|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА І БІОЛОГІЇ ТВАРИН
ПОКОТИЛО ОЛЕГ СТЕПАНОВИЧ
УДК 636.2: 612.015.3: 591.13: 591.175
ВПЛИВ ФІЗІОЛОГІЧНОГО СТАНУ І ФАКТОРІВ ЖИВЛЕННЯ НА ОБМІН РЕЧОВИН В ОРГАНІЗМІ КОРІВ
03.00.04 – біохімія
А в т о р е ф е р а т
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Львів – 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті землеробства і біології тварин УААН
( м. Львів)
Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор
ЯНОВИЧ Вадим Георгійович,
Інститут землеробства і біології тварин УААН,
завідувач лабораторією біосинтезу продуктів
тваринництва.
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор
Вовк Стах Йосипович,
Львівський державний аграрний університет,
завідувач кафедрою тваринництва;
доктор біологічних наук
Дроник Григорій Васильович,
Львівська державна академія
ветеринарної медицини ім. С. З. Гжицького,
завідувач кафедрою технології молока і молочних
продуктів.
Провідна установа: Харківський зооветеринарний інститут
Міністерства агропромислового комплексу України,
кафедра біохімії.
Захист відбудеться “ 22 ” червня 1999 р. о “ 9-00 ” годині на
засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01. в Інституті землеробства і біології тварин УААН за адресою 290034, м. Львів, вул. В.Стуса, 38.
З дисертацією можна познайомитися у бібліотеці Інституту землеробства і біології тварин УААН за адресою 290034, м. Львів, вул. В.Стуса, 38.
Автореферат розісланий “ 20 ” травня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Чаркін В.А.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Всебічне вивчення обміну речовин в організмі корів в залежності від фізіологічного стану, факторів годівлі і утримання є необхідною передумовою спрямованого впливу на їх продуктивність, якість молока, оплату корму. Зокрема, науковий і практичний інтерес становить з’ясування фізіолого-біохімічних механізмів, з якими пов’язані особливості обміну речовин в організмі корів протягом тільності і лактації і факторів їх регуляції. Актуальність таких досліджень обумовлена недостатнім з’ясуванням біохімічних механізмів, які лежать в основі зниження живої маси високопродуктивних корів у початковий період лактації [Погодаев С.Ф., 1991; Gibb M.J. et.al.,1992; McNamara J.P., 1994; Waltner S.S. et. al., 1994] змін метаболічного профілю в їх крові протягом вагітності і лактації [Овчаренко Э. В. и др., 1987; Halse K., Tveit B., 1994; Gueorquier I.P. et. al., 1995].
Науковий і практичний інтерес становить також дослідження впливу факторів живлення на молочну продуктивність корів і метаболічний профіль в їх крові. Актуальність вивчення цього питання обумовлена необхідністю дальшого вдосконалення існуючої в Україні системи живлення високопродуктивних корів, яка не враховає ряд принципів і положень, які покладені в основу в системах живлення корів ряду країн [ARC, 1984; NRC, 1985, 1989]. Це стосується, зокрема, необхідності з'ясування впливу різного співвідношення між вмістом розщеплюваного і нерозщеплюваного в рубці протеїну, а також різного співвідношення між вмістом цукру і крохмалю в раціоні корів на молочну продуктивність, на синтез бактеріального протеїну і продукцію низькомолекулярних жирних кислот у рубці, на ступінь поглинання амінокислот, глюкози і жирних кислот молочною залозою і використання їх у синтезі компонентів молока. Наявні в літературі статті з цього питання [Севастьянова Н.А, 1980; Цюпко В.В., 1981; Овчаренко Э.В., 1986, 1991; Радченков В.П., 1989; Матющенко П.В., 1992; Baldwin R.L., 1994] недостатньо висвітлюють ряд його аспектів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є фрагментом теми ДР 0196UО10484, шифр 01.01.: “Дослідити механізми субстратної регуляції процесів травлення і засвоєння поживних речовин корму для синтезу складових частин тканин організму і молока у високопродуктивних корів”, що виконувалась в лабораторії живлення корів і регуляції молокоутворення Інституту землеробства і біології тварин УААН.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи було дослідити вплив фізіологічного стану і факторів живлення на метаболічний профіль в крові і біохімічні процеси у скелетних м'язах корів та їх продуктивність.
