Функциональные резервы щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы у коров с разной молочной продуктивностью и их телят

учреждение высшего профессионального образования

«Курская государственная сельскохозяйственная

академия имени профессора И.И. Иванова»

На правах рукописи

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

В.И. Ерёменко

Курск - 2014

ОДЕРЖАНИЕ

Т ₃ – трийодтиронин

Т ₄ – тироксин

ТТГ – тиреотропный гормон

ХГ – хорионический гонадотропин

АСТ - аспартатаминотрансфераза

АЛТ - аланинаминотрансфераза

О

бщая характеристика работы

В этом перспективном и актуальном направлении селекции животных с использованием показателей крови имеется ряд научных исследований, которые проводились в разные годы (В.А. Першин, 1962; Л.С. Жебровский, 1969, 1973; П.Ф. Солдатенков,1976; М.Т. Таранов,1976; В.П. Радченков, 1984; Е.В. Бутров, В.А. Матвеев,1989; Р. О. Кертиев, 1996; В.П Кулаченко, 1997).

Имеются исследования, в которых показана коррелятивная зависимость между уровнем молочной продуктивности и отдельными биохимическими показателями крови (Л.С. Жебровский, 1971; Е. В. Бутров, В.А. Матвеев, 1989; В.Б. Дмитриев, 1998; В.И. Ерёменко, 1999, 2000, 2006; В.М. Кретова, 2007; В.И. Ерёменко, 2008, 2010; Ю.Ю. Вострухина, 2010).

Однако использование в прогнозировании таких показателей далеко не всегда приносит желаемые результаты, так как часто тот или иной показатель отражает лишь кратковременную метаболическую картину животного.

Поэтому в селекционной работе необходимо все больше использовать не только отдельные тесты, а целую систему различных показателей, что позволит повысить уровень прогноза будущей продуктивности животных.

Все это свидетельствует о том, что необходимы глубокие исследования в области физиологии и биохимии, которые будут направлены на раскрытие стойких механизмов в индивидуальном развитии животного.

Разноречивость и противоречивость результатов связаны также с тем, что биохимические показатели крови имеют высокую вариабельность (особенно эндокринные показатели). Поэтому изучение различных регуляторных механизмов, которые напрямую связаны с продуктивными показателями животных, должны проводиться через узловые регуляторные системы, особенно такие, как эндокринная система (щитовидная железа, кора надпочечников, тестостеронсинтезирующая система и др.).

Для определения оценки функциональной активности эндокринной железы, как правило, проводят определение базального уровня того или иного гормона. Однако, уровень гормона в крови не всегда объективно отображает реальное функциональное состояние железы, поэтому определяют функциональные резервы эндокринной железы с помощью метода функциональных нагрузок (В.П. Радченков, 1987; В.А. Матвеев, А.И. Дюкар, 1992; В.И.Еременко, 2000, 2003; В.М. Дюмина (В.М. Кретова), 2006; Д.А. Меченков, 2008, 2009; В.И.Ерёменко, 2010; Ю.Ю. Вострухина, 2011).

В этой связи определение показателей функциональных резервов щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы в комплексе с метаболитами крови, которые непосредственно взаимосвязаны с уровнем молочной продуктивности, позволит разработать надежные тесты для раннего прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота, что является актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы было определение функционального состояния тестостеронсинтезирующей системы, щитовидной железы и показателей обмена веществ у разнопродуктивных коров и их телочек, а также разработка математических моделей с использованием изучаемых показателей для раннего прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота черно – пестрой породы.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить уровень общего белка, холестерола, липидов, активности АЛТ, АСТ в крови лактирующих коров черно – пестрой породы с разным уровнем молочной продуктивности.

2. Определить уровень гормонов : тироксина, трийодтиронина и тестостерона в крови лактирующих коров черно – пестрой породы с разным уровнем молочной продуктивности.

3. Установить функциональные резервы щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы у разнопродуктивных коров.

4. Изучить метаболический и гормональный статус, функциональные резервы щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы у телочек, полученных от разнопродуктивных коров.

5. Разработать математические модели с использованием полученных показателей для раннего прогнозирования молочной продуктивности коров.

