Екзогенна регуляція метаболізму вуглеводів мікробною популяцією рубця - Автореферат

Велике значення для рубцево-інтермедіарного метаболізму та продуктивного ефекту у жуйних тварин має не тільки кількісний рівень утворення кінцевих продуктів мікробної ферментації, але й певні молярні пропорції між утвореними із вуглеводів низькомолекулярними карбоновими кислотами. Метою роботи було дослідити зміни в кінцевих продуктах метаболізму поживних речовин і, зокрема, вуглеводів, змішаними мікробними популяціями рубця й інших відділів (сітки, книжки, сичуга, сліпої і прямої кишок) шлунково-кишкового тракту (ШКТ) жуйних тварин у процесі постнатального розвитку для встановлення їхньої ролі в обміні речовин і формуванні високого рівня продуктивності за дії екзогенних факторів. Обєктом дослідження були міжорганні, міжвікові та міжвидові особливості метаболізму поживних речовин і передовсім вуглеводів змішаною мікробною популяцією рубця, сітки, книжки, сичуга, сліпої і прямої кишок жуйних тварин та їхні зміни за дії екзогенних факторів, які здатні регулювати рубцево-інтермедіарний обмін речовин та продуктивні якості худоби. Методи досліджень: одержували інокуляти змішаної мікробної популяції із різних відділів травного тракту під час забою тварин, а також відбирали через фістули, накладені на рубець, або за допомогою носоковтального зонда; кінцеві продукти метаболізму леткі жирні кислоти (ЛЖК) визначали на газовому хроматографі “Chrom-5”, лактат ензиматично за методикою Hohorst або в чашках Конвея; целюлозолітичну активність - ваговим методом, амілолітичну активність за кількістю розщепленого крохмалю в мкг за 1 хв на 1 мг білка; загальний пул ЛЖК і кетонові тіла - паровою дистиляцією, аміак - спектрофотометрично з наступною неслеризацією; амінокислотний склад - на аналізаторі Т-339 (CR), інші біохімічні показники - за допомогою лабораторних наборів Віо-La-Tests (Lachema, Brno, Bohemia). Уперше проведено дослідження метаболізму вуглеводів змішаною мікробною популяцією рубця у порівняльному аспекті із заселеними мікроорганізмами інших відділів травного тракту жуйної тварини у різні періоди її постнатального розвитку та встановлення регуляторного впливу на рубцево-інтермедіарний обмін речовин і продуктивний ефект екзогенних факторів субстратно-ерготропного комплексу, які дозволяють конструювати суттєве прискорення анаболічних процесів у організмі та збільшення виробництва високоякісної продукції.Обєктом досліджень були зразки змішаної мікробної популяції рубця та інших відділів травного тракту великої рогатої худоби, відібрані in vivo з урахуванням віку, статі та умов живлення. Загалом проведено 9 серій досліджень з використанням більше 150 тварин (велика рогата худоба, вівці і кролі), які утримувались на загальноприйнятих раціонах. У підсеріях, де вивчалася продукція ЛЖК із вуглеводів (крохмалю, целюлози, геміцелюлози і пектину), використовували кукурудзяний крохмаль і пшеничну геміцелюлозу (по 3 г), суспензуючи їх у 100 мл буфера MCDOUGALL з додаванням сечовини й кислотного автолізату (0,1 г) і рубцевої або кишкової рідини (50 мл), інкубували 8 годин (із целюлозою - 24 год, пектином - 6 год). Тварини були розділені на дві групи (по 5 голів у кожній), з яких бички І групи одержували більше целюлози (5-6 кг злаково-бобового сіна) та порівняно мало легкодоступних поживних речовин (2-2,5 кг зерноконцентратів). Динаміку рівня РН і Eh визначали електрометрично за допомогою платинових електродів за Жакобом (Jacob H., 1970), ріст мікробної і білкової біомаси - спектрофотометрично (А260 і А280, відповідно); суму ЛЖК - паровою дистиляцією в апараті Маркгама з наступним титруванням; індивідуальні низькомолекулярні карбонові кислоти (С2 - ацетату, С3 - пропіонату, С4 - бутирату та ін.) - на газовому хроматографі Chrom-5 з колонкою 91,8, заповненою Inerton AW (10% REOPELEX 400); N.NH3 - неслеризацією з наступною спектрофотометрією за мікрометодом Г.І.У дисертації викладено науково-теоретичне та прикладне узагальнення і нове вирішення наукової задачі щодо дослідження метаболізму вуглеводів змішаною мікробною популяцією рубця у порівняльному аспекті із заселеними мікроорганізмами інших відділів травного тракту жуйної тварини у різні періоди її постнатального розвитку та встановлення регуляторного впливу на рубцево-інтермедіарний обмін речовин і продуктивний ефект екзогенних факторів субстратно-ерготропного комплексу, які дають змогу значно прискорювати анаболічні процеси в організмі та збільшувати виробництво високоякісної продукції. Встановлено, що мікробний метаболізм у рубці, сітці, книжці, сліпій і прямій кишках жуйної тварини знаходиться на досить високому рівні. Порівняно з рубцем, у книжці вміст ЛЖК знижується ~ на 37%, а в їхньому молярному співвідношенні підвищується відсоток пропіонату (С3). Змішані мікробні популяції рубця, сліпої і прямої кишок у бичків та корів на досить високому рівні здатні зброджувати крохмаль із підвищеною продукцією пропіонату. У сліпій і прямій кишках (порівняно з рубцем) із крохмалю інтенсивніше утворюється пропіонат (27-29 проти 23-25 моль%).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації викладено науково-теоретичне та прикладне узагальнення і нове вирішення наукової задачі щодо дослідження метаболізму вуглеводів змішаною мікробною популяцією рубця у порівняльному аспекті із заселеними мікроорганізмами інших відділів травного тракту жуйної тварини у різні періоди її постнатального розвитку та встановлення регуляторного впливу на рубцево-інтермедіарний обмін речовин і продуктивний ефект екзогенних факторів субстратно-ерготропного комплексу, які дають змогу значно прискорювати анаболічні процеси в організмі та збільшувати виробництво високоякісної продукції.

