Пероксидное окисление липидов и система антиоксидантной защиты в период ранней постнатальной адаптации телят

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пероксидное окисление липидов и система антиоксидантной защиты в период ранней постнатальной адаптации телят

М.И. Рецкий, В.С. Бузлама, Н.Н. Каверин, А.И. Золотарев, С.В. Быкова

Аннотация

Авторами оценена интенсивность перекисного окисления липидов, а также функциональная активность ферментативных и неферментативных звеньев антиоксидантной системы защиты у телят черно-пестрой породы в период постнатальной адаптации. Выявлены возрастные механизмы формирования антиоксидантной системы защиты. Наиболее высокое содержание первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов выявлено у телят в постнатальном периоде, что свидетельствует об окислительном стрессе. В этот период в крови повышаются концентрации супероксиддисмутазы и каталазы, на следующих этапах постнатальной адаптации повышаются концентрации глутатионпероксидазы, витамина Е и церулоплазмина. Было показано, что физиологически полноценная система антиоксидантной защиты формируется у телят только до месячного возраста.

LIPIDS PEROXIDATION AND SYSTEM OF ANTIOXIDANT PROTECTION AT THE PERIOD OF EARLY POSTNATAL ADAPTATION IN CALVES

M.I. Retskii, V.S. Buzlama, N.N. Kaverin, A.I. Zolotarev, S.V. Bykova

S u m m a r y

The authors estimated the intensivity of lipids peroxidation and also functional activity of fermentative and nonfermentative units of antioxidant system of protection in calves of the Black-and-White breed at the period of postnatal adaptation. The age-specific mechanisms of formation of antioxidant system of protection were revealed. The most high content of primary and second products of lipids peroxidation was revealed in postnatal calves, that suggests about oxidative stress. At this period the concentrations of superoxiddismutase and catalase in blood increase, the concentrations of glutathione peroxidase, E vitamin and ceruloplasmin increase at the following stages of postnatal adaptation. It was shown, that physiologically valuable antioxidant protection system form in calves only to one monthly age.

Оценивали интенсивность пероксидного окисления липидов, а также функциональную активность неферментативного и ферментативного звеньев антиоксидантной системы защиты у телят симментальской породы в период постнатальной адаптации. Выявляли возрастные закономерности становления антиоксидантной системы защиты.

Многоуровневая система антиоксидантной защиты организма играет ведущую роль в регуляции процессов свободнорадикального окисления при адаптации, особенно когда стрессовая ситуация сопряжена с кардинальным изменением кислородного режима, определяющего интенсивность этих процессов. Одним из важнейших этапов онтогенеза животных является адаптация после рождения и в раннем постнатальном периоде (1). Это прежде всего связано с существенными различиями метаболизма плода и новорожденного, обусловленными особенностями поступления и использования питательных веществ, а также снабжения кислородом (2).

Переход к легочному типу дыхания при рождении, а также температурный и физический стресс могут оказывать существенное влияние на процессы пероксидного окисления липидов (ПОЛ), интенсивность обмена которых и роль в общем метаболизме после рождения существенно возрастают, так как липиды (наряду с аминокислотами) являются главным источником энергии (2). При активации процессов липолиза, увеличении концентрации свободных жирных кислот и активных форм кислорода вследствие развития гипоксии при рождении и последующей реоксигенации (при переходе на новый тип снабжения организма кислородом) в первые часы и сутки жизни происходит интенсификация процессов свободнорадикального окисления липидов. Дисбаланс между интенсивностью ПОЛ и функциональной активностью системы антиоксидантной защиты в этот период может служить существенным фактором риска развития патологического процесса у новорожденных (3).

В литературе имеются единичные сведения о характере процессов свободнорадикального окисления липидов и состоянии антиоксидантной системы в период постнатальной адаптации у животных разных видов (4-7).

Целью нашей работы была оценка интенсивности ПОЛ, а также функциональной активности ферментативного и неферментативного звеньев антиоксидантной системы защиты у телят в период постнатальной адаптации. пероксидный окисление ферментативный антиоксидантный

Методика. Объектом исследования служили клинически здоровые телята симментальской породы в возрасте 1 (новорожденные, n = 10), 10 (n = 12) и 30 (n = 15) сут жизни. Интенсивность ПОЛ оценивали по концентрации в крови конъюгированных диенов, кетодиенов, малонового диальдегида, в сыворотке крови -- соединений типа оснований Шиффа. О функциональном состоянии системы антиоксидантной защиты судили по активности в крови супероксиддисмутазы, селензависимой глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, каталазы, ферроксидазной активности церулоплазмина, концентрации витамина Е и восстановленного глутатиона, которые определяли по общепринятым методам (8). Кислотно-щелочной баланс венозной крови определяли у животных каждой возрастной группы (n = 5) на микрогазоанализаторе ABL-330 «Radiometer» (Дания) по следующим показателям: рН, парциальное давление углекислого газа (рСО2) и кислорода (рО2), общая концентрация углекислого газа в плазме крови (тco2), концентрация бикарбонатов (стандартных -- SB и истинных -- АВ) и буферных оснований (ВВ), избыток или дефицит буферных оснований (ВЕ), насыщение гемоглобина кислородом (Sat.O2). Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программы «Statistica 5.0» и общепринятых методов (9).

Результаты. В первые сутки после рождения кислотно-щелочной баланс крови телят был смещен в сторону респираторно-метаболического ацидоза (табл. 1). Это обусловлено физиологическим стрессом во время родов, а также нарушением плацентарного кровообращения при сокращении матки и торможением поступления кислорода в ткани плода, что приводит к циркуляторной гипоксии. При этом концентрация кислорода в крови плода понижалась, парциальное давление углекислого газа -- возрастало.

1. Показатели кислотно-щелочного баланса крови телят симментальской породы разного возраста

При нормальном развитии телят показатели кислотно-щелочного баланса, отражающие метаболизм, приходят в норму в течение первых часов после рождения, тогда как таковые респираторной функции -- через 24-36 ч (10). Поэтому уже на 2-е сут после рождения кислотно-щелочной баланс крови телят можно охарактеризовать как субкомпенсированный респираторно-метаболический ацидоз легкой степени. При этом парциальное давление кислорода в крови повышалось, а углекислого газа -- снижалось; возрастала насыщенность гемоглобина кислородом. К 10-суточному возрасту у телят наблюдалась устойчивая тенденция к нормализации кислотно-щелочного баланса крови, а к 30-суточному -- показатели соответствовали таковым здоровых животных.

Такая динамика кислотно-щелочного баланса крови телят в первые сутки жизни свидетельствует об относительном избытке акцепторов электронов и высокой вероятности образования активных форм кислорода в результате его неполного восстановления, что обусловливает смещение прооксидантно-антиоксидантного баланса организма в сторону активации процессов свободнорадикального окисления липидов (11).

Наиболее высокая концентрация первичных и вторичных продуктов ПОЛ отмечена у новорожденных животных в первые сутки жизни (табл. 2). К возрасту 10 сут концентрация сопряженных диенов, кетодиенов и малонового диальдегида в крови телят снижалась и была наиболее низкой в 30-суточном возрасте.

Концентрация в сыворотке крови соединений типа флуоресцирующих оснований Шиффа (конечные продукты ПОЛ) была наиболее низкой через 1 сут после рождения, к 10-суточному возрасту она повышалась в 2,5 раза, а в возрасте 1 мес снова снижалась до уровня клинически здоровых взрослых животных и стабилизировалась.

2. Концентрация продуктов пероксидного окисления липидов в крови телят симментальской породы разного возраста

Изменение концентрации продуктов ПОЛ в значительной мере связано с перестройкой в различных звеньях системы антиоксидантной защиты телят после рождения. Адаптация новорожденных к новым условиям существования сопровождалась повышением в крови концентрации основных компонентов неферментативного звена системы антиоксидантной защиты (табл. 3).

3. Концентрация основных компонентов неферментативного звена антиоксидантной системы защиты в крови телят симментальской породы разного возраста

Показано, что концентрация витамина Е в крови телят 10-суточного возраста более чем в 2 раза превышает таковую животных 1-суточного возраста, а по достижению 1 мес нормализуется до уровня здоровых взрослых животных (12). Телята 1-суточного возраста характеризуются и наиболее низким содержанием в крови основного внеклеточного антиоксиданта -- церулоплазмина, что, вероятно, связано с недостаточным синтезом последнего в печени (13).

Наиболее высокая активность супероксиддисмутазы наблюдается в первые сутки после рождения, что обусловлено повышенной генерацией супероксид-анион радикала в условиях резко возрастающей обеспеченности организма новорожденных кислородом и развития состояния оксидативного стресса (14). В нашем опыте у телят 10-суточного возраста активность этого фермента снижалась на 34,4 %, а на 30-е сут составляла всего 47,6 % от таковой в возрасте 1 сут.

Наибольшая активность каталазы также отмечается в 1-суточном возрасте, что связано с увеличением содержания образующегося при супероксиддисмутазной реакции пероксида водорода, так как скорость разложения последнего каталазой лимитируется количеством и скоростью диффузии субстрата к активному центру фермента (15). На раннем этапе постнатальной адаптации это служит важным фактором для поддержания высокой активности супероксиддисмутазы, так как пероксид водорода ингибирует фермент. С этим, вероятно, связано и изменение активности каталазы в более поздние возрастные периоды.

В первые сутки после рождения активность глутатионпероксидазы в крови телят была низкой, а глутатионредуктазы и восстановленного глутатиона -- достаточно высокой. Такой дисбаланс в этом звене антиоксидантной системы, вероятно, связан с низкой концентрацией селена, а не восстановленных эквивалентов, необходимых для поддержания пула восстановленного глутатиона, так как новорожденные животные характеризуются достаточно высокой интенсивностью пентозофосфатного цикла (3, 16).

С возрастом активность селензависимой глутатионпероксидазы в крови телят увеличивалась и к 1-месячному возрасту была почти в 2,7 раза выше исходной. Повышение активности этого фермента носит адаптивный характер, так как он разрушает не только Н2О2, но и гидроперекиси липидов, содержание которых увеличивается в связи с возрастной интенсификацией липидного обмена. Кроме того, к возрасту 1 мес повышается функциональная активность неферментативного звена антиоксидантной системы, обусловленная в первую очередь увеличением экзогенного поступления витамина Е с молозивом и молоком, а также активацией белоксинтезирующей функции печени.

Таким образом, возрастные изменения процессов пероксидного окисления липидов и функциональной активности системы антиоксидантной защиты телят обусловлены постнатальной адаптацией. По мере приспособления новорожденных животных к новым условиям существования своеобразный дисбаланс между ферментативным и неферментативным звеньями антиоксидантной системы, связанный с развитием оксидативного стресса и особенностями метаболических процессов в первые сутки жизни, нивелируется. В результате согласованного взаимодействия всех звеньев антиоксидантной системы к 1-месячному возрасту концентрация первичных, вторичных и конечных продуктов пероксидного окисления липидов в крови телят нормализуется до таковой здоровых взрослых животных. Поскольку основные показатели системы антиоксидантной защиты 1-месячных и взрослых клинически здоровых животных существенно не различаются, можно считать, что у молодняка крупного рогатого скота формирование полноценной функциональной системы антиоксидантной защиты, обеспечивающей эффективный контроль физиологически оптимальной интенсивности процессов пероксидного окисления липидов, завершается в возрасте 1 мес.

Литература

1. А р ш а в с к и й И.А. Механизмы и особенности физиологического и патологического стресса в различные возрастные периоды. В сб.: Актуальные проблемы стресса. Кишинев, 1976: 5-23.

2. Х о ч а ч к а П., С о м е р о Дж. Биохимическая адаптация. М., 1988.

3. B l u m J.W., H a d o r n U., S a l l m a n n H.P. e.a. Delaying colostrum intake by one day impairs plasma lipid, essential fatty acid, carotene, retinol and alpha-tocopherol status in neonatal calves. J. Nutr., 1997, 127, 10: 2024-2029.

4. Ф у к с П.П., Н и к и т ч е н к о Ю.В., П е т р я н и к В.Д. и др. Роль перекисного окисления липидов в патогенезе синдрома диареи у телят в раннем возрасте. В сб.: Ветеринарная медицина. Киев, 1997, 73: 27-32.

5. С н i т к о в с ь к и й В.В., Д а н ч у к В.В., Б у ч к о О.М. Активнiсть антиокси-дантних ферментiв та iнтенсивнiсть процесiв вiльнорадикального окислення в тканинах свиней в перiод постнатальноП адаптацiП. Укр. биохим. журн., 1998, 70, 2: 105-110.

6. И л ю х а В.А. Ферменты антиоксидантной системы в постнатальном онтогенезе норок. Онтогенез, 1995, 26, 2: 115-118.

7. К а л и т к а В.В., Д о н ч е н к о Г.В. Антиоксидантова система i перекисове окислення лiипiдов у курчат за постнатального онтогенезу. Укр. биохим. журн., 1995, 67, 2: 80-85.

8. Б у з л а м а В.С., Р е ц к и й М.И., Р о г а ч е в а Т.Е. и др. Методическое пособие по изучению процессов перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты организма у животных. Воронеж, 1997.

9. Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.

10. М е л ь н и ч у к Д.О., Г р и щ е н к о В.А., Ц в i л i х о в с ь к и й М.I. Кислотно-основний гомеостаз органiзму новонароджених телят. Укр. биохим. журн., 2001, 73, 6: 123-126.

11. З и н ч у к В.В., Х о д о с о в с к и й М.Н., Д р е м з а И.К. Кислород-транспортная функция крови и прооксидантно-антиоксидантное состояние при реперфузии печени. Патологическая физиология и экспериментальная терапия, 2002, 4: 8-11.

12. С к у р и х и н В.Н., Ш а б а е в С.В. Методы анализа витаминов А, Е, D и каротина в кормах, биологических объектах и продуктах животноводства. Справ. изд. М., 1996.

13. B a r r o w L., T a n n e r M.S., C r i t c h l e y D.R. Expression of the caeruloplasmin gene in the adult and neonatal rat liver. Clin. Sci., 1989, 77: 259-263.

14. R o b l e s R., P a l o m i n o N., R o b l e s A. Oxidative stress in the neonate. Early Hum. Dev., 2001, 65: 75-81.

15. C h a n c e B., B o v e r i s A. Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. Physiol. Rev., 1979, 59, 3: 527-605.

16. E n j a l b e r t F., L e b r e t o n P., S a l a t O. e.a. Effects of pre- or postpartum selenium supplementation on selenium status in beef cows and their calves. J. Anim. Sci., 1999, 77, 1: 223-229.

Размещено на Allbest.ru