Динамика химического состава и морфофункционального состояния органов воспроизводства кур в различные периоды онтогенеза

В статье представлены результаты исследований динамики элементного состава органов воспроизводства кур-несушек по 25 показателям. Выявлены особенности и зависимости элементного статуса и морфо-функционального состояния органов воспроизводства.

Ключевые слова: птица, микроэлементы, органы воспроизводства, яичник, онтогенез

The article presents the results of studies of the dynamics of the elemental composition of the reproduction of hens on 25 indicators. The features and the dependence of the elemental status and morpho-fuktsionalnye state organs of reproduction.
Key words: bird, trace elements, organs of reproduction, ovary, ontogeny
Введение

Для стабильного функционирования всех субклеточных структур, клеток, тканей, органов и систем, адекватного удовлетворения потребности в энергии и питательных веществах любому живому организму необходимо ежедневное поступление определенного количества белков, жиров, углеводов, а также целого ряда витаминов и химических элементов. Каждый химический элемент, в том или ином виде, присутствующий в организме, выполняет свою особую функцию. Макро- и микроэлементы входят в состав ряда ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов и других биологически активных веществ [1]. Поскольку между элементами, как в процессе всасывания, так и обмена существуют тесные взаимоотношения, дефицит или избыток одних влияет на обмене других, что может оказывать определенное влияние на физиологическое состояние органов и систем организма. Учитывая вышеизложенное, прогнозирование изменений в организме предполагает разработку технологии прижизненной диагностики и коррекции элементного статуса организма, основанную на принципах системы оценки, включающей: базу данных химического состава биосубстратов у животных (шерсть, перо, кровь, мышечная и костная ткань, паринхиматозные органы, головной мозг), сформированную с использованием методов атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии, обеспечивающих необходимую точность измерения 10^-9 – 10^-12 кг по 25 и более показателям [2].

Особый интерес представляет воспроизводительная система, которая является наиболее чувствительной системой организма при меняющейся нутриентной обеспеченности организма [3].

В этой связи проведенные исследования были направлены на изучение динамики изменений минерального и морфофункционального состояния органов воспроизводства яичных кур в различные периоды онтогенеза.

Материалы и методы.

Исследования были проведены на модели кур породы «Хайсекс-браун» (n=100) в условиях экспериментально-биологической клиники (виварий) ГОУ ОГУ. Кормление и содержание подопытной птицы осуществлялось согласно рекомендациям [4]. В исследованиях были использованы органы репродукции кур в возрасте 10, 12, 14, 16, 18 недель, полученных при контрольных убоях, который проводился под эфирным рауш-наркозом [4]. Для формирования проб была использована смесь органов воспроизводства (яичник и яйцевод). Исследования на животных проводились в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (прил. к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12. 08. 1977 №755).

Изучение возрастных изменений концентрации химических элементов в органах воспроизводства проводилось методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП и МС-ИСП) в испытательной лаборатории АНО «Центра биотической медицины» г. Москва (аттестат аккредитации – ГСЭН. RU. ЦОА. 311, регистрационный номер в государственном реестре – Росс. RU 0001. 513118 от 29 мая 2003; Registration Certificate of ISO 9001: 2000, Number 4017-5.04.06).

Основные данные, полученные в исследованиях, были обработаны с использованием программ «Excel» и «Statistica 6,0». Различия считались достоверными при р≤0,05. Цифровые данные, полученные в ходе проведения исследований, обрабатывались методом вариационной статистики [5].

Результаты и обсуждения

Изучение изменений макроэлементов в процессе роста курочек до зрелого возраста выявило ряд особенностей, при которых Mg, P и Na имеют аналогичную степень возрастных изменений, а именно зафиксировано снижение к 14-недельному возрасту, с последующим увеличением к 16 неделям жизни.

Особенностью в динамике макроэлементов является уменьшение их концентрации к 14 – недельному возрасту. Возможно, это связано с началом предкладкового периода, и вместе с тем с перестройкой организма и биохимическими изменениями, затрагивающие все стороны обмена. В этот период под влиянием половых гормонов повышается удержание почти всех макроэлементов и создаются их резервы в костной ткани, что является следствием перераспределения химических элементов внутри организма.

В частности, при наличии достоверной разницы 14-недельного возраста с 10-недельным, концентрация калия уменьшилась на 87,6%, натрия - на 25,5%. При этом соотношения Р/Са и K/Na в 10-недельном возрасте составило 22,4:1 и 2,2:1 соответственно, тогда как в 14-недельном возрасте эти соотношения составили - 13:1 и 1,5:1 соответственно, что свидетельствует о напряжении в обмене химических элементов, что связано с гормональной перестройкой организма, и как следствие, с интенсивным ростом органов репродукции. Тогда как к 16-недельному периоду концентрация Na увеличилась на 76,9% (Р≤0,05), при соотношении К/Na - 1,6:1 и Р/Са – 15,1:1 (рис. 1).

Рис. 1. – Сравнительная динамика концентрации макроэлементов в органах репродукции кур в различные возрастные периоды.

Увеличение концентрации макроэлементов в органах воспроизводства к 16 недельному связано с подготовкой функциональных структур организма к продуцированию яйца. При оценке динамики эссенциальных микроэлементов в органах репродукции кур-молодок, установлено снижение концентрации Сo, Cr, Cu, Fe, Mn к 14 – недельному возрасту, при достоверном уменьшении меди на 58,3% по сравнению с 10 – недельным периодом.

Концентрация селена и цинка, как химических элементов тесно связанных с формированием воспроизводительных качеств животных к 16 - недельному возрасту увеличилась на 20 и 18% соответственно (рис. 2).

Рис. 2. – Сравнительная динамика концентрации эссенциальных микроэлементов в органах репродукции кур в различные возрастные периоды.

В группе условно-эссенциальных элементов установлено достоверное уменьшение к 14 – недельному возрасту As, B, V и Li.

Тем не менее, отмечена тенденция увеличения никеля к 14 неделям жизни. К 16 – недельному периоду установлено увеличение мышьяка, бора, ваннадия и лития на фоне снижения остальных условно-эссенциальных микроэлементов в органах воспроизводства кур-несушек (рис. 2).

Рис. 3. – Сравнительная динамика концентрации условноэссенциальных микроэлементов в органах репродукции кур в различные возрастные периоды.

В органах воспроизводства у ряда токсичных микроэлементов с возрастом наблюдается снижение концентрации. В возрасте с 10 по 12 недели отмечается снижение Al, Pb и Sn, и увеличение Cd и Sr. Интересен факт уменьшения кадмия до 18-недельного возраста.

Ввиду того, что кадмий наряду с другими микроэлементами (свинец и цинк) входит в состав белка металлотионенина, их концентрация с возрастом изменяется практически одинаково, что свидетельствует о тесной зависимости этих микроэлементов друг от друга (рис. 4).

Более синхронные изменения были отмечены в отношении алюминия, его концентрация с 10 – недельного возраста снижалась.

Рис. 4. – Сравнительная динамика концентрации токсичных микроэлементов в органах репродукции кур в различные возрастные периоды.

Особый интерес вызывают данные о характере возрастных изменений морфологических структур органов воспроизводства. При рассмотрении данных параметров установлено, что в течение изучаемых возрастных периодов в яичниках птицы происходят значительные количественные и качественные изменения их структур (табл. 1).

Таблица 1

Содержание фолликулов в яичниках кур-несушек, %

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01, при сравнении с 10-недельным возрастом.

С возрастом у птицы значительно возрастает общая площадь фолликулярной ткани яичников. При этом наиболее интенсивные темпы прироста наблюдаются с 10 по 12 и с 16 по 18 недели жизни, с увеличением данного показателя в эти возрастные периоды на 12 и 13 % (р<0,01), соответственно. К 18-недельному возрасту общая площадь фолликулов увеличивается в 2,6 раза (р<0,01), в сравнении с 10-недельными курами.

В изучаемых возрастных группах кур вегетативная фаза оогенеза идет асинхронно. Так, в 10 и 12 недель преобладает период малого роста, с преимущественным содержанием первичных фолликулов, которые составляют 52 и 43% всех фолликулов яичника, соответственно. В этих возрастных группах еще встречаются гнезда оогоний и ооциты I порядка. Все остальные виды фолликулов I порядка в стадии малого и медленного роста содержатся в небольшом количестве. Наименьшее количество составляют фолликулы быстрого роста. К 16-18 неделям жизни определяется четкая тенденция уменьшения числа первичных фолликулов медленного роста с увеличением фолликулов быстрого роста. Так, в 18-недельном возрасте количество первичных фолликулов уменьшается на 33% (р<0,01), а содержание крупных фолликулов, наоборот, возрастает на 40% (р<0,01), в сравнении с 10-недельным возрастом птицы.

В период с 14 по 18 недели жизни количественные характеристики структур интерстициальной ткани яичников увеличиваются, особенно в корковом слое в зонах фолликулов быстрого роста. Прежде всего, это относится к кровообращению, которое усиливается: сосуды с широким просветом, полнокровные. В рыхлой межуточной ткани с ростом фолликулов увеличивается количество пучков эластических и коллагеновых волокон. Отмечается большое содержание кислых и нейтральных мукополисахаридов.

Сопоставляя результаты проведенных исследований, следует обратить внимание на корреляционные связи между химическим составом органов репродукции и его количественными характеристиками (табл.2).

Таблица 2

Корреляционные связи динамики морфофункциональных структур и химических элементов органов воспроизводства (r_крит =0,52)

Таким образом, неоднозначная динамика макро- и микроэлементов в органах репродукции свидетельствует о происходящих физиологических изменениях в организме связанных с формированием органов репродуктивной системы и в тоже время с перераспределением их между органами и системами организма. Представленные данные свидетельствуют о волнообразных изменениях в накоплении того или иного химического элемента в органе на фоне постоянства поступающих с кормом нутриентов.

Полученные данные могут быть использованы для формирования базы данных о динамике химических элементов в биосубстратах в различные периоды онтогенеза, что является ключевым звеном при выявлении нарушений в обмене биоэлементов в организме.

Литература:

1. Панченко, Л.Ф. Клиническая биохимия микроэлементов / Л.Ф.Панченко, И.В. Маев, К.Г. Гуревич – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2004.- 368 с.

2. Иммунофармакология микроэлементов / А. В. Кудрин, А. В. Скальный, А. А. Жаворонков [и др.]. – М.: КМК, 2000. – 537 c.

3. Лебедев, С.В. Влияние дополнительного включения комплекса эссенциальных микроэлементов в различные периоды онтогенеза на формирование продуктивных качеств животных / С.В. Лебедев, А.А. Бирюков // Вестник Оренбургского государственного университета.-2010.-№4. – С.45-46.

4. Методика проведения научных и производственных исследований по кормлению сельскохозяйственной птицы : рекомендации / Ш. А. Имангулов, И. А. Егоров, Т. М. Околелова [и др.] ; Всерос. науч.-исслед. и технол. ин-т птицеводства. – Сергиев Посад : ВНИТИП, 2004. – 43 с.

5. Гатаулин А.М. Система прикладных статистико-математических методов обработки экспериментальных данных в сельском хозяйстве / А.М. Гатаулин.- М.: Изд-во МСХА, 1992. - Ч. 2. 192 с.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта АВЦП по программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)»
рег. № 2.2.3.1/13273.