Пероксидне окиснення ліпідів у нирках перепелів за умов кадмієвого навантаження та його корекція сполуками селену - Автореферат

В останні роки розшифровано ряд аспектів ролі активації процесів вільнорадикального окиснення ліпідів у порушенні структурно-функціональних властивостей біомембран і розвитку патологічних процесів в організмі (Владимиров Ю.А., 1972; Зенков Н.А., 2001; Барабой В.А., 2006). Проте досліджень щодо використання сполук Селену за навантаження важкими металами проведено мало, і в них, в основному, вивчалися господарсько-економічні показники. Встановлення онтогенетичних особливостей перебігу процесів ПОЛ в організмі перепелів (як промислової птиці та біологічної моделі), механізмів функціонування системи антиоксидантного захисту та змін показників їх продуктивності за умов оксидативного стресу допоможе зрозуміти біохімічні аспекти токсичних впливів важких металів і сприятиме розробці ефективних методів корекції уражень організму. Дисертаційна робота виконувалася на кафедрі органічної та біологічної хімії Білоцерківського національного аграрного університету за темою науково-дослідної роботи „Вивчення показників обміну речовин в організмі тварин і птиці за дії різних фізико-хімічних факторів в онтогенезі та експерименті” (державний реєстраційний номер № 0107U012302 від 21.12.2007), в яких автор досліджувала особливості впливу сполук Селену і Кадмію на процеси пероксидного окиснення ліпідів у нирках перепелів. Встановити особливості процесів ПОЛ, активності системи антиоксидантного захисту та вмісту продуктів пероксидного окиснення ліпідів у нирках перепелів у віковому аспекті, за навантаження Кадмієм, а також у разі додавання із комбікормом сполук Селену.Для вирішення поставлених мети і задач досліджень протягом 2006-2009 років в умовах віварію БНАУ та виробництва були проведені експериментальні дослідження, в яких використано 1500 перепелів. У першому досліді вивчали інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів та особливості функціонування антиоксидантної системи нирок перепелів від народження до встановлення інтенсивної яйцекладки, за умов впливу сульфату кадмію (CDSO4) та додавання різних сполук Селену (селеніт натрію та „Сел-Плекс”) у комбікорм. Перепели 1-ї групи, що отримували стандартний комбікорм, слугували контролем та моделлю для вивчення процесів пероксидації та антиоксидантного статусу нирок перепелів у віковому аспекті. З метою вивчення корегуючого впливу сполук Селену на організм птиці із 3-денного віку до раціону додавали: перепелам 2-ї групи селеніт натрію (Na2SEO3) у кількості 0,15 мг Селену на кілограм сухої речовини корму, 3-ї групи Сел-Плекс в аналогічній дозі у перерахунку на Селен. З метою дослідження інтенсивності процесів ліпопероксидації у гомогенатах нирок визначали вміст загальних ліпідів (Колб В.Г., 1976), продуктів ПОЛ: за вмістом дієнових конюгатів (ДК), кетодієнів і спряжених трієнів (КІСТ), шифових основ (ШО) (Волчегорский И.А., 1989; Смирнов М.И., 2007), гідропероксидів ліпідів (ГПЛ) (Романова Л.А., 1977), ТБК-активних продуктів (Kamashi K., 2004), активність ферментів антиоксидантного захисту - супероксиддисмутази (СОД; супероксид: супероксидоксидоредуктаза, КФ 1.15.1.1) (Чевари С., 1985), каталази (КАТ; пероксид гідрогену: пероксид гідрогену оксидоредуктаза, КФ 1.11.1.6) (Королюк М.А., 1988), глутатіонпероксидази (ГПО; глутатіон: пероксид водню оксидоредуктаза, КФ 1.11.1.9) (Моин В.М., 1986), глутатіонредуктази (ГР; НАД(Ф)Н: окиснений глутатіон оксидоредуктаза, КФ 1.6.4.2) (Юсупова Л.Б., 1990), а також за вмістом глутатіону (GSH) (Горячковский О.М., 1998), HS-груп (Веревкина И.В., 1977), церулоплазміну (ЦП) (Ravin H.A., 1961) та креатиніну (Геббл З.П., 1994) на спектрофотометрі „СФ-2000”.Вікові зміни у нирках перепелів характеризуються збільшенням (р<0,05) діаметру та площі просвіту прямих канальців і судинних клубочків за одночасного зменшення (р<0,05) діаметру та площі просвіту судин. Зростання інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів та зниження антиоксидантного захисту нирок перепелів визначаються періодами онтогенезу: інтенсивного росту та зміни оперення (до 10-ї доби); статевого дозрівання (із 20-ї до 30-ї доби), початок яйцекладки (40-50-та доба) та пік яйцекладки (70-та доба). Протягом першої декади життя птиці вміст загальних ліпідів зростає у 2,2 рази (р<0,001), гідропероксидів ліпідів - у 2,2 рази (р<0,001), дієнових конюгатів - у 2,5 рази (р<0,001), шифових основ - у 2,0 (р<0,001) та кетодієнів і спряжених трієнів - у 1,8 раза (р<0,01). Активне використання ліпідів в організмі протягом 2-ї декади (зміна ювенального оперення) та 5-6-ї декад (встановлення інтенсивної яйцекладки) призводить до зниження їх кількості в 1,2-1,5 рази. Уміст продуктів пероксидного окиснення ліпідів (гідропероксидів ліпідів та ТБК-активних продуктів) збільшується з віком птиці: гідропероксиди - у 1,7-2,3 рази та ТБК-активні продукти - у 1,3-3,2 рази (р<0,05).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури.

