Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.01) на тему: Мембранное пищеварение при гипотрофии у поросят
Оглавление диссертации Егорова, Галина Геннадьевна :: 2001 :: Санкт-Петербург
Глава 1. Обзор литературы.
1.1. Основные типы пищеварения у млекопитающих.
1.2. Структурная организация слизистой оболочки тонкой кишки.
1.3. Мембранное пищеварение у свиней.
1.3.1. Локализация дисахаридаз в тонкой кишке и характеристика ферментного спектра.
1.3.2. Распределение активности ферментов в тонкой кишке.
1.4. Дисахаридазы и щелочная фосфатаза тонкой и толстой кишки, печени, почек в норме и при патологии мембранного пищеварения.
1.5. Этиология и патогенез расстройств желудочнокишечного тракта у поросят при гипотрофии.
1.6. Профилактика и лечение расстройств желудочно-кишечного тракта у поросят-гипотрофиков.
Глава 2. Материал и методы исследования.
2.1. Подопытные животные и их характеристика.
2.2. Условия проведения опытов.
2.3. Получение мембранной и цитозольной фракций слизистой оболочки тонкой кишки.
2.4. Определение активности ферментов.
2.4.1. Определение активности сахаразы.
2.4.2. Определение активности мальтазы и лактазы.
2.4.3. Определение активности щелочной фосфатазы.
2.4.4. Определение активности щелочной фосфатазы в присутствии трибутирина.
2.4.5. Определение содержания белка.
2.5. Клинические методы исследования.
Глава 3. Результаты собственных исследований.
3.1. Клинические исследования здоровых и больных поросят после лечения.
3.2. Активность дисахаридаз тонкой и толстой кишки.
3.2Л. Активность дисахаридаз в гомогенатах слизистой оболочки тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят 1-дневного возраста.
3.2.2. Активность дисахаридаз в гомогенатах слизистой оболочки тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят 7-дневного возраста.
3.2.3. Активность дисахаридаз в гомогенатах слизистой оболочки тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят 14-дневного возраста.
3.2.4. Активность дисахаридаз в гомогенатах слизистой оболочки тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят 30-дневного возраста.
3.2.5. Активность дисахаридаз тонкой и толстой кишки у поросят 30-дневного возраста после лечения.
3.3. Активность щелочной фосфатазы тонкой и толстой кишки
3.3.1. Активность щелочной фосфатазы тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят
1-, 7-, 14- и 30-дневного возраста.
3.3.2. Активность щелочной фосфатазы тонкой и толстой кишки у поросят 30-дневного возраста после лечения.
3.4. Активность мальтазы и щелочной фосфатазы печени и почек у здоровых и больных поросят 1-, 7-, 14- и 30-дневного возраста и поросят 30-дневного возраста после лечения.
3.5. Влияние модификатора трибутирина на активность щелочной фосфатазы.
3.6. Соотношение мембранной и растворимой форм мембраносвязанных пищеварительных ферментов тонкой кишки у здоровых и больных поросят.
3.7. Морфологические исследования стенки тонкой и толстой кишки у поросят.
Введение диссертации по теме "Диагностика болезней и терапия животных", Егорова, Галина Геннадьевна, автореферат
Важной проблемой выращивания молодняка в промышленных свиноводческих хозяйствах является морфологическая и функциональная незрелость органов и систем новорожденных поросят, что способствует развитию желудочно-кишечных болезней, особенно в первые дни жизни (Середа, 1988; Божко, 1989; Алтухов, 1993; Шульга, 1997 и др.). Отход подсосных поросят достигает 30-40% от всех народившихся, более 50% потерь молодняка приходится на период до 15-дневного возраста. Вместе с тем известно, что поросят с признаками антенатальной гипотрофии при создании для них соответствующих оптимальных условий кормления и содержания с использованием лечебных препаратов, стимулирующих обменные процессы, можно вырастить до требуемой убойной массы (Са]ешсгук, Ртс1ук, 1976 и др.).
Влияя на эти процессы, можно значительно стимулировать сокращение сроков реабилитации животных. Логично считать, что лимитирующими факторами в этом является отсутствие эффективных лечебно- профилактических мероприятий, что в значительной степени обусловлено слабой изученностью у свиней процесса пищеварения вообще, а мембранного в особенности, и не только при патологии, но и в норме.
Показано, что мембранное пищеварение, открытие которого принадлежит академику А.М. Уголеву, имеет важное значение в функционировании желудочно-кишечного тракта. За счет него осуществляются промежуточные и заключительные этапы расщепления пищевых веществ. В период молочного питания оно является доминирующим. Установлено, что мембранное пищеварение в функциональном плане (преимущественно ферментативные аспекты) и в структурном отношении (в основном состояние мембраны энтероцитов) относится к высокочувствительным системам клеточно-молекулярного уровня, реагирующим на различного рода неблагоприятные факторы (Уголев, 1963, 1967, 1982, 1991; Тимофеева, 1967, 1993, 1995, 1998; 2000; Щербаков, 1984,1990; Lindberg, 1975; Gardner, 1984; и др.).
Для успешной профилактики желудочно-кишечных заболеваний у свиней необходимо знание закономерностей развития пищеварительной системы в онтогенезе. Выполненные важные в этом направлении работы (Яковскис, 1987; Ложкина, 1989, 1990; Пашкин, Старченков, 1989; Хоанг, 1991; Eqorova et al., 1994; и др.), касаются отдельных сторон мембранного пищеварения в тонкой кишке свиней. Недостаточно внимания уделено периоду новорожден-ности, наиболее восприимчивому к расстройствам пищеварительной системы.
В связи с этими обстоятельствами и большой значимостью рассматриваемой проблемы, нами в широком плане проведены исследования различных ферментативных и структурных характеристик мембранного пищеварения в разных отделах желудочно-кишечного тракта и гидролитических активностей отдельных внутренних органов для определения состояния пищеварительных процессов на мембранном уровне в желудочно-кишечном тракте и состоянии гидролитических систем в непищеварительных органах, и возможности возникновения гипотрофии поросят при их нарушениях.
Поэтому представляется, что рассматриваемая проблема является важной, а настоящая работа, посвященная ее исследованию и разработке адекватных и эффективных мероприятий при этой патологии актуальной.
Цель и задачи исследования.
Целью работы было изучение мембранного пищеварения на примере дисахаридаз и щелочной фосфатазы в тонкой и толстой кишке, а также одноименных гидролаз в печени и почках, выполняющих барьерные функции и участвующих в интермедиарном обмене веществ у здоровых поросят разных возрастных групп с характерным для них типом питания (молочным, смешанным, дефинитивным) и у поросят при гипотрофии, сопровождающейся патологическими расстройствами желудочно-кишечного тракта.
Для ее осуществления были поставлены следующие задачи:
1. Изучить уровень и распределение вдоль пищеварительного тракта активности дисахаридаз и щелочной фосфатазы, реализующих мембранный гидролиз пищевых углеводов и эфиров фосфорной кислоты в тонкой, а также в толстой кишке, а также одноименных гидролаз в печени и почках, осуществляющих барьерные функции и участвующих в интермедиарном обмене у здоровых поросят разных возрастных групп и у поросят-гипотрофиков соответствующего возраста с патологией органов пищеварения.
2. Исследовать регуляторные свойства щелочной фосфатазы в разных органах у здоровых и больных поросят с помощью действия модификатора -трибутирина на активность фермента.
3. Изучить соотношение мембранной и растворимой форм кишечных ферментов у здоровых и больных поросят в онтогенезе.
4. Провести комплексные исследования, объединяющие клинический статус, результаты морфологических и биохимических анализов крови, гистологического и электронно-микроскопического изучения эпителиального и субэпителиального слоев стенки тонкой и толстой кишки у здоровых и больных поросят.
5. Изучить активность дисахаридаз и щелочной фосфатазы в тонкой и толстой кишке, печени и почках у поросят после лечения лекарственными препаратами.
6. Разработать рекомендации по диагностике, этиопатогенезу, лечению и профилактике болезней желудочно-кишечного тракта у новорожденных поросят.
1. Впервые изучены и продемонстрированы изменения в распределении активности дисахаридаз и щелочной фосфатазы, реализующих мембранный гидролиз углеводов и эфиров фосфорной кислоты вдоль тонкой и толстой кишки у поросят в зависимости от возраста, типа питания и клинического состояния.
Показано, что у здоровых поросят градиент распределения активности дисахаридаз и щелочной фосфатазы в тонкой и толстой кишке меняется при переходе от одного типа питания к другому.
Установлено, что уровень, а также распределение активности дисахаридаз и щелочной фосфатазы в тонкой и толстой кишке у больных животных существенно изменяется по сравнению с этими показателями у здоровых поросят.
Впервые изучена возрастная динамика активности дисахаридаз в тонкой и толстой кишке у здоровых и больных поросят и проведено ее сопоставление, что позволило обнаружить существенные различия между здоровыми и больными животными.
2. Исследована активность ферментов у здоровых и больных поросят в печени и почках и установлены ее изменения у больных.
3. Впервые исследованы регуляторные свойства ферментов в разных органах у здоровых и больных поросят, в частности, влияние модификаторов на ферментативную активность.
4. Впервые у свиней выявлена растворимая форма мембраносвязанных ферментов. Изучено соотношение уровня активности растворимой и мембранной формы кишечных ферментов у здоровых и больных поросят в возрастном аспекте.
5. Впервые изучено влияние бималона, изготовленного на основе янтарной кислоты, иммуномодулятора ганглиина и биостимулятора гликонора на активность ферментов разных органов у поросят после лечения.
Выяснены вопросы этиологии и патогенеза желудочно-кишечных болезней у поросят.
На основании результатов исследования разработаны методические рекомендации "Диагностика, этиопатогенез, лечение и профилактика желудочно-кишечных болезней у новорожденных поросят".
Разработаны и апробированы в производственных условиях схемы патогенетической терапии, коррегирующие мембранное пищеварение у поросят-гипотрофиков с расстройствами желудочно-кишечного тракта.
Материалы диссертации используются в научно-исследовательской работе и учебном процессе ветеринарных ВУЗов и факультетов РФ и ближнего зарубежья.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Клинико-морфологическая характеристика патологии желудочно-кишечного тракта у поросят при гипотрофии.
2. У поросят разного возраста при гипотрофии, сопровождающейся патологией органов пищеварения, активность щелочной фосфатазы и дисахаридаз в кишечнике изменяется.
3. С возрастом у больных поросят происходит перераспределение активности ферментов вдоль кишечника.
4. В печени и почках у поросят обнаружены мальтаза и щелочная фос-фатаза, активность которых изменяется при заболеваниях органов пищеварения.
5. Соотношение уровня активности растворимой и мембранной формы кишечных ферментов у поросят меняется в зависимости от возраста и клинического состояния.
6. Препараты бималон, ганглиин и гликонор оказывают стимулирующее действие на уровень и распределение активности кишечных ферментов в разных органах у поросят-гипотрофиков после их применения.
Основные материалы диссертации доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава академии (Пермь, 1996); на научно-практической конференции ученых специалистов АПК (80 лет сельскохозяйственному образованию и науке на Урале. Итоги и перспективы. Пермь, 1998); на Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 150-летию со дня рождения акад. И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 1999); Международной конференции, посвященной 150-летию акад. И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 1999); 12-й международной межвузовской научно-практической конференции "Новые фармакологические средства в ветеринарии (Санкт-Петербург, 2000); Международной конференции "Теоретические и практические аспекты возникновения и развития болезней животных и защита их здоровья в современных условиях", посвященной 30-летию Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии, фармакологии и терапии РАСХН" (Воронеж, 2000); на научно-практической конференции гастроэтерологов (Ижевск, 2000); на VHI Симпозиуме по вопросам пищеварения у свиней (Швеция, 2000); на IV Международном конгрессе "Парентеральное и энтеральное питание" (Москва, 2000); на Международной конференции "Механизмы функционирования висцеральных систем", посвященной 75-летию со дня рождения A.M. Уголева (Санкт-Петербург, 2001).
Основные материалы диссертации опубликованы в 22 научных работах. Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 298 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений. Список литературы включает 360 источников, из них 137 на иностранных языках. Работа содержит 46 таблиц и 37 рисунков.