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное изучение метаболических и гормональных показателей, а также функциональных резервов щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы у разнопродуктивных коров и их телочек. Разработаны математические модели с использованием полученных показателей для раннего прогнозирования молочной продуктивности крупнорогатого скота черно – пестрой породы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Состоит в том, что полученные результаты исследования расширяют научное представление об особенностях метаболического и гормонального статуса, а также функциональных резервах щитовидной железы и тестостеронсинтезирующей системы у разнопродуктивных коров черно – пестрой породы и их телочек. Полученные математические модели могут быть использованы для раннего прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота черно - пестрой породы.

Апробация и реализация результатов научных исследований. Основные положения диссертационной работы были доложены на 6 научных конференциях:

- Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию образования кафедры кормления, разведения и генетики сельскохозяйственных животных Брянской ГСХА ( 18-19 октября 2012 г.). - Брянск, 2012.

- Международной научно – практической конференции «Агропромышленный комплекс: контуры будущего» (14-16 ноября 2012 г.) . – Курск, 2012.

- Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (20-21 ноября 2012 г.). – Белгород, 2012.

- Международной научно-практической конференции «Развитие аграрного сектора в условиях вступления России в ВТО» (28 ноября 2012 г.).- Смоленск, 2012.

- Международной научно-производственной конференции «Инновационные пути развития АПК на современном этапе» (14- 16 мая 2012 г.). – Белгород, 2012.

- Международной научно-производственной конференции «Актуальные проблемы ветеринарии и интенсивного животноводства, посвященной памяти доктора ветеринарных наук, профессора Ткачева Анатолия Алексеевича» (1-2 октября 2013 г.).- Брянск, 2013.

- Международной научно - практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» (29-31 января 2014 г.). – Курск, 2014.

1. 
   уровень общего белка, общего холестерола и общих липидов, а также активность АЛТ и АСТ в крови более высокоудойных коров выше и положительно коррелируют с величиной суточных удоев;
   
2. 
   уровень тироксина, трийодтиронина и тестостерона у высокоудойных коров ниже, чем у низкоудойных и отрицательно коррелирует с величиной суточных удоев;
   
3. 
   коэффициенты активности тиреоидных гормонов и индексы активности тестостеронсинтезирующей системы у высокоудойных коров ниже, чем у низкопродуктивных, и отрицательно коррелируют с уровнем молочной продуктивности коров;
   
4. 
   уровень общего белка, общего холестерола и общих липидов, а также активность АЛТ, АСТ выше в крови телочек, полученных от высокоудойных коров;
   
5. 
   уровень тироксина, трийодтиронина и тестостерона в крови телочек имеет такую же направленность, как и у их матерей;
   
6. 
   функциональные резервы щитовидной железы у телочек, полученных от более высокоудойных коров, имеют меньший коэффициент активности тиреоидных гормонов;
   
7. 
   функциональные резервы тестостеронсинтезирующей системы ниже у телочек, полученных от более высокоудойных коров, и имеют меньший индекс активности тестостеронсинтезирующей системы;
   
8. 
   математические модели для раннего прогнозирования молочной продуктивности крупного рогатого скота черно – пестрой породы.
   

Регуляция основных физиологических функций в организме происходит за счет влияния гормонов на органы и клетки организма. Гормоны оказывают мощное биологическое действие на рост различных органов и тканей, а также влияют на дифференцировку тканей организма, участвуют в процессах обмена веществ. Эти вещества выделяются одной или несколькими эндокринными железами, могут действовать как синергисты или антагонисты (В.Л. Владимиров, 1974).

Для всех гормонов характерны следующие характеристики: наличие специализированной железы или клетки, вырабатывающей данный гормон. Выделение гормона непосредственно в кровь и транспортировка его к органу - мишени, а также способность специфически воздействовать на ткани и органы- мишени при незначительных концентрациях их в крови (Н.А. Юдаев, 1980).

Эндокринная система осуществляет основную роль в процессах обмена веществ, скорости синтеза белков, углеводов, жиров. Эндокринная система через выделяемые ею гормоны оказывает влияние на специфические клетки - мишени. Образующиеся в организме различные гормоны, ферменты и белки являются специфичными и оказывают регулирующее влияние на различные метаболические процессы (Д. Теппермен, 1989; J.W. Blum, P. Kuna, W. Scheider, 1979; М. Assane, А. Sere, 1990).

