Окислительный стресс в патогенезе гельминтозов лошадей

УДК 636.1:619:616.99

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, гельминтозы, лошади

Key words: lipid peroxidation, helminthiases, horses

Бякова О. В., Пилип Л. В.

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС В ПАТОГЕНЕЗЕ ГЕЛЬМИНТОЗОВ ЛОшАДЕЙ

OXIDATIVE STRESS IN THE PATHOGENESIS OF HELMINTHIASES IN HORSES

ФГБОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» Адрес: 610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр., 133

Vyatka State Agricultural Academy Address: 610017, Russia, Kirov, Oktyabrsky pr., 133

Бякова Ольга Викторовна, к. б. н., cx преподаватель кафедры зоогигиены, физиологии и биохимии

Byakova Olga V., Ph.D. in Biology Science, Senior lecturer of the Dept. of Zoohygiene, Physiology and Biochemistry Пилип Лариса Валентиновна, к. в. н., доцент кафедры зоогигиены, физиологии и биохимии

Pilip Larisa V., Ph.D. in Veterinary Science, Associate Professor of the Dept. of Zoohygiene, Physiology and Biochemistry

Аннотация. В патогенезе гельминтозов у лошадей немаловажная роль отводится процессам свободного окисления, продуктом которых являются свободные радикалы. Процессы перекисного окисления липидов и антиокислительной защиты находятся в корреляции со степенью инвазии лошадей гельминтами и сезонными колебаниями в организме животных.

Summary. In the pathogenesis of helminthiases in horses an essential role is given to the processes of free oxidation which result in production of free radicals. The processes of lipid peroxidation and antioxidant protection are in correlation with the degree of helminthic invasion in horses and seasonal fluctuations in the organism of animals.

Введение

Окислительный стресс, или повреждение клетки в результате окислительных процессов, вызывает нарушение редокс-потенциала и, следовательно, повышение уровня активных форм кислорода (АФК). Источниками окислительного стресса являются свободные радикалы. Сталкиваясь с молекулой, свободный радикал отрывает от нее атом водорода, превращаясь в валентно насыщенную молекулу, а молекула, подвергшаяся атаке, сама превращается в свободный радикал. Такой тип цепных реакций называется свободно-радикальным окислением (СРО).

Основной повреждающий эффект свободных радикалов заключается в разрушении мембран клеток, модификации белков и ДНК. Наиболее подвержены СРО фосфоли-пиды клеточных мембран. Это обусловлено их химическим строением (наличием двойных связей в остатках жирных кислот), однородностью среды и высоким содержанием кислорода в липидном бислое [2].

В литературе встречаются данные, свидетельствующие об участии свободно-радикальных процессов в патогенезе многих

болезней сельскохозяйственных животных и птицы. В механизмах развития любого заболевания лежит нарушение процессов окисления и фосфорилирования в клетках, что приводит к образованию свободных радикалов, повреждению большого количества клеток и развитию окислительного стресса [1, 3].

Проникая в организм хозяина, гельминты запускают сложную цепь патологических реакций. Наиболее частыми проявлениями гельминтозов является обеднение организма витаминами А и С, что приводит к снижению активности ферментных систем и угнетению тканевого дыхания. Вышеперечисленное способствует нарушению процессов окисления и развитию окислительного стресса [3]. Однако сведений, касающихся процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) при паразитарных болезнях, очень мало, в связи с чем целью наших исследований явилось изучение особенностей протекания СРО в патогенезе при кишечных нематодозах лошадей.

Материалы и методы

В исследовании было задействовано 50 лошадей рысистой, верховой и вятской

породы, принадлежащих подсобным хозяйствам при животноводческих комплексах и частному сектору. Кровь для исследования брали в утренние часы, до кормления. Свободно-радикальное окисление определяли с помощью метода индуцирования биохеми-люминесценции (БХЛ) перекисью водорода с сульфатом железа на биохемилюминометре БХЛ-06М (НПЦ «Биоавтоматика», Н. Новгород). Расчетными показателями метода служили: светосумма радикалов (S) - площадь под кривой за 30 секунд - характеризует полную интенсивность светоизлучения за время исследования; I max - показатель максимальной интенсивности свечения; АОА - отражает общую антиокислительную активность.

Количественное определение продуктов СРО проводили по следующим методикам: малоновый диальдегид (МДА) определяли методом с тиобарбируторовой кислотой, церулоплазмин в сыворотке крови - модифицированным методом Равина (2000).

