О функционировании инсулярного аппарата поджелудочной железы и эффективности использования обменной энергии у молодняка крупного рогатого скота при разной частоте кормления

Размещено на http://www.allbest.ru/

О функционировании инсулярного аппарата поджелудочной железы и эффективности использования обменной энергии у молодняка крупного рогатого скота при разной частоте кормления

А.А. Фомин, В.А. Матвеев, В.И. Агафонов

На бычках холмогорской породы в период интенсивного доращивания и откорма иcследовали влияние разной кратности кормления на функционирование инсулярного аппарата поджелудочной железы, концентрацию тироксина и трийодтиронина в крови, показатели потребления и использования энергии корма и продуктивность.

About functioning of insular system of pancreas and efficiency of metabolic energy in young cattle at various frequency of feeding

A.A. Fomin, V.A. Matveev, V.I. Agafonov

S u m m a r y

On the bulls-calf of the Kholmogorskaya breed at the period of intensive growing and feeding the authors investigated the influence of various times of feeding on functioning of insular system of pancreas, the thyroxin and triiodothyronine concentrations in blood, the indices of consumption and the use of food energy and the productivity. It was shown, that reaction of bulls-calf insular system during 2-times feeding is higher reliably as compared with 3-times feeding, that is confirmed by more high (on 54,2 and 79,7 %) insulin concentration in blood serum in 1 and 3 hours after food intake. At that the daily average live weight gain rises on 7,6 % (1308 against 1216 g), accumulation of protein and lipids in body -- on 19,1 %.

Как известно, инсулин участвует в регуляции метаболизма углеводов, липидов и белков и играет ключевую роль в контроле за развитием животных (1). Предполагается, что метаболиты, образующиеся в процессе обмена, могут оказывать влияние на интенсивность синтеза и инкреции инсулина. Показано, что после кормления как у жвачных, так и у моногастричных животных возрастает концентрация инсулина в плазме крови. Выявлена взаимосвязь между концентрацией инсулина в плазме крови и уровнем кормления жвачных животных (2). По поводу возможного участия тех или иных метаболитов в регуляции секреции инсулина нет однозначного мнения. Многие исследователи считают, что у человека и моногастричных животных ведущую роль в регуляции синтеза и инкреции инсулина играет глюкоза (3).

У жвачных животных после приема корма концентрация глюкозы в крови существенно не изменяется, а в большинстве случаев наблюдается даже тенденция к снижению этого показателя (4). Следовательно, роль глюкозы в повышении интенсивности синтеза и инкреции инсулина у бычков после приема корма весьма проблематична.

Поскольку после кормления усиливается образование в рубце и поступление в кровь летучих жирных кислот (ЛЖК), некоторые исследователи предполагают участие последних в регуляции функционирования инсулярного аппарата поджелудочной железы. При введении экзогенных метаболитов показано, что пропионат, бутират и валерат стимулируют выделение инсулина из поджелудочной железы жвачных животных (5). Другие исследователи не разделяют мнения о роли пропионата и других ЛЖК в регуляции секреции инсулина (6).

В опытах на лактирующих коровах показано, что за счет увеличения частоты скармливания концентратов можно снизить концентрацию инсулина в крови животных и увеличить продукцию молочного жира (7, 8). Однако сведения о влиянии кратности кормления на функционирование инсулярного аппарата и интенсивность обмена веществ у молодняка крупного рогатого скота весьма противоречивы.

В связи с этим целью нашей работы было исследование физиологических механизмов регуляции функционирования инсулярного аппарата поджелудочной железы у жвачных животных и роли инсулина в энергетическом обмене молодняка крупного рогатого скота.

Методика. Объектом исследований служили 8-месячные бычки холмогорской породы (n = 10) живой массой в начале опыта 150-160 кг, содержащиеся на привязи в виварии Всероссийского НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных. Кормили животных индивидуально; потребление корма учитывали ежесуточно. Для оценки интенсивности роста бычков ежемесячно взвешивали перед утренним кормлением в течение двух смежных суток.

