Белковый обмен у свиней кемеровской породы
А.В. Назаренко, аспирант, научный сотрудник О.И. Себежко, кандидат биологических наук, доцент; В.А. Андреева, аспирант, научный сотрудник Т.В. Коновалова, старший научный сотрудник; О.С. Короткевич, доктор биологических наук, профессор; М.А. Романенко, аспирант; Е.А. Климанова, аспирант; Р.Т. Саурбаева, старший научный сотрудник; К.Н. Нарожных, заведующий лабораторией; В.Л. Петухов, доктор биологических наук, профессор; Н.Н. Кочнев, доктор биологических наук, профессор Новосибирский государственный аграрный университет
Реферат
Изложены результаты биохимического анализа белкового статуса свиней аборигенной кемеровской породы. Исследования проведены в Кузбассе на ООО «Чистогорский». Образцы крови у свиней были взяты по общепринятым методикам и проанализированы в лаборатории эколого-ветеринарной генетики и биохимии Новосибирского государственного аграрного университета с использованием стандартных наборов для биохимических исследований на биохимическом полуавтоматическом анализаторе Photometer 5010 V5+. Содержание ряда показателей белкового обмена характеризовалось нормальным распределением: общий белок (p-value=0,85), альбумин (p-value=0,06), глобулин (p-value=0,65).
Средние показатели по количеству общего белка и альбуминов укладывались в стандартные интервалы, за исключением уровня глобулинов, который был значительно ниже ре- ференсных значений, установленных для свиней, и подвергался наибольшим индивидуальным колебаниям (44 %). Содержание мочевины было незначительно ниже границы физиологической нормы, а также характеризовалось довольно высоким уровнем индивидуальной изменчивости (50 %). Установлено, что у исследованной группы свиней содержание мочевой кислоты было в 3,2 раза ниже нормы.
Кроме того, содержание мочевой кислоты характеризовалось высоким уровнем индивидуальной изменчивости. Между кемеровской, чистогорской и скороспелой мясной (СМ-1) породами свиней выявлены межпородные различия по содержанию общего белка и альбумина. Корреляционный анализ показал, что между общим белком и глобулинами существует высокая положительная связь (r=0,88). Между мочевиной и мочевой кислотой была обнаружена средняя положительная связь (r=0,58). Полученные данные по белковому обмену являются одной из характеристик интерьера свиней кемеровской породы.
Abstract
The paper shows the results of biochemical analysis of the protein status of Kemerovo pigs. The research was carried out at OOO Chistogorskiy in Kuzbass. The blood samples from pigs were taken by means of the standard methods and analyzed in the laboratory of veterinary genetics and biochemistry of Novosibirsk State Agrarian University. The researchers used standard tools for biochemical tests on the biochemical semi-automatic analyzer Photometer 5010 V5+.
The concentration of some protein metabolic parameters was characterized by a standard distribution: total protein (p-value=0.85), albumin (p-value=0.06), and globulin (p-value=0.65). The average values of total protein and albumins varied in standard intervals, except for the level of globulins, which was significantly lower than the reference values set for pigs. It was seen as one that had the greatest individualfluctuations (44%). The urea concentration was slightly lower than the physiological standard and was characterized by a rather high level of individual variability (50%). The researchers found that uric acid concentration was 3.2 times lower than the standard one in the investigated pigs.
The authors observed the interbred differences in the content of total protein and albumin comparing the Kemerovo, Chistogorsk and early maturing pig breeds (CM-1). The correlation analysis has shown that there is a high positive correlation between total protein and globulins (r=0.88). The average positive relation between urea and uric acid was (r=0.58). The obtained data on protein metabolism is one of the basic characteristics of the Kemerovo pigs interior.
Key words: protein status, blood serum, Kemerovo breed, pigs, metabolism, physiological condition.
В настоящее время в агропромышленном комплексе нашей страны складывается определенная экологическая и социально-экономическая ситуация, при которой до сих пор остаются не разрешенными белковая и минеральная проблемы в животноводстве [1, 2].
Для повышения эффективности производства экологически безопасной продукции животноводства проводят мониторинг воды, почвы, растений на содержание макро- и микроэлементов в воде, почве, кормах, органах и тканях животных [3].
