Способ повышения содержания эссенциальных элементов в теле цыплят-бройлеров при однократной мышечной инъекции высокодисперсных наночастиц меди

Способ повышения содержания эссенциальных элементов в теле цыплят-бройлеров при однократной мышечной инъекции высокодисперсных наночастиц меди

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании цыплят-бройлеров.

Способ включает в 14-дневном возрасте однократную внутримышечную инъекцию в бедро препарата наночастиц меди размером 40±0,5 мкм в дозе 2 мг/кг живой массы птицы. Изобретение позволяет при повышении продуктивности снизить концентрацию свинца, кадмия, алюминия и др. в теле цыплят-бройлеров и повысить достоверно концентрацию кальция, магния, меди и фосфора, что является важным для повышения качества продукции птицеводства.

В последние годы получили распространение исследования, обосновывающие использование медьсодержащих препаратов при лучевой терапии ржа [1, 2]; в качестве контрастного вещества для высокого разрешения в магнитно-резонансной томографии новообразований, тромбов и т.д. [3, 4, 5]; при позитронно-эмиссионной томографии [6]; в качестве бактерицидных препаратов [7, 8]; при производстве перевязочных материалов [9, 10] и др.

Также высокодисперсные частицы меди и ее соединения могут рассматриваться как выгодная альтернатива существующим препаратам микроэлементов. Подтверждением этого являются результаты исследований [11], подтверждающие, что переносимая доза инъекции наночастиц меди предлагаемым нами размером 40±0,5 мкм составляет 2 мг/кг живой массы птицы

Одним из направлений совершенствования препаратов микроэлементов на основе высокодисперсных металлов, в частности меди, является уточнение размера частиц вещества. Это определяется различиями в биологических свойствах препаратов металлов с разноразмерными частицами [12, 13, 14].

Известны работы, показывающие ростостимулирующее действие наночастиц меди и способность приводить к изменению содержания микро- и макроэлементов в тканях. В литературе показано повышение продуктивности цыплят-бройлеров при скармливании с кормом наноаквахелатов, металлов, в том числе меди [15, 21]. Однако для достижения и сохранения достоверности полученного эффекта требуется постоянная контролируемая доза препарата меди в рационе [20].

Во многих исследованиях отмечается снижение содержания ряда токсичных элементов (кадмий, свинец, алюминий) в тканях тела цыплят при введении наночастиц меди в рацион, однако увеличение доз, в т.ч. двукратная инъекция [16], вызывает повышение уровня мышьяка, меди, кремния и снижение содержания кальция, калия, магния и фосфора в тканях красного костного мозга [17].

Согласно анализу литературы внутримышечное нормируемое введение наночастиц меди приводит к снижению содержания кадмия в тканях в среднем в 2,3 раза [18].

Однако данные исследования не показывают достоверных изменений уровня основных эссенциальных элементов (фосфор, кальций, магний) и не характеризуют уровня их количества.

В связи с этим альтернативным решением поиска новых препаратов, оказывающих положительное влияние на уровень микро- и макроэлементов, является использование высокодисперсных частиц меди в виде однократных доз внутримышечных инъекций.

Исследования in vivo были проведены нами на цыплятах-бройлерах кросса «Смена-7» в условиях вивария Оренбургского государственного университета. Экспериментальные исследования проводили в соответствии с инструкциями, рекомендуемыми Российским Регламентом, 1987 г. и «The Guide tot the Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)».

Препарат микрочастиц меди был приобретен у компании Alfa Aesar GmbH&Co KG. Материаловедческая аттестация препаратов включала: электронную сканирующую и просвечивающую микроскопию на приборах - JSM 7401F и JEM-2000FX («JEOL», Япония). Микрочастицы меди имели размер 40±0,5 мкм с чистотой 99,5%.

Для проведения исследований в инкубатории птицефабрики «Оренбургская» было приобретено 60 суточных курочек кросса «Смена 7». По итогам десятидневных наблюдений за ростом и развитием было сформированы 2 группы цыплят по 30 голов. Вся птица находилась в одинаковых условиях кормления и содержания. В 14-дневном возрасте однократно внутримышечно (в бедро) цыплятам вводили: I группе - стерильный физраствор 200 мкл/гол.; II - препарат микрочастиц меди размером 40±0,5 мкм в дозе 2 мг/кг живой массы. Дозировка введения микрочастиц меди была выбрана на основе анализа литературных данных [16, 17, 18, 21]. Препараты меди для инъекций готовили путем смешивания микрочастиц с физраствором объемом 200 мкл. Полученный препарат стерилизовали ультрафиолетом, затем обрабатывали ультразвуком (частота 35 кГц; мощность - 300 (450) Вт, амплитуда колебаний - 10 мкм). Продолжительность ультразвуковой обработки - 30 минут.

