Cheboksary, Cheboksary, Russian Federation
Cheboksary, Cheboksary, Russian Federation
Russian Federation
Abstract. The study is aimed at identifying the nature and intensity of age-related changes in the activity of AsAT and AlAT enzymes under a load of “Proserin” in the tissues of the triceps brachii, pectoralis major muscle, rectus abdominis, gluteus and calf muscles in guinea pigs grown under the conditions of the Scientific and Educational Center “Studencheskiy” of FSBEI HE “Chuvash State Agricultural Academy”. Methodology and methods: The activity of the enzymes AsAT and AlAT was determined by the universal method of S. Wrightman and S. Frenkel (1957) in the modification of V. V. Menshikov (1977) by the spectrophotometric method in the scientific laboratory of Chuvash State Agricultural Academy. Statistical reliability was determined by Student's criterion according to R. Kh. Tukshaitov (2001). Results and scope: analysis of changes in the activity of the enzymes aspartate and alanine aminotransferases indicates that during loading by introducing “Proserin” in the tissues of skeletal muscles, regular changes in all studied parameters with certain features depending on the age of the animal and the type of skeletal muscle are detected. The consistency of changes in the studied parameters in guinea pigs of different ages is manifested in the fact that, under experimental conditions, an increase in the activity of alanine and aspartate aminotransferase enzymes in the tissues of skeletal muscles is detected. The scientific novelty of the study lies in the fact that under conditions of functional load it was revealed that changes in the activity of these enzymes are associated with muscle growth and development in the postnatal period, including various alternating phases of improving the structural and functional organization of organs and the body as a whole.
guinea pigs, triceps brachii, pectoralis major muscle, rectus abdominis, gluteus and calf muscles, “Proserin”, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase.
Глубокие сдвиги в метаболизме и других функциях в организме, наступающие в течение его индивидуального развития, связаны с уровнем активности ферментных систем. В связи с этим изучение закономерностей становления и совершенствования ферментных систем и определение специфических путей обмена веществ становятся весьма актуальными [1, с. 2169], [2, с. 164].
Синтез ферментов подчинен генетическому контролю, и их уровень в организме контролируется наследственностью. Вместе с тем на уровень ферментов в крови и тканях органов животных влияют и многочисленные внешние факторы, в том числе особенности технологии выращивания. Ферменты являются наиболее информативным показателем здоровья животных. Количество ферментов свидетельствует о целостности клеток тканей организма в целом. Структурно-химическая перестройка мышц и их дифференцировка и специализация сопровождаются большими изменениями активности различных ферментов.
В научной литературе реже встречается одновременное изучение возрастных изменений активности ферментов в тканях мышц, чем таковое в тканях внутренних органов [3, с. 50], [4, с. 82], [5, с. 55], [6, с. 12], [7, с. 67], [8, с. 1226], [9, с. 7002], [10, с. 2], [11, с. 30], [12, с. 32].
По данным некоторых литературных источников можно сделать вывод, что изучения биохимического развития и структурно-функционального совершенствования мышц в постнатальный период у морских свинок очень малочисленны. Сведения о таких внутриклеточных ферментах, как аспартатаминотрансфераза (АсАТ) и аланинаминотрансфераза (АлАТ), в тканях скелетных мышц у морских свинок в постнатальном системогенезе под функциональной нагрузкой нами не выявлены.
Методология и методы исследования (Methods)
Исследования проведены на лабораторных морских свинках. Морские свинки содержались в условиях вивария УНПЦ «Студенческий» Чувашской ЧГСХА согласно всем зоогигиеническим требованиям звероводческих ферм. Тип кормления лабораторных животных – комбинированный, с основными питательным веществами, витаминами, макро- и микроэлементами в соответствии рекомендуемым нормам, при соблюдении соответствующих зоотехнических и ветеринарных требований [13, с. 44], [14]. Животных разделили на две группы – контрольную и подопытную. Нами изучались активности ферментов АсАТ и АлАТ в тканях трехглавой мышцы плеча, большой грудной мышцы, прямой мышцы живота, ягодичной и икроножной мышц [10, с. 9], [15, с. 456], [16, с. 225], [17, с. 4706].
Функциональную нагрузку у новорожденных и физиологически зрелых животных проводили препаратом «Прозерин» для определения потенциальных возможностей функциональных систем организма. Опыты проводили по схеме: контрольным животным (6 голов в каждом возрастном сроке) вводили физиологический раствор в зависимости от возраста и массы, подопытным – «Прозерин» в дозе 0,5 мг на 1 кг массы животного. Для получения тканей мышц осуществляли убой через полчаса. При такой дозировке «Прозерина» можно пронаблюдать клиническую картину действия препарата. В каждом периоде функциональной нагрузки (30, 180 и 360 минут после введения «Прозерина») проводили убой животных по 6 голов. Все манипуляции, в том числе и эвтаназию, выполняли с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных [18]. Мышцы извлекали, очищали, промывали холодным физиологическим раствором, пробы замораживали в жидком азоте для дальнейших исследований. В гомогенатах тканей скелетных мышц определяли активности АсАТ и АлАТ колометрированием (КФК-2) и одновременно спектрофотометрированием (UV-1800) в научной лаборатории Чувашской ГСХА с использованием набора реагентов компании ОАО «Витал Девелопмен Корпорэйшн» (г. Санкт-Петербург) по общепринятым методикам.
Результаты (Results)
Нами определены активность ферментов АсАТ и АлАТ под функциональной нагрузкой (путем введения подкожно «Прозерина») в тканях вышеназванных мышц у новорожденных и физиологически зрелых морских свинок. Результаты исследований представлены в диаграммах.
Рис. 1. Активность ферментов АсАТ и АлАТ в тканях большой грудной мышцы у 6- и 60-суточных морских свинок при введении «Прозерина»
Fig. 1. The activity of the enzymes AsAT and AlAT in the tissues of the pectoralis major muscle in 6- and 60-day-old guinea pigs with the introduction of “Proserin”
Рис. 2. Активность ферментов АсАТ и АлАТ в тканях ягодичной мышцы у 6- и 60-суточных морских свинок при введении «Прозерина»
Fig. 2. The activity of the enzymes AsAT and AlAT in the tissues of the gluteal muscle in 6- and 60-day-old guinea pigs with the introduction of “Proserin”
Рис. 3. Активность ферментов АсАТ и АлАТ в тканях трехглавой мышцы плеча у 6- и 60-суточных морских свинок при введении «Прозерина»
Fig. 3. The activity of the enzymes AsAT and AlAT in the tissues of the triceps muscle of the shoulder in 6- and 60-day-old guinea pigs with the introduction of “Proserin”
Рис. 4. Активность ферментов АсАТ и АлАТ в тканях икроножной мышцы у 6- и 60-суточных морских свинок при введении «Прозерина»
Fig. 4. The activity of the enzymes AsAT and AlAT in the tissues of the gastrocnemius muscle in 6- and 60-day-old guinea pigs with the introduction of “Proserin”
Рис. 5. Активность ферментов АсАТ и АлАТ в тканях прямой мышцы живота у 6- и 60-суточных морских свинок при введении «Прозерина»
Fig. 5. The activity of the enzymes AsAT and AlAT in the tissues of the rectus muscle of the abdomen in 6- and 60-day-old guinea pigs with the introduction of “Proserin”
В тканях трехглавой мышцы плеча (рис. 1) изменения активности ферментов в условиях прозериновой нагрузки у 6-суточных морских свинок наблюдается в 360-минутном периоде исследований (активность АлАТ повышается на 19,3 %, р < 0,05). Достоверное изменение активности АсАТ обнаруживается и во втором, и в третьем периодах (увеличиваются на 24,7 % и на 23,6 % соответственно, р < 0,01). Аналогичные изменения в таких же условиях происходят и у физиологически зрелых морских свинок (возраст – 2 месяца): активность АсАТ и АлАТ возрастает на 18,6 % и на 16,6 %, р < 0,05.
В тканях большой грудной мышцы (рис. 2) у 6-суточных морских свинок достоверные изменения активности изучаемых ферментов наблюдаются во всех трех периодах исследований. Активность АсАТ в 30 и 180 минут исследования повышается на 14,2 % (р < 0,01) и на 47,4 % (р < 0,001) соответственно, а в 360 минут изменения незначительны – на 26,2 % (р < 0,001). Аналогичные изменения активности АлАТ наблюдаются после всех периодов функциональной нагрузки: поднимается на 13,6 % после 30 минут действия препарата (р < 0,05), после 180- и 360-минутного действия – на 22,8 % (р < 0,01) и на 21,4 %, (р < 0,01) соответственно.
По сравнению молодыми у физиологически зрелых морских свинок (60 суток) значительные изменения под функциональной нагрузкой наблюдаются в первом периоде (после 30 минут действия препарата): активность АсАТ повышается на 32,0 % (р < 0,001). Во втором периоде (180 минут) достоверно возрастает активность АлАТ на 13,1 % (р < 0,05), активность АсАТ повышается на 25,4 % (р < 0,01). В третьем периоде опыта (360 минут) изменение данных показателей недостоверное.