Рацион был составлен в соответствии с нормами для интенсивного выращивания и откорма молодняка крупного рогатого скота и включал сено злаковое, сенаж злаковый, мелассу древесную и комбикорм -- соответственно 2,4; 6,0; 0,5 и 3,6 кг (9). Комбикорм состоял из следующих компонентов: ячмень, пшеница, отруби пшеничные, подсолнечниковый шрот, поваренная соль, известняковая мука и премикс соответственно 52,5; 15,0; 15,0; 14,5; 0,8; 1,2 и 1,0 %; содержание обменной энергии (ОЭ) составляло 50-55 %. инсулин холмогорская порода кормление

В предварительный период опыта в течение 2 мес животных приучали к максимальному потреблению сена и силоса; среднесуточный прирост живой массы достигал 800-1000 г. В дальнейшем по принципу аналогов с учетом живой массы и интенсивности роста бычков распределяли на две группы по 5 гол. в каждой, которые различались по частоте раздачи корма: I группа (контроль) -- 3 раза в сутки (8, 13 и 18 ч), II группа -- 2 раза в сутки (8 и 18 ч). Продолжительность опыта составляла 2 мес.

В ходе эксперимента ставили балансовый опыт, отбирали пробы крови из яремной вены и определяли показатели газоэнергетического обмена масочным методом.

Для оценки функционального состояния эндокринной системы в пробах крови определяли концентрацию гормонов до утреннего кормления (базальная) и через 1 и 3 ч после приема пищи, в сыворотке крови -- концентрацию инсулина, тироксина и трийодтиронина иммуноферментным методом (10), в пробах цельной крови -- концентрацию глюкозы глюкозооксидазным методом (11). Математическую обработку полученных данных проводили по Лакину (12).

Результаты. Через 1 и 3 ч после приема корма концентрация инсулина в сыворотке крови бычков обеих групп увеличивалась, однако функциональная активность инсулярного аппарата поджелудочной железы у животных II группы была существенно выше (табл. 1). Эти данные свидетельствуют о том, что частота кормления жвачных животных может играть существенную роль в регуляции эндокринной функции поджелудочной железы.

1. Концентрация инсулина, тироксина и трийодтиронина в сыворотке крови 12-месячных бычков холмогорской породы в зависимости от частоты кормления

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что у молодняка крупного рогатого скота динамика концентрации в крови ЛЖК и аминокислот после приема корма не совпадает с таковой инсулина. Максимальное увеличение концентрации в крови ЛЖК и аминокислот наблюдается соответственно через 2,5-3 и 3-5 ч, а инсулина -- через 30 мин после приема корма (13). Следовательно, участие ЛЖК и аминокислот в регуляции синтеза и инкреции инсулина после приема корма посредством влияния на активность -клеток поджелудочной железы пока экспериментально не подтверждается.

Показано, что повышение концентрации инсулина в крови жвачных животных после приема корма положительно коррелирует с уровнем кормления и количеством потребленного сухого вещества и энергии (14). В нашем опыте рацион был одинаковым для животных обеих групп. Сено и сенаж независимо от кратности скармливания в течение суток находились в кормушке, концентрированные корма животные поедали полностью за 30-40 мин. В то же время при одинаковом количестве комбикорма, потребленного бычками за сутки, одноразовая порция в I и II группах составляла соответственно 1,2 и 1,8 кг. Благодаря этому в течение относительно короткого периода времени в пищеварительный тракт бычков II группы поступало больше питательных веществ, что активировало секреторную функцию инсулярного аппарата поджелудочной железы, в результате чего концентрация инсулина в сыворотке крови увеличивалась уже через 1 ч после кормления, то есть значительно раньше, чем концентрация ряда метаболитов (ВЖК и ЛЖК, аминокислот, глюкозы), которые могли бы стимулировать функционирование инсулярного аппарата. При этом концентрация глюкозы (основной индуктор синтеза и инкреции инсулина на уровне -клеток поджелудочной железы) снижалась в крови бычков обеих групп через 1 ч после приема корма и существенно не различалась между группами.

Полученные нами данные позволяют предположить, что увеличение одноразовой порции комбикорма стимулирует синтез и инкрецию инсулина в результате опосредованного влияния на рецепторы в стенке пищеварительного тракта и соответственно на синтез и инкрецию гормонов и медиаторов. Известно, что инкрецию инсулина могут стимулировать глюкагон, гастрин, секретин, панкреозимин, желудочный ингибирующий полипептид, нейротензин, бомбезин, -адреностимуляторы (15).

К сожалению, гормоны и медиаторы желудочно-кишечного тракта у жвачных животных изучены недостаточно. В частности, до настоящего времени отсутствует объективная информация об интенсивности образования биологически активных веществ в стенке рубца жвачных животных и их роли в регуляторных механизмах.

По нашим данным, концентрация гастрина в плазме крови бычков в течение суток существенно не менялась и составляла до кормления, через 1 и 3 ч после приема корма соответственно 30,81,6; 31,00,8 и 32,42,8 мкед. акт/мл, концентрация глюкагона после кормления обычно снижалась и достигала соответственно 0,800,14; 0,590,07 и 0,790,12 нг/мл. Эти данные свидетельствуют о том, что гастрин и глюкагон, по-видимому, не играют существенной роли в активации синтеза и инкреции инсулина у жвачных животных после приема корма.

Известно, что биологический эффект инсулина может быть обусловлен другими гормонами, в том числе, тиреоидными. Нами показано, что кратность кормления не оказывает существенного влияния на концентрацию тироксина в сыворотке крови животных (см. табл. 1). В то же время через 3 ч после приема корма концентрация трийодтиронина в сыворотке крови бычков II группы была на 20,36 % выше, чем I группы.

Трийодтиронин является основным гормоном щитовидной железы и образуется преимущественно в клетках тканей из тироксина, который можно рассматривать в качестве резервной формы тиреоидных гормонов. Следовательно, через 3 ч после приема корма, когда в метаболический пул организма поступает максимальное количество метаболитов из пищеварительного тракта, в крови повышается содержание трийодтиронина, что способствует активации энергетического обмена животных. Это согласуется с данными об увеличении затрат энергии бычков на теплопродукцию при снижении частоты кормления (табл. 2).

2. Показатели потребления и использования энергии корма 12-месячными бычками холмогорской породы в зависимости от частоты кормления (МДж/сут)

Инсулин у жвачных животных, участвуя в регуляции метаболизма углеводов, белков и липидов, играет ведущую роль в системе гомеоретического контроля за использованием питательных веществ корма для обеспечения основных физиологических функций, в том числе роста.

Получается замкнутая интегрирующая система взаимодействия между уровнем кормления, составом питательных веществ, потребленных с кормом, функционированием пищеварительной системы, включая ее участие в регуляции секреторной функции инсулярного аппарата, и концентрацией инсулина в крови, который контролирует интенсивность обмена веществ и аппетит животных. В результате этих взаимодействий складывается ситуация, когда факторы питания, способные повысить интенсивность синтеза и поступление в кровь инсулина, в конечном счете могут способствовать увеличению потребления корма. Это положение нашло подтверждение в наших исследованиях.

Независимо от частоты кормления животные обеих групп съедали концентрированные корма полностью, а сено и сенаж -- частично. При этих условиях можно говорить о скармливании бычкам вволю сена и сенажа. В среднем за 1 сут животные I группы потребляли сена и сенажа соответственно 1,20,28 и 5,20,30 кг, II группы -- 1,90,13 и 5,40,30 кг. Следовательно, снижение частоты раздачи корма активировало функционирование инсулярного аппарата, что обеспечивало увеличение потребления кормов (преимущественно сена) на 58,3 %.

Эти данные согласуются с результатами балансовых опытов: потребление валовой энергии корма у бычков II группы было на 10,7 % выше, чем I группы (см. табл. 2). При этом переваримость питательных веществ корма существенно не изменялась, и, несмотря на увеличение потерь энергии с метаном на ферментацию (на 13,3 %), а также с мочой (на 9,0 %), животные II группы потребляли на 13,9 % больше ОЭ. Поэтому у них была выше интенсивность метаболизма, что согласуется с достоверным увеличением (на 12,1 %) затрат энергии на теплопродукцию.