Кормление и содержание птицы производилось в соответствии с рекомендациями [19].

Убой цыплят производился в 15-, 21- и 35-суточном возрасте (n=5). Это соответствовало 1, 7 и 21 суткам после инъекции меди.

Кровь для определения морфологических показателей отбирали в вакуумные пробирки для биохимических показателей в вакуумные пробирки с активатором свертывания (тромбин). Количество эритроцитов, концентрацию гемоглобина определяли с помощью автоматического гематологического анализатора (модель URIT-2900 Vet Plus, URIT Medial Electronic Co., Китай). Концентрация меди, общий белок определены на аналитической системе Cobas-5000 (Roche).

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программного пакета «Statistica 6.0». Достоверными считали результаты при p≤0,05.

Проведенные нами исследования показали, что использование меди в форме микрочастиц не приводило к существенным изменениям динамики роста на протяжении первых 2-х недель после введения инъекций, тогда как спустя 2 недели отмечался значительный скачок прироста живой массы цыплят-бройлеров опытной группы. Так, на 14 сутки после инъекции увеличение живой массы цыплят-бройлеров опытной группы превышало значение контрольной на 8,13% (РЭ<0,01), через 17 суток на 8,76% (РЭ<0,01) и к окончанию исследований на 6,22% (РЭ<0,01).

Значения общего белка характеризовались ростом показателей спустя сутки после инъекций в опытной группе на 1,67%, через 7 суток после введения - на 16,7% (табл. 1). По окончании эксперимента рост общего белка отмечался на 12,9% (Р≤0,01) относительно контрольной.

Количество меди в крови птицы характеризовалось ростом показателей в опытной группе на 2,03% через 7 суток, на 7,97% - через 21 сутки после введения частиц, по сравнению с контрольной группой.

Введение микрочастиц меди приводило к росту количества эритроцитов только спустя 7 суток после введения относительно контроля на 16,7%, и через 21 сутки после введения на 4,21% (табл. 2). В отличие от показателей эритроцитов концентрация гемоглобина была увеличена спустя сутки после введения у 15-дневных цыплят-бройлеров в опытной группе на 5,27% относительно контрольной, у 21-дневных цыплят-бройлеров на 18%, у 35-дневных цыплят-бройлеров на 2,95%.

Увеличение разницы содержания микро- и макроэлементов в теле цыплят-бройлеров в контрольной и опытной группах отмечалось через 7 и 21 суток после введения микрочастиц.

Так, уровень меди в тканях цыплят-бройлеров через 7 суток после внутримышечной инъекции микрочастиц был увеличен на 7,59%, содержание кальция - на 3,85%, концентрации магния - на 4,23%, фосфора - 3,98%, соответственно относительно контроля.

По окончании исследования в опытной группе отмечалось увеличение содержания кальция на 3,5%, натрия на 2,72% и фосфора на 2,49% (фиг. 1).

Исходя из изложенного выше, мы сделали вывод, что высокодисперсные микрочастицы меди при внутримышечной инъекции влияют на элементный статус в теле цыплят-бройлеров, повышают содержание как макроэлементов, эссенциальных и условно эссенциальных микроэлементов, так и снижают содержание токсичных микроэлементов, таких как алюминий, свинец и др.

С другой стороны, поступление в организм наночастиц меди способствует образованию металлотианидов, переводящих токсичные микроэлементы в нетоксичные формы, и выведению их из организма.

При внутримышечной инъекции наночастиц меди, вызывающей повышение продуктивных показателей цьплят-бройлеров, наблюдалось пролонгирующее действие микрочастиц меди, которое выражалось в сохранении эффектов в отношении прироста, показателей крови и элементного состава тканей. Полученные результаты показали перспективы использования микрочастиц в качестве препарата, направленного на повышение продуктивных показателей цыплят-бройлеров и уровня эссенциальных элементов.

Список литературы

1. Chopra A. Molecular Imaging and Contrast Agent Database (MI-CAD). Bethesda (MD): National Center for Biotechnology Information (US); 2004-2013.

2. Melancon MP, Zhou M, Li С.Cancer theranostics with near-infrared light-activatable multimodal nanoparticles // Acc. Chem. Res. 2011. №44(10). p.947-956.

3. Pan D, Caruthers SD, Senpan A, Yalaz C, Stacy AJ, Hu G, Marsh IN, Gaffney PJ, Wickline SA, Lanza GM Synthesis of NanoQ, a copper-based contrast agent for high-resolution magnetic resonance imaging characterization of human thrombus // J.Am. Chem. Soc. 2011. №133(24). p.9168-9171.

