дисульфидном статусе животных. Вероятно, выявленная повышенная неспецифическая резистентность у свиней II группы способствовала улучшению показателей продуктивности.

Ключевые слова: растущие свиньи, сырой протеин, добавки аминокислот, тиоловые соединения, иммуноглобулины, малоновый диальдегид, неспецифическая резистентность.

 

Интенсификация промышленного животноводства вступает в противоречие с биологической природой особи и приводит к возникновению новых стресс-факторов, называемых технологическими. В связи с этим усиливается актуальность изучения антиоксидантного статуса сельскохозяйственных животных и птицы.

 Среди антиоксидантов тиолы занимают особое место, поскольку способны проявлять как антирадикальный, так и антиперекисный эффект, их сульфгидрильные группы обладают исключительно высокой реакционной способностью и реакции окисления сульфгидрильных групп в дисульфидные обратимы. Гидрофильность тиолов обусловливает их высокое содержание в водной фазе клетки, где они могут защищать от окислительного повреждения биологически важные гидрофильные молекулы, в том числе гемоглобин. Вместе с тем присутствие в тиолах неполярных группировок обеспечивает им возможность проявления антиоксидантной активности в липидной фазе (1).

Объективной оценкой состояния антиоксидантного статуса и неспецифической резистентности организма служит характеристика тиол-ди-сульфидной системы, в частности тиол-дисульфидное соотношение. При нарушениях обменных процессов, вызванных разными внешними факторами, отмечается снижение содержания SH-групп и увеличение количества SS-групп (2, 3). Можно говорить о неспецифическом характере изменения содержания тиоловых соединений в тканях при действии на организм экстремальных факторов (4). Получено экспериментальное подтверждение значения SH-групп в процессах деления и роста клеток (5). Таким образом, связь соединений, содержащих сульфгидрильные группы, с ростом и развитием организма несомненна. Она реализуется через стимуляцию активности большой группы ферментов и гормонов, что подтверждено многими исследователями. Так, П.В. Маркушин (6) нашел высокую корреляцию между количеством восстановленного глутатиона в крови цыплят и скоростью их роста. В.Г. Устинов с соавт. (7) установили повышенное содержание восстановленного глутатиона в крови быстрорастущих свиней. М.М. Бойнович (8) пришла к выводу, что увеличение среднесуточного прироста живой массы у свиней сопровождается повышением количества SH-групп в сыворотке крови.

К числу соединений, ответственных за неспецифическую резистентность, относятся серосодержащие низкомолекулярные вещества — глутатион, эрготионеин, цистеин, гомоцистеин и липоевая кислота (1). В тканях и плазме крови млекопитающих в обычных условиях содержание окисленного глутатиона поддерживается на более низком уровне, чем глутатиона восстановленного. Окислительный стресс может привести к существенному накоплению окисленного глутатиона в печени и его выбросу в кровь (9). Повышенное содержание окисленного глутатиона в плазме крови, в свою очередь, способно вызвать окисление тиоловых групп белков плазмы и их инактивацию.

Таким образом, количество SH-групп в крови и тканях организма, обусловленное различными факторами, в большой степени отражает интенсивность обменных процессов, связанных с различной энергией роста и продуктивностью животных, а «пороговая» концентрация SH-групп в крови соответствует наибольшему проявлению способности к росту и продуктивности. Как известно, животные с высоким адаптивным потенциалом характеризуются более высокой функциональной активностью ферментативного и неферментативного звеньев системы антиоксидантной защиты и более низким содержанием продуктов свободнорадикального окисления (10).

Установлено, что снижение резистентности связано в первую очередь с уменьшением интенсивности процессов образования энергии, с низким запасом гликогена и его быстрым расходованием при технологических нагрузках, накоплением недоокисленных продуктов. Так, гидроперекиси, постоянно синтезирующиеся в организме, после распада и вторичного окисления в качестве одного из продуктов могут давать альдегидгидроперекиси, которые, в свою очередь, со временем разрушаются с образованием малонового альдегида — реакционноспособного соединения, присутствие которого приводит к накоплению Шиффовых оснований (11).

Показатель состояния естественной неспецифической резистентности — продукция иммуноглобулинов. Основные из них — IgG и IgM, причем количественно доминирует иммуноглобулин G (около 75 % от общего количества сывороточных иммуноглобулинов) (12). Биологическая роль IgG разнообразна (антибактериальная защита через механизм комплемент-зависимого лизиса микробной клетки, в том числе при проникновении через плаценту в развивающийся зародыш, участие в повышенной реактивности аллергического типа) (12). IgG вырабатываются как при первичном, так и при вторичном иммунном ответе. Они обладают максимальной способностью проникать в ткани, поэтому наиболее эффективно связывают и удаляют антигены. У новорожденных защищенность усиливается благодаря поступлению содержащихся в молозиве IgG в кровоток через слизистую кишечника. IgG с большей легкостью, чем иммуноглобулины других классов, распространяются в тканевой жидкости, где доминируют среди антител других изотипов, и имеют наибольшее значение для нейтрализации бактериальных токсинов и связывания микроорганизмов с целью их опсонизации (13).

К классу IgM (макроглобулин) относится примерно 10 % пула иммуноглобулинов сыворотки крови (14). Иммуноглобулины этого класса организованы наиболее сложно и имеют наибольшую молекулярную массу. При гуморальном иммунном ответе наиболее ранние антитела относятся к классу IgM. Они также первыми появляются в онто- и филогенезе и содержатся преимущественно во внутрисосудистом пуле иммуноглобулинов. Наиболее активны IgM в антибактериальном иммунитете и при некоторых аутоиммунных заболеваниях (12).

Биосинтез антител представляет собой многоступенчатый процесс, требующий больших затрат пластических и энергетических ресурсов клетки. Источником тех и других служат белки, липиды и углеводы, поэтому характер питания существенно влияет на образование специфических иммуноглобулинов (15). Существует множество свидетельств, что как недостаточное, так и избыточное поступление в организм белков и некоторых незаменимых аминокислот ингибирует продукцию специфических иммуноглобулинов (15).

Торможение антителогенеза при белководефицитной диете можно связать с недостатком незаменимых аминокислот, необходимых для построения молекул иммуноглобулинов. Однако это объяснение не исчерпывающее: предполагают, что эффект торможения обусловлен не столько недостатком пластического материала, сколько нарушением формирования полисомного аппарата клетки, ответственного за интенсивную продукцию специфических иммуноглобулинов (16).

При варьировании параметров рациона необходимо учитывать, что побочными эффектами может стать изменение общей сопротивляемости, нарушение гомеостаза и, как следствие, ухудшение состояния здоровья и снижение продуктивность животных.

Целью нашей работы было изучение влияния низкопротеинового рациона с добавками аминокислот на неспецифическую резистентность и иммунитет у растущих свиней.

Методика. Исследование проводили на трех группах помесных поросят (n= 16) в период интенсивного доращивания и откорма в виварии Всероссийского НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных (г. Боровск, Калужская обл.) с мая по октябрь 2008 года.

Животные I группы (контроль) получали комбикорма на ячменно-пшеничной основе с содержанием сырого протеина 120/114/107 г/кг корма (по периодам доращивания и откорма) и обменной энергии 12,4/12,0/12,5 МДж/кг корма (основной рацион — ОР). К ОР добавляли лизин, метионин и треонин до возрастной нормы — соответственно 11,7/6,3/5,6 и 8,8/3,8/3,4 г/кг комбикорма (17). В комбикормах для свиней II группы (опыт) содержание лимитирующих аминокислот повышали на 22-33 % за счет введения в ОР лизина, метионина и треонина. У свиней из III группы (опыт) количество сырого протеина в рационе увеличивали до 150/135/118 г/кг корма соответствующим введением в рацион высокобелковых кормов (соевого шрота). Содержание лимитирующих аминокислот в рационе животных III группы было выше контроля на 40-52 % за счет высокобелкового соевого шрота и синтетических незаменимых аминокислот. Количество обменной энергии в рационах II и III групп было соответственно на 5,0 и 10,0 % выше такового в контроле за счет добавки растительного масла.

