WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

Влияние возраста и физиологического состояния животных на активность ферментных систем клеток, тканей и органов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи





МОСЯГИН ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ





ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ЖИВОТНЫХ НА АКТИВНОСТЬ

ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ

КЛЕТОК, ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ


03.03.01 физиология

03.01.04 биохимия




АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук













Москва - 2010




Работа выполнена на кафедре физиологии животных ФГОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (ФГОУ ВПО МГАВМиБ)

Научные консультанты:

доктор биологических наук,

профессор Максимов Владимир Ильич

доктор биологических наук,

профессор Фурман Юрий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

профессор Шевелев Николай Серафимович

доктор биологических наук,

профессор Шапошников Андрей Александрович

доктор биологических наук,

профессор Воробьева Светлана Владимировна


Ведущая организация:

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных»

Защита диссертации состоится «____» ____ 20__ г. в ____ часов на заседании совета по защите диссертаций Д 220.042.04 при ФГОУ ВПО МГАВМиБ (109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23, тел. 377-93-83).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАВМиБ.

Автореферат разослан «__» _____ 20__ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Фомина В.Д.

1. Общая характеристика работы


Актуальность работы. В настоящее время все более очевидной становиться важная и многообразная роль ферментных систем среди различных факторов, участвующих в регуляции и интеграции процессов развития и жизненных отправлений организма. На механизмах, основу которых составляют ферментные системы, базируется раскрытие в онтогенезе путей реализации наследственной информации, регуляции роста и развития, гомеостаза (Свечин К.Б, Аршавский И.А., Квасницкий А.В. и соавт., 1967; Никитин В.Н., 1975; Лысов В.Ф., 1977, 1996, 2004; Кузнецов А.И., 1986; Максимов В.И., 1999-2002, 2004, 2005; Максимов В.И. и др., 1999-2010; Гудин В.А., 2006; Torronteras S.R.et al., 1993). В частности, характерные периоды более быстрого и замедленного роста и развития органов и организма в целом в определенной степени связаны с активностью ферментных систем.

Известно, что активность этих систем зависит от степени воздействия различных факторов внешней и внутренней среды клетки, таких как изменение рН, концентрации субстрата, химическая модификация молекул, наличие специфических активаторов и ингибиторов, изменения проницаемости мембран, скорости деградации молекул фермента, индукции и репрессии биосинтеза белка молекул ферментов и др. (Чернов Н.Н., 1996; Болдырев А.А., 1997). Степень влияния этих факторов во многом определяется экзогенными и эндогенными условиями существования, оказывающими воздействие на организм, к ним относят: возраст, тип кормления, состояние гормонального фона, физиологическое состояние, периодов репродуктивной деятельности животных, стресс, нарушения метаболизма и др. Таким образом, активность ферментов, играет ведущую роль в реализации механизмов биохимической адаптации, обеспечивающих существование организма в постоянно изменяющейся внешней среде (А.М. Мороз, 1984; A.C. Swann, 1985 и др.; М.Н. Маслова и др, 1991; И.И. Мавров и др., 2002; Е.А. Силиванова, 2006; Д.Н. Кыров, 2006 и др.; Максимов В.И., 2002, 2006, 2008).

Одним из основных свойств живой клетки является избирательный транспорт веществ и энергии в клетку из внешней среды, ведущую роль в которых играет активный транспорт, осуществляемый ферментными системами мембран (ионными насосами), интегральными компонентами которых являются АТФазы. АТФ-зависимые ионные насосы, представляющие комплекс ферментов, обеспечивают как первичный транспорт катионов (H+, Na+, K+, Ca2+) и анионов (Cl-, HCO3-) против их электрохимических градиентов, так и вторично-активный перенос через мембрану в клетку сахаров, аминокислот, органических кислот, за счет энергии трансмембранного градиента концентрации ионов Na+. С работой АТФаз так же связана генерация биотоков, трансмембранного потенциала и передача нервного импульса, процессы сопряжения окислительного фосфорилирования. Накоплено большое количество сведений по изучению транспорта ионов и функционированию Mg2+-, Ca2+-, Na+,K+-, H+–АТФаз (Кагава Я., 1985; Болдырев А.А. и др., 1985, 1998; Вишняков С.И., 1989; Skou J.C. et al., 1992; Скулачев В.П., 1989, 2001; Опритов В.А., 1996; Цвилиховский М.И., 1997; Владимиров Ю.А., 1998; Чизмаджеев Ю.А., 2000, Лопина О.Д., 1997, 1999, 2001; Schiener-Bobis G., 2002; Jorgensen P.L. et al.,2003; Рубцов А.М., 2005 и др.).



Показатель активности АТФазных ионных насосов является очень чутким критерием оценки метаболического состояния организма. Для обеспечения процессов активного транспорта питательных веществ необходимы существенные затраты энергии, которые составляют до 40 % от суммарной энергии, поступившего корма. Существенное влияние на активность транспортных АТФаз оказывает обеспеченность животных белком различного качественного состава (Максимюк Н.Н., 1998; Фурман Ю.В., 2001).

