ГОРМОНАЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ КРОВИ ОТКАРМЛИВАЕМЫХ БЫЧКОВ
ГОРМОНАЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ КРОВИ ОТКАРМЛИВАЕМЫХ БЫЧКОВ
Аннотация
Интенсивность ростовых процессов тесно связана с секреторной активностью гипофизарно-тиреоидной системы и функциональным состоянием поджелудочной железы, обеспечивающими анаболическую направленность обмена веществ. Цель исследований, заключалась в изучении влияния кормовой добавки NCG (N карбомил глутамат) на гормональный профиль крови откармливаемых бычков. Объектом исследования послужили бычки с 6 до 9 месячного возраста. Животные опытной группы в зерносмеси получали добавку NCG (N карбомил глутамат) в дозировке 5 г на голову в сутки. Забор крови из яремной вены осуществляли у 7, 8, 9 месячных бычков. Определение концентрации гормонов проводили согласно общепринятым методикам. При скармливании кормовой добавки отмечалось увеличение уровня тироксина на 11,11, 14,42, 16,00%, трийодтиронина — 13,88, 15,00, 16,66%, тиреокальцитонина — 15,55, 17,00, 20,00%. Одновременно наблюдалось снижением концентрации адреналина на 10,42, 13,04. 18,18% и норадреналина — на 9,09, 10,38, 18,75%, кортикостерона 4,0, 6,0, 10,0%, кортизола — 2,77, 4,11, 5,33% и гидрокортизола — 2,27, 3,23, 4,12%, при повышении альдостерона — 8,33, 10,66, 15,38%. Со стороны панкреатической системы отмечалась увеличение уровня инсулина на 11,39, 14,29, 16,30% и глюкагона на 10,96, 12,80, 15,63%. Отмечалось стимулирующее действие на гипофиз которое выражалось в увеличении секреции соматотропина 13,64, 15,21, 16,83%, тиреотропного гормона 15,90, 17,39, 22,22%, и аденокортикотропного гормона 14,08, 19,35, 20,00%. Полученные результаты свидетельствуют о модулирующем влиянии кормовой добавки на эндокринный профиль откормочных бычков, которое проявлялась стимуляцией тиреоидной оси, панкреатических и гипофизарных гормонов указывающих на оптимизацию метаболической регуляции. Сопутствующее снижение симпатоадреналовой активности обеспечивало антистрессовый эффект, способствуя сдвигу баланса в сторону анаболических процессов.
1. Введение
Внутрисекреторной функцией обладают все ткани животного организма. В процессе жизнедеятельности они образуют промежуточные и конечные продукты обмена, которые поступают в межклеточную жидкость, лимфу и кровь, оказывают влияние на различные физиологические процессы , , .
Наиболее активно регулирующую функцию выполняют железы внутренней секреции или отдельные клетки эндокринной системы, которые синтезируют биологически активные вещества. К таким эндокринным образованиям относятся нейросекреторные ядра гипоталамуса, ядра продолговатого и среднего мозга, а также железы внутренней секреции — гипофиз, эпифиз, щитовидные, околощитовидные, надпочечные и другие железы, эндокринные клетки поджелудочной и половых желез, тимуса, почек, печени и органов пищеварения , , .
Механизм действия гормонов зависит от структуры, величины и свойств молекулы гормона, а также ферментных систем и надмембранных образований клеток-мишеней, на которые они действуют .
Гормоны белковой природы фиксируются надмембранным рецепторным аппаратом. Они не проникают в клетки-мишени и их действия на биосинтетические процессы клеток обеспечивается различными ферментативными системами мембран .
Стероидные гормоны взаимодействуют с надмембранными образованиями клеток и соединяются с фосфолипидами, солями, сульфатами, находящимися в липидном слое мембран .
Влияние нервной системы на железы внутренней секреции происходит через выделяемые нейронами — нейросекретами. Работа желез внутренней секреции регулируется также и импульсами поступающими непосредственно из центральной нервной системы по вегетативным волокнам. Влияние коры больших полушарий на эндокринные железы бывает неодинаковым , .