Заключение диссертационного исследования на тему "Мембранное пищеварение при гипотрофии у поросят"
1. Охарактеризовано и проведено сопоставление активности дисахаридаз и щелочной фосфатазы в гомогенатах слизистой оболочки разных отделов тонкой кишки (двенадцатиперстная, тощая и подвздошная), проксимального и дис-тального отделов толстой кишки, а также в гомогенатах ткани печени и почек у здоровых поросят одно-, семи-, четырнадцати- и тридцатидневного возраста, для которых характерен молочный, смешанный и дефинитивный типы питания, и у поросят-гипотрофиков того же возраста с патологией органов пищеварения. Установлено, что у больных поросят активность исследованных ферментов в разных отделах кишечника снижается, за исключением активности сахаразы у однодневных поросят, у которых активность фермента выше в двенадцатиперстной и тощей кишке. Это свидетельствует о патологии мембранного пищеварения у поросят-гипотрофиков.
2. Продемонстрирована функциональная неравноценность разных отделов тонкой и толстой кишки у здоровых поросят в отношении распределения дисахаридаз и щелочной фосфатазы. Установлено, что градиент распределения этих ферментов вдоль пищеварительного тракта у больных животных иной, чем у здоровых. а. Активность лактазы у однодневных здоровых поросят доминирует в двенадцатиперстной кишке и проксимальном отделе тощей кишки. С возрастом происходит смещение максимума активности фермента в дистальный отдел тощей кишки.
У больных однодневных поросят максимум активности лактазы имеет место в двенадцатиперстной кишке, у семидневных - в двенадцатиперстной и проксимальном отделе тощей кишки, у четырнадцати- и тридцатидневных - в ее проксимальном и дистальном отделах. б. Максимум активности мальтазы у здоровых одно-, семи- и четырнадцатидневных поросят отмечается в дистальном отделе тощей кишки. У тридцатидневных животных он перемещается в проксимальный отдел.
У больных однодневных поросят максимальная активность мальтазы обнаружена в проксимальном отделе тощей кишки. С возрастом у больных поросят происходит смещение максимума активности фермента в дистальный отдел. в. Активность сахаразы у однодневных здоровых животных максимальна в подвздошной кишке, у семи- и тридцатидневных поросят - в проксимальном отделе тощей киши, у четырнадцатидневных - в двенадцатиперстной кишке.
У больных однодневных поросят наибольшая активность сахаразы наблюдается в проксимальном отделе тощей кишки, у семи-, четырнадцати- и тридцатидневных животных - в ее дистальном отделе. г. Активность щелочной фосфатазы у здоровых однодневных поросят максимальна в проксимальном отделе тощей кишки, у семидневных поросят - в дистальном отделе, у четырнадцатидневных - в двенадцатиперстной, а у тридцатидневных - в подвздошной кишке.
Максимальная активность щелочной фосфатазы у однодневных больных, как и у здоровых поросят, обнаружена в проксимальном отделе тощей кишки. С возрастом у больных животных максимум активности фермента смещается в дистальном направлении в подвздошную кишку.
Изменение топографии ферментов, по-видимому, объясняется адаптационно-компенсаторными реакциями в ответ на поражение участков тонкой кишки.
3. Продемонстрирована динамика активности ферментов у здоровых и больных поросят в онтогенезе: а. Активность лактазы с возрастом уменьшается в каждом из отделов тонкой кишки, как у здоровых, так и у больных животных, что обусловлено репрессией синтеза фермента. Активность лактазы в толстой кишке у здоровых животных также снижается. У больных поросят она остается на одном уровне, но ниже, чем у однодневных животных. б. С возрастом активность мальтазы и сахаразы в каждом из отделов тонкой кишки у здоровых и больных поросят существенно увеличивается, что обусловлено стимуляцией синтеза этих ферментов. Однако, у больных животных это увеличение значительно меньшее в двенадцатиперстной и проксимальном отделе тощей кишки. в. Активность щелочной фосфатазы с возрастом снижается как у здоровых, так и у больных животных.
Это свидетельствует об адаптационных перестройках ферментных систем тонкой и толстой кишки поросят под влиянием как экзогенных (переход от молочного к дефинитивному питанию), так и, вероятно, эндогенных (гормональных и генетических) факторов.
4. Продемонстрировано наличие активности мальтазы и щелочной фос-фатазы в печени и почках у здоровых и больных поросят.
Активность мальтазы в печени и почках у здоровых поросят с возрастом не изменяется.
У больных животных уровень активности мальтазы в печени у однодневных поросят ниже, чем у здоровых. У семи-, четырнадцати- и тридцатидневных больных животных активность мальтазы в печени выше, чем у здоровых поросят аналогичного возраста. В почках у больных поросят активность фермента не отличалась от активности здоровых.