Встановлено, що мікробний метаболізм у рубці, сітці, книжці, сліпій і прямій кишках жуйної тварини знаходиться на досить високому рівні. Однак найвищий ефект для загального обміну речовин тварини-господаря дають передшлунки і, зокрема, рубець. Порівняно з рубцем, у книжці вміст ЛЖК знижується ~ на 37%, а в їхньому молярному співвідношенні підвищується відсоток пропіонату (С3). У сичузі рівень ЛЖК спадає ~ на 97%, а РН знижується ~ до 1,8. У сліпій і прямій кишках показники мікробної ферментації є близькими до таких, що знаходяться у рубці.

Комплексний годівельно-статевий фактор (передовсім - кормовий) своєрідно впливає на метаболічний профіль змішаної популяції різних відділів травного тракту дорослих бичків та корів. Для корів більш характерним є дещо знижений рівень утворення сумарного пулу ЛЖК, молярних відсотків пропіонату (С3) й бутирату (С4) та підвищення ізовалеріату (ІС5) в усіх відділах шлунково-кишкового тракту (ШКТ). У міжвидовому аспекті метаболізм у сліпій кишці кролів відрізняється від такого ж у сліпій кишці жуйних тварин підвищеним утворенням ацетату (С2) і пониженою продукцією пропіонату (С3).

Змішані мікробні популяції рубця, сліпої і прямої кишок у бичків та корів на досить високому рівні здатні зброджувати крохмаль із підвищеною продукцією пропіонату. У сліпій і прямій кишках (порівняно з рубцем) із крохмалю інтенсивніше утворюється пропіонат (27-29 проти 23-25 моль%).

Крохмаль, целюлозу, геміцелюлозу і пектин змішана популяція мікроорганізмів рубця зброджує з неоднаковою швидкістю та із різною продукцією ЛЖК і їх молярним співвідношенням. Добавка кормового антибіотика авіламіцину вірогідно підвищує утворення пропіонату за рахунок зниження ацетату в культурах з усіма різновидами вуглеводів. Вона вірогідно знижує продукцію лактату і в утвореній газовій суміші концентрацію СН4.

Згодовування ростучим телятам монензину в дозі 0,5 мг/кг живої маси в день проявляє відчутну дію на метаболічні процеси в рубці, особливо під час привчання тварин до рослинних кормів та в подальші періоди їх згодовування. Ця дія проявляється, передовсім, у зміні молярного співвідношення ЛЖК (підвищення молярного відсотку пропіонату за рахунок зниження ацетату), а також у зростанні середньодобових приростів на 10,4 % (1037 проти 939 г).

Згодовування тільним коровам ріпакового шроту (550-750 г/гол/добу) у поєднанні із сечовиною (0,25 г/кг живої маси/добу) супроводжується підвищенням процесів аміакоутворення у рубці та збільшенням концентрації сечовини у крові. Додаткове введення в раціон цеолітового порошку (0,5 г/кг живої маси/добу) нормалізує вказані процеси.

За умов підвищеного згодовування більш доступних поживних біосубстратів (крохмалистих концентратів), порівняно з важкодоступними (клітковиною), у рубцевому вмісті вірогідно збільшується біомаса мікроорганізмів-симбіонтів, амілолітична активність, продукція суми ЛЖК і лактату при зниженні целюлозолітичної активності й РН, а також змінюється молярне співвідношення С2:С3:С4 із 59,1:31,2:9,7 на 50,4:40,9:8,7, тобто майже на 10% зростає утворення пропіонату і збільшуються середньодобові прирости живої маси ~ на 30% (1064 проти 802 г).

Рекомендовано використання таких кормових поєднань, як зерноконцентрати з оптимальним співвідношенням протеїну ріпакового і соєвого шротів, сечовини, вуглеводів та цеоліту у складі гранул, що здатне змінювати метаболізм у напрямку посилення засвоєння азотовмісних сполук, біосинтезу незамінних амінокислот у мясі при збільшенні середньодобових приростів живої маси на 8,6% (1196 проти 1101 г). На заключній стадії відгодівлі пропонується також додаткове уведення в рубець ще й болусів з йонофором (монензином у дозі 120-150 мг/гол/добу) для спрямування анаболізму в організмі на ще вищий рівень з одержанням максимальних середньодобових приростів (~ на 15%; 1270 проти 1101 г).

1. Калачнюк Л.Г., Возна О.Є., Калачнюк Г.І., Лицур Ю.М., Лацік Н.І., Савка О.Г., Мароунек М., Каваї Ш. Метаболізм рубцевих мікробних популяцій, сформованих на біосубстратах із різною доступністю, за дії пентахлорфенолу // Укр. біохім. журн. - 2002. Т. 74, №3. - С. 31-41. (Дисертант взяла участь у проведенні експериментальних досліджень по ферментації легко- і важкодоступних вуглеводів, обробці та узагальненні одержаних результатів і підготовці роботи до друку).

2. Возна О.Є., Калачнюк Г.І., Савка О.Г. Метаболічні особливості мікробної популяції рубця, сліпої та прямої кишок при ферментації крохмалю // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького. - 1999. Т. 1 (№4). - С. 7-14. (Дисертант визначила концентрацію кінцевих продуктів ферментації і, зокрема, летких жирних кислот, провела статистичну обробку, аналіз і описання одержаних результатів).

3. Возна О.Є., Калачнюк Г.І., Савка О.Г. Метаболічний профіль мікробної ферментації у рубці, сліпій і прямій кишках жуйної тварини // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького. - 2000. Т. 2 (№1). - С. 8-11. (Дисертант визначила вміст сухої речовини, концентрацію летких жирних кислот, провела статистичну обробку та узагальнила одержані результати).

4. Возна О.Є., Калачнюк Г.І., Савка О.Г., Мароунек М., Баран М. Продукти ферментації різних вуглеводів за дії змішаної популяції мікроорганізмів рубця і механізми регуляції // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького. - 2000. Т. 2 (№2). Ч. 2. - С. 30-34. (Дисертант взяла участь у проведенні досліджень вмісту лактату, метану та ЛЖК, статистичному опрацюванні і аналізі одержаних результатів).

5. Возна О.Є., Калачнюк Л.Г., Калачнюк Г.І., Лацік Н.І., Савка О.Г., Мароунек М. Метаболічний і продуктивний ефект згодовування бичкам гранульованих кормових джерел азоту й енергії у поєднанні із сорбентом та дією йонофору // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького. - 2001. Т. 3. №3. - С. 18-24. (Дисертант визначила концентрацію інтермедіатів крові, аміаку - у вмістимому рубця, амінокислотний спектр - у мязевій тканині, провела статистичну обробку, аналіз та описання отриманих результатів).

6. Фоменко І.С., Возна О.Є., Калачнюк Л.Г., Калачнюк Г.І. Реакції трансамінування у слизовій оболонці травного тракту плода за дії надлишку аміаку в рубці корови // Вісн. Львів. нац. ун-ту ім. І. Франка. Серія біол. - 2001. Вип. 27. - С. 210-217. (Дисертант взяла участь у проведенні досліджень кінцевих продуктів ферментації, аналізі і статистичній обробці одержаних результатів і їх описанні).

7. Калачнюк Г.І., Савка О.Г., Возна О.Є., Слука А.-М.Я., Мароунек М., Грабовенський І.Й. Мікробна ферментація у окремих органах шлунково-кишкового тракту жуйної тварини // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького. - 1999. В. 3. Ч. 1. - С. 50-52. (Дисертант визначила вміст летких жирних кислот, провела статистичну обробку та описала одержані результати ).

8. Сухорська О.П., Савка О.Г., Калачнюк Г.І., Возна О.Є., Мотько Н.Р., Мароунек М., Грабовенський М.І. Продукти метаболізму змішаної мікробної популяції сліпої кишки у різних видів макроорганізму-господаря // Наук. вісн. Львів. держ. акад. ветерин. медиц. ім. С.З. Ґжицького - 1999. В. 3. Ч. 1. - С. 89-92. (Дисертант визначила ЛЖК, суху речовину, РН у сліпій кишці жуйних тварин , кролів та птиці, провела статистичну обробку і узагальнила одержані результати).

9. Кравців Р.Й., Гладій М.В., Калачнюк Г.І., Шмідт Р.М., Мельник С.І., Мельник Ю.Ф., Савка О.Г., Сухорська О.П., Слука А.-М.Я., Верес Є.М., Федець О.М., Возна О.Є. та ін. Біотехнологічні основи використання модифікованих ріпакових кормових добавок у тваринництві: Рекомендації з науково-практичним обґрунтуванням і методами досліджень. - К.: Мінагрополітики України, 2000. - 64 с. (Дисертант взяла участь у виробничих випробуваннях, впровадженні рекомендацій і підготовці роботи до друку).

10. Калачнюк Г.І., Фоменко І.С., Лицур Ю.М., Федець О.М., Возна О.Є., Мотько Н.Р., Грабовенський І.Й., Кушнір В.М., Каваї Шінджі, Калачнюк Л.Г. Біологічна дія сорбентів в організмі // Праці 2-го західноукраїнського симпозіуму з адсорбції та хроматографії. - Львів. - 2000. С. 203-208. (Дисертант взяла участь в проведенні досліджень вмісту концентрації аміаку, ЛЖК, статистичному опрацюванні та аналізі одержаних результатів).

11. Калачнюк Г.І., Савка О.Г., Мароунек М., Баран М., Копечни Я., Шімунек І., Сухорська О.П., Федець О.М., Возна О.Є. Біотехнологічні основи регуляції процесів травлення // Зб. міжнар. наук.-практ. конфер. “Сучасні проблеми ветеринарної медицини, зооінженерії та технології продуктів тваринництва” Львів. акад. ветерин. медиц. 1997. - С. 299-301. (Дисертант взяла участь в проведенні досліджень впливу субстратно-ерготропних факторів на формування екосистеми рубця, науково-виробничих випробувань і підготовці роботи до друку).

12. Marounek M, Skrzivanova V. and Vozna O. Variability of caecal parameters in rabbits // J. Cashiers Options Mediterraneennes. - Zaragosa, Espana, 1999. - V. 41. P. 81-84. (Дисертант взяла участь у проведенні досліджень вмісту ЛЖК і метану, обробці та узагальненні одержаних результатів).

13. Kalachnyuk G.I., Fomenko I.S., Kalachnyuk L.G., Vozna O.Y., Savka O.G., Sukhorska O.P., Veres E.M. Nitrogen fixation reactions in cow fetuses tissues under different levels of ammonia formation // Agric. Univ. of Krakow, 2001. - Р.65-72. (Дисертант взяла участь в організації і проведенні досліджень вмісту кінцевих продуктів ферментації - ЛЖК, кетонових тіл, сечовини, аміаку, лактату, глюкози, целюлозолітичної активності, обробці та узагальненні одержаних результатів).

14. Калачнюк Г.И., Лыцур Ю.Н., Савка О.Г., Возна О.Е., Мотько Н.Р., Грабовенский И.И., Мароунек М., Каваи Шинджи, Калачнюк Л.Г. Биотехнологические основы эффективных кормосочетаний с сорбентами // Тезисы докл. Третьей междунар. конф. “Актуальные проблемы биологии в животноводстве” (Россия). - Боровск, 2000. - С. 94-95. (Дисертант взяла участь в організації і проведенні науково-виробничих досліджень під впливом сорбента цеоліту, обробці та узагальненні одержаних результатів).

15. Kalachnyuk G.I., Fomenko I.S., Kalachnyuk L.G., Vozna O.Y., Lytsur Y.M., Latsik N.I. Influence of ammonia excess upon the intermediate level and the enzymatic reactions in fetal and cows rumen mucosa. // XIX Dni zivocisnej fyziologie: Ustav fyziologie hospodarskych zvierat SAV, SR. - Kosice, 2001. - P. 23. (Дисертант взяла участь в проведенні досліджень вмісту аміаку, обробці та узагальненні одержаних результатів і підготовці роботи до друку).

16. Vozna O., Lytsur Yu., Kalachnyuk G., Marounek M., Kalachnyuk L., Savka O. Effect of antimicrobial feed additives on rumen fermentation and performance of young calves // III Symposium “ Ukraine-Osterreich, Landwirtschaft Wissenschaft und Praxis”. - Tschernivci, 2000. - P. 143. (Дисертант взяла участь проведенні досліджень вмісту ЛЖК під впливом антимікробних добавок, обробці та узагальненні одержаних результатів і підготовці роботи до друку).

17. Возна О.Є., Калачнюк Л.Г., Лицур Ю.М., Калачнюк Г.І., Савка О.Г., Сухорська О.П., Грабовенський М.І., Верес Є.М. Субстратно ерготропна регуляція рубцево-інтермедіарного метаболізму та продуктивності тварин (Матеріали VIII Укр. біохім. зїзду. - Чернівці, 1-3.10.2002) // Укр. біохім. журн. - 2002. Т. 74, №4б (додаток 2). - С. 82. (Дисертант визначила амілолітичну та целюлозолітичну активності, концентрацію аміаку, лактату та ЛЖК, провела статистичну обробку, аналіз і описання одержаних результатів; на з‘їзді робота визнана однією з кращих і її автор нагороджена Грамотою).

Размещено на .ru