Гормоны принимают участие в регуляции активности всех клеток организма. Воздействуя на органы-мишени, они вызывают в них значительные физиологические изменения. У гормона может быть несколько органов-мишеней, и вызываемые им физиологические изменения могут сказываться на целом ряде функций организма (Б.В. Алёшин, В.И. Губский, 1983; В.Б. Дмитриев, 1998).

В научной литературе имеется достаточное количество работ, указывающих на мощное воздействие различных гормонов на метаболические процессы, происходящие в организме животного (В.Т. Головань, 1972; М.Е. Зельцер, 1988; В.И. Георгиевский, 1990; П.Д. Дейвис, 2000; J.W. Blum et al., 1983; H. Bonsack, 1992).

В организме связь между клетками, органами и тканями происходит следующим образом: нервные клетки получают сигналы, которые поступают из внешней и внутренней среды и преобразуют их в нервные импульсы и синапсы, так же и эндокринная система через эндокринные железы выделяет в кровь гормоны, влияя на органы - мишени (Л.С. Жебровский, 2002).

После того как гормон соединится с рецептором, в клетке запускается целая система биохимических реакций, которые воздействуют на синтетический аппарат клетки и приводят в итоге к перестройке ее работы: усилению или прекращению синтеза различных веществ, изменению проницаемости клеточной мембраны (В.А. Ткачук, 1983).

По данным литературы механизм действия гормонов полностью является не изученным. Однако установлено, что после синтеза гормоном железой он попадает непосредственно в кровь. В крови гормоны связываются со специфическими белками переносчиками – альбуминами и только лишь 5 % гормона в крови остается в свободном виде. К органам и тканям гормоны доставляются кровотоком. Физиологическое действие гормона начинает осуществляться после его контакта к этому гормону рецепторами. С кровотоком гормон доставляется ко всем органам и тканям и контактирует с ними. Однако его специфическое действие начинается после соединения с чувствительными к этому гормону рецепторами (Н.А. Юдаев, 1980; В.А. Ткачук, 1983).

Активность эндокринной системы зависит от способности желез внутренней секреции выделять определенное количество гормонов, а также зависит от скорости и способности белков крови к транспортировке гормонов к органам - мишеням. Обычно гормоны связываются белковыми фракциями крови (альбумины, глобулины, преальбумины) и транспортируются ими во все органы и системы. В организме вырабатывается большое количество гормонов, ферментов и других белков, являющихся специфичными и регулирующих процессы метаболизма и роста (С.И. Плященко, 1974; С.В. Шаталов, 1983; В.С. Грачев, 2002).

Белковые молекулы построены из множества полипептидных цепочек, которые, в свою очередь, состоят из аминокислотных остатков. В зависимости от последовательности пар оснований в генах зависят свойства ферментов, а также и белков, которые синтезируются в организме. В связи с этим информация, которая закодирована в генах, является программой, которая определяет свойства всех белков, ферментов и гормонов данного организма, а гены как носители наследственной информации определяют не только специфику белков, но и участвуют в их синтезе. Поэтому можно предположить, что индивидуальные различия животных в различных проявлениях, в том числе и продуктивных, а также различные патологии в организме связаны с эндокринной системой, активностью ферментов и в конечном итоге с уровнем обмена веществ. Поэтому, чтобы регулировать эти процессы, необходимо учитывать породную и индивидуальную наследственную особенность животных (И.П. Битюков, 1995; В.В. Алифанов, 1999).

Уровень гормонов в организме зависит от множества факторов внешней и внутренней среды: температуры среды, поражения радиацией, питания, пола, наличия особей другого пола. Так, например, содержание большинства видов животных в помещениях с определенной постоянной температурой не влияет на их сезонное изменение обмена веществ. Также в период размножения животных выделение половыми железами гормонов в большинстве случаев зависит от длины светового дня (В.В. Валяжников, 1981; А.Е. Болгов, 1982; И.Ф. Горлов, 1996; С.А. Брагинец, 1998).

Факторы внешней среды по- разному влияют на состояние животных разных видов. Так например, у бурундука повышение образования спермы и активация инстинкта размножения наблюдается только лишь при повышении температуры внешней среды ( G. M. Chiericato, 1997).

Также накоплен достаточно большой материал в научных исследованиях, где доказана роль гормонов в процессах размножениях (И.Е. Мозгов, 1971; Б.В. Покровский, 1976; В.А. Наук, 1984; В.А. Матвеев, 1997).

Например, брачные игры самцов, охрана гнезда птицами происходят только в том случае, если в организм поступают половые гормоны и гормоны гипофиза в определенной последовательности. Удаление или угнетение функции отдельных эндокринных желез приводит к изменению обмена веществ в организме и поведенческим реакциям животных (Н.А. Юдаев, 1976; Wang Jianchen, 1988).

Также в научной литературе приведены данные о роли гормонов и их связи с продуктивностью животных (В.И. Мельников, 1966; Р.С. Москалик, 1986; О.Ю. Осадчая, 1998; П. Прохоренко, 2000; В.И. Ерёменко, 2001; 2004; 2004).

Например, в гипофизе карликовых телят уровень гормона роста ниже, чем у нормальных животных, что указывает на генетический контроль секреции соматотропного гормона. Установлено, что уровень СТГ с увеличением возраста уменьшается (R. Hall, 1978; A. Trenke, 1972). По данным Ю.Н. Шамберева (1975), между содержанием соматотропного гормона и ростом животных отмечена положительная коррелятивная связь.

По результатам таких исследований было сделано заключение, что концентрацию соматотропного гормона можно использовать как тест для прогноза скорости роста животных. В исследованиях В.П. Радченкова (1980, 1997) положительная коррелятивная связь между суточным приростом массы животного и концентрацией соматотропного гормона в крови не установлена.

Исследователь В. М. Кретова (2006, 2007, 2008) указывает на возможность использования в селекции животных данных по функциональной активности щитовидной железы.

Также в работах других исследователей (Д.А. Меченков, 2008, 2009) указывается на взаимосвязь уровня тестостерона в крови лактирующих коров с их продуктивностью.

Отмечается взаимосвязь уровня молочной продуктивности и функциональной активности коры надпочечников (Е.В. Морозова, 2010).

В работах Ю.Ю. Вострухиной (2010) имеются данные о связи уровня тестостерона в крови лактирующих коров с уровнем молочной продуктивности.

В своих исследованиях А.Н. Подрепный (2011) отмечает связь концентрации инсулина с уровнем молочной продуктивности у лактирующих коров.

В.И. Ерёменко (2000, 2003, 2006, 2010) в своих исследованиях отмечает, что уровень гормонов и функциональные резервы желез внутренней секреции у разных пород животных отличаются, это указывает на то, что такие данные можно использовать как тесты для раннего прогнозирования молочной продуктивности скота.

Метод определения функциональных резервов, как указывает Радченков В.П. с сотрудниками (1985), является классическим методом в эндокринологии, позволяющим выявить пределы активности эндокринных желез у человека и у животных. Этот метод занял довольно прочное место среди прочих методов оценки функционального состояния эндокринной системы. Недостаточно знать, что данная железа анатомически изменена, но и необходимо изучить и функциональные изменения ее. По отношению к каждой из эндокринных желез существуют методы функциональной диагностики, так называемые тесты, однако диагностическая ценность их в большинстве случаев очень мала.

На животных этот метод раньше применялся довольно редко. Для оценки функциональных резервов щитовидной железы применяют тиреотропный гормон, для оценки резервов коры надпочечников – аденокортикотропный гормон, а для нагрузки на инсулярный аппарат животных применяют глюкозу (В.Б.Дмитриев, 1998; В.М. Кретова, 2007).

Для раннего прогнозирования молочной продуктивности коров В. И. Ерёменко и В.М. Кретова (2007) рекомендуют использовать коэффициенты активности щитовидной железы .

В работах В.Д. Дмитриева с сотрудниками (1975) описывается методика выполнения определения функциональных резервов семенника, посредством многократной стимуляции хорионическим гонадотропином. Для определения функциональных резервов семенника проводилась многократная стимуляция хорионическим гонадотропином. ХГ в дозе 3000-6000 ед. вводили внутривенно 5 раз с интервалом 72 часа. Кровь для исследования отбирали из яремной вены перед каждым введением хорионического гонадотропина. Через 2 часа после введения ХГ семенник отвечал резким повышением концентрации тестостерона в крови по сравнению с базальным уровнем гормона у большинства видов животных. После третьей нагрузки ХГ уровень тестостерона достигал своего максимума через 24 часа. Последующие стимуляции не вызывали желаемого эффекта.

Таким образом, значение эндокринной системы в организме животных многогранно и зависит от множества факторов.