Для досягнення цієї мети були поставленні наступні завдання:
– дослідити метаболічний профіль у кров і корів в період тільності, на початку і в кінці лактації та при різних типах годівлі;
– визначити інтенсивність синтезу і розпаду білків, синтезу ліпідів і ступінь використання жирних кислот, глюкози і амінокислот в енергетичних процесах у скелетних м’язах корів в умовах in vitro в період тільності і на вказаних стадіях лактації;
– з’ясувати вплив раціонів з різним співвідношенням розщеплюваного і нерозщеплюваного протеїну, а також з різним співвідношенням між вмістом крохмалю і цукру у раціоні корів на засвоєння поживних речовин корму, на рівень амінокислот, глюкози і жирних кислот в плазмі крові і їх поглинання молочною залозою, на продуктивність корів і склад молока.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено порівняльне дослідження інтенсивності синтезу білків і їх розпаду, інтенсивності синтезу ліпідів з різних попередників і ступеня використання мічених радіоактивним вуглецем жирних кислот, глюкози і амінокислот в енергетичних процесах у скелетних м’язах корів у період тільності, на початку і в кінці лактації. В результаті цих досліджень встановлено залежність синтезу ліпідів, синтезу і розпаду білків у скелетних м’язах корів від їх фізіологічного стану, більший вплив тільності і стадії лактації корів на синтез білків у скелетних м’язах, ніж на їх розпад. Встановлена кількісна сторона використання глюкози, жирних кислот і амінокислот у субстратному забезпеченні синтезу окремих класів ліпідів і енергетичних процесів у скелетних м’язах корів за різного фізіологічного стану. Одержано нові дані про вплив типу годівлі на метаболічний профіль у крові корів, про вплив рів годівлі на засвоєння поживних речовин корму у травному каналі корів, їх поглинання молочною залозою і використання у синтезі компонентів молока вносять значний вклад в розробку фізіолого-біохімічних основ живлення корів і можуть бути використані при створенні нової системи живлення корів. Встановлений вплив фізіологічного стану, типу годівлі і складу раціону на метаболічний профіль крові може послужити основою для розробки методів контролю лімітуючих процеси молокоутворення ланок обміну речовин.
годівлі на засвоєння поживних речовин корму у травному каналі корів, їх поглинання молочною залозою і використання у синтезі компонентів молока вносять значний вклад в розробку фізіолого-біохімічних основ живлення корів і можуть бути використані при створенні нової системи живлення корів. Встановлений вплив фізіологічного стану, типу годівлі і складу раціону на метаболічний профіль крові може послужити основою для розробки методів контролю лімітуючих процеси молокоутворення ланок обміну речовин.
Особистий внесок здобувача. Підбір і опрацювання вітчизняної і зарубіжної літератури по темі дисертаційної роботи виконані автором особисто. Дисертант самостійно визначав біохімічні показники крові корів, інтенсивність синтезу і розпаду білків, синтезу ліпідів і використання глюкози, жирних кислот і амінокислот в енергетичних процесах у скелетних м’язах корів. Дослідження впливу факторів живлення на обмін речовин в організмі корів проведено разом із співробітниками лабораторії живлення жуйних і регуляції молокоутворення Інституту землеробства і біології тварин УААН, які є співавторами деяких наукових праць дисертанта. Аналіз і обговорення отриманих даних проведено спільно з науковим керівником і завідувачем лабораторії.
Апробація результатів досліджень. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на: звітній сесії Інституту землеробства і біології тварин УААН (1997); конференціях молодих вчених вказаного інституту (1997,1998); міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми біології, ветеринарної медицини, зооінженерії та технологій продуктів тваринництва (Львів, 1997); міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених “Наукові досягнення в галузі ветеринарної медицини” (Харків, 1997); VII Українському біохімічному з'їзді (Київ, 1997), XVII conf. “Dni fyziologie hospodarskych zvierat”(Kosice, 1997); XV з’їзді Українського фізіологічного товариства (Донецьк-Львів, 1998); ІІІ міждународному симпозіумі “Біологічні механізми старіння (Харків, 1998); II міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми неінфекційної патології тварин” (Біла Церква, 1998); міжнародній конференції “Біологічні основи живлення сільськогосподарських тварин” (Львів, 1998); міжлабораторному засіданні Інституту землеробства і біології тварин УААН (1999).
Публікації результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 10 наукових робіт, в яких викладено основний зміст наукових досліджень.
Структура та об’єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 171 сторінках машинописного тексту, містить 29 таблиць, складається з вступу, огляду літератури, матеріалів і методів досліджень, власних досліджень, обговорення результатів досліджень, висновків, списку використаних джерел, який містить 408 джерел, серед яких 306 іноземні.
ВИБІР НАПРЯМКІВ ДОСЛІДЖЕНЬ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
З метою дослідження впливу фізіологічного стану і факторів годівлі на метаболічний профіль в крові і біохімічні процеси у скелетних м’язах корів проведено дві серії дослідів. Експериментальна частина першої серії дослідів роботи виконана на 57 головах великої рогатої худоби (54-х коровах і 3-х телицях) в селянській спілці “Загір’янське” Зборівського району Тернопільської області.
У першій серії дослідів проведено дослідження ряду біохімічних по-казників у крові корів в кінці першого і сьомого місяця лактації, а також у сухостійних корів у кінці дев’того місяця тільності. У крові корів на вказаних стадіях лактації і в кінці тільності визначали вміст глюкози [Балаховский И.С., 1987], неетерифікованих жирних кислот [Прохорова М.И., 1982], вільних амінокислот [Muting D., 1963], сечовини [Coulombe J.J., 1963], загальний білок сироватки крові рефрактометрично [Волгин В.И., 1974] і співвідношення окремих його фракцій методом електрофорезу на агарі [Илков А., Николов Т., 1959], загальний вміст ліпідів і співвідношення окремих їх класів методом тонкошарової хроматографії на силікагелі [Кейтс M., 1975], а також жирнокислотний склад загальних ліпідів методом газорідинної хроматографії [Кейтс M., 1975]. Вказані дослідження проведено у пасовищний і стійловий періоди (у жовтні, грудні, лютому і квітні), що дозволило з’ясувати також вплив типів годівлі і складу раціону на досліджувані показники. В жовтні місяці корови споживали злаково-бобові трави і зелену масу кукурудзи, у грудні і лютому отримували раціон силосного, в квітні - силосного і силосно-сінажного типів. Нормування годівлі проводили за деталізованими нормами [Калашников А.П. и др., 1985].
Для дослідження впливу фізіологічного стану на синтетичні і енергетичні процеси у скелетних м’язах використовували зразки чотирьохголового м'яза стегна корів і телиць, одержані шляхом біопсії [Алиев А.А., 1974].
Дослідження інтенсивності синтезу білків у скелетному м’язі проводили шляхом інкубації гомогенатів м’яза у фосфатному буфері Кребс-Рінгера, до якого додавали 1 мкКюрі D,L-3-феніл-[1-14C]-аланіну з наступним визначенням радіоактивності синтезованих білків на рідинному сцинтиляційному лічильнику LKB (Швеція) [Прохорова М.И., 1982] у толуоловому сцинтиляторі після екстракції з гомогенату ліпідів. Дослідження інтенсивності синтезу ліпідів у скелетному м’язі проводили шляхом інкубації гомогенатів м’яза в інкубаційному середовищі у фосфатному буфері Кребс-Рінгера, до якого додавали 1мкКюрі [1-14C] оцтової, [1-14C] стеаринової кислот, [6-14C] глюкози або D,L-3-феніл-[1-14C]-аланіну з наступним визначенням радіоактивності утвореного СО2 і синтезованих ліпідів на вказаному лічильнику. При цьому визначали радіоактивність окремих класів ліпідів, які після екстракції загальних ліпідів сумішшю хлороформ-метанол 2:1 [Folch G. et.al., 1957] виділяли шляхом тонкошарової хроматографії на силікагелі у системі гептан-диетиловий ефір-льодова оцтова кислота у відношенні 70:30:1 [Кейтс M., 1975].
Активність кислих (pH-3.0) і нейтральних (pH-7.0) протеаз у скелетних м’язах корів і телиць визначали шляхом інкубації гомогенатів, виго-товлених з досліджуваного м'яза відповідно в ацететному і фосфатному буферах, які містили як субстрат протеолізу відповідно гемоглобін і казеїн, з наступним визначенням у середовищі кількості тирозину [Балаян В.М., Левицький А.П., 1982]. Вміст розчинних білків у інкубаційному середовищі визначали за методом Лоурі і співавторів [Lowry О.Н. et. al., 1951].
У другій серії дослідів, виконаних у дослідному господарстві Інституту землеробства і біології тварин УААН “Чишки” вивчався вплив раціонів з різним співвідношенням, з одного боку, між вмістом цукру і крохмалю, а з другого - між вмістом легко- і важкорозщеплюваного протеїну на засвоєння поживних речовин корму і використання енергетичних і пластичних субстратів у синтезі компонентів молока. Досліди проведені методом періодів на трьох коровах чорно-рябої породи, 5-6 річного віку, з надоєм за лактацію 3800-4200 л молока.
У першому (контрольному) періоді тривалістю 30 днів годівля корів здійснювалась за раціоном, збалансованим за основними елементами живлення згідно деталізованих норм [Калашников А.П. и др., 1985]. Кількість розщеплюваного протеїну в раціоні корів становила 71%, відношення цукру до крохмалю - 1:1,6. У другому періоді (30 днів) відношення цукру до крохмалю становило 1:1,1. Зміна співвідношення досягалась шляхом введення в раціон екструдованної ячмінної і пшеничної дерті і підбором кормів. Оцукрювання крохмалю шляхом екструдування концентратів приводило до збільшення в раціоні частки моно- і дисахаридів на 13,4%. У третьому періоді (30 днів) в раціоні корів кількість важкорозщеплюваного протеїну була на 11.5% більша, ніж у контрольному періоді. Збільшення частки важкорозщеплюваного протеїну в раціоні корів досягалась шляхом введення в нього обробленої формальдегідом соняшникової макухи.
У кінці кожного періоду проводили балансові досліди з метою вивчення перетравності і засвоєння поживних речовин корму: сухої речовини, протеїну клітковини, сирого жиру, БЕР. Для біохімічних досліджень використовували кров з черевної аорти і молочної вени, кал, сечу і молоко. В крові визначали вміст оцтової кислоти [Головацький І.Д., 1961], кетонових тіл [Нательсон, 1961], неетерифікованих жирних кислот [Прохорова М.И., 1982], глюкози глюкозооксидазним методом, загальний вміст білків рефрактометрично, вміст залишкового азоту за методом К’єльдаля і сечовини [Coulombe J.J., 1963]. У молоці визначали вміст жиру, загального і залишкового азоту, азоту казеїнів, альбумінів і глобулінів, лактози, сечовини загальновживаними методами.
Отримані цифрові дані опрацьовували статистично.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ І ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Вплив фізіологічного стану і типу годівлі на метаболічний профіль в крові корів. На цьому етапі роботи було проведено порівняльне дослідження вмісту білків, ліпідів і їх метаболітів у крові корів у кінці першого, сьомого місяців лактації і в кінці дев’ятого місяця тільності при згодовуванні їм зелених кормів, раціонів силосного і силосно-сінажного типу. Протягом лактації не спостерігається достовірних змін загального білку у сироватці крові корів, хоч рівень його дещо вищий на початку лактації, що обумовлено збільшенням у цей період концентрації альбумінів (Р<0,05). Концентрація g-глобулінів була вищою в кінці лактації і тільності (Р<0,05). Вміст амінного азоту в сироватці крові корів на початку лактації більший, ніж в кінці лактації і тільності, що можна пояснити виявленим нами посиленням розпаду білків скелетних м’язів. Концентрація сечовини у плазмі крові корів у кінці лактації і тільності була значно більша при всіх типах годівлі (Р<0,05 - 0,001), ніж на початку лактації. Ці дані свідчать про підвищення ретенції азоту в організмі корів в період інтенсивної лактації, що обумовлено посиленим використанням молочною залозою циркулюючих у плазмі крові вільних амінокислот у синтезі білків молока і зниженням інтенсивності синтезу білків у скелетних м’язах. Незалежно від фізіологічного стану концентрація сечовини в сироватці крові корів при згодовуванні їм сінажу більша, ніж при згодовуванні силосу.
Загальний вміст ліпідів у плазмі крові корів у кінці першого місяця лактації був більший, ніж у кінці сьомого місяця і, особливо, в кінці сухостійного періоду при всіх типах годівлі (Р<0,01-0,05). Вміст НЕЖК у плазмі крові корів на початку лактації більший, ніж у кінці лактації і сухостійного періоду (Р<0,05), а при згодовуванні силосу - , ніж при згодовуванні сінажу і силосу (Р<0,5). Такі зміни можна пояснити посиленням мобілізації ліпідів з жирових депо корів у вказаний період у зв’язку з інтенсивною лактацією [Emery R.S., 1979, McNamara J.R., 1994].
Таблиця 1. Вміст метаболітів крові корів за різного фізіологічного стану при
силосному типі годівлі (M±m, n=10)
Досліджувані Фізіологічний стан
компоненти Початок лактації Кінець лактації Сухостійний період
Білки,% 8,37±0,22 7,87 ± 0,19 7,87± 0,26
Ліпіди,% 409±9,5 361±8,7* 324±8,3*
НЕЖК, мкмоль 225±5,7 193±6,3* 183±7,9*
Глюкоза, мг% 53,3±1,4 50,1±1,5 59,7±2,1*
Сечовина, мг% 34,8±1,3 42,2±1,7* 46,5±1,6*
Примітка. У цій і наступній таблицях *- вірогідність різних у досліджуваних значеннях показників (Р<0,05-0,001) у крові корів у кінці лактації і в сухостійний період порівняно з початком лактації.
Концентрація глюкози у плазмі крові корів на початку лактації і в кінці тільності більша (Р<0,05), ніж в кінці лактації. Це свідчить про вплив на концентрацію глюкози в плазмі крові корів фізіологічного стану, як фактора, від якого залежить ступінь використання цього моносахариду молочною залозою для синтезу лактози і молочного жиру [Halse K., 1994], а також - транспорт її через плаценту в організм плода [Hay W.W., 1984, 1988].
Нами виявлені різниці у співвідношенні окремих фракцій сироваткових білків у сироватці крові корів при згодовуванні їм раціонів силосного і силосно-сінажного типу. Разом з тим, проведені дослідження показали, що тип годівлі значною мірою впливає на жирнокислотний склад загальних ліпідів плазми крові корів. Зокрема, у загальних ліпідах плазми крові корів, яким згодовували раціон силосного типу, виявлено менший вміст пальмітинової і олеїнової і більший вміст лінолевої і ліноленової кислот, ніж у корів, яким згодовували раціон силосно-сінажного типу (Р<0,05-0,01).
В цілому результати одержані при виконанні цього етапа роботи свідчать про вплив типу годівлі і складу раціону на метаболічний профіль у крові корів, що слід враховувати при дослідженні впливу фізіологічного стану корів на вміст метаболітів у їх крові.