Достоверные изменения активности АлАТ и АсАТ наблюдаются в тканях ягодичной мышцы (рис. 3) у 6-суточных молодых морских свинок только в последнем, 360-минутном, периоде исследований: увеличивается активность АлАТ на 14,8 % (р < 0,05), активность АсАТ – на 26,6 % (р < 0,001). Достоверное повышение АсАТ наблюдается и в 180-минутном периоде опыта, на 14,1 % (р < 0,05), но не существенно по сравнению с вторым периодом. У физиологически зрелых морских свинок (60 суток) достоверное увеличение изучаемых показателей определяется, наоборот, в начальном периоде исследований (30 минут после введения «Прозерина»): активность АсАТ – на 25,2 % (р < 0,001), активность АлАТ – на 16,8 % (р < 0,05). А в последующие периоды исследований (180 и 360 минут) показатели активности данных ферментов приближаются к контрольному.
По сравнению с другими тканями исследуемых скелетных мышц в тканях икроножной мышцы (рис. 4) у молодых (6 суток) морских свинок активность ферментов достоверно повышаются только в 180-минутном периоде опыта: активность АсАТ – на 30,2 % (р < 0,01), активность АлАТ – на 22,5 % (р < 0,01). К концу опыта данные показатели доходят до контрольной позиции.
У физиологически зрелых морских свинок (60 суток) активность АсАТ и АлАТ находится в значимой степени и достоверно повышается лишь в 30-минутном действии препарата: на 26,1 % (р < 0,05) и на 18,8 % (р < 0,05) соответственно. К 360-минутному действию «Прозерина» активность данных ферментов приравниваются контрольным величинам.
В тканях прямой мышцы живота (рис. 5) в начальный и конечный периоды действия препарата у 6-суточных морских свинок активность фермента АсАТ в условиях нагрузки «Прозерином» достоверно возрастает на 14,1 % (р < 0,05) и на 31,6 % (р < 0,001) соответственно. Такое же повышение активности данного фермента наблюдается и у 60-суточных морских свинок в первом и во втором периодах опыта на 16,9 % (р < 0,05) и на 17,7 % (р < 0,05).
По сравнению с активностью АсАТ активность фермента АлАТ у 6-суточных морских свинок достоверно поднимается во втором периоде опыта (180 минут) на 15,7 % (р < 0,05) и более выраженно – в третьем периоде (360 минут) – на 23,8 % (р < 0,01). У физиологически зрелых морских свинок активность АлАТ достоверно возрастает в 30-минутном и 180-минутном действии препарата на 14,8 % (р < 0,05) и на 15,5 % (р < 0,05) соответственно. Третий период опыта показывает активность ферментов на контрольном уровне.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Изучаемые показатели у молодых и взрослых морских свинок в условиях прозериновой нагрузки в разных скелетных мышцах имеют разные значения. Различия изменений проявляются в неодинаковой скорости развития, степени выражения и продолжительности реакции. У молодых (6 суток) морских свинок под прозеринивой нагрузкой показатели активности ферментов АсАТ и АлАТ в тканях исследуемых мышц увеличиваются со временем, достигая максимальных величин к концу опыта.
У физиологически зрелых (60 суток) морских свинок после нагрузки препаратом в тканях скелетных мышц значительные изменения активности ферментов АсАТ и АлАТ наблюдаются уже первый период (30 минут), после происходит возобновление со временем до контрольного уровня исходных величин. В некоторых скелетных мышцах выявляются отдельные особенности в реакциях тканей (ферментов) на введение «Прозерина». Выраженные изменения активности ферментов наблюдаются в тканях большой грудной мышцы и прямой мышцы живота, а менее – в тканях ягодичной и икроножной мышц. Но характер и степень изменений активности ферментов в тканях трехглавой мышцы плеча у 6- и 60-суточных морских свинок в условиях нагрузки имеют одинаковые значения.
Наши исследования подтверждают теорию системогенеза П. К. Анохина о том, что к моменту рождения функциональная система несовершенна и имеет более низкие функциональные возможности. Поэтапное совершенствование уже сформированных и действующих компонентов системы идет в процессе постнатального развития.
Все приведенные данные настоящего исследования приводят к выводу о необходимости разностороннего подхода к использованию различных лекарственных препаратов, стимуляторов, модуляторов. Они обосновывают требования о необходимости учета функционального состояния отдельных тканей, органов и систем организма, а также возрастных особенностей животного.
1. Sudakov K. V. Razvitie teorii funkcional'nyh sistem v nauchnoy shkole P. K. Anohina // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii nauk. Russkaya sekciya. 2011. № 1. S. 1–5.
2. Kreyk A. I. Klyuchevaya ideya teorii funkcional'nyh sistem P. K. Anohina // Materialy i metody innovacionnyh issledovaniy i razrabotok: sbornik mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Ufa, 2016. S. 164–166.
3. Silyukova A. N., Ignat'ev N. G., Efremova G. M. Fosfatazy i α-amilaza v tkanyah pecheni u krol'chat v perehodnuyu i rastitel'nuyu fazy pitaniya // Vestnik Ul'yanovskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2016. № 1 (33). S. 50–55.