2. Методы и принципы исследования
Все аспекты проведённого исследования выполнены в соответствии с Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и совета Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. Научно хозяйственные опыты проводились в условиях крестьянско-фермерского хозяйства Брянской области. В 4-х месячном возрасте бычков кастрировали. В 5-и месячном возрасте провели ветеринарно-санитарные мероприятия (вакцинация, чипирование, дегельминтизация). По принципу пар-аналогов в 6-и месячном возрасте были сформированы две группы бычков симментальской породы по 5 голов в каждой. Рационы кормления в обеих группах одинаковые. Опытной группе в течение 90 суток в составе дерти зерносмеси скармливали кормовую добавку NCG (N карбомил глутамат) из расчёта 5 грамм на голову в сутки. Структура рациона следующая: сено луговое разнотравное, дерть концентратов (ячменя, пшеницы, овса, кукурузы), жмых подсолнечниковый, премикс ПКК-ПКР — 2 супер (для откорма), смесь витаминная, кормовая — СВ-К-11 (для телят старше 5 месяцев, откорм). Кратность кормления — 3-х разовая. Добавка скармливалась в утреннее кормление. Поение из автоматических поилок. Содержание привязное. Учетный период с 7 месячного возраста. Режим дня соблюдался.
До утреннего кормления у животных из яремной вены брали кровь при помощи вакуумных пробирок от 5 голов каждой группы. Отобранные образцы крови направляли в аккредитованную, сертифицированную лабораторию.
Определение концентрации гормонов в плазме крови проводили методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием коммерческих наборов тест-систем «сэндвич»-типа (ELISA): «Biomerica АКТГ» (Biomerica ATCH ELISA, США). Пробы плазмы крови в ходе исследования на гормоны инкубировали в термостатируемом шейкере «ELMI Sky Line Shaker ST-3» (ELMI Ltd., Латвия) с последующим измерением оптической плотности ридером микропланшетов (фотометр для иммуноферментных тест-систем) – «MINDRAY MR-96A Elisa Microplate Reader» (MINDRAY Ltd.,КНР).
Ключевое действующее вещество кормовой добавки NCG (N-карбамил глутамат): N-карбамил-L-глутамат.
Статистическую обработку проводили посредством стандартных (математических и статистических) функций приложения на персональном компьютере с применением программы Microsoft Excel.
3. Основные результаты
Гормональная система регулирует интенсивность обмена веществ, роста и формирования мясной продуктивности. Взаимодействие различных желез внутренней секреции определяет, насколько эффективно животное будет усваивать корма и наращивать мышечную массу .
Концентрация гормонов щитовидной, надпочечниковой, поджелудочной желез и гипофиза представлены в таблицах 1, 2, 3, 4.
Щитовидная железа активно поглощает иодит из крови, преобразуя его в органически связанный йод, синтезирует специфические гормоны тироксин и трийодтиронин из аминокислот тирозина и неорганического йода . Концентрация гормонов щитовидной железы представлена в таблице 1.
Концентрация гормонов щитовидной железы
* – (р<0,05),** – (р<0,01), *** – (р<0,001)
Показатели | Группы | |
контрольная (n=5) | опытная (n=5) | |
1 опытный период (после 30 суток скармливания) | ||
Тироксин, п/моль/л | 9,00±0,55 | 10,00±0,65* |
Трийодтиронин, нмоль/л | 1,80±0,09 | 2,05±0,10* |
Тиреокальцетонин, нмоль/л | 0,45±0,10 | 0,52±0,08* |
2 опытный период (после 60 суток скармливания) | ||
Тироксин, п/моль/л | 10,05±1,15 | 11,50±1,20* |
Трийодтиронин, нмоль/л | 2,00±0,05 | 2,30±0,09* |
Тиреокальцетонин, нмоль/л | 0,60±0,09 | 0,70±0,05* |
3 опытный период (после 90 суток скармливания) | ||
Тироксин, п/моль/л | 11,25±1,50 | 13,05±0,85* |
Трийодтиронин, нмоль/л | 2,40±0,03 | 2,80±0,05* |
Тиреокальцетонин, нмоль/л | 1,00±0,08 | 1,20±0,09* |
Тироксин и трийодтиронин участвуют в регуляции обмена веществ, процессах роста. Статистически достоверное повышение концентрации тироксина на 11,11, 14,42, 16,00% и трийодтиронина на 13,88, 15,00, 16,66% в плазме крови бычков опытной группы указывает на активирование секреторной деятельности щитовидной железы. Кормовая добавка способствовала усилению тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, что обеспечивало возрастающие потребности организма в энергии.
Тиреокальцитонин представляет собой пептидный гормон, продуцируемый парафолликулярными С-клетками щитовидной железы. Он характеризуется выраженной биологической активностью в регуляции минерального обмена. В ходе научно-хозяйственного опыта установлено достоверное повышение концентрации данного гормона у бычков опытных групп на 15,55, 17,00, 20,00% относительно контрольной группы. Выявленное увеличения, указывало на более активный процесс образования и минерализации костной ткани в опытной группе. Данное активирование способствовало формированию более прочной морфофункциональной основы для реализации генетического потенциала.
Стоит отметить, что данные изменения указывают на эффективное вовлечение энергетических ресурсов, что необходимо для обеспечения высоких темпов роста молодняка.
Надпочечники представляют собой парный эндокринный орган, характеризующийся структурной и функциональной гетерогенностью. Корковое вещество подразделено на три зоны — клубочковую, пучковую и сетчатую . Каждая из которых специализируется на синтезе гормонов. Клубочковая зона секретирует альдостерон, участвующий в регуляции водно-солевого гомеостаза. Пучковая зона синтезирует: кортизол, кортикостерон, участвующие в углеводном, белковом и липидном обменах. Показатели концентрации гормонов надпочечников представлены в таблице 2.
Мозговое вещество синтезирует и выделяет гормоны – адреналин, нордадреналин. Они отвечают за готовность организма к оборонительным, защитным и агрессивным реакциям окружающей среды. В ходе эксперимента в сыворотки крови бычков опытной группы отмечалось достоверное снижение концентрации адреналина на 10,42, 13,04, 18,18% и норадреналина на 9,09, 10,38, 18,75% относительно показателей контрольной группы. Понижение секреторной активности данных гормонов указывает о снижении активности симпатоадреналовой системы к воздействию экзогенных факторов и повышении порога стрессоустойчивости организма.
Концентрация гормонов надпочечников
* – (р<0,05),** – (р<0,01), *** – (р<0,001)
Показатели | Группы | |
контрольная (n=5) | опытная (n=5) | |
1 опытный период (после 30 суток скармливания) | ||
Адреналин, нмоль/л | 4,80±0,15 | 4,30±0,10* |
Нордадреналин, нмоль/л | 7,70±0,09 | 7,00±0,05* |
Альдостерон, нмоль/л | 7,20±0,09 | 7,80±0,10 |
Кортикостерон, нмоль/л | 5,00±0,10 | 4,80±0,09 |
Кортизол, нмоль/л | 7,50±0,04 | 7,30±0,05 |
Гидрокортизол, нмоль/л | 8,80±0,10 | 8,60±0,09 |
2 опытный период (после 60 суток скармливания) | ||
Адреналин, нмоль/л | 4,90±0,09 | 4,00±0,05* |
Нордадреналин, нмоль/л | 7,70±0,10 | 6,90±0,10* |
Альдостерон, нмоль/л | 7,50±0,10 | 8,30±0,06 |
Кортикостерон, нмоль/л | 5,00±0,06 | 4,70±0,08 |
Кортизол, нмоль/л | 7,70±0,09 | 7,50±0,10 |
Гидрокортизол, нмоль/л | 9,30±0,15 | 9,00±0,10 |
3 опытный период (после 90 суток скармливания) | ||
Адреналин, нмоль/л | 5,00±0,10 | 3,60±0,09* |
Нордадреналин, нмоль/л | 8,00±0,09 | 6,50±0,10* |
Альдостерон, нмоль/л | 7,80±0,12 | 9,00±0,10 |
Кортикостерон, нмоль/л | 5,00±0,04 | 4,50±0,05 |
Кортизол, нмоль/л | 8,00±0,05 | 7,90±0,07 |
Гидрокортизол, нмоль/л | 9,70±0,10 | 9,30±0,15 |
Одну из главных ролей в поддержании водно-электролитного гомеостаза выполняет альдостерон, синтезируемый клетками клубочковой зоны. В плазме крови подопытных бычков отмечалась тенденция к повышению концентрации альдостерона на 8,33, 10,66, 15,38% соответственно. Выявленные изменения указывали на стимулирование всасывание ионов натрия и хлора в почечных канальцах с сопутствующим удержанием воды. Данное явление обеспечивало поддержание нормального уровня электролитов и благоприятно сказывалось на интенсивности метаболических процессов.
Кортикостерон, кортизоли и гидрокортизол являются глюкокортикоидными гормонами, которые синтезируются пучковой и сетчатой зоной коры надпочечников . Они выступают ведущими регуляторами функционального состояния центральной нервной системы, вызывающие повышение нейроцитной возбудимости и активности условно-рефлекторной деятельности. В ходе эксперимента наблюдалось снижение концентрации кортикостерона на 4,0, 6,0, 10,0%, кортизола — на 2,77, 4,11, 5,33%, а также гидрокортизола — на 2,27, 3,23, 4,12% относительно контрольных показателей. Данное снижение, свидетельствовало о повышении адаптационных ресурсов организма бычков, что проявлялось снижением реактивности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси в ответ на воздействие факторов окружающей среде.
В связи с вышеизложенным можно сделать заключение, что кормовая добавка NCG (N карбомил глутамат), оказывает корректирующее действие, которое проявлялось в повышении сопротивляемость организма бычков к воздействию стрессорных реакций технологического и средового происхождения. Что способствовало оптимизации метаболического состояния и замедления процесса катаболизма, обычно вызываемых глюкокортикоидами.
Островковый аппарат поджелудочной железы представляет микроорганную эндокринную структуру, морфофункциональную основу которой составляют полиморфные клеточные популяции. Ключевыми индикаторами метаболического гомеостаза выступают: β-клетки и α-клетки, функционирующие по принципу согласованной регуляции.
Инсулин в системном кровотоке циркулирует в двух формах: биологически активной свободной и связанной с белками плазмы крови . Концентрация гормонов поджелудочной железы представлены в таблице 3.
Анализируя данные эндокринного профиля подопытных бычков выявлено повышение секреции инсулина на 11,39, 14,29, 16,30% по сравнению с показателями контрольной группы. Кормовая добавка способствовала активации специфических рецепторов тирозинкиназного типа, что приводило к увеличению белков-транспортеров глюкозы в цитоплазматическую мембрану.
Сложными реакциями взаимодействия характеризуется гормональная регуляция углеводного обмена у жвачных животных. Синтезируемый α-клетками, глюкагон участвует в катаболических реакциях превращения углеводов, обеспечивая поддержание постоянства глюкозы в этапах ее повышенных энергетических затрат . В плазме крови опытной группы концентрация глюкагона превышали значения контроля на 10,96, 12,80, 15,63% соответственно, что указывало на активацию энергетических резервов и повышения метаболического процесса.
Концентрация гормонов поджелудочной железы
* – (р<0,05),** – (р<0,01), *** – (р<0,001)
Показатели | Группы | |
контрольная (n=5) | опытная (n=5) | |
1 опытный период (после 30 суток скармливания) | ||
Инсулин, М ед/л | 7,90±0,15 | 8,80±0,16* |
Глюкагон, М ед/л | 8,20±0,20 | 9,10±0,25* |
2 опытный период (после 60 суток скармливания) | ||
Инсулин, М ед/л | 8,40±0,25 | 9,60±0,30* |
Глюкагон, М ед/л | 9,00±0,30 | 10,15±0,33* |
3 опытный период (после 90 суток скармливания) | ||
Инсулин, М ед/л | 9,20±0,35 | 10,70±0,37* |
Глюкагон, М ед/л | 9,60±0,45 | 11,10±0,55* |
В целом скармливание кормовой добавки NCG (N карбомил глутамат) усиливало эндокринную функцию поджелудочной железы, которая проявлялась в росте уровня инсулина и секреторной активности β-клеток, вследствие чего повышалась эффективность использования глюкозы тканями за счет активации тирозинкиназных рецепторов. Это явление способствовало формированию метаболической основы для процессов гликогенеза и липогенеза.
Аденогипофиз вырабатывает слабодифференцируемые хромофильные α и β клетки. Первые производят образование и выделение соматотропного гормона, а вторые — тиреотропного гормона и адренокортикотропного гормона. Количественные показатели содержания гормонов гипофиза приведены в таблице 4.
Концентрация гормонов гипофиза
* – (р<0,05),** – (р<0,01), *** – (р<0,001)
Показатели | Группы | |
контрольная (n=5) | опытная (n=5) | |
1 опытный период (после 30 суток скармливания) | ||
Соматотропин (СТГ), нг/ мл | 8,80±0,10 | 10,00±0,15* |
Тиреотропный гормон (ТТГ), м МЕ/ л | 2,20±0,05 | 2,55±0,09* |
Аденокортикотропный гормон (АКТГ), МЕ/ 100 мл | 1,42±0,12 | 1,62±0,13* |
2 опытный период (после 60 суток скармливания) | ||
Соматотропин (СТГ), нг/ мл | 9,20±0,15 | 10,60±0,30* |
Тиреотропный гормон (ТТГ), м МЕ/ л | 2,30±0,04 | 2,70±0,08* |
Аденокортикотропный гормон (АКТГ), МЕ/ 100 мл | 1,55±0,10 | 1,85±0,09* |
3 опытный период (после 90 суток скармливания) | ||
Соматотропин (СТГ), нг/ мл | 10,10±0,20 | 11,80±0,45* |
Тиреотропный гормон (ТТГ), м МЕ/ л | 2,70±0,09 | 3,30±0,10* |
Аденокортикотропный гормон (АКТГ), МЕ/ 100 мл | 2,00±0,15 | 2,40±0,17* |
Соматотропный гормон характеризуется широким спектром специфического действия в организме. В плазме крови опытных бычков концентрация соматотропина достоверно повышалась на 13,64, 15,21, 16,83% соответственно. Полученные результаты позволяют утверждать, что кормовая добавка стимулировала образование и секрецию соматотропина в α-клетках аденогипофиза, что привело к ускорению аминокислотной транскрипции и повышению использования аминокислот в анаболических целях.
Тиреотропный гормон, по природе происхождения является сложным гликопротеидом, вырабатываемым аденогипофизом и оказывающим специфическое воздействия на рецепторы тиреоцитов щитовидной железы. За опытный период в плазме крови бычков отмечалось достоверное увеличение концентрации тиреотропного гормона на 15,90, 17,39, 22,22% относительно показателя контрольной группы. Данное увеличение свидетельствовало о росте секреторной активности эндокриноцитов гипофиза, что повлияло на процесс образования йодтиронинов, которые диффузировали в систему кровообращения и обеспечивали организму более высокий уровень метаболизма.
Аденокортикотропный гормон это полипептид вырабатываемый аденогипофизом и обладающим свойственным тропизмом к клеткам пучковой и сетчатой зон коры надпочечников. У подопытных бычков отмечалось достоверное увеличение концентрации АКТГ на 14,08, 19,35, 20,00% относительно контрольной группы. Повышение содержания данного гормона стимулировало увеличение количества и массы клеток коры надпочечников, это активировало митохондриальную цепь и процесс окислительного фосфорилирования в сторону анаболических процессов.
4. Заключение
Скармливание кормовой добавки NCG (N карбомил глутамат) способствовало повышению концентрации тироксина, трийодтиронина, тиреокальцетонина, это указывает на усиление процесса присоединения атомов йода к молекулам аминокислоты тирозина, а также протеолиза тиреоглобулина и секреции йодтиронинов. В свою очередь, это вызвало повышение активации окислительного фосфорилирования, клеточного дыхания и привлечению углеводно-липидных резервов.
Функция коры надпочечников характеризовалась адаптогенным эффектом: снижением катехоламинов и глюкокортикоидов, что указывало на снижение чувствительности симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осей на стресс. Тенденция к росту альдостерона совершенствовала Na+K+ATФазную активность.
Эндокринная активность гормонов поджелудочной железы усиливалась, тем самым стимулируя перемещение белков — переносчиков глюкозы из внутриклеточных везикул к клеточной мембране и активируя гепатический глюконеогенез.
Гипофизарная регуляция подтвердила цепную реакцию в организме, которая проявлялась в усилении транскрипцию белка инсулиноподобного фактора роста и активации процесса обеспечения клетки энергией за счет создания новых митохондрий.
В общем кормовая добавка NCG (N карбомил глутамат) оказывает стимулирующее влияние на эндокринную ось, обеспечивая сдвиг в сторону анаболизма.