Неспецифическую резистентность оценивали по концентрации в плазме крови сульфгидрильных групп низкомолекулярных соединений (глутатион восстановленный + цистеин), дисульфидных групп низкомолекулярных соединений (глутатион окисленный + цистин) и малонового диальдегида (МДА). Для определения содержания тиоловых групп применяли раствор дитионитробензойной кислоты в фосфатном буфере (ДТНБ, реактив Эллмана) (18). Количество образующегося при восстановлении нитротиобензоата (НТБ) измеряли при l = 412 нм на спектрофотометре ФС-22 (СССР). Дисульфидные группы оттитровывали раствором нитротиосульфобензойной кислоты (НТСБ), который готовили по модифицированной методике (19) с окислением водного ДТНБ на воздухе в чашке Петри на свету в присутствии сульфита натрия. После инкубации раствора НТСБ с исследуемым образцом образовавшийся НТБ фотометрировали. Концентрацию МДА определяли при кипячении материала, осажденного из плазмы фосфовольфрамовой кислотой, с тиобарбитуровой кислотой (20).

Иммуноглобулины определяли методом радиальной иммунодиффузии по Манчини (21). Тест-наборы не применяли, использовали стандартную свиную антисыворотку к изученным классам иммуноглобулинов.

Полученные данные обрабатывали статистически с помощью программы Microsoft Excel.

Результаты. Животные II группы (табл. 1) явно превосходили остальных по содержанию SH-групп, величине тиол-дисульфидного соотношения и характеризовались наименьшей концентрацией вторичных продуктов перекисного окисления липидов (Р £ 0,05) в плазме крови.

В пределах группы с возрастом количество SH- и SS-групп в плазме крови поросят закономерно повышалось (дисульфидных групп — в меньшей степени). В результате возрастало тиол-дисульфидное соотношение и снижалась концентрация МДА. Аналогичные данные по динамике сульфгидрильных групп получены М.М. Бойнович (8). Наблюдаемые возрастные эффекты можно объяснить, с одной стороны, повышением активности антиоксидантной системы организма, с другой — уменьшением интенсивности роста на единицу массы (см. табл. 3) и, как следствие, снижением концентрации побочных продуктов метаболизма.

В III группе, несмотря на высокое содержание лимитирующих аминокислот, протеина и обменной энергии, вероятно, проявилась недостаточная сбалансированность рациона: у поросят показатели резистентности оказались несколько ниже, чем у животных из II группы. Однако и в III группе показатели резистентности (содержание тиоловых групп и тиол-ди-сульфидное соотношение в плазме крови) превышали контроль, что характеризует более высокий антиоксидантный статус особей этой группы.

2. Возрастные и межгрупповые изменения концентрации иммуноглобулинов (мг/мл) в плазме крови у подопытных помесных поросят в зависимости от состава рациона (М±m)
Возраст, сут; группа	n	IgG	IgM
65-е	3	14,23±0,82	1,77±0,04
120-е:    I (контроль)	4	14,95±1,78	1,81±0,06
II	4	15,23±1,58	1,91±0,02
III	4	14,25±1,51	1,84±0,07
165-е:    I (контроль)	4	15,95±1,67	1,91±0,11
II	4	14,78±1,81	1,91±0,15
III	4	15,28±0,53	2,06±0,05
210-е:    I (контроль)	5	16,12±1,34	1,96±0,07
II	5	15,50±1,34	2,02±0,20
III	5	15,10±0,44	1,90±0,12
П р и м е ч а н и е. Состав рационов по группам см. в разделе «Методика».

При анализе межгрупповых изменений видно, что контрольная группа в первый и второй периоды откорма имела самую высокую концентрацию иммуноглобулинов класса G в крови. Если рассматривать концентрацию IgG в целом по группам и возрастам, то наблюдалось незначительное возрастное увеличение показателя.