Кемеровская порода свиней является одной из немногих отечественных пород, которые находятся на грани исчезновения [4]. При ее создании использовались крупная белая и беркширская породы [5]. В генофонде кемеровской породы имеется геном диких кабанов через использование ландрас-каба- ньих гибридов ИЦиГ СО РАН [6]. Показано, что митохондриальный геном диких кабанов Сибири отличается от митогенома диких свиней из тропических регионов [7].
Комплексное изучение генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных, в том числе выведенных в Сибири, является важной задачей [8].
Белки и их генетические полиморфные системы играют значительную роль в обмене веществ и энергии, они не могут быть заменены другими питательными веществами и потому должны поступать в организм с кормом ежедневно [9]. От уровня белка и качества белкового рациона напрямую зависит интенсивность метаболических процессов, связанных с протеиновым комплексом, выражающихся в усвоении и всасывании минеральных веществ. В организме животного синтез ферментов, клеточных структур и тканей осуществляется посредством тех веществ, которые требуются в данный момент, остальные же вещества выводятся из организма. При недостатке белка, аминокислот, минеральных веществ происходит нарушение метаболических процессов, наблюдается снижение воспроизводительных и продуктивных качеств, а также заболевания различного генеза у продуктивных животных [8, 9].
Белки играют исключительную роль и в азотистом обмене (совокупности превращений белков, аминокислот, пептидов, амидов, промежуточных и конечных продуктов распада аминокислот), в ходе которого азотистые вещества корма, претерпевая изменения, превращаются в протеин, обеспечивая при этом увеличение продуктивности маток и активное наращивание мышечной ткани молодняка [10].
Белки и аминокислоты служат основным строительным материалом для мышц растущих животных, играя важную роль в обменных и энергетических процессах. Они обеспечивают рост, развитие, воспроизводительные качества, продуктивность, а также хорошее здоровье, крепкую конституцию и высокую резистентность организма (особенно молодняка и воспроизводящего поголовья) [11].
Альбумин является низкомолекулярным сывороточным белком. Его синтез осуществляется гепатоцитами печени в форме преальбумина, ковалентно связанного с пропептидом, являющимся шестичленным пептидом, который присоединен с Оконца альбумина. Этот комплекс освобождается протеолизом перед выходом альбумина из гепатоцита [11].
При интоксикации отмечается значительное снижение реактивности альбуминовой фракции по отношению к связыванию естественных метаболитов организма, желчных кислот, билирубина, гормонов щитовидной железы. При этом общая концентрация белка при некоторых патологических состояниях может оставаться в пределах нормы, но эффективная концентрация как транспортного белка значительно снижается [11].
Глобулиновые фракции по составу более разнообразны. Фракция а^глобулинов представлена такими белками острой фазы, как а1-антитрипсин, а-кислый гликопротеин, а^липопротеины, протромбин и транспортные белки: тироксинсвязывающий глобулин, транскортин. Фракция а2-глобулинов состоит из а2-макроглобулина, гаптоглобина, церулоплазмина, аполипопротеина В, участвующих в развитии инфекционных и воспалительных реакций, а также транспорте липидов. Основными компонентами фракции Р-глобулинов являются трансферрин (белок - переносчик железа), гемопексин (связывает гем, предотвращая его выведение почками и потерю железа), компоненты комплемента (участвующие в реакциях иммунитета), бета-липопротеины (участвуют в транспорте холестерина и фосфолипидов) и часть иммуноглобулинов. Фракция у-глобулинов состоит из иммуноглобулинов, (IgG, IgA, IgM, IgE), функционально представляющих собой антитела, обеспечивающие гуморальный иммунитет [11, 12].
Некоторые белки (продукты регуляторных, структурных, гомеозисных генов, транскрипционные факторы), а также РНК и низкомолекулярные эффекторы регулируют экспрессию отдельных генов и целых геномов эукариот, включая процессинг, различные виды транскрипции, сплайсингов, перестановок, редактирования РНК, рекомбинаций, трансляцию, интерференцию РНК [11-13].
Биохимические показатели крови являются косвенным отражением обмена веществ и процессов, происходящих в организме животных [11-13].
Цель работы - изучить особенности белкового статуса свиней кемеровской породы как одного из характерных показателей интерьера и фенофонда животных.
Объекты и методы исследований
Исследован биохимический профиль 19 свиней кемеровской породы ООО СПК «Чистогорский» в возрасте 6-7 месяцев. Образцы крови брали у свиней в утренние часы до кормления из хвостовой вены. При заборе использовали вакуумные пробирки с активатором образования сгустка для более эффективного получения сыворотки. Для анализа всех изучаемых биохимических показателей брали образцы сыворотки без признаков гемолиза.
Исследования проводили в лаборатории эколого-ветеринарной генетики и биохимии Новосибирского государственного аграрного университета (г. Новосибирск, Россия). Всего было проведено 95 исследований сыворотки крови для установления белкового статуса свиней кемеровской породы.
В регионах разведения сельскохозяйственных животных проводится постоянный мониторинг воды, почвы, кормов, органов и тканей животных. Показано, что в районах, в которых разводились исследуемые породы, содержание макро- и микроэлементов не превышало ПДК [14].
Были изучены показатели, отражающие метаболизм белков в организме животных. Для определения всех метаболитов и ферментов использовали реактивы фирмы «Вектор-Бест» (Россия, НСО, р.п. Кольцово).Общий белок определяли биуретовым методом; концентрацию альбумина в сыворотке крови - ферментативным методом; уровень мочевины в сыворотке крови - с помощью набора реактивов «Мочевина-Ново» ферментативным уреазным методом при длине волны 578 нм; концентрацию мочевой кислоты в сыворотке крови - с помощью набора реактивов «Мочевая кислота-Ново» ферментативным уриказным методом при длине волны 550 нм.
Исследования проводились на биохимическом полуавтоматическом анализаторе Photometer 5010V5+ (ROBERT RIELE GmbH & Co KG, Германия).
Для анализа полученных данных использовали стандартные методы описательной статистики. Для всех показателей проводили проверку на нормальность распределения с использованием критерия Шапиро-Уилка ^). Рассчитывали по каждому из изучаемых параметров среднюю арифметическую X и ошибку средней (^Е). В ряде случаев распределение признаков не соответствовало нормальному. В связи с этим для определения показателей описательной статистики был использован метод, разработанный для небольших (15<п<70) выборок независимо от характера распределения [15]:
где n - величина выборки;
a - минимальное значение признака; b - максимальное значение признака; m - медиана;
х - средняя арифметическая; о2 - варианса.
Сопряженность между нормально распределенными признаками оценивали с помощью коэффициента корреляции Пирсона, а для ненормально распределенных признаков использовали коэффициент корреляции Спирмена.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием стандартного программного обеспечения из пакета Microsoft Office и среды R.
Работа является составной частью госбюджетной темы «Изучение генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных Сибири» (РК 01201362239).
Результаты исследований и их обсуждение
Метаболиты белкового обмена характеризуют разнообразное значение молекул белков в обменных процессах у животных, отражают адекватность кормления физиологическим потребностям. На белковый статус влияют видовая и породная принадлежность, условия кормления и содержания, воздействие физических, химических и биологических факторов [16-19].
В экстремальных условиях Сибирского региона важно, чтобы устойчивость породы к внешним условиям была довольно высокой. При этом воздействие факторов окружающей среды отражается на фенофонде пород. В связи с этим может наблюдаться нарушение биохимических процессов из-за дисбаланса химических элементов, поступающих в организм с пищей, водой и воздухом, что выражается в виде канцерогенного, мутагенного и тератогенного эффектов [20-23].
Содержание некоторых показателей белкового обмена характеризовалось нормальным распределением с фактическим значением критерия Шапиро-Уилка по общему белку - W=0,98 (р-уа1ие=0,85), альбумину - W=0,9 (р-уа1ие=0,06), глобулину - W=0,97 (р-уа1ие=0,65). В случае с мочевиной и мочевой кислотой, распределение признаков которых не соответствовало нормальному распределению, был применен метод S. Р. Hozo [15].
Уровень общего белка является важным показателем обмена веществ в организме животного, который взаимосвязан с энергией роста и продуктивностью. Общее количество белка характеризуется относительным постоянством его отдельных фракций в крови, однако они зависят от многих факторов: видовой принадлежности, породы, возраста, типа конституции, рациона, условий содержания, физиологического состояния [24-26].
Именно количество общего белка и соотношение фракций сывороточных белков являются одними из наиболее важных параметров оценки интерьера (табл. 1).
Таблица 1 Показатели белкового обмена