Вплив фізіологічного стану корів на обмін білків у скелетних м’язах в умовах in vitro. Метою цього етапу дисертаційної роботи було порівняльне дослідження, з одного боку, інтенсивності синтезу і розпаду білків у скелетних м’язах корів в кінці першого і сьомого місяців лактації, у нелактуючих корів в кінці дев'ятого місяця тільності і у 18-місячних телиць, з другого - дослідження інтенсивності синтезу ліпідів з різних попередників, з третього - дослідження ступеня використання глюкози, жирних кислот і амінокислот у енергетичних процесах у скелетних м’язах досліджуваних корів і телиць в умовах in vitro.
В результаті проведених досліджень встановлено, що радіоактивність білків при інкубації гомогенатів скелетного м’яза корів з D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіном у кінці першого місяця лактації значно менша, ніж у кінці сьомого місяця (Р<0,05) і у кінці сухостійного періоду (Р<0,01). Ці дані свідчать, що виявлене рядом авторів [Gibb M.J., 1992; Комков H.A., 1992; Waltner S.S., 1994] зменшення живої маси корів і вмісту білків в скелетних м’язах в період інтенсивної лактації в перші два місяці після отелення обумовлено не тільки посиленням розпаду м’язевих білків, а й зниженням інтенсивності їх синтезу. З одержаних результатів випливає, що підвищене поглинання амінокислот молочною залозою корів для синтезу білків молока в період інтенсивної лактації приводить до зменшення використання амінокислот у синтезі білків скелетних м’язів. Посилення інтенсивності синтезу білків у скелетних м’язах корів у кінці лактації і особливо в період тільності обумовлене стимулюючим впливом інсуліну внаслідок підвищення його рівня у крові [Bikkerstaffe R., 1993].
З приведених у таблиці 2 даних видно, що радіоактивність білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза телиць при інкубації з D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіном на 70, 43 і 31% більша (Р<0,001) порівняно до радіоактивності білків, синтезованих гомогенатами скелетних м’язів корів в кінці першого і сьомого місяців лактації і у сухостійний період. Це пояснюється впливом на інтенсивність синтезу білків у скелетних м’язах великої рогатої худоби, з одного боку, фізіологічного стану, а з другого - віку тварин. З інших аспектів одержаних нами результатів заслуговує на увагу значна радіоактивність білків після інкубації гомогенатів скелетного м'яза корів і телиць з [6-14С] глюкозою і [1-14С] оцтовою кислотою. Зокрема, радіоактивність білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза телиць,
Таблиця 2. Радіоактивність білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза корів і телиць після інкубації з різними попередниками (M±m, b-розп./100мг сир. тк./хв, n=3).
Попередники К о р о в и Телиці
білків 1-й міс.лакт. 7-й міс.лакт. сухостійні
D,L-3-феніл-[1-14С]-аланін 5520±198 6562±265* 7175±372* 9400±293*
[6-14С] глюкоза 493±19 643±22* 755±37* 534±14
[1-14С] оцтова кислота 641±30 779±29* 631±25 963±37*
корів на початку і в кінці лактації і в кінці тільності після інкубації з [6-14С] глюкозою становить відповідно 5,67; 8,98; 4,80 і 10,54% радіоактивності білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза вказаних тварин при інкубації з D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіном. Радіоактивність білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза телиць, корів на початку і в кінці лактації і сухостійного періоду після інкубації з [1-14С] оцтовою кислотою становить відповідно 10,23; 11,65; 8,82 і 8,80% радіоактивності білків, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза тварин після інкубації з D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіном. Ці дані свідчать про використання в синтезі вуглецевого скелета замінних амінокислот у скелетних м’язах корів і телиць вуглецевого ланцюга глюкози і оцтової кислоти, про вплив на ступінь цього використання фізіологічного стану і віку тварин.
З приведених в таблиці 3 даних видно, що різниці у активності кислих протеаз у скелетних м’язах корів на початку і в кінці лактації, а також в кінці сухостійного періоду статистично невірогідні (Р<0,5). На відміну від кислих протеаз, активність нейтральних протеаз у скелетних м’язах корів в кінці першого місяця лактації значно вища, ніж в кінці сьомого (Р<0,05) і особливо в кінці дев’ятого місяця тільності (Р<0,01). Ці дані свідчать про більш інтенсивний розпад м’язових білків у корів на початку лактації, який характеризується високими потребами в амінокислотах для синтезу молока.
Таблиця 3. Активність протеаз у скелетних м’язах корів і телиць
(M±m, мкмоль тирозину/г білку, n=3).
Протеази К о р о в и Телиці
1-й міс.лакт. 7-й міс.лакт. Сухостійні
Кислі 21,23±0,78 22,00±1,15 23,90±1,55 44,20±3,78*
Нейтральні 19,23±0,78 16,03±0,95* 14,00±0,81* 32,77±2,23*
Разом з цим, одержані результати свідчать про значно вищу активність кислих і нейтральних протеаз у скелетних м’язах телиць, ніж у скелетних м’язах корів, що обумовлено інтенсивним оновленням м’язових білків [Lobley, 1980].
Вплив фізіологічного стану на синтез ліпідів у скелетних м’язах корів в умовах in vitro. З приведених у таблиці 4 даних видно, що інтенсивність синтезу ліпідів у скелетних м’язах корів залежить від фізіологічного стану і більшою мірою від їх попередника. Кількісна сторона використання досліджуваних ліпогенних субстратів у синтезі ліпідів у скелетних м’язах корів і телиць специфічна для кожного з них зокрема. Так, радіоактивність ліпідів, синтезованих гомогенатами скелетних м’язів корів в кінці першого місяця лактації при інкубації з [1-14С] оцтовою і [1-14С] стеариновою кислотами нижча, а при інкубації з [6-14С] глюкозою і D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіном - вища, порівняно до радіоактивності ліпідів, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза корів в кінці сьомого місяця лактації і особливо в кінці тільності. Оскільки оцтова кислота і довголанцюгові вільні жирні кислоти вносять найбільший вклад у субстратне забезпечення синтезу ліпідів у тканинах жуйних, в тому числі у молочній залозі, то з одержаних нами результатів випливає, що виявлене збільшення використання [1-14С] оцтової і [1-14С] стеаринової кислот у синтезі ліпідів гомогенатами скелетних м’язів корів у кінці лактації і сухостійного періоду обумовлене зменшенням їх використання у синтезі ліпідів молока. При цьому звертає на себе увагу паралелізм у змінах інтенсивності синтезу білків і ліпідів у скелетних м’язах корів при змінах їх фізіологічного стану, що обумовлено важливим значенням білків і фосфоліпідів, як структурних компонентів клітин.
Представлені у таблиці 4 дані свідчать про високий ступінь використання в синтезі ліпідів у скелетних м’язах корів в умовах in vitro не тільки [1-14С] оцтової і [1-14С] стеаринової кислот, а й D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіну і [6-14С] глюкози. Радіоактивність ліпідів, синтезованих з вказаних попередників у скелетних м’язах корів зменщується у ряді: [1-14С] стеаринова кислота, [1-14С] оцтова кислота, [6-14С] глюкоза, D,L-3-феніл-[1-14С]-аланін, що свідчить про основну роль довголанцюгових жирних кислот у синтезі
Таблиця 4. Радіоактивність загальних ліпідів, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза корів і телиць після інкубації з різними попередниками (M±m, b-розп./100мг сир.тк./хв,n=3).
Попередники К о р о в и
ліпідів 1-й міс.лакт. 7-й міс.лакт. сухостійні
[1-14С] оцтова кислота 977±42 1090±54 1178±47*
[6-14С] глюкоза 615±27 524±24* 561±19
[1-14С] стеаринова кислота 2615±130 2878±116 3328±158*
D,L-3-феніл-[1-14С]-аланін 964±39 715±22* 752±44*
у скелетних м’язах корів і телиць. Разом з тим, з одержаних нами результатів випливає, що ацетил-СоА у скелетних м’язах корів утворюється не тільки шляхом активації оцтової кислоти, яка є продуктом рубцевої ферментації і після всмоктування попадає у внутрішньоклітинний пул ліпогенних субстратів, а також в процесі метаболізму глюкози і амінокислот, зокрема, фенілаланіну.
В результаті проведених досліджень встановлено, що інтенсивність синтезу окремих класів ліпідів у скелетних м’язах корів і телиць залежить, з одного боку, від особливостей метаболізму досліджуваних ліпогенних субстратів, а з другого - від фізіологічного стану тварин. Це положення ілюструють дані, приведені у таблиці 5, з яких видно, що при інкубації гомогенатів досліджуваного скелетного м’яза корів з [1-14С] оцтовою кислотою 14,72-29,03% радіоактивної мітки виявлено у фосфоліпідах, 6,14-15,03% - у моно- і диацилгліцеролах, 9,53-20,14% - у триацилгліцеролах, 23,03-31,89% - у неетерифікованих жирних кислотах, а у вільному і етерифікованому холестеролі - відповідно 8,99-20,36 і 8,04-13,00%. При інкубації гомогенатів скелетного м’яза телиць з [1-14С] оцтовою кислотою радіоактивність синтезованих фосфоліпідів, моно- і диацилгліцеролів, НЕЖК, триацилгліцеролів, вільного і етерифікованого холестеролу становить відповідно 20,14; 7,63; 23,09; 20,14; 13,43 і 15,63% загальної радіоактивності вказаних класів ліпідів. Приведені дані свідчать про високу інтенсивність синтезу у скелетних м’язах корів і телиць не тільки фосфоліпідів, які є структурними компонентами, а і всіх класів нейтральних ліпідів, особливо холестеролу і триацилгліцеролів. Високий відносний вміст неетерифікованих жирних кислот у скелетних м’язах корів і телиць, синтезованих з оцтової
Таблиця 5. Радіоактивність окремих класів ліпідів, синтезованих гомогенатами скелетного м’яза телиць, лактуючих і сухостійних корів при інкубації з [1-14С] оцтовою кислотою (M±m, n=3).
