Д.б.н. Дерхо М.А., к.б.н. Середа Т.И., магистрант Хижнева О.А.,

к.в.н. Мальцева Л.Ф.

ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины», Россия

ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОГО СТРЕССА НА

АКТИВНОСТЬ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ

Технология содержания животных в промышленных условиях предусматривает постоянное воздействие на их организм различных факторов, большинство среди которых являются стрессовыми. Так одним из основных стресс-факторов промышленной технологии в животноводстве является вибрация, стрессорное воздействие которой стимулирует гипофизарно-адреналовую систему, обеспечивая необходимый уровень биологически активных аминов, изменяет активность окислительно-восстановительных процессов, играющих важную роль в обеспечении неспецифической резистентности организма. Одним из ранних признаков воздействия вибрации является расстройство транскапиллярного обмена, сопровождающегося нарушением процессов поступления и утилизации кислорода в тканях и органах, возникновением тканевой гипоксии [1, 3, 4], что сказывается на уровне энергообеспеченности процессов жизнедеятельности организма животных.

Установлено, что одной из важнейших адаптивных реакций организма является мобилизация энергетических ресурсов. При стрессах неизбежны дополнительные энергетические траты, которые являются так называемой «ценой адаптации» [5].

Исходя из того, что основным энергетическим субстратом в организме животных является глюкоза, то воздействие любого стресс-фактора будет влиять на эффективность её окислительного катаболизма.

В связи с этим цель нашей работы состояла в изучение влияния вибрации на состояние углеводного обмена в организме животных в модельной системе лабораторных мышей.

Материал и методы. Экспериментальная часть работы выполнена на базе вивария и кафедры органической, биологической и физколлоидной химии ФГБОУ ВПО «УГАВМ» в 2014 г. Объектом исследования являлись половозрелые мыши-самцы с исходной массой 23-25 г., которые содержались в стандартных условиях вивария, получали воду и корм без ограничения.

Для проведения эксперимента была сформирована опытная группа мышей в количестве 24 особей. Животных подвергали воздействию горизонтальной вибрации частотой 120 механических движений в минуту с помощью подвижной платформы, на которую устанавливали клетку с мышами. Вибрация платформы осуществлялась при помощи электродвигателя. Время воздействия вибрации составляло 2 часа.

Материалом исследований служила плазма крови, которую получали путём декапитации мышей, выполненную под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, до, через 1 и 24 часа после вибрационного воздействия.

В плазме крови определяли глюкозу, лактат спектрофотометрически, лактатдегидрогеназу (ЛДГ) и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу (Г-6-ФДГ) кинетически с использованием наборов реактивов «Эко-сервис» и «Human».

Математическую обработку полученных данных проводили с использованием компьютерной программы Excel 2000 и «Биометрия». Значимость различий оценивали, используя t-критерий Стьюдента. Данные в таблице представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего (M ± m).

Результаты исследования. Ключевым углеводным показателем крови является глюкоза. В плазме крови мышей до воздействия вибрации её уровень составил 4,50±0,32 ммоль/л (табл.).

Через 1 и 24 часа после стрессирования мышей вибрацией в крови повышалось содержание сахара в 1,22 (р<0,05) и 2,18 (р<0,001) раза по сравнению с величиной «до стресса» (табл.). Подъём концентрации глюкозы являлся результатом воздействия стресс-фактора на центральную нервную и гипоталамо-гипофиз-адреналовую системы. При этом за счёт глюкозы реализовывалось их функциональное и метаболическое единство, обусловленное тем, что она является: а) основным энергетическим субстратом; б) предшественником для биосинтеза медиаторов (глутамат, гамма-аминомасляная кислота) и других соединений, нуждающихся в восстановительных эквивалентах [3, 4]. Таким образом, глюкоза, с одной стороны, обеспечивала процессы жизнедеятельности клеток и клеточных элементов выше обозначенной нейро-эндокринной (стресс-реализующей) системы, с другой - характеризовала проявление биологического действия гормонов соответствующих периферических желез (надпочечники, поджелудочная железа), которые активировали процессы глюконеогенеза и фосфоролиза гликогена в печени, но ограничивали её сгорание.

Глюкоза, как субстрат метаболизма подвергается окислительному распаду по дихотомическому и апотомическому пути, маркёрами интенсивности которых служат лактат, активность ЛДГ и Г-6-ФДГ.