У дисертації представлені теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання щодо встановлення закономірностей перебігу процесів пероксидного окиснення ліпідів та функціонування антиоксидантної системи нирок перепелів у віковому аспекті, за додавання селеніту натрію і Сел-Плексу в комбікорм та за умов навантаження Кадмієм.

1. Вікові зміни у нирках перепелів характеризуються збільшенням (р<0,05) діаметру та площі просвіту прямих канальців і судинних клубочків за одночасного зменшення (р<0,05) діаметру та площі просвіту судин. Субмікроскопічна структурна організація компонентів нефрону і гемокапілярів подібна в усіх вікових групах перепелів.

2. Зростання інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів та зниження антиоксидантного захисту нирок перепелів визначаються періодами онтогенезу: інтенсивного росту та зміни оперення (до 10-ї доби); статевого дозрівання (із 20-ї до 30-ї доби), початок яйцекладки (40-50-та доба) та пік яйцекладки (70-та доба). Між вмістом продуктів пероксидного окиснення ліпідів та активністю ферментів системи антиоксидантного захисту встановлені кореляційні звязки.

3. У нирках добових перепелят вміст загальних ліпідів та продуктів ліпопероксидації є найнижчим. Протягом першої декади життя птиці вміст загальних ліпідів зростає у 2,2 рази (р<0,001), гідропероксидів ліпідів - у 2,2 рази (р<0,001), дієнових конюгатів - у 2,5 рази (р<0,001), шифових основ - у 2,0 (р<0,001) та кетодієнів і спряжених трієнів - у 1,8 раза (р<0,01). Активне використання ліпідів в організмі протягом 2-ї декади (зміна ювенального оперення) та 5-6-ї декад (встановлення інтенсивної яйцекладки) призводить до зниження їх кількості в 1,2-1,5 рази.

4. Уміст продуктів пероксидного окиснення ліпідів (гідропероксидів ліпідів та ТБК-активних продуктів) збільшується з віком птиці: гідропероксиди - у 1,7-2,3 рази та ТБК-активні продукти - у 1,3-3,2 рази (р<0,05). Вміст дієнових конюгатів, шифових основ та кетодієнів і спряжених трієнів незначно змінюються після їх зростання за першу декаду вирощування.

5. Зниження активності СОД та каталази за одночасного зростання вмісту продуктів ПОЛ свідчить про активацію ліпопероксидації у нирках перепелів упродовж першого місяця життя. Починаючи із 40-денного віку, підвищення (р<0,05) активності ферментів-антиоксидантів (глутатіонпероксидази та глутатіонредуктази) з одночасним зниженням чи стабілізацією вмісту продуктів ПОЛ характеризує посилення захисних властивостей організму.

6. Додавання селеніту натрію і Сел-Плексу у комбікорм сприяє оптимізації вмісту загальних ліпідів та проявляє коригуючий вплив на активність ферментів антиоксидантного захисту як під час згодовування токсиканту, так і за його відсутності.

7. Додавання до раціону селеніту натрію спричиняє зростання величини співвідношення гідропероксиди ліпіди/загальні ліпіди понад рівень інтактної птиці як під час згодовування самостійно, так і за корегування кадмієвого навантаження, тоді як Сел-Плекс в обох випадках наближає величину співвідношення до рівня інтактної птиці. Співвідношення ТБК-активні продукти/загальні ліпіди у всі строки досліджень (окрім 2-ї декади) у разі додавання селеніту натрію було вище, ніж у контролі. Додавання до раціону Сел-Плексу знижувало це співвідношення впродовж 2-, 3- та 6-ї декад.