4. Torres Martin de Rosales R, Tavare R, Paul RL, Iauregui-Osoro M, Ptotti A,Glaria A, Varma G, Szanda I, Blower PJ Synthesis of 64Cu(II) bis(dithiocarbamatebisphosphonate) and its conjugation with superparamagnetic iron oxide nanoparticles: in vivo evaluation as dual-modality PET-MRI agent // Angew Chem. Int. Ed. Engl. 2011. №50(24).p. 5509-5513.

5. Liu D.F., Qian C., An Y.L. et al. Magnetic resonance imaging of post-ischemic blood-brain barrier damage with PEGylated iron oxide nanoparticles// Nanoscale. 2014. №6(24), p.15161-15167.

6. Patel D, Kelt A, Simard В, Deng. J, Xiang В, Lin HY, Gruwel M, Tian G Cu2+-labeled, SPION loaded porous silica nanoparticles for cell labeling and multifunctional imaging probes//Biomaterials. 2010. №31(10). p. 2866-2873.

7. Ruparelia JP, Chatterjee AK, Duttagupta SP, Mukherji S. Strain specificity in antimiicrobial activity of silver and copper nanoparticles // ActaBioma-ter. 2008. №4. p. 707-716.

8. Ahrari F., Eslami N, Rajabi O, Ghazvini К, Barati S. The antimicrobial sensitivity of Streptococcus mutans and Streptococcus sangius to colloidal solutions of different nanoparticles applied as mouthwashes. Dent. Res. J. (Isfahan). 2015. 12(1). p. 44-49.

9. Байтукалов Т.А., Глущенко H.H., Богословская О.А., Ольховская И.П., Лейпунский И.О., Жиган А.Н., Шафрановский Э.А. Патент РФ на изобретение №2306141. Препарат, ускоряющий ранозаживление. Опубл. в БИ. 2007. №26.

10. Luo С., Li Y., Yang L. et al. Activation of Erk and p53 regulates copper oxide nanoparticle-induced cytotoxicity in keratinocytes and fibroblasts // Int J.Nanomedicine, 2014. №10(9). p. 4763-4772.

11. Богословская О.А., Сизова E.А., Полякова B.C. и др. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. №2. С. 124-127.

12. Cho WS, Kim S, Han BS, Son. WC, Jeong J. Comparison of gene expression profiles in mice liver following intravenous injection of 4 and 100 nmsized PEG-coated gold nanoparticles. Toxicol Lett. 2009. №.191. p. 96-102.

13. Prietl B, Meindl C, Roblegg E, Pieber TR, Lanzer G, E. 2014. Nano-sized and micro-sized polystyrene particles affect phagocyte function. CellBiolToxicol. №30(1). p. 1-16.

14. Yang L, Kuang H, Zhang. W, Aguilar ZP, Xiong Y, Lai W, Xu H, Wei H. 2014. Size dependent biodistribution and toxicokinetics of iron oxide magnetic nanoparticles in mice. Nanoscate. №7(2). p.625-36.

15. Борисевич В.Б. Наноматериалы и нанотехнологии в ветеринарной практике / В.Б. Борисевич, В.Г. Каплуненко // Учебное и практическое пособие. - К.: ВД «Авiцена». 2012. - С. 512.

16. Нестеров Д.В., Сипайлова О.Ю., Сизова Е.А., Шейда Е.В. Сравнительная оценка влияния различных способов введения наночастиц меди на обмен токсичных элементов в мышечной ткани цыплят-бройлеров // Актуальные проблемы транспортной медицины. 2014. №3(37). С. 146-150.

17. Вишняков А.Н. Особенности элементного статуса красного костного мозга цыплят-бройлеров при введении в организм нанопорошка меди. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2011. №207. С. 105-110.

18. Сизова Е.А., Мирошников С.А., Глущенко Н.Н., Лебедев С.В., Рахматуллин Ш.Г. Способ снижения кадмия в теле цыплят-бройлеров // Патент РФ 2463595. Опубликовано 10.12.2012.

19. Фисинин В.И. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы / В.И. Фисинин, Ш.А. Имангулов, И.А. Егоров, Т.М. Околелова // Сергиев Посад. 2000. - С. 67.

20. Курилкина М.Я., Мирошников С.А., Холодилина Т.Н., Ваншин В.В. К пониманию действия высокодисперсных порошков металлов на биодоступность компонентов экструдатов// Вестник Оренбургского государственного университета. - №6 (112), 2010. - С. 147-151.

21. Яушева Е.В., Мирошников С.А. Исследование влияния высