Клиническое значение показателей гормонально-метаболического и антиоксидантного статусов коров в связи с их репродуктивной функцией

Размещено на http://www.allbest.ru/

Клиническое значение показателей гормонально-метаболического и антиоксидантного статусов коров в связи с их репродуктивной функцией

Сафонов В.А., Рецкий М.И., Нежданов А.Г., Близнецова Г.Н., Шушлебин В.И.

ГНУ Всероссийский НИВИ патологии, фармакологии и терапии, Воронеж, Россия, e-mail: vnivipat@mail.ru

CLINICAL VALUE OF INDICATORS OF COWS' HORMONAL, METABOLIC AND ANTIOXIDANT STATUSES IN CONNECTION WITH THEIR REPRODUCTIVE FUNCTION

Safonov V.A., Retsky M.I., Nezhdanov A.G., Bliznetsova G.N., Shushlebin V.I.

All-Russian Research Veterinary Institute of Pathology, Pharmacology and Therapy, Voronezh, Russia

Features of hormonal, antioxidant, general biochemical and haematological changes of statuses in high-productive cows are revealed at the physiological and pathological sexual processes. It is shown that the functioning of animals' reproductive system is mainly determined by the activity of hormonopoiesis, free-radical oxidation and immunogenesis processes. Opinions on the important role of selenium and nitric oxide system in the formation of pregnancy, about using in veterinary obstetric and gynecologic practice of pharmacological drugs influencing these indicators and the whole antioxidative system and biosynthesis of steroid, thyroid and peptide hormones were given.

Общеизвестно, что продуктивное и репродуктивное здоровье животных определяется стабильностью функционирования энергетического, адаптационного и репродуктивного гомеостазов их организма. Для половозрелых самок животных характерен циклический тип функционирования репродуктивного гомеостаза, определяемый деятельностью гипоталамо-гипофизарно- гонадальной и других систем организма и продуцируемыми ими стероидными, тиреоидными и пептидными гормонами. При этом источником реализации их эффектов и получения главной массы энергии, необходимой для жизнедеятельности организма, является свободнорадикальное окисление, одним из вариантов которого является перекисное окисление липидов (ПОЛ). Активность этих процессов регулируется системой антиоксидантной защиты (АОЗ). При дисбалансе в эндокринной системе и системе ПОЛ-АОЗ развивается свободнорадикальная патология, которая является составной частью патогенеза многих болезней сельскохозяйственных животных (Рецкий М.И., 1997; Колчина А.Ф., 2000; Близнецова Г.Н., 2010). Поэтому дальнейшее изучение взаимосвязи эндокринных и свободнорадикальных процессов в организме коров в связи с разным физиологическим и патологическим состоянием их воспроизводительной функции продолжает оставаться актуальной задачей.

Целью настоящего исследования являлось изучение и выявление особенностей изменений гормонального, антиоксидантного, общего биохимического и гематологического статусов высокопродуктивных коров при физиологическом и патологическом течении половых процессов, роли эндокринной и антиоксидантной систем в развитии акушерско-гинекологических патологий и обеспечении их репродуктивного здоровья.

Исследования выполнены на 119 коровах красно-пестрой породы со среднегодовой молочной продуктивностью 6,5-6,7 тыс. кг, находящихся на разных этапах функционирования их репродуктивной системы.

Оценка состояния их гомеостаза проведена на основании иммуно-ферментного, биохимического и морфологического анализов образцов венозной крови.

Установлено, что гормонально-метаболический гомеостаз коров претерпевает значительные изменения во время формирования беременности. Уже по завершению периода эмбриогенеза концентрация в крови прогестерона, ответственного за секреторную трансформацию эндометрия и блокаду сократительной функции матки, увеличилась по сравнению с лютеиновой фазой цикла на 35,8%, тестостерона, ответственного за активизацию биосинтеза белка, формирование костной ткани и выработку факторов роста формирующегося плода, на 41,8%, трийодтиронина, определяющего интенсивность основного обмена веществ, на 31,0%. Параллельно с этим отмечено снижение функциональной активности надпочечных желез и содержания в крови кортизола на 45%.