4. Ignat'ev N. G., Ivanova A. N. Aktivnost' fosfataz i amilazy v tkanyah pecheni u krol'chat pri vvedenii etanola // Uchenye zapiski Kazanskoy gosudarstvennoy akademii veterinarnoy mediciny im. N. E. Baumana. 2015. T. 221. № 1. S. 82–85.
5. Ignat'ev N. G., Ivanova A. N. Uroven' transferaz v tkanyah pecheni u raznovozrastnyh krol'chat pri etanolovoy nagruzke // Sovremennoe obschestvo: problemy, idei, innovacii. 2015. № 4. S. 55–59.
6. Ignat'ev N. G., Terent'eva M. G. Aktivnost' gamma-glutamiltransferazy v tkanyah zheludka u porosyat // Agrarnyy vestnik Urala. 2011. № 9 (88). S. 12–13.
7. Terent'eva M. G. Aminotransferazy i fosfatazy pryamoy kishki u raznovozrastnyh porosyat // Agrarnyy vestnik Urala. 2010. № 5 (71). S. 67–68.
8. Fisinin V. I., Egorov I. A., Vertiprahov V. G., Grozina A. A., Lenkova T. N., Manukyan V. A., Egorova T. A. Aktivnost' pischevaritel'nyh fermentov v duodenal'nom himuse i plazme krovi u ishodnyh liniy i gibridov myasnyh kur pri ispol'zovanii biologicheski aktivnyh dobavok v racione // Sel'skohozyaystvennaya biologiya. 2017. T. 52. № 6. S. 1226–1233. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.6.1226 rus.
9. Chamberlin W. G., Middleton J. R., Spain J. N., Johnson G. C., Ellersieck, Pithua P. Subclinical hypocalcemia, plasma biochemical parameters, lipid metabolism, postpartum disease, and fertility in postparturient dairy cows // Journal of Dairy Science American Dairy Science Association. 2013. Pr. 7002–7011. DOI: 10.3168/jds.2013-6901.
10. Bilski J., Mazur-Bialy A., Wojcik D., Zahradnik-Bilska J., Brzozowski B., Magierowski M., Mach T., Magierowska K., Brzozowski T. The Role of Intestinal Alkaline Phosphatase in Inflammatory Disorders of Gastrointestinal Tract // Mediators of Inflammation. 2017. Rp. 1–9. DOI: 10.1155/2017/9074601.
11. Nesterova O. P., Prokop'eva M. V. Izmenenie aktivnosti aminotransferaz v tkanyah zheludka krolikov v ontogeneze // Estestvennye i tehnicheskie nauki. 2018. № 5 (119). S. 30–31.
12. Ignat'ev N. Postnatal'nyy period ontogeneza u sviney // Veterinariya sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh. 2016. № 8. S. 32–36.
13. Larionov G. A., Checheneshkina O. Yu., Mardar'eva N. V., Schipcova N. V. // Rossiyskiy zhurnal. Problemy veterinarnoy sanitarii, gigieny i ekologii. 2019. № 1 (29). S. 44–49. DOI: 10.25725/vet.san.hyg.ecol.201901007.
14. Gigiena soderzhaniya zhivotnyh: uchebnik / A. F. Kuznecov, V. G. Tyurin, V. G. Semenov, V. G. Sofronov ; pod red. A. F. Kuznecova. Sankt-Peterburg: Lan', 2017. 380 s.
15. Mardaryev A. N., Mardaryeva N. V., Larionov G. A., Gordova V. S. Dynamics of Cbx7 Expression in the Epidermis after Wounding of the Skin // Russian Journal of Physiology. 2019. No. 4. Pp. 456–464. DOI: 10.1134/S0869813919040034.
16. Fawley J., Gourlay D. M. Intestinal alkaline phosphatase: a summary of its role in clinical disease // Journal of Surgical Research. 2016. Pp. 225–234. DOI: 10.1016/j.jss.2015.12.008.
17. Schwartz-Zimmermann H. E., Fruhmann P., Dänicke S., Wiesenberger G., Caha S., Weber J. Metabolism of Deoxynivalenol and Deepoxy-Deoxynivalenol in Broiler Chickens, Pullets, Roosters and Turkeys // Toxins. 2015. Pp. 4706–4729. DOI: 10.3390/toxins7114706.
18. Pravila provedeniya rabot s ispol'zovaniem eksperimental'nyh zhivotnyh: Prilozhenie k prikazu Ministerstva zdravoohraneniya SSSR № 775 ot 12.03.1977 [Elektronnyy resurs] // Konsorcium kodeks. Elektronnyy fond pravovoy i normativno-tehnicheskoy dokumentacii. URL: http://docs.cntd.ru/document/456016716.