Среди питательных веществ корма, влияющих на организм животных, ведущая роль принадлежит белку, он обеспечивает жизнедеятельность организма и способствует его росту. Роль белка особенно значима для организма птицы. В отличие от других животных птица нуждается в постоянном поступлении в организм большого количества полноценного белка. Более интенсивный обмен веществ в расчете на единицу массы тела птицы определяет и ее более высокую продуктивность. Известно, что 80 % протеина в рационах птицы приходится на долю растительных кормов, однако они имеют дефицит по ряду аминокислот и нуждаются в обогащении ими. Недостаток или избыток (имбаланс) аминокислот в рационе сопровождается нарушением обмена веществ, значительными потерями продуктивности, перерасходом кормов, снижением жизнеспособности организма, рентабельности производства в целом (Архипов А.В., 1984, 2007; Лемешева М., 2006).

Дальнейший прогресс птицеводства во многом зависит от использования новых ресурсосберегающих технологий. Это в свою очередь связано с решением проблемы дефицита кормового протеина и аминокислот за счет расширения их производства и повышения эффективности их использования (Фисинин В., 2006, 2007, Гальперн И.Л., 2009). Эту проблему в значительной степени можно решить за счет рационального использования отходов кожевенной промышленности. На предприятиях легкой промышленности их накапливается большое количество, они не только не используются, но и являются источником загрязнения окружающей среды. Производство белковых кормовых добавок из этих отходов является перспективным направлением рационального использования вторичных ресурсов (Фурман Ю.В., 2001;Бикташев Р.У., 1985).

Активность транспортных АТфаз в значительной степени зависит от изменения состава внутренней среды клетки, наблюдаемой во многих патологических процессах и в частности при воспалительных заболеваниях, что часто наблюдается у свиней (Орлянкин Б.Г., 2009; Straw B.E., 2006; Кабанов В.Д., 2001, Мисайлов В.Д., 2000).

Известно, что в воспалительный процесс вовлекаются многие биохимические компоненты, и в первую очередь ферментные системы. При повреждении клеточных мембран тканей в стадии альтерации в формирующемся очаге воспалительного процесса отмечается резкое снижение энергетических процессов и уменьшением количество ресинтезированного АТФ, вследствие реакции сосудов и развития ишемии. Это свою очередь оказывает существенное влияние на все энергозависимые процессы в клетке и ее органоидах. Нарушение структуры мембран приводит к нарушению механизмов транспорт ионов и метаболитов, накапливаются промежуточные метаболиты, отмечается распад сложных органических соединений на более простые. В результате физико-химические характеристики тканей очага воспаления резко изменяются. Повышается осмотическое и онкотическое давление, вследствие накопления одновалентных ионов (Cl-, Na+, H+, K+) при одновременном уменьшении Ca2+, Mn2+, Mg2+, что лежит в основе развития в последующем механизмов экссудации. Повышению проницаемости биологических мембран приводит к выравниванию градиента концентрации ионов и выходу содержимого клеточных органоидов наружу. Особое значение в развитии воспалительного процесса, на стадии альтерации, играют лизосомы, содержащие большое число гидролитических ферментов, выход которых в цитоплазму приводит к лизису клетки и близлежащих тканей (Протасова Т.Н., 1975; Серов В.В. и Пауков В.С., 1995).

Анализируя все вышесказанное, следует отметить, вместе с тем, что еще нет сведений об особенностях влияния возраста и физиологического состояния в конкретные фазы постнатального онтогенеза на активность ферментных систем клеток органов и тканей различных видов животных. Нет данных по такому важному вопросу, как изменение активности ферментных систем клеток тканей и органов при действии чрезвычайных факторов среды, приводящих к развитию воспалительного процесса. При этом такие факторы могут быть эндогенного и экзогенного характера, патогенетические, предрасполагающие и сопутствующие. К ним относят различные физические, химические и биологические воздействия, приводящие к развитию стресса, нарушению обмена веществ, токсикоамз, метаболической иммунодепрессии, технопатий, эндокринных заболеваний, послеродовых и других органопатологий (Плященко С.И. и др, 1983, 1988; Онегов А.П. и др., 1984; Юрков В.М., 1988; Ярилин А.А., 1989; Жаров А.В., 1998; Идрисов Г.З., 1998; Хаитов Р.М., 2000; Кармолиев Р.Х., 2002, 2005; Галактионов В.Г., 2005; Mafayer J.R. et al., 1987).





В связи с этим вполне очевидна актуальность исследования активности ферментных систем клеток тканей и органов в постнатальном онтогенезе у птиц и свиней в зависимости от физиологического состояния и действия чрезвычайных факторов среды.

Цель работы - выявление особенностей становления физиолого-биохимических процессов и функций в организме разных видов животных в постнатальном онтогенезе, связанных с активностью ферментных систем их клеток тканей и органов в зависимости от физиологического состояния, кормления и влияния чрезвычайных факторов среды.

Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:

1. Установление видовых особенностей функционирования АТФазных ферментных систем клеток, тканей и органов птиц и свиней.

2. Выявление активности ферментных систем (АТФаз) в ядерных и цитоплазматических мембранах эритроцитов цыплят-бройлеров, специфичности влияние ионного состава среды инкубации и ингибиторов на её активность.

3. Исследование особенности функционирования ферментных систем (АТФаз) в ядерной и цитоплазматической мембранах эритроцитов цыплят бройлеров в зависимости от возраста, а так же скармливания пептидной кормовой добавки из отходов кожевенного производства (ПКД) и сукцината натрия.

4. Выявление активности ферментных систем (АТФаз) в клетках тканей и органов цыплят-бройлеров в зависимости от возраста и скармливания ПКД.

5. Исследование активности ферментных систем клеток (АТФаз, протеаз, аминотрансфераз, фосфатаз и рибонуклеаз) в зависимости от физиологического состояния половой системы свиноматок.

6. Изучение активности ферментных систем клеток (АТФаз, протеаз, аминотрансфераз, фосфатаз и рибонуклеаз) в зависимости от действия чрезвычайных факторов, приводящих к развитию воспалительных процессов половой системы свиноматок.

7. Выявление локализации ферментных систем (АТФаз, фосфатаз) клеток эндометрия свиноматок в зависимости от влияния чрезвычайных факторов среды.

8. Исследование содержания нуклеиновых кислот в клетках эндометрия свиноматок в зависимости от физиологического состояния и действия чрезвычайных факторов среды.

Научная новизна работы. Впервые установлена видовая особенность активности ферментных систем клеток тканей и органов, которая имеет свое своеобразие у птиц и свиней.

В ядерных и цитоплазматических мембранах эритроцитов цыплят-бройлеров выявлены АТФазы, активируемые ионами Mg2+-, Na+, K+-, Ca2+- и HCO3-. АТФазы цитоплазматических и ядерных мембран эритроцитов цыплят имеют существенные различия, проявляющиеся во влиянии на них ионов Na+ и K+. Так, ионы Na+,K+ детерминируют АТФазную активность цитоплазматических мембран на 97%, ионы Ca2+ - на 87% и HCO3- анион - на 96% с высокой степенью достоверности. Активность АТФазы ядер не зависела от наличия в среде инкубации ионов Na+,K+ и Ca2+ (P>0,05) и была детерминирована ионами HCO3- на 96% (P<0,01).

У цыплят-бройлеров выявлена АТФазная активность и особенности функционирования в ядерных и цитоплазматических мембранах эритроцитов Mg2+-, Na+, K+-; Ca2+- и HCO3-- АТФаз при обычном кормлении и на рационах, содержащих сукцинат натрия и протеиновую кормовую добавку из отходов кожевенного производства. Применение сукцината и протеиновой кормовой добавки из отходов кожевенного производства способствует усилению обменных процессов в организме цыплят-бройлеров, отражающихся на активности АТФаз мембранных структур эритроцитов и показателях продуктивности.

У свиноматок выявлена функциональная активность Mg2+-, Na+, K+-, Ca2+- и HCO3–- АТФаз ядер, митохондрий и лизосом клеток эндометрия свиноматок в период различных стадий полового цикла, а также при наличии острого и хронического воспаления. При этом установлено:

- что активность изучаемых АТФаз изменяется в зависимости от половой цикличности и характера воспалительного процесса в эндометрии;

- наличие взаимосвязи активности АТФаз и протеаз, аминотрансфераз и фосфатаз клеток эндометрия свиноматок в динамике полового цикла, а также при наличии острого катарального эндометрита;

- зависимость ферментативной активности протеаз, аминотрансфераз и фосфатаз от их локализации, стадии полового цикла и рН среды;

- изменение активности протеаз, аминотрансфераз и фосфатаз, отражающееся на активности АТФаз ядер, митохондрий и лизосом клеток эндометрия свиноматок при остром катаральном эндометрите.

Получены новые данные о содержании и распределении в тканях эндометрия свиноматок ДНК и РНК в различные стадии полового цикла и при остром послеродовом эндометрите. Установлено, что скорость аутолиза нуклеиновых кислот в эндометрии свиноматок изменяется в зависимости от стадии полового цикла и наличия воспалительного процесса.

Теоретическая и практическая значимость работы. Выполненные исследования носят фундаментальный характер и содержат новые решения актуальной научной проблемы выяснения становления физиолого-биохимических механизмов активного транспорта ионов.

Установленные особенности физиолого-биохимических механизмов активного транспорта с участием АТФазных ионных насосов с возрастом, кормлением, физиологическим состоянием необходимы для решения практических задач по созданию нормальных условий содержания животных, обеспечивающих полное проявление их генетических потенциальных возможностей.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.