Класи ліпідів Корови Телиці
1-ий міс. лакт. 7-ий міс. лакт. сухостійні
Фосфоліпіди, а в 144±4,7 14,72 292±10,5* 26,71 342±12,9* 29,03 174±4,5* 20,14
Моно- і диацил- а гліцероли, в 60±1,9 6,14 102±4,3* 9,30 177±8,4* 15,03 66±2,1 7,63
Вільний а холестерол в 199±6,6 20,36 96±3,9* 8,99 152±4,2* 12,93 116±6,1* 13,43
НЕЖК а в 312±8,2 31,89 309±10,4 28,31 300±12,6 25,45 199±5,4* 23,09
Триацил- а гліцероли в 135±4,9 13,81 193±7,2* 17,70 112±4,4 9,53 174±8,3* 20,14
Етерифікований а холестерол в 127±5,1 13,00 98±3,3* 8,99 95±4,5* 8,03 135±5,0 15,63
Примітка: а - радіоактивність (b-розп./100мг сир.тк./хв),
в - % від загальної радіоактивності.
кислоти свідчить про відносно низький ступінь їх використання у процесах ацилювання при синтезі ліпідів.
Отримані дані (табл. 5) свідчать про значний вплив фізіологічного стану на інтенсивність синтезу деяких класів ліпідів у скелетних м’язах корів. Зокрема, відносна інтенсивність синтезу вільного і етерифікованого холестеролу з [1-14С] оцтової кислоти у скелетних м’язах корів на початку лактації вища, а інтенсивність синтезу фосфоліпідів і триацилгліцеролів, моно- і диацилгліцеролів - нижча, ніж в кінці лактації. Ці різниці можна пояснити низькою інтенсивністю синтезу білків у скелетних м’язах корів на початку лактації, оскільки синтез білків і фосфоліпідів у тканинах тварин при дії гормонів стимулюється однаковою мірою [Tata J.R., 1972]. Посилення синтезу фосфоліпідів у скелетних м’язах корів в кінці лактації і в сухостійний період корелює з виявленим нами посиленням синтезу білків, що вказує на наявність певного зв’язку між вказаними процесами, які зв’язані з відновленням живої маси корів і ростом плода. При цьому звертає на себе увагу зниження інтенсивності синтезу триацилгліцеролів у скелетних м'язах корів у кінці тільності, що обумовлено посиленням їх синтезу у жировій тканині [Матющенко П.В., 1992].
Вплив фізіологічного стану на енергетичні процеси у скелетних м’язах корів і телиць в умовах in vitro. Вклад досліджуваних енергетичних субстратів у забезпечення потреби скелетних м’язів корів і телиць в метаболічній енергії зменшується в ряді: [1-14С] стеаринова кислота, [1-14С] оцтова кислота, [6-14С] глюкоза, D,L-3-феніл-[1-14С]-аланін. При цьому враховано, що в процесі окиснення молекули [1-14С] стеаринової і [1-14С] оцтова кислот, [6-14С] глюкози і D,L-3-феніл-[1-14С]-аланіну утворюється відповідно 9, 1, 2 і 2 молекули ацетил-СоА, з яких лише одна молекула мічена радіоактивним вуглецем. З цих даних випливає, що довголанцюгові жирні кислоти вносять значно більший вклад у субстратне забезпечення енергетичних процесів у скелетних м’язів корів і телиць, ніж інші енергетичні субстрати, зокрема, оцтова кислота, глюкоза і амінокислоти. Продукція СО2 за рахунок окиснення досліджуваних енергетичних субстратів, за винятком фенілаланіну, у скелетних м’язах корів в кінці лактації і особливо у сухостійний період значно більша, ніж на початку лактації. Зокрема, продукція СО2 за рахунок окиснення [1-14С] оцтової кислоти, [6-14С] глюкози і [1-14С] стеаринової кислоти у скелетних м’язах сухостійних корів відповідно в 1,45; 1,34 і 1,27 рази більша, ніж у скелетних м’язах корів на першому місяці лактації. Підвищення використання вказаних субстратів в енергетичних процесах у скелетних м’язах
Таблиця 6 - Радіоактивність СО2, утвореного гомогенатами скелетного м’яза телиць, лактуючих і сухостійних корів при інкубації з різними енергетичними субстратами (M±m, b-розп./100мг сир.тк./хв,n=3).