Завершение формирования биологической системы мать-плацента-плод и спад лактационной доминанты (5 месяцев беременности) характеризовалось дальнейшим нарастанием в крови концентрации тестостерона на 27,0% и активизацией синтеза кортизола на 16,1%. Со стороны показателей содержания прогестерона и трийодтиронина в этот период выраженных изменений не отмечено.

На завершающем этапе формирования беременности (8,5 мес.) гормоносинтезирующая функция эндокринных желез и фетоплацентарного комплекса перестраивается в сторону увеличения синтеза кортикостероидов и снижения прогестагенов и андрогенов.

Изменения в синтезе и метаболизме половых, кортикостероидных и тиреоидных гормонов, являющихся специфическими регуляторами биофизических и биохимических процессов, обладающих мощным анаболическим (эстрогены, андрогены) и катаболическим (кортикостероиды, прогестерон, тиреоидные гормоны) действием, влекут за собой достаточно выраженные сдвиги в обмене белков, углеводов, жиров и других жизненно необходимых питательных веществ.

Определено, что уже на раннем этапе беременности отмечаются значительные изменения спектра сывороточных белков и активизация азотистого обмена. Они проявлялись увеличением концентрации альбуминов на 24,6%, снижением б-глобулинов на 34,3%, в-глобулинов - на 10,8% и г-глобулинов - на 10,7%, повышением содержания мочевины на 47,2%, г-глутамилтранс-феразы на 31,6%, креатинина - на 8,9%, уменьшением показателей активности АлАТ на 22,0%. Следовательно, гестационные изменения в организме коров затрагивают не только органы репродуктивной системы, но и печень, почки, иммунную систему. Одновременно отмечено увеличение в крови содержания липидов, холестерина, каротина, витамина А.

С включением в процессы стероидогенеза фетоплацентарного комплекса (5 мес. беременности) изменения биохимического статуса организма коров оказались направленными на снижение содержания в крови мочевины на 20,0%, глюкозы - на 26,0%, липидов - на 24,6%, холестерина - на 32,6%, витамина А - на 30,0%, уменьшение активности АлАТ на 39,7%, АсАТ на 14,0%, ГГТ - на 17,5%, ЩФ - на 20,0%.

Дальнейшее увеличение сроков беременности и прекращение лактации сопровождалось повышением утилизации белков и конечных продуктов их обмена, о чем свидетельствует уменьшение содержания в сыворотке крови белка на 7,9%, альбуминов - на 10,8%, мочевины - на 10,7%, увеличение креатинина на 25,1%. Одновременно отмечено снижение концентрации общих липидов на 12,1% и холестерина на 19,8%, что связано, надо полагать, с активацией процессов пероксидации липидов и предродового стероидогенеза. Количество глюкозы в крови к этому времени увеличилось на 39,7% и достигло первоначальных значений, что отражает повышение биоэнергетических процессов в организме и органах репродукции.

В системе минерального гомеостаза формирование беременности в определенной степени затронуло показатели содержания в крови фосфора, магния, железа, марганца, селена. При этом наиболее значимые изменения выявлены со стороны концентрации селена (снижение на 16,3%) и марганца (снижение на 12,5%), являющихся активными компонентами антиоксидантной системы, формирования механизмов иммунной защиты, синтеза гормонов.

Исследование морфологического состава крови у коров в динамике беременности выявило закономерное увеличение концентрации гемоглобина на 9,9%, показателя венозного гематокрита - на 8,8%, снижение к пяти месяцам беременности содержания лейкоцитов на 17,7%, нейтрофилов - на 14,3%, моноцитов - на 59,6% и возвращение их к исходным к завершающему этапу беременности. На протяжении всей беременности у коров была достаточно выражена эозинофилия (11,3±1,32-12,6±1,90%), превышающая показатели циклирующих животных на 52,7-70,0%, что следует рассматривать как проявление защитной антитоксической реакции организма животных на появление в кровеносном русле токсических продуктов обмена, плодовых протеинов и комплексов антиген-антитело.

Анализ различных вариантов межклеточных соотношений в крови коров или выявление индексов их соотношения, отражающих баланс клеточных элементов неспецифической защиты и специфического иммунного ответа, показал, что при формировании беременности, особенно в период становления фетоплацентарного комплекса, наблюдается снижение ИСНЛ на 23,4%, ИСНЭ - в 2 раза, ИСМЭ - в 4 раза и увеличение ИСЛМ в 2,7 раза. Исходя из общепринятой оценки направленности изменений индексов популяций лейкоцитов (Осин А.Я., 1978), можно заключить, что это является отражением активации во время беременности эффекторного звена иммунного реагирования и микрофагальной системы защиты.

Эндокринная и метаболическая перестройка организма беременных животных сопровождается активизацией процессов свободнорадикального окисления и компенсаторным повышением мощности ферментативного звена системы антиоксидантной защиты. Содержание в крови коров промежуточного продукта перекисного окисления липидов - малонового диальдегида к концу беременности увеличилось на 83%, ГПО - на 65,9%, СОД - на 63,9%, ГР - на 22,8%, каталазы - на 50,0%. В то же время концентрация одного из «перехватчиков» свободных радикалов - витамина Е уменьшилась на 30%.

В общую закономерность реакции ферментативного звена антиоксидантной защиты вписываются и изменения в содержании в крови стабильных метаболитов оксида азота. Сумма их к концу беременности возрастает почти в три раза. Следует считать, что такая реакция системы оксида азота в организме беременных животных направлена на усиление механизмов антиоксидантной защиты (Huie R.E., Padmaja S., 1993; Зенков Н.К. с соавт., 2001; Murphy M.P., 2009) и увеличение активности антиоксидантных ферментов (Dobashi K. et al., 1997; Ulker S. et al., 2003).

Таким образом, изменение физиологического состояния организма животных, связанное с формированием беременности, сопровождается активным включением в метаболические процессы половых гормонов, гормонов щитовидной и надпочечниковых желез, а также систем антиоксидантной защиты и оксида азота на фоне усиления реакций свободнорадикального окисления и ослабления клеточных иммунных реакций.

Выявлено, что при функциональной недостаточности эндокринной системы и фетоплацентарного комплекса у беременных животных развивается патологическое состояние, именуемое поздним токсикозом беременных или гестозом. Данная патология развивалась на фоне пониженного содержания в крови прогестерона (ниже клинически здоровых животных в 2,4 раза), тестостерона (ниже в 1,7 раза), кортизола (ниже в 1,3 раза) и эстрогенных гормонов (ниже в 1,3 раза). При этом изменения метаболического профиля носят сложный характер, различающийся по фазам патологического процесса, зависят от длительности его течения, особенностей компенсаторно-приспособительных реакций организма. Общей закономерностью является снижение концентрации в крови альбуминов на 16,4%, общих липидов - на 32,4%, мочевины - на 12,1%, соотношения мочевина-креатинин - на 14,6%, увеличением количества триглицеридов в 2,1 раза, молочной кислоты - в 2,5 раза. Это является отражением не только расстройства маточно-плацентарного кровообращения, но и вовлечением в патологический процесс печени и почек.

Изменения со стороны минерального обмена у коров выявлены только при развитии тяжелой формы патологического процесса и касались снижения содержания в крови меди на 15,0% и цинка на 5,6%, что, несомненно, отразилось на процессах кроветворения и тканевого дыхания. Общее количество лейкоцитов в крови больных животных превышало клинически здоровых на 9,0%, эозинофилов - на 54,1%, а лимфоцитов было ниже на 5,4%, нейтрофилов - на 7,7%, моноцитов - на 11,6%, тромбоцитов - на 41,0%. Показатель гематокрита возрастал на 4,3%, а сорбционная способность эритроцитов - на 55,7%. Отмечаемые изменения морфологического состава крови свидетельствуют о развитии синдрома эндогенной интоксикации и о снижении неспецифической резистентности организма.

Также установлено, что уже на начальном этапе развития гестоза отмечается активация процессов свободнорадикального окисления, о чем свидетельствует увеличение содержания в крови МДА на 43% и проявление компенсаторной реакции организма в виде повышения активности ГПО на 11%, каталазы - на 14,3%, содержания стабильных метаболитов NO - на 38%, витамина С - на 24,1%. В то же время содержание антиоксиданта б-токоферола, биосинтез которого в организме не происходит, оказалось сниженным на 13,1%, как результат вхождения его в реакцию по нейтрализации токсических продуктов обмена веществ.

С переходом в тяжелую форму патологии, при сохранении высокого уровня активности неферментативного звена антиоксидантной защиты и системы NO, мощность неферментативного звена продолжает снижаться. Содержание витамина Е в крови уменьшилось на 44,5% и витамина С оказалось ниже здоровых животных на 20,8%.

Таким образом, поздний токсикоз или гестоз беременных развивается на фоне фетоплацентарной недостаточности, активизации процессов пероксидации липидов и снижении активности неферментативного звена антиоксидантной защиты, вовлечением в патологический процесс печени и почек и сопровождается развитием анемии. Результаты наших исследований подтверждают концепцию о роли окислительного стресса и антиоксидантной недостаточности в исходном звене развития токсикозов беременных (Абрамченко В.В., 1994; Колчина А.Ф., 2000; Сидорова И.С. с соавт., 2007; Dekker G., Zecman G., 1992; Steven E. et al., 1998 и др.).

Следовательно, в условиях дисбаланса межгормональных взаимоотношений, дисбаланса между интенсивностью свободнорадикальных реакций и активностью системы антиоксидантной защиты развивается свободнорадикальная патология, являющаяся составной частью патогенетических механизмов развития гестоза у животных.

Изучение биохимического профиля коров с нарушенной после родов воспроизводительной функцией, в частности, при развитии эндометрита, показало, что воспалительные заболевания матки проявляются на фоне низкой функциональной активности половых и щитовидной желез. Концентрация прогестерона в их крови была ниже здоровых животных в 2,3-2,5 раза, тестостерона - на 28,0-54,7%, трийодтиронина - на 27,1-20,6%.

Более низкие показатели содержания в крови общего белка (на 8,7%), липидов (на 21,7%), холестерина (на 78,3%), витамина А (на 35,3%), магния (на 9,1%), селена (на 11,9%), связанного с белком йода (на 23,4%), повышенное содержание мочевины (на 28,3%), креатинина (на 8,3%), митохондриального фермента АсАТ (на 15,4%), кортизола (на 27,1%) отражают хроническое стрессовое состояние таких животных, активное течение у них процессов пероксидации белков и липидов, при котором в патологический процесс вовлекаются не только половые органы, но и печень, почки, сердце.

Прямым доказательством этого является высокий уровень концентрации в крови МДА (выше здоровых животных на 76%), NO (выше в 2,9 раза), что следует связать с резким увеличением нейтрофильной и макрофагальной продукции активных форм кислорода и NO, наблюдаемой при развитии воспалительного процесса. Повышение у таких животных активности ГПО на 65,8%, СОД - на 46%, каталазы - на 45% и ГР - на 14,6% свидетельствует о компенсаторном включении механизмов ферментативного звена антиоксидантной защиты. В то же время невысокий рост активности ГР в сравнении с ростом ГПО может свидетельствовать о недостаточном функциональном потенциале глутатионового звена системы АОЗ и о не способности адекватного пополнения пула восстановленного глутатиона. Надо полагать, что недостаточный потенциал системы глутатиона может быть связан с дефицитом в организме селена - ключевого компонента антиоксидантной защиты и биохимической адаптации (Мойсеенок А.Г. с соавт., 2002; Саноцкий И.В., 2004). Одновременно у этих животных выявляется значительное снижение мощности неферментативного звена АОЗ. Содержание витамина Е в крови было ниже здоровых животных на 35,3%, а каротина - на 36,4%.

Анализ лейкограммы коров с нормальным течением инволюционных процессов в половых органах показал, что лейкопоэтическая реакция системы крови у них направлена на усиление аффекторного клеточного звена иммунного реагирования, о чем свидетельствует достаточно высокий уровень в крови нейтрофильных лейкоцитов и моноцитов. Это обеспечивает высокую сопротивляемость организма животных к патогенному действию появляющихся в кровяном русле белковых агентов - токсических метаболитов и продуктов тканевого распада дегенерирующих структур матки после родов.

Для коров с послеродовыми воспалительными заболеваниями матки характерны отсутствие нейтрофильной и эозинофильной стадий лейкоцитоза, лейкопения, свидетельствующие о слабой иммунной сопротивляемости организма больных животных. Регистрируемые при этом более выраженные монолимфоцитозы отражают высокую степень интоксикации их организма продуктами метаболизма, воспаления и бактериальными токсинами. Низкий показатель индекса соотношения нейтрофилов и лимфоцитов (0,52 против 0,77) и высокий индекса соотношения лимфоцитов и эозинофилов (17,6 против 6,59) свидетельствуют, что развитие воспалительного процесса в половых органах происходит на фоне преобладания реакций гиперчувствительности замедленного типа.

В итоге следует заключить, что развитию воспалительного процесса в матке после родов сопутствует функциональная недостаточность щитовидной и половых желез, высокая интенсивность перекисного окисления липидов, повышенное образование оксида азота, пониженная мощность неферментативного звена антиоксидантной защиты, а также несбалансированные изменения в глутатионовом звене системы АОЗ. Нарушения в функциональной деятельности системы антиоксидантной защиты не обеспечивают адекватный контроль нарастания уровня активных форм кислорода, сдерживание чрезмерной активации процессов ПОЛ и накопление в организме их токсических продуктов, оказывающих повреждающее воздействие на мембраны и инактивирующих большинство мембраносвязанных и липидозависимых ферментов, что и является одной из причин метаболических нарушений в организме животных. Изменение эндокринных, прооксидантных и антиоксидантных ресурсов организма сопровождается снижением иммунологических факторов адаптации и развитием патологических процессов в органах системы репродукции, что вписывается в общую концепцию патогенеза акушерских патологий.

Такое заключение касается и развития гинекологических патологий (хронических патологий матки и яичников) у бесплодных животных. Показатели содержания в их крови МДА превосходили клинически здоровых животных на 8,2-57,0%, ГПО - на 17,1-48,9%, ГР - на 9,5-16,7%, СОД - на 5,4-55,6%, каталазы - на 24,3-33,6%, а витамина Е были ниже на 18,0-45,7%. О низком гормоносинтезирующем потенциале яичников и щитовидной железы свидетельствует пониженный уровень концентрации в крови прогестерона (ниже клинически здоровых животных в 2,4-14,5 раза), исключая лютеиновые кисты, тестостерона (ниже в 2,6-4,0 раза), эстрадиола (ниже на 19,7-34,3%), трийодтиронина (ниже на 20,9-62,5%). Колебания количественных показателей содержания в крови гормона надпочечных желез - кортизола были связаны с фазами стрессовых реакций.

Мы не исключаем, что развитие патологии яичников у животных связано не только с воздействием патогенов на эти органы, но и с развитием дисфункционального состояния гипоталамо-гипофизарной системы из-за низкого содержания в организме оксида азота (по нашим данным ниже здоровых в 2,57 раза), дефицит которого отрицательно сказывается как на генеративной функции половых желез (Gond P.T. et al., 2008), так и на гормоносинтезирующей функции гипоталамуса и гипофиза (Tamanini C. et al., 2003). Кроме того, недостаточная его генерация в организме животных может являться одной из причин возрастания интенсивности процессов свободнорадикального окисления, с которым следует связать и нарушение стероидогенеза.

Результаты наших исследований и данные литературы дают полное основание считать, что такой свободный радикал, как NO, является одним из компонентов многоуровневой системы гормональной регуляции репродуктивной функции млекопитающих и играет исключительную роль в патогенезе расстройств функциональной деятельности половых желез. В то же время мы не исключаем, что снижение продукции оксида азота у коров с патологией яичников может быть связано, в свою очередь, с низким уровнем концентрации в их организме половых стероидов.

Сдвиги в системе окислительного и гормонального гомеостазов в организме бесплодных коров сопровождались дисбалансом в обмене липидов, белков, минералов, витаминов, в клеточной системе иммунной защиты. Степень их выраженности зависела от характера поражений половых органов. При этом у всех животных отмечено пониженное содержание в крови жизненно необходимого биогенного элемента селена (ниже клинически здоровых животных на 20,9-26,0%), выполняющего функцию мощного антиокислителя и антиоксиданта, обладающего широким спектром биологического действия в составе селенопротеинов (Мойсеенок А.Г. с соавт., 2002; Ермаков В.В., 2006; Саноцкий И.В., 2006).

Таким образом, функциональная деятельность системы репродукции у животных во многом определяется активностью процессов как гормонопоэза, так и свободнорадикального окисления и иммуногенеза. Поэтому применение в клинической практике ветеринарного акушерства и гинекологии фармакологических средств и препаратов, влияющих на биосинтез стероидных, тиреоидных и пептидных гормонов, активность системы антиоксидантной защиты и системы оксида азота, следует считать перспективным и многообещающим в решении вопросов интенсификации воспроизводства животных.

акушерский гинекологический патология корова

Литература

1. Абрамченко В.В. Перинатальная фармакология.- СПб.: Lognos, 1994.- 464 c.

2. Близнецова Г.Н. Оксидативный стресс и система оксида азота при постнатальной адаптации и развитии заболеваний у сельскохозяйственных животных: автореф. дисс. … д-ра биол. наук.- Воронеж, 2010.- 46 с.

3. Ермаков В.В. Селекор (диметилдипирозолилселенид). Биологическое действие.- М.: mageric, 2006.- С.198-203.

4. Зенков Н.К. с соавт. Оксидативный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты.- М.: МАИК Наука Интерпериодика, 2001.- 343 с.

5. Колчина А.Ф. Фетоплацентарная недостаточность и токсикозы беременных коров в техногенно-загрязненных регионах Урала и методы их профилактики: дисс. ... д-ра. вет. наук.- Воронеж, 2000.- 231 с.

6. Мойсеенок А.Г. с соавт. Питание и обмен веществ. / Сб. науч. статей. -Гродно: Инст. биохимии НАН Беларуси, 2002.

7. Осин А.Я. // Лабораторное дело, 1987, № 6.

8. Рецкий М.И. Система антиоксидантной защиты животных при стрессе и его фармакологической регуляции: дисс. … д-ра биол. наук.- Воронеж, 1997.- 396 с.

9. Саноцкий И.В. Селекор (диметилдипирозолилселенид). Биологическое действие.- М.: mageric, 2006.- С.48-54.

10. Саноцкий И.В. Соединения селена и здоровье.- М., 2004.

11. Сидорова И.С. с соавт.// Акушерство и гинекология, 2007, № 3.- С.3-10.

12. Dekker G., Zecman G. // Clinic in Obstetrics and Gynecology, 1992, V.35, № 2.- P.317-337.

13. Dobashi K. et al. // j. Neurochem, 1997, V. 68, № 5.- P.1896-1903.

14. Gond P.T. et al.// The J. Biol. Chem., 2008, V. 264, № 23.

15. Huie R.E., Padmaja S.// Free Radic. Res. Commun, 1993, V. 18, № 4. - P.195-199.

16. Murphy M.P. // Biochem. j., 2009, V. 417, № 1.- P.1-13.

17. Steven E. et al.// j. of Veterinary Research, 1998,V. 1, № 4.- P.43-53.

18. Tamanini C. et al.//J. Anim. Sci., 2003, 81 (E. Suppl.), E1-T7.

19. Ulker S. et al. // Cardiovasc. Res., 2003, V. 59, № 2.- P.488-500.

Размещено на Allbest.ru