Таблица – Биохимические показатели крови мышей, Х±Sx

Показатель	До стресса (n=8)	После вибрационного стресса
		Через 1 час (n=8)	Через 24 часа (n=8)
Глюкоза, моль/л	4,50±0,32	5,53±0,14*	9,80±0,62***
Лактат, ммоль/л	3,28±0,07	3,60±0,07*	3,72±0,11*
ЛДГ, Е/л	88,16±5,85	154,23±2,28***	204,52±1,08***
, усл. ед.	1,37±0,13	1,54±0,04*	2,61±0,09***
Г-6-ФДГ, Е/л	65,92±2,09	44,83±1,88***	11,82±0,46***
, усл. ед.	0,07±0,006	0,12±0,004**	0,84±0,06***

Примечание: *- р<0,05, **- р<0,01; ***- р<0,001 по сравнению с величиной «до стресса»

Мы установили, что через 1 и 24 часа после воздействия вибрационного стресс-фактора в плазме крови мышей повышался уровень лактата, соответственно в 1,10 и 1,13 раза (р<0,05) по сравнению с величиной «до стресса» (табл.). Это было результатом, во-первых, уменьшения скорости синтеза гликогена в печени, а, во-вторых, окисления большего количества глюкозы в дихотомическом пути катаболизма. Поэтому величина соотношения увеличивалась, достигая максимального значения через 24 часа после действия вибрации.

Активация процессов анаэробного расщепления глюкозы при вибрационном стрессе мышей подтверждалась и статистически значимым повышением активности ЛДГ в плазме крови, соответственно через 1 и 24 часа после действия стресс-фактора в 1,74 и 2,32 раза по сравнению со значением «до стресса».

При исследовании активности лимитирующего фермента пентозофосфатного цикла (апотомического пути окисления глюкозы) установлено, что уровень Г-6-ФДГ в плазме крови мышей статистически значимо (р<0,001) снижался на 31,99 и 82,07 %, соответственно через 1 и 24 часа после действия стресс-фактора относительно величины «до стресса».

Г-6-ФДГ катализирует переход никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADP) в его восстановленную форму (NADPH) в пентозо-фосфатном пути окисления глюкозы. NADPH защищает клетки крови и печени от повреждения свободным кислородом, так как обеспечивает каталитическое действие фермента глутатионредуктазы [1].

В ходе реализации действия вибрационного стресс-фактора тормозилась генерация НАДФН и, следовательно, активность глутатионредуктазы, что сопровождалось избыточным накоплением активных форм кислорода.

Следует отметить, что установленные нами изменения в уровне показателей углеводного обмена универсальны и отмечаются при действии на организм различного рода стрессовых факторов.

Таким образом, полученные нами данные при моделировании вибрационного стресса у животных в модельной системе лабораторных мышей, указывают, что в организме животных в ответ на действие стресс-фактора возникают сдвиги в активности и направленности катаболизма глюкозы. Она подвергается окислительному распаду, преимущественно, в анаэробных условиях, что сопровождается накоплением в сосудистом русле молочной кислоты. При этом ограничивается количество глюкозы, вовлекаемой в апотомический путь катаболизма, что связано с падением активности Г-6-ФДГ. В совокупности данные сдвиги способствую развитию гипоксии, признаки которой более выражены через 24 часа после действия вибрационного стресс-фактора.

ЛИТЕРАТУРА

1. Байтаева, Д.А. Обмен порфиринов при вторичной печёночной порфирии у больных с наследственным дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрпогеназы / Д.А. Байтаева, С.С. Бессмельцев / Казанский медицинский журнал. – 2012. – Т. 93. - №3. – С. 451-456.

2. Доценко, О.И. Активность супероксиддисмутазы и каталазы в эритроцитах и некоторых тканях мышей в условиях низкочастотной вибрации / О.И. Доценко, В.А. Доценко, А.М. Мищенко // Физика живого. – 2010. – Т. 1. - № 1. – С. 107-113.

3. Дерхо, М.А. Динамика биохимических показателей в ходе остеогенеза после травмы различных костей скелета у собак: Автореф. дис. … докт. биол. наук, 03.00.04 / М.А. Дерхо. – М.: МГАВМиБ им. К.И. Скрябина, 2004. – 32 с.

4. Карелина, Л.Н. Соотношение дихотомического и апотомического путей окисления глюкозы у цыплят – бройлеров в условиях световой депривации при скармливании малоновой кислоты / Л.Н. Карелина, Б.Я. Власов, О.П. Ильина // Вестник» ИрГСХА. - 2010. - С. 46-48.

5. Плященко, С.И. Естественная резистентность организма животных / С.И. Плященко, В.Т. Сидоров. - Л.: Колос, 1979. - 184 с.