Активность щелочной фосфатазы в печени и почках у здоровых и больных животных с возрастом увеличивается.
В печени у однодневных больных поросят наблюдается высокая активность фермента. У больных животных старшего возраста она ниже, чем у однодневных.
В почках активность щелочной фосфатазы одно- и семидневных больных поросят выше, чем у здоровых. У четырнадцати- и тридцатидневных здоровых и больных поросят активность фермента сопоставима.
Изменение активности ферментов в непищеварительных органах у новорожденных поросят-гнпотрофиков по сравнению со здоровыми животными свидетельствует о функциональной незрелости, связанной с патологией внутриутробного развития и указывает на нарушение ферментно-синтетической функции в них.
5. Установлено, что модификатор трибутирин оказывает ингибирующий эффект на активность щелочной фосфатазы в тонкой кишке у здоровых и больных поросят. В толстой кишке происходит стимуляция активности фермента, причем у здоровых животных, особенно у одно- и тридцатидневных, она выше, чем у больных.
В печени отмечается стимуляция активности фермента под влиянием трибутирина как у здоровых, так и у больных поросят всех возрастных групп, но у больных животных в меньшей степени, чем у здоровых.
В почках у здоровых поросят одно- и семидневного возраста трибутирин вызывает также стимуляцию активности щелочной фосфатазы, а у четырнадцати- и тридцатидневных - ее ингибирование. У больных поросят активность щелочной фосфатазы под влиянием модификатора стимулируется.
Эти данные указывают на нарушение структурно-функциональных свойств слизистой оболочки тонкой и толстой кишки, а также печени и почек.
6. У одно- и тридцатидневных здоровых и больных поросят наряду с мембранной выявлена растворимая форма лактазы, мальтазы и щелочной фосфатазы в тощей и подвздошной кишке. Установлено, что у больных животных уровень активности растворимой формы мембраносвязанных ферментов выше в тощей и подвздошной кишке, чем у здоровых, что свидетельствует о структурно-функциональной незрелости тонкой кишки у поросят-гипотрофиков.
7. С помощью гистологических и электронно-микроскопических исследований показаны изменения эпителиального и субэпителиального слоев тонкой кишки, которые проявлялись в десквамации кишечного эпителия, нарушении его пролиферации, укорочении и набухании микроворсинок щеточной каймы, изменении его апикальной поверхности, а также в вакуолизации цитоплазмы и ее просветлении, и вели к патологии мембранного пищеварения.
8. Анализ полученных результатов исследований дает основание считать, что нарушение мембранного пищеварения, как за счет изменений ультраструктуры слизистой оболочки, так и ее ферментативных функций, является определяющим фактором в патогенезе желудочно-кишечных болезней у новорожденных поросят-гипотрофиков.
9. С целью коррекции установленных нарушений функционирования желудочно-кишечного тракта у поросят-гипотрофиков на них апробированы препараты с иммуномоделирующим эффектом в производственных условиях. Установлено коррегирующее действие бималона, ганглиина и гликонора на активность кишечных ферментов, реализующих мембранное пищеварение и активность гидролитических ферментов печени и почек.
Разработаны рекомендации для профилактики нарушения мембранного пищеварения у новорожденных поросят и нормализации его у больных животных.
1. Выявлены ранее неизвестные аспекты патогенеза желудочно-кишечных болезней у поросят-гипотрофиков, связанные с нарушением мембранного пищеварения.
2. Разработаны и испытаны схемы патогенетической терапии, направленной на восстановление нарушенного обмена веществ, повышения резистентности организма, что, в итоге, коррегирует мембранное пищеварение.
3. Основные положения диссертационной работы могут быть использованы:
• в клинической практике для диагностики желудочно-кишечных болезней животных;
• для лабораторной диагностики ферментных недостаточностей у животных;
• для профилактики и терапии желудочно-кишечных заболеваний животных, а также для разработки лечебного кормления;
• в научно-исследовательской работе и в учебном процессе по следующим дисциплинам: внутренние незаразные болезни, клиническая диагностика, фармакология, патологическая физиология, физиология.
4. По результатам проведенных исследований разработаны методические рекомендации "Диагностика, этиопатогенез, лечение и профилактика желудочно-кишечных болезней у новорожденных поросят".