8. Моделювання кадмієвого навантаження в організмі перепелів призводить до вірогідного зменшення вмісту загальних ліпідів у нирках на 19,6-46,1 %. Одночасно спостерігалося зростання вмісту гідропероксидів ліпідів у 1,1-1,4 рази протягом перших 2-х декад із подальшим зниженням, зменшення вмісту ТБК-активних продуктів на 23,8-45,5 % протягом перших 2-х декад і зростання їх вмісту із 30-доби до кінця досліду на 12,8-46,2 %. Вміст інших продуктів пероксидації знижувався протягом досліджуваного періоду: так кількість дієнових конюгатів зменшилася на 11,6-51,8 % (р<0,01), кетодієнів і спряжених трієнів - у 1,6-2 рази (р<0,01), а шифових основ - на 23,7-50,4 % (р<0,01).

9. Активність глутатіонзалежних ферментів у нирках добових перепелят є мінімальною, але з віком зростає, компенсуючи зниження активності СОД та каталази. Кадмієве навантаження в силу свого інгібуючого впливу знижує активність ферментів-антиоксидантів - СОД, каталази, глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, порівняно з інтактною птицею.

10. Добавка до комбікорму селеніту натрію та Сел-Плексу сприяє підвищенню збереженості поголівя на 7-8 %, а за моделювання кадмієвого навантаження - на 2-4,5 %. При цьому встановлено підвищення середніх приростів живої маси до 245,56-257,56 г на перепела за період досліду.

Пропозиції виробництву

При патологічних процесах, що супроводжуються гіпоксичними станами з метою підвищення антиоксидантного статусу та адаптаційних можливостей організму рекомендується згодовувати перепелам у складі корму із 3-денного віку селеніт натрію та Сел-Плекс у перерахунку 0,15 мг Селену на кілограм сухої речовини корму. Додавання вказаних сполук у комбікорм сприяє нормалізації біохімічних показників у нормі та при моделюванні оксидативного стресу, підвищенню середньодобових приростів та збереженості поголівя перепелів, що підвищує економічну ефективність та рентабельність вирощування птиці. Методичні рекомендації, схвалені Науково-технічною радою Міністерства аграрної політики України, секцією виробництва та переробки продукції тваринництва і птахівництва (протокол № 7 від 16 грудня 2008 року), можуть бути застосовані у науково-дослідних роботах та в практиці промислового птахівництва.

Статті

1. Цехмістренко О.С. Вплив Сел-Плексу на показники пероксидного окиснення ліпідів у нирках перепелів за кадмієвого навантаження / О.С. Цехмістренко // Збірник наук. праць Подільського державного агротехнологічного університету. - Вип. ІІІ. - Камянець-Подільський, 2008. - С. 88-92.

2. Цехмістренко О.С. Вплив Сел-Плексу та Кадмію на обмінні процеси в нирках перепелів / О.С. Цехмістренко // «Наука. Молодь. Екологія-2008». - Житомир, 2008. - Т. 1. - С. 50-54.

3. Цехмістренко О.С. Показники ліпідного і білкового обмінів у нирках перепелів за дії селеніту натрію / О.С. Цехмістренко // Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини і біотехнології ім. С.З. Гжицького. - 2008. - Т. 8, № 2 (37), Ч. 2. - С. 318-322.

4. Цехмістренко О.С. Вплив селеніту натрію на показники пероксидного окиснення ліпідів у нирках перепелів за кадмієвого навантаження / О.С. Цехмістренко // Вісник Білоцерківського держ. аграр. ун-ту. - Біла Церква, 2008. - Вип. 53.- С. 52-56.

5. Цехмістренко О.С. Показники антиоксидантної системи нирок перепелів у віковому аспекті / О.С. Цехмістренко // Вісник Білоцерківського держ. аграр. ун-ту. - Біла Церква, 2008.- Вип. 56.- С. 188-193.

6. Цехмістренко О.С. Гістологічні та морфометричні показники нирок перепелів залежно від періоду продуктивності / О.С. Цехмістренко // Вісник Білоцерківського держ. аграр. ун-ту. - Біла Церква, 2009.- Вип. 64. - С. 5-7.

7. Кононський О.І. Вплив різних форм Селену на активність ферментів системи антиоксидантного захисту нирок перепелів у постнатальному періоді онтогенезу / О.І. Кононський, О.С. Цехмістренко // Зб. наук. праць Вінницького державного аграрного університету. - 2008. - Випуск 34, Т.1. - С. 198-202. (Дисертантом проведені експериментальні дослідження і статистична обробка отриманих даних, написано основний текст статті).

8. Цехмістренко С.І. Порівняння антиоксидантного статусу у різних видів птиці за дії стрес-факторів / С.І. Цехмістренко, О.М. Чубар, Н.В. Пономаренко, В.М. Поліщук, О.С. Цехмістренко // Зб. наук. праць Подільського державного агротехнологічного університету. - Вип. ІІІ. - Камянець-Подільський, 2008. - С. 92-96. (Дисертантом визначена активність антиоксидантних ферментів у нирках перепелів у віковому аспекті та моделюванні кадмієвого навантаження, статистична обробка та проаналізовано отримані дані).

9. Кононський О.І. Вплив селеніту натрію на активність ферментів глутатіонового ряду в нирках перепелів за кадмієвого навантаження / О.І. Кононський, О.С. Цехмістренко // Вісник Сумського націон. аграр. ун-ту, 2008.- Вип. 9/1(21).- С. 47-53. (Дисертантом проведені експериментальні дослідження, статистична обробка отриманих даних, написано основний текст статті).

Рекомендації

10. Цехмістренко С.І. Рекомендації щодо використання препаратів Селену / С.І. Цехмістренко, О.І. Кононський, О.С. Цехмістренко, Т.С. Яремчук - Біла Церква, 2009. - 16 с. (Дисертантом досліджений вплив препаратів Селену та кадмієвого навантаження на активність антиоксидантних ферментів та вміст продуктів ліпідної пероксидації у нирках перепелів, статистична обробка, проаналізовано отримані дані та написаний основний текст рекомендацій).

Матеріали міжнародних і всеукраїнських наукових форумів

11. Цехмістренко О.С. Вплив селеніту натрію на активність ферментів глутатіонового ряду в нирках перепелів за кадмієвого навантаження / О.С. Цехмістренко // Біотехнологія. Наука. Освіта. Практика. Тези доповідей IV Міжнародної науково-практичної конференції/Український державний хіміко-технологічний університет. - Дніпропетровськ, 2008. - С. 185-186.

12. Кононський О.І. Показники пероксидного окиснення нирок перепелів / О.І. Кононський, О.С. Цехмістренко // Матеріали VI державної науково-практичної конференції молодих вчених, аспірантів та докторантів «Наукові пошуки молоді у третьому тисячолітті», 16-17 червня 2007 року. - Біла Церква, 2007. - С. 72-73. (Дисертантом проведені експериментальні дослідження, статистична обробка отриманих даних, написано основний текст статті).

13. Цехмістренко С.І. Вплив фізико-хімічних факторів на організм птиці / С.І. Цехмістренко, О.С. Цехмістренко, О.М. Чубар, Н.В. Пономаренко // Вплив фізичних факторів на біологічні обєкти // Тези доповідей державної науково-практичної конференції 24-25 жовтня 2007 року. - Біла Церква, 2007. - С. 45-46. (Дисертантом досліджено вплив кадмієвого навантаження на активність антиоксидантних ферментів та вміст продуктів ліпідної пероксидації у нирках перепелів, статистична обробка та проаналізовано отримані дані).

14. Кононський О.І. Показники ліпідного обміну в нирках перепелів за дії Сел-Плексу / О.І. Кононський, О.С. Цехмістренко // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції молодих вчених, аспірантів та докторантів «Наукові пошуки молоді у третьому тисячолітті», 15-16 травня 2008 року. - Біла Церква, 2008. - С. 23-24. (Дисертантом проведені експериментальні дослідження, статистична обробка отриманих даних, написано основний текст статті).

15. Цехмістренко С.І. Онтогенетичні особливості антиоксидантного захисту в органах травлення, виділення та крові птиці / С.І.Цехмістренко, Н.В.Пономаренко, О.М. Чубар, В.М. Поліщук, О.С. Цехмістренко // Фундаментальні та прикладні аспекти гастроентерології. Тези Всеукраїнської наук. конференції, присвяченої 110-річчю Національного аграрного університету. - Київ: НАУ, 2008. - С. 7-8. (Дисертантом проведене дослідження особливостей антиоксидантного захисту в нирках перепелів, статистична обробка та проаналізовано отримані дані).

16. Кононський О.І. Онтогенетичні зміни продуктів пероксидного окиснення ліпідів у нирках перепелів / О.І Кононський., О.С. Цехмістренко // Матеріали VII Державної науково-практичної конференції. - Біла Церква, 2008. - С. 44-45. (Дисертантом проведені експериментальні дослідження, статистична обробка отриманих даних, написано основний текст статті).

17. Цехмістренко С.І. Пероксидне окиснення ліпідів та енергетичний обмін в організмі птиці різних видів / С.І. Цехмістренко, О.С. Цехмістренко, О.М. Чубар, Н.В. Пономаренко, В.М. Поліщук, Т.С. Яремчук // Матеріали VII Державної науково-практичної конференції. - Біла Церква, 2008. - С. 47-48. (Дисертантом досліджені вміст продуктів ПОЛ та активність антиоксидантних ферментів, статистична обробка та проаналізовано отримані дані)