Результаты исследования

При изучении особенностей протекания СРО при кишечных нематодозах лошадей учитывали взаимосвязь процессов ПОЛ от интенсивности инвазии и сезона года. Для этого в летний и зимний период после предварительного гельминтологического обследования лошадей были сформированы группы животных по принципу аналогов в возрасте от 2 до 6 лет.

В летний период (июль) опытную группу № 1 (n = 6) составили животные с интенсивностью инвазии по параскариозу 43,3±12,65 яиц в 1 г фекалий, а по кишечному строн-гилятозу - 476,0±80,07 яиц в 1 г фекалий (высокая интенсивность инвазии). У лошадей опытной группы № 2 (n = 6) были обнаружены яйца параскарисов и желудочно-кишечных стронгилят с интенсивностью инвазии (ИИ) соответственно 21,70±14,17 и 240,67±25,3 яиц в 1 г фекалий (умеренная степень инвазии). Контрольную группу (n = 6) составили незараженные животные.

В таблице 1 показано, что у лошадей с умеренной степенью инвазии светосумма радикалов на 34,9 % (Р < 0,001) и максимальная интенсивность свечения на 47,5 %

(Р < 0,001) выше по сравнению с группой контроля. С нарастанием интенсивности (опытная № 1) увеличивается светосумма радикалов на 40,6 % (Р < 0,001) и скорость инициирования свободно-радикального окисления на 48,5 % (Р < 0,001) по сравнению с группой контроля.

У лошадей с умеренной степенью инвазии показатель АОА снижается на 11,3 %, что является следствием значительного накопления перекисей при наличии нематодоз-ной инвазии. У лошадей с высокой степенью инвазии показатель АОА снижается только на 4,2 % от группы контроля.

Количественная оценка молекулярных продуктов ПОЛ является менее чувствительной по сравнению с методом БХЛ. Однако ее исследование дополняет информацию о состоянии звеньев процесса ПОЛ.

Уровень МДА был на 15,6 % (Р < 0,05) выше в опытной группе № 1 и на 3,4 % в опытной группе № 2 по сравнению с контрольной.

Активность церулоплазмина у здоровых животных на 22,7 % (Р < 0,001) превышает данный показатель у опытной группы № 1 (лошади с наличием выраженной инвазии). У лошадей с наличием умеренной инвазии (опытная № 2) и клинически здоровые (контроль) количество церулоплазмина практически не изменяется. В опытной группе № 2 у животных с умеренной инвазией установлено, что высокий показатель концентрации церулоплазмина (15,0±0,16 мг%) позволяет контролировать накопление свободных радикалов (МДА 3,52±0,21 мкмоль/л).

В крови незараженных животных отмечается равновесие в системе перекисного окисления липидов и антиоксидантной защите.

Учитывая, что на интенсивность свободно-радикального окисления влияет сезон года, качество кормления, нами были проведены аналогичные исследования в сыворотке крови лошадей в зимний период (февраль).

Первую опытную группу (п = 6) составили спонтанно зараженные животные с интенсивностью инвазии по параскариозу 87,3±15,42 яиц в 1 г фекалий и стронгиля-тозу - 521,0±80,17 яиц в 1 г фекалий (высокая степень инвазии). У животных второй

опытной группы (п = 6) регистрировали па-раскариоз и кишечный стронгилятоз с ИИ соответственно 68,6±11,4 и 340,1±32,2 яиц в 1 г фекалий (умеренная степень инвазии). Группа контроля (п = 6) состояла из незара-женных лошадей.

В таблице 3 можно отметить, что средние значения светосуммы в сыворотке крови у лошадей с наличием умеренной степени инвазии достоверно превышают средние значения группы, состоявшей из незараженных лошадей. С увеличением интенсивности инвазии показатель светосуммы радикалов (8) возрастает на 22,5 % по отношению к группе контроля. По мере накопления концентрации гидроперекисей в крови начинает возрастать

антиокислительная активность в организме лошадей с 7,94±0,43 до 8,61±0,35.

Ускорение скорости гашения (I тах) также указывает на повышение антиоксидантных свойств сыворотки крови. Подтверждением является более высокий показатель максимальной интенсивности свечения липидных субстратов у лошадей, спонтанно зараженных нематодами желудочно-кишечного тракта.

Активность церулоплазмина у незаражен-ных лошадей составила 14,7 мг%, у животных с умеренной и высокой степенью инвазии этот показатель снизился и составил 12,5 и 11,9 мг% (Р < 0,01) соответственно.

При высокой интенсивности инвазии накопление МДА в сыворотке крови лошадей

Таблица 1.