Енергетичні Корови Телиці
субстрати 1-йміс.лакт. 7-ий міс. акт. сухостійні
[1-14С] оцтова кислота 234±6,3 302±10,9* 341±9,7* 321±11,4*
[6-14С] глюкоза 119±3,8 136±4,5* 160±5,9* 170±3,6*
[1-14С] стеаринова кислота 197±5,9 224±5,0* 324±10,4* 297±8,2*
D,L-3-феніл-[1-14С]- аланін 130±5,2 135±4,3 126±6,1 147±5,4*
корів у сухостійний період можна пояснити виявленим нами підвищенням у цій тканині інтенсивності синтезу білків і ліпідів. Це обумовлено тим, що синтез білків і ліпідів у тканинах тварин - енергозалежні процеси, в яких використовується енергія АТФ, що узгоджується з виявленою нами високою продукцією 14СО2 за рахунок окиснення всіх досліджуваних енергетичних субстратів у скелетних м’язах телиць, у яких виявлений найбільш інтенсивний синтез білків. Отже, інтенсивність енергетичних процесів у скелетних м’язах корів в умовах in vitro значною мірою залежить від їх фізіологічного стану.
Вплив факторів живлення на метаболічний профіль у крові корів, засвоєння поживних речовин корму і використання їх у синтезі компонентів молока. У результаті проведених досліджень встановлено, що звуження відношення між вмістом цукру і крохмалю в раціоні корів з 1:1,6 (перший період) до 1:1,1 (другий період) привело до збільшення перетравності сирого протеїну з 66,9 до 71,1% і незначного зниження перетравності сухої речовини, клітковини, сирого жиру, БЕР в раціоні..
У вмістимому рубця корів в другому періоді, порівняно до першого, виявлена більша концентрація білкового азоту, летких жирних кислот і цукрів та менша концентація аміаку і небілкового азоту (Р<0,05-0,001). Ці дані свідчать про існування зв'язку, з одного боку, між процесами ферментації наявних у кормах вуглеводів, в результаті якої утворюються низькомолекулярні жирні кислоти (ЛЖК), а з другого - між синтезом бактеріального протеїну.
Зміна відношення цукру до крохмалю в раціоні корів значною мірою вплинула на вміст деяких досліджуваних метаболітів у крові і ступеня їх поглинання молочною залозою, про що свідчать виявлені нами різниці у їх концентрації в крові черевної аорти і молочної вени. Зокрема, у крові черевної аорти корів виявлено більший вміст білків, кетонових тіл, оцтової кислоти, глюкози і менший - залишкового азоту і сечовини (Р<0,05-0,001). Зниження концентрації останніх метаболітів вказує на більшу ретенцію азоту в організмі корів при збільшенні частки цукру в їх раціоні. При цьому спостерігалося значно більше поглинання молочною залозою білків, глюкози, НЕЖК, оцтової кислоти (Р<0,05-0,01), що обумовило підвищення вмісту жиру і лактози в молоці відповідно на 9,7 і 10,8% .
Одержані нами результати свідчать про більш ефективне використання цукру, ніж крохмалю в енергетичних процесах мікроорганізмами в рубці і збільшення продукції метаболітів - попередників синтезу компонентів молока.
У третьому періоді збільшення частки важкорозщеплюваного протеїну у раціоні корів приводило до збільшення коефіцієнту засвоєння сирого протеїну на 14,5%. Показано, що включення в раціон корів "захищеної" макухи впливало на вміст доступного для засвоїння протеїну і синтез бактеріального ротеїну в рубці [Корінець Ю. Я. і ін., 1997]. При цьому у постпілоричному хімусі спостерігалося зростання кількості сирого протеїну. Збільшення поступлення останнього в 12-палу кишку обумовлено зменшенням розщеплення протеїну в рубці.
При споживанні коровами кормів з більш низькою розщеплюваністю протеїну у вмістимому рубця зменшується рівень аміаку і небілкового азоту (Р<0,05), в крові знижується концентрація залишкового азоту (з 31,61 до 29,79 мг%) і сечовини (з 14,74 до 13,19 мг%), що свідчить про краще використання азоту тваринами.
Коефіцієнт засвоєння сухої речовини у травному каналі корів у третьому періоді був менший на 4,5%, сирої клітковини - на 1,0%, сирого жиру – на 2,9%, БЕР – на 2,7%, ніж у корів у першому періоді. Це пояснюється зниженням інтенсивності ферментативних процесів у рубці корів у третьому періоді внаслідок зменшення в їх раціоні частки легкорозщеплюваного протеїну, який є основним джерелом азоту для росту мікроорганізмів у рубці і синтезу бактеріального протеїну [Leng R.A., 1984; Bull L.S., 1985], і пригніченням синтезу мікробного протеїну при застосуванні формальдегіду для захисту кормового білка. При зниженні частки легкорозщеплюваного протеїну в раціоні корів виявлено незначне збільшення концентрації летких жирних кислот у вмістимому рубця і концентрації оцтової кислоти в крові. Поглинання її молочною залозою корів порівняно з контрольним періодом було вищим на 28%. Вміст жиру в молоці корів при цьому зростав на 20% , лактози - на 16%.
З одержаних результатів випливає, що споживання коровами кормового протеїну, захищеного від надмірного розщеплення в рубці приводить до більшого поступлення його в тонкий кишечник і більш ефективного його використання.
|