В отношении концентрации IgM можно отметить незначительное увеличение показателя в контрольной группе на протяжении всего опыта. Во II группе в период доращивания произошло незначительное увеличение концентрации, в первый период откорма она сохранялась на том же уровне, что и в предыдущий, а на заключительном этапе опять отмечали небольшое повышение регистрируемых значений. У животных из III группы в течение доращивания и первого периода откорма концентрация IgM увеличилась, а в возрасте 214 сут немного снизилась. Подобные незначительные перестройки мы связываем с продолжающимся возрастным становлением иммунной системы. Обычно принято считать, что у поросят количество иммуноглобулинов в крови нарастает до 5-6-месячного возраста (22).

В возрастном аспекте в контроле концентрация IgG и IgM повышалась на протяжении всего срока откорма, что связано со становлением иммунной системы. У животных из II группы концентрация IgG в период со 120-х до 165-х сут значительно снижалась (с 15,23±1,58 до 14,78±1,81 мг/мл), IgM — сохранялась без изменения и составляла 1,91 мг/мл; во второй период откорма происходило увеличение содержания иммуно-глобулинов обоих классов. В III группе, наоборот, со 120-х до 165-х сут концентрация IgG и IgM возрастала, со 165-х по 210-х сут — снижалась. Такие изменения, как уже отмечалось, могут быть обусловлены несбалансированностью рационов по белку и аминокислотам, поскольку избыточное или недостаточное потребление белков приводит к снижению количества вырабатываемых антител (23).

 

Сопоставление данных по неспецифической резистентности и зоотехнических показателей (табл. 3) выявило синхронность изменения тиол-дисульфидного потенциала и продуктивности животных. Так, при повышении показателей неспецифической резистентности особей отмечали более интенсивный рост. Наибольший среднесуточный прирост живой массы и наименьший расход корма на 1 кг прироста наблюдали у животных из II группы. Несмотря на повышение среднесуточного прироста живой массы с возрастом, относительный прирост снижался, что особенно проявилось у поросят из II группы.

Итак, у поросят II группы, получавших низкопротеиновый рацион с добавкой лимитирующих аминокислот на 22-33 % выше нормы и увеличением обменной энергии на 5 %, отмечены наибольшая неспецифическая резистентность (повышение содержания SH-групп и тиол-дисульфидного соотношения в плазме крови, снижение концентрации малонового диальдегида — МДА) и продуктивность. С возрастом концентрация SH-групп в плазме крови животных всех групп повышается, МДА — снижается. Концентрация IgG и IgM в крови особей в контрольной группе возрастала на протяжении всего периода откорма, во II группе наблюдалось снижение этих показателей на 165-е сут, в III — наоборот, их рост. Избыток обменной энергии и лимитирующих аминокислот в рационе животных из III группы не оказал положительного влияния на их продуктивность и неспецифическую резистентность.
  

