Details of the release of antistress properties of a biologically active iodine in a chicken embryos

Full Text

Развитие эмбрионов кур протекает в основном вне организма матери, во внешней среде, под единственной защитой яйцевых оболочек. Эмбриогенез сопровождается множеством морфофункциональных и физиолого-биохимических перестроек, и зародыши поэтому на разных стадиях эмбрионального развития подвергаются воздействию различных стресс-факторов. Соответственно в организме эмбрионов кур нарушение гомеостатического соотношения процессов образования реактивных форм кислорода и активности антиоксидантных систем биохимической адаптации (ферментативной и неферментативной) приводит к агрессивному развитию оксидативного стресса [1, 2].

Снижение чрезмерного образования свободных радикалов возможно при оптимальном уровне антиоксидантов. Большую группу данных биологически активных веществ составляют некоторые соединения фенольного типа, содержащие одну или несколько гидроксильных групп, в частности, витамины Е и К, убихиноны, тиреоидные гормоны [3]. Таким образом, тиреоидные гормоны обладают антиоксидантной активностью благодаря наличию в их молекулах фенольных групп (рис.). Исследования показывают, что тиреоидные гормоны служат важным звеном антистресс-системы организма и их антистрессовый эффект имеет универсальный характер, а его молекулярной основой является активация локальных стресс-лимитирующих систем – белков теплового шока и антиоксидантных, обусловленная специфическим воздействием йодтиронинов на генетический аппарат клеток [4].

 

Центральные аспекты действия йодтиронинов при высокой интенсивности свободнорадикальных процессов и липопероксидации (Составители: Индюхова Е.Н., Азарнова Т.О., Максимов В.И.; по данным Клопова М.И., Максимова В.И., 2012; Городецкой И.В., 2006, Дроздовой Т.Б. и др., 1989, Gredilla R. и др., 2001).

 

Табл. 1. Тиреоидный статус у цыплят суточно+го возраста (n=5)

Показатель	Группа
	контрольная 1	опытная 1	контрольная 2	опытная 2
Т4 общий, нмоль/л	15,96±0,04	19,31±0,03**	12,22±0,04	15,06±0,05*
Т3 общий, нмоль/л	0,0164±0,05	0,0217±0,03*	0,0121±0,03	0,0152±0,03**
Т4 свободный, пмоль/л	5,79±0,02	7,34±0,02*	4,25±0,02	5,66±0,02*
Т3 свободный, пмоль/л	9,89±0,30	11,63±0,20*	7,42±0,10	8,97±0,11**
ТТГ, мМЕ/л	0,010±0,001	0,011±0,001	0,007±0,001	0,009±0,001

 

Активный центр тиреоидных гормонов – йод [5], поступающий в организм с различными веществами. В наших исследованиях в качестве дополнительного источника йода был экстракт ламинарии, содержащий данный микроэлемент в органически связанной форме. Йод в органически связанной форме – это биологически активный элемент, который благодаря ковалентной связи способен проявлять многообразные физиолого-биохимические эффекты. Йод, встроенный в молекулу аминокислоты тирозина или гистидина, имеет положительную валентность. Следует отметить, что биологической активностью обладает лишь йод в положительно валентной форме [6, 7].

Исследования Н.П. Лысенко. и Л.В. Рогожиной [8]. показали, что неорганическая форма йода (I¹³¹) накапливается щитовидной железой крыс менее интенсивно, чем встроенный в тирозиновые остатки казеина I¹²⁵. Это, очевидно, связано с затратой энергии при переносе отрицательно заряженного иона I¹³¹. Перенос же аминокислот в клетки осуществляется посредством облегченной диффузии при участии мембранных молекул-переносчиков

Специфическая уникальная роль йода в положительно одновалентной форме состоит в реализации тиреоидного гормонального эффекта [5, 7]. Следует обратить внимание на возможности биологически активного йода корректировать физиолого-биохимическое становление организма цыплят, развивающихся при различных температурах во время инкубации при использовании оптимальных концентраций биологически активного йода до инкубации и на ее 19-е сутки.

Цель работы – сопоставить особенности реализации и степень проявления антистрессовых свойств биологически активного йода у цыплят суточного возраста, развивающихся при действии одного из наиболее опасного микроклиматического стресс-фактора во время искусственной инкубации яиц и при стандартном режиме инкубации.

Методика. Научно-производственные эксперименты проводили в условиях племенного птицеводческого завода «Птичное». Для первого опыта отобрали две партии (контрольная и опытная) яиц яичного кросса по 544 шт. в каждой, которые инкубировали при стандартном режиме (температура – 36,7-38,1 ^oC; относительная влажность – 55-60 %) в машинах ИУП-Ф-45, ИУВ-Ф-15. Для проведения второго опыта отобрали две партии (контрольная и опытная) яиц по 500 шт. в каждой, которые инкубировали при следующих параметрах: температура – 40,0±0,1 ^oC, относительная влажность воздуха – 55-60% в инкубаторе R-com Maru-1000. Опытные партии яиц орошали до инкубации и на ее 19-е сутки оптимальными растворами биологически активного йода [9, 10]. Яйца, использованные в экспериментах, отобраны от одного родительского стада кросса Шейвер 2000 при соблюдении равенства массы, сроков снесения и хранения. Яйца по комплексу основных показателей соответствовали нормативам, подтверждающим их качество как инкубационного яйца.

В ходе исследований учитывали основные показатели биологического контроля: отходы инкубации (неоплодотворенные яйца, кровяные кольца, замершие, задохлики и слабые); выводимость яиц и вывод цыплят. В суточном возрасте от цыплят из контрольных и опытных групп брали пробы крови для проведения биохимических анализов по общепринятым методикам [11]. Биохимический анализ крови выполнен на анализаторе Siemens Dimension RL Max (Германия). Концентрацию тиреоидных гормонов определяли на иммуноферментном анализаторе STAT FAX 2100 (США), концентрацию продуктов перекисного окисления липидов – спектрофотометром СФ-26. Измерение ректальной температуры проводили медицинским электронным термометром (B. WELL, WT-04 STANDART).

Статистическая обработка данных осуществлена с использованием критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение. Рост и развитие организма кур яичного кросса в разные периоды его становления во многих случаях зависит от воздействия стресс-факторов, для предотвращения негативного влияния которых определенную роль играют гормоны щитовидной железы [10, 12]. Щитовидная железа, секретируя тиреоидные гормоны от самого зарождения живого организма и на протяжении жизни, выполняет многогранные функции: определяет успешное вылупление цыплят; контролирует у эмбрионов кур переход от хорионаллантоисного дыхания к легочному; реализует компенсаторно-приспособительные реакции зародышей при меняющихся условиях окружающей среды [13].

Исследование функционального состояния щитовидной железы у цыплят суточного возраста определило увеличение уровня тиреоидных гормонов у особей опытных групп в соответствии с диапазоном референтных значений (табл. 1). По результатам двух экспериментов у цыплят установлено отсутствие достоверных различий по уровню тиреотропного гормона (ТТГ), но выявлены значимые изменения по уровню гормонов щитовидной железы между контрольной и опытной группами, что свидетельствует о стимулирующем влиянии экстракта ламинарии на щитовидную железу кур. Усиление функциональной активности этой железы (в пределах референтных значений) наблюдали у цыплят опытной группы 1 при стандартных режимах инкубации по сравнению с контрольной группой 1. Так, Т₄ общий был выше на 20,99 % (р<0,01), Т₃ общий и Т₄ свободный – в 1,3 раза (р<0,05), Т₃ свободный – 17,59 % (р<0,05).

Результаты исследований гормональной активности щитовидной железы у цыплят суточного возраста опытной группы 2 выражаются в повышении уровня тиреоидных гормонов, в частности: Т₃ общего  в 1,3 раза (р<0,01), Т₃ свободного – на 20,9 % (р<0,01), Т₄ общего – на 23,2 % (р<0,05), Т₄ свободного – в 1,3 раза (р<0,05) по сравнению с контрольной группой 2.

 

Табл. 2. Показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защитной системы  у цыплят суточного возраста (n=5)

Показатель	Группа
	контрольная 1	опытная 1	контрольная 2	опытная 2
АОА, %	43±1,94	55±1,92*	46±1,67	58±1,08**
ИДС, ед.опт.пл./мл	5,38±0,13	4,43±0,15**	5,94±0,11	5,42±0,12*
ДК, ед.опт.пл./мл	1,61±0,04	0,94±0,04***	1,86±0,04	1,34±0,05***
ТК, ед.опт.пл./мл	1,91±0,13	1,29±0,11*	1,04±0,10	0,87±0,12
ОДК, ед.опт.пл./мл	1,32±0,13	0,89±0,10	0,90±0,06	0,62±0,04*
ОШ, ед.опт.пл./мл	0,68±0,03	0,35±0,02***	1,16±0,05	0,85±0,03**

 

Физиологически активная форма йодсодержащих гормонов – трийодтиронин. Достоверное повышение функциональной активности щитовидной железы отмечено у цыплят из опытной группы 2 (8,97±0,11 пмоль/л; при р<0,01), которые развивались при действии стресс-фактора во время инкубации, по отношению к опытной группе 1. Очевидно инкубация при температуре 40,0 ^oC послужила сильным раздражителем для организма эмбрионов кур и соответственно индуцировала у них состояние стресса. В то же время применение йода в органически связанной форме на фоне сильного стресс-фактора способствовало поддержанию основных сторон жизнедеятельности организма цыплят, что, вероятно, во многом обусловлено снижением аномальной интенсивности свободнорадикальных процессов, а вместе с тем липопероксидации за счет реализации комплекса антистрессовых свойств тиреоидных гормонов.

У цыплят суточного возраста из опытной группы 2 на фоне оптимизации тиреоидного статуса произошла активизация антиоксидантной защитной системы организма, что выразилось в повышении антиокислительной активности сыворотки крови (АОА) по сравнению с таковой в контрольной группе 2 в 1,3 раза (р<0,01). Это определило снижение уровня липидов, содержащих изолированные двойные связи (ИДС) на 8,8 % (р<0,05), диеновых конъюгатов (ДК) – в 1,4 раза (р<0,001), триеновых конъюгатов (ТК) – на 16,3 %, оксодиеновых конъюгатов (ОДК) – в 1,5 раз (р<0,05) и оснований Шиффа (ОШ) – в 1,4 раза (р<0,01) (табл. 2). В свою очередь у цыплят в опытной группе 1 также достоверно уменьшились по сравнению с контрольной группой 1 количество токсичных для клетки продуктов, в частности: ИДС – на 17,7 % (р<0,01), ДК – в 1,7 раза (р<0,001), ТК – в 1,5 раза (р<0,05) и ОШ – в 1,9 (р<0,001) раза.

Снижение интенсивности перекисного окисления липидов в опытных группах в организме цыплят суточного возраста, очевидно, определило оптимизацию центральных метаболических процессов (табл. 3). Установлено, что дополнительное йодированное трансовариальное питание повлияло на уровень йода в крови цыплят. Так, у молодняка опытной группы 1 отмечено повышение его уровня в 1,3 раза (р<0,001) по сравнению с контрольной группой 1. Таким образом, выбранный нами биологически активный йод действительно проникает в яйцо и поступает к эмбриону.

Как известно, этот элемент активно задействован в синтезе тиреоидных гормонов (табл. 1), что обусловливает повышение интенсивности метаболизма [13]. Это подтвердилось в нашей работе (табл. 3). Так, уровень общего белка у цыплят опытной группы 1 был достоверно выше на 11,8 % (р<0,05), альбумина – на 16,7 % (р<0,05), креатинина – на 20,0 % (р<0,05), чем в контрольной группе 1. Увеличение креатинина в данной временной период онтогенеза кур свидетельствует о более высокой мышечной активности суточного молодняка [14], что особенно важно для обеспечения своевременного «дружного» вывода и доказано нами ранее [12].

Повышение содержания общего белка может быть объяснено изысканиями М.И. Клопова и др. [13]. которые отмечают, что главная роль тиреоидных гормонов – это влияние на экспрессию генов. В настоящее время полагают, что гормоны стимулируют транскрипцию. Это предположение позволяет объяснить увеличение скорости синтеза белка и активности многих ферментных систем после введения тироксина или йодсодержащих препаратов экспериментальным животным. В свою очередь при анализе углеводного обмена отмечено повышение уровня глюкозы в опытной группе 1 на 5,0 % (р<0,05) и активности α-амилазы – на 3,8 % по отношению к контрольной.

 

Табл. 3. Физиолого-биохимические показатели крови цыплят суточного возраста (n=5)

Показатель	Группа
	контрольная 1	опытная 1	контрольная 2	опытная 2
Общий белок, г/л	29,7±0,59	33,2±0,51*	25,2±0,86	30,6±0,52**
Альбумин, г/л	12,0±0,37	14,0±0,37*	11±1,02	13±0,51
Креатинин, мкмоль/л	25,0±1,56	30,0±0,71*	25±0,97	30,0±0,58
Триглицериды, ммоль/л	0,71±0,04	0,96±0,07*	0,59±0,06	0,97±0,08*
α-амилаза, Е/л	959,0±5,44	995,0±12,82	995±13,72	1034±19,65
Глюкоза, ммоль/л	12,1±0,13	12,7±0,07*	12,2±0,15	12,7±0,09*
Йод, мкг/л	89,87±2,47	118,37±2,41***	87,92±3,82	105,50±4,21*

 

Табл. 4. Результаты инкубации, %

Показатель	Партия
	контрольная 1	опытная 1	контрольная 2	опытная 2
Неоплодотворенные яйца	7,72±1,44	5,88±1,01	6,80±1,13	5,80±1,05
Кровяные кольца	1,47±0,52	0,74±0,37	9,80±1,33	5,40±1,01**
Замершие	4,41±0,88	2,76±0,70	6,20±1,08	5,60±1,03
Задохлики	6,99±1,09	5,15±0,95	7,00±1,14	6,00±1,06
Слабые	1,47±0,52	0,55±0,32	10,20±1,35	5,00±0,97**
Выводимость яиц	84,46±1,55	90,23±1,27**	64,38±2,14	76,65±1,89***
±∆	-----	+5,77	-----	+12,27
Вывод цыплят	77,94±1,78	84,93±1,53**	60,00±2,19	72,20±2,0***
±∆	-----	+6,99	-----	+12,20

 

Изучение центральных физиолого-биохимических показателей метаболизма у цыплят из опытной группы 2 показало, что изменение у них гормонального фона (табл. 1) также закономерно приводит к интенсификации центральных обменных процессов. Так, в сыворотке крови содержание общего белка возросло на 21,4 % (р<0,01), альбуминов – на 18,2 %. Установлена также интенсификация липидного обмена, что выразилось в увеличении уровня триглицеридов в сыворотке крови у цыплят опытной группы в 1,6 раза (р<0,05) по сравнению с контрольной группой 2. При анализе углеводного обмена отмечено увеличение содержания глюкозы в крови на 4,1 % (р<0,05), а также достоверное увеличение уровня йода в крови у цыплят опытной группы 2 на 20,0 % (р<0,05) по отношению к контрольной группе 2.

По данным М.И. Клопова и др. [13] активизация центральных обменных процессов у молодняка опытных групп свидетельствует о согласованности в деятельности различных систем организма: пищеварения, крови, дыхания и выделения и способствует оптимизации механизмов адаптации и поддержанию гомеостаза. Оптимизация метаболизма определила более высокую жизнеспособность эмбрионов, получавших йод в органической форме уже с начала инкубации, что и показали результаты исследования биологического контроля инкубации (табл. 4). Подобные исследования свидетельствуют о превосходстве опытных групп по количеству выведенных цыплят по отношению к контрольным. Так, вывод цыплят в опытной группе 1 был достоверно выше, чем в контрольной 1 на 6,99 (р<0,01), а вывод цыплят и выводимость яиц в опытной группе 2 достоверно превосходили контрольную группу 2 соответственно на 12,20 (р<0,001) и 12,27 % (р<0,001).

Высокая эмбриональная жизнеспособность была обусловлена снижением всех категорий инкубации, однако, наиболее значимые различия между опытными и контрольными группами выявлены в эксперименте с экстремальным раздражителем по показателям: «кровяные кольца» – меньше в 1,8 раза (р<0,01) и «слабые» – в 2 раза (р<0,01). Сопоставление результатов табл. 4 свидетельствует о том, что чем сильнее стрессовое воздействие, тем выше эффективность антистрессового действия тиреоидных гормонов. Это также нашло подтверждение при анализе температурного статуса цыплят суточного возраста.

Изучаемое йодсодержащее соединение опосредованно через гормоны щитовидной железы влияет на терморегулирующие системы организма. Вероятно, в данном случае такой механизм не связан с вероятностью их разобщающего действия на процессы окисления и фосфорилирования, так как по данным Е.С. Северина и др. [15] обязательным условием для этого является гиперсекреция. В нашем случае с учетом физиологического благополучия молодняка (табл. 3) и соответствия референтным значениям механизм действия скорее всего заключается в сохранении энергосинтетических процессов за счет прежде всего реализации антиоксидантных свойств. Это позволяет направить большее количество АТФ на становление организма, а также больше энергии на рассеивание в виде теплоты (необходимо для поддержания оптимальной температуры тела). Очевидно, именно данные факторы позволили получить биологически более полноценный молодняк, что выразилось в повышении температуры тела в опытной группе 1  на 1,3 % (38,7±0,23 ^оС против 38,2±0,25 ^оС в контроле), в опытной группе 2 – на 2,4 % (38,9±0,17 ^оС против 38,0±0,33 ^оС в контроле; р<0,05).

Таким образом, биологически активный йод обладает особенностями реализации антистрессовых свойств у эмбрионов кур на разных стадиях эмбрионального развития при искусственной инкубации. Так, развитие эмбрионов кур контрольной группы при воздействии стресс-фактора во время искусственной инкубации проходит с большим напряжением физиологических систем. Как следствие, у цыплят отмечено снижение инкреторной активности щитовидной железы. Применение биологически активного йода до инкубации и на ее 19-е сутки в оптимальных растворах вызывает оптимизацию гомеостаза у цыплят опытной группы и вместе с тем повышение качества и жизнеспособности молодняка. Реализация антистрессовых эффектов йода в органически связанной форме на организм цыплят и эмбрионов проявляется особенно при действии экстремального раздражителя. Таким образом, чем больше экстремальных стрессоров воздействует на организм эмбриона, тем выше эффективность действия данного элемента. Однако необходимость его использования в их отсутствии и на фоне полноценности яйца или питания требует дополнительных исследований.

About the authors

E. N. Indyuhova

All-Russian Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants named after K.I. Skryabin – Federal Scientific Center All- Russian Scientific Research Institute of Experimental Veterenari Medicina K.I. Skryabin and Y.R. Kovalenko the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: zxcv33980@yandex.ru

candidate of biological sciences

Russian Federation, 117218, Moskva, ul. Bolshaya Cheremushkinskaya, 28

T. O. Azarnova

Moscow state Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA by K.I. Skryabin

Email: zxcv33980@yandex.ru

doctor of biological sciences

Russian Federation, 109472, Moskva, ul..Academika Skryabina, 23

V. I. Maksimov

Moscow state Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA by K.I. Skryabin

Email: zxcv33980@yandex.ru

doctor of biological sciences

Russian Federation, 109472, Moskva, ul..Academika Skryabina, 23

References

Supplementary files