Зависимость показателей ПОЛ от степени инвазии в летний период

Группа животных Показатели

8, М±м I тах, М±м АОА, М±м

Опытная № 1 39,21±0,76 *** 6,98±0,30 *** 5,65±0,19

Опытная № 2 35,82±1,51*** 6,84±0,29 *** 5,30±0,36

Контрольная 23,31±1,39 3,59±0,31 5,90±0,29

Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 - в сравнении с показателями, полученными у незараженных лошадей.

Таблица 2.

Зависимость показателей ПОЛ и АОЗ

Показатель Группы животных

опытная № 1 опытная № 2 контрольная

МДА, мкмоль/л М±м 4,03±0,23* 3,52±0,21 3,4±0,09

Церулоплазмин, мг% М±м 12,3±0,39*** 15,0±0,16 15,1±0,31

Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 - в сравнении с показателями, полученными у незараженных лошадей.

Таблица 3.

Зависимость показателей ПОЛ от степени инвазии в зимний период

Группа животных Показатели

8, М±м I тах, М±м АОА, М±м

Опытная № 1 74,95±1,93*** 8,73±0,29 ** 8,61±0,35

Опытная № 2 69,7±1,52 ** 8,22±0,18 * 8,47±0,21

Контрольная 58,12±2,41 7,35±0,21 7,94±0,43

Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 - в сравнении с показателями, полученными у незараженных лошадей.

Таблица 4.

Зависимость показателей ПОЛ и АОЗ от степени инвазии

Показатель Группы животных

опытная № 1 опытная № 2 контрольная

МДА, мкмоль/л М±м 4,55±0,39* 3,92±0,12 3,6±0,09

Церулоплазмин, мг% М±м 11,9±0,62** 12,5±0,16 14,7±0,31

Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 - в сравнении с показателями, полученными у незараженных лошадей.

является следствием снижения активности церулоплазмина. Количество МДА у спонтанно зараженных лошадей опытной группы № 1 и № 2 на 20,8 % (Р < 0,05) и на 8,2 % выше по сравнению с группой контроля.

Обсуждение результатов

С нарастанием степени инвазии наблюдается интенсификация процессов ПОЛ: увеличение показателя светосуммы радикалов, максимальной интенсивности свечения и скорости инициирования свободнорадикаль-ного окисления. Отмечена корреляция в накоплении продуктов ПОЛ при одновременном снижении эффективности АОА. У лошадей с умеренной и высокой степенью инвазии показатель АОА снижается, что является следствием значительного накопления перекисей при наличии нематодозной инвазии. Данные изменения указывают на уменьшение резервов АОЗ.

Длительная выраженная инвазия приводит к накоплению продуктов ПОЛ в организме лошадей, о чем свидетельствует высокий уровень МДА. Одновременно с этим постепенно истощается антиоксидантная защита, что подтверждается более низким показателем активности церулоплазмина в крови спонтанно-зараженных животных.

Особенности протекания СРО зависят от интенсивности нематодозной инвазии в организме лошадей. С нарастанием степени инвазии показатели, характеризующие интенсивность процессов ПОЛ, достоверно увеличиваются. Выше показатели светосум-

мы радикалов (S) и максимальной интенсивности свечения (I max) у животных с высокой степенью инвазии по сравнению с аналогичными данными у контрольной группы.

Активность церулоплазмина у животных с умеренной и высокой степенью инвазии снижается. При высокой интенсивности инвазии накопление МДА в сыворотке крови лошадей является следствием снижения активности церулоплазмина.

Заключение

Таким образом, в результате проведенных исследований нами было установлено, что по мере увеличения степени инвазии происходит интенсификация процессов пере-кисного окисления липидов и изменение состояния антиокислительной защиты. Био-хемилюминисцентные показатели и специфические молекулярные продукты ПОЛ у лошадей имеют колебания в связи с сезоном года. Более высокие значения наблюдаются в зимний период времени.

Список литературы

1. Бякова, О. В. Перекисное окисление липидов у лошадей при кишечных нематодозах / О. В. Бякова, Л. В. Пилип // Вестник Ветеринарии. - 2012. -№ 63/4. - Ставрополь. - С. 28-31.

2. Владимиров, Ю. А. Свободные радикалы в биологических системах // Соровский Образовательный Журнал. - 2000. - Т. 6, № 12. - С. 13 - 19.

3. Геворгян, А. Ш. Изучение процесса перекисного окисления липидов в печени и легких животных при эхинококкозе / А. Ш. Геворгян // Российский парази-тологический журнал. - 2011. - № 3 - С. 34-37.

Редакционная подписка на журнал «Актуальные вопросы ветеринарной биологии» на 2015 год - по тел. (812) 232-55-92 и на сайте www.invetbio.spb.ru