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. С о к о л о в с к и й  В.В. Тиоловые антиоксиданты в молекулярных механизмах неспецифической реакции организма на экстремальное воздействие. Вопр. мед. химии, 1988, 6: 2-9.
2. 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. Сб. науч. тр. ВНИИФБиП с.-х. животных, 2005, 24: 97-113.
3. 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.
4. Л е о н т ь е в а  Г.Ф.,  Г о н ч а р о в а  Л.Л.,  Д у б р о в и н а  Т.Я. Тиол-дисульфидная система как один из элементов компенсаторных механизмов при гриппе. Вест. АМН СССР, 1991, 4: 40-43.
5. S a k a i  Н. Studies on sulfhydryl groups during cell vision of sea urchin egg. Behavior of SH groups of cortices of eggs treated with ether-sea water. Expt. Сell. Res., 1963, 32(2): 391-393.
6. М а р к у ш и н  П.В. Рост цыплят и содержание глутатиона в крови. С.-х. биол., 1968, 4: 521-523.
7. У с т и н о в  В.Г.,  Б а ж о в  Г.М. Возрастные и породные изменения биохимических показателей крови свиней. В сб.: Физиологические особенности породного районирования сельскохозяйственных животных. Л., 1968.
8. Б о й н о в и ч  М.М. Сульфгидрильные группы крови и некоторые показатели продуктивности свиней. Автореф. канд. дис. Боровск, 1970.
9. К у л и н с к и й  В.И.,  К о л е с н и ч е н к о  Л.С. Обмен глутатиона. Усп. биол. химии, 1990, 31: 157-179.
10. Р е ц к и й  М.И.,  К а в е р и н  Н.И. Перекисное окисление липидов и система антиоксидантной защиты в период ранней постнатальной адаптации телят. С.-х. биол., 2004, 2: 56-60.
11. A s a h a w a  T.,  N a t s u s h i t a  S. Coloring conditions of thiobarbituric acid test for detecting lipid hydroperoxides. Lipids, 1980, 15(3): 137-140.
12. Г а л а к т и о н о в  В.Г. Иммунология. М., 1998.
Структура и функции антител /Под ред. Л. Глина, М. Стьюарда. Пер. с англ. М., 1983.
Иммуноглобулины /Под ред. Г. Литмена, Р. Гуда. Пер. с англ. М., 1981.
13. D a v i e s  D.R.,  M e t z g e r  H. Structural basis of antibody. Ann. Rev. Immunol., 1984, 1: 87-117.
14. Физиология человека. Т.1 /Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. М., 1997.
15. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справ. пос. /Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. М., 2003.
16. С о к о л о в с к и й  В.В.,  К у з ь м и н а  В.С.,  М о с к а д ы н о в а  Т.А.,  П е т р о-
в а  Н.Н. Спектрофотометрическое определение тиолов в сыворотке крови. Клин. лаб. диагностика, 1997, 11: 20-21.
17. 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  A. Sensitive quantitative analysis of disulfide bonds in polypeptides and proteins. Analyt. Biochem., 1984, 138: 181-188.
18. К о р о б е й н и к о в а  Е.Н. Модификация определения продуктов перкисного окисления липидов в реакции с ТБК. Лаб. дело, 1989, 7: 8-9.
19. Б е м  Э. Простая радиальная иммунодиффузия по Манчини. В кн.: Иммунологические методы. М., 1987: 49-57.
20. К а д ы р о в  С.О. Иммуноглобулины свиньи: IgG, IgM, IgA, SIgA. Выделение, очистка, идентификация. Автореф. канд. дис. М., 1985.
21. З д р о д о в с к и й  П.Ф.,  Г у р в и ч  Г.А. Физиологические основы иммуногенеза и его регуляции. М., 1972.

 

IMMUNE AND THIOL-DISULFIDE STATUS IN PIGS KEEPING ON LOW-PROTEIN RATIONS WITH VARIOUS METABOLIC ENERGY AND AMINO ACIDS

M.A. Voitekha, A.A. Gagloshvili

In crossbreed piglets, keeping at low-protein rations with addition of limiting amino acids (lysine, methionine, threonine) to the standard (I group, control), or by 22-23 % (II group) and by 40-52 % (III group) above the standard (in connection with growing period), at the increase of amount of metabolic energy by 5.0 and 10.0 %, respectively, at the cost of vegetable oil addition, the authors determined the concentration of malonic dialdehyde, SH-/SS- exchange and content of M and G immunoglobulins in blood plasma and serum. The ration causes no significant alteration in content of immunoglobulins M and G classes, but affects thiol-disulfide exchange in animals. The increased nonspecific resistance, revealed in the pigs of II group, promote to enhancement of productivity.

Key words: pigs, raw protein, amino acids, sulfhydryl groups, immunoglobulin, malonic dialdehyde, nonspecific resistance.

ГНУ Всероссийский НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных Россельхозакадемии, 249013 Калужская обл., г. Боровск, пос. Институт, e-mail: bifip@kaluga.ru

Поступила в редакцию 17 февраля 2010 года

 

Оформление электронного оттиска

От эксперимента — к практике Всероссийский НИИ селекции и семеноводсва овощных культур Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства Всероссийский НИИ cельскохозяйственной биотехнологии РАСХН Биотехнический научно-экспериментальный комплекс "ГосНИИсинтезбелок"