Благодаря более высокой концентрации в крови инсулина, который стимулирует анаболические процессы, отложение в теле белков и липидов у бычков II группы было на 19,1 % выше, чем I группы. Доля энергии (от ОЭ), затраченной на прирост живой массы, у животных I и II групп составляла соответственно 26,6 и 28,1 %, соотношение между энергией, затраченной на теплопродукцию и отложенной в теле, -- 2,72 и 2,56. Следовательно, при интенсивном доращивании бычков снижение кратности кормления способствует повышению эффективности использования питательных веществ корма на прирост живой массы. Так, за 2 мес дифференцированного кормления среднесуточный прирост живой массы бычков I и II групп составлял соответственно 121632 и 130824 г (на 7,6 % больше, Р 0,05).

Нами выявлена положительная корреляция между концентрацией инсулина в сыворотке крови до приема корма, через 1 и 3 ч после кормления, с одной стороны, и энергией продукции, с другой: соответственно r = 0,70 (Р 0,02); r = 0,77 (Р 0,01) и r = 0,76 (Р 0,01). Это свидетельствует о том, что у бычков при увеличении концентрации инсулина в крови повышается интенсивность биосинтеза белков и липидов в органах и тканях.

Таким образом, снижение частоты кормления бычков холмогорской породы в период доращивания и откорма при одинаковом потреблении концентрированных кормов способствует увеличению использования традиционных для жвачных животных грубых кормов, стимулирует функционирование инсулярного аппарата поджелудочный железы, повышает эффективность использования питательных веществ корма, обеспечивает более высокий прирост живой массы, снижает затраты труда на раздачу кормов, что в целом обеспечивает повышение эффективности производства говядины.

Л И Т Е Р А Т У Р А

Ш а м б е р е в Ю.Н. Научные и практические аспекты субстратной активации желез внутренней секреции животных. Мат. II междунар. конф. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве». Боровск, 1997: 190-200.

T r e n k l e A. Relation of hormonal variations to nutritional studies and metabolism of ruminants. J. Dairy Sci., 1978, 61: 281-293.

G e r i c h J.E., C h a r l e s M.A., G r o d s k y G.M. Regulation of pancreatic insulin and glucagon secretion. Annual Review of Physiology, 1976, 38: 353-388.

Р а д ч е н к о в В.П., М а т в е е в В.А., Б у т р о в Е.В. и др. Эндокринная регуляция роста и продуктивности сельскохозяйственных животных. М., 1991.

H o r i n o M., M a c h l i n L.J., H e r t e l e n d y F. e.a. Effect of short-chain fatty acids on plasma insulin in ruminant and nonruminant species. Endocrinology, 1968, 83, 1: 118-128.

B a s s e t t J.M. Endocrine factors in the control of nutrient utilisation: ruminants. Proc. Nutr. Soc., 1978, 37, 3: 273-280.

J i m e n e z A.A. Effects of nutrition, management on milk yield updated. Feed-stuffs, 1985, 57, 35: 8-9.

S u t t o n J.D., H a r t I.C., M o r a n t S.V. Feeding frequency for lactating cows: diurnal patterns of hormones and metabolites in peripheral blood in relation to milk-fat concentration. Brit. J. Nutrit., 1988, 60, 2: 265-274.

Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. (справ. пос.) /Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова и др. М., 2003.

Р а д ч е н к о в В.П., М а т в е е в В.А. Методы анализа гормонов крови. В кн.: Методы биохимического анализа (справ. пос.) /Под. ред. Б.Д. Кальницкого. Боровск, 1997: 165-200.

Р а д ч е н к о в В.П., М а т в е е в В.А., А в е р и н В.С. и др. Определение потенциала функции инсулярного аппарата поджелудочной железы у молодняка крупного рогатого скота. Метод. указ. Боровск, 1986.

Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1980.

М а т в е е в В.А. Особенности функционального состояния эндокринных желез у крупного рогатого скота в связи с возрастом и продуктивностью. Автореф. докт. дис. Дубровицы, 2001.

B r o c k m a n R.P., L a a r v e l d В. Hormonal regulation of metabolism in ruminants. Livestock Production Science, 1986, 14: 313-334.

К у з н е ц о в В.Л., Т р о и ц к а я В.Б., В е р ш и н и н а Е.А. и др. Математическая модель регуляции процесса пищеварения и ее компьютерная реализация. Успехи физиологических наук, 2002, 33, 4: 53-64.

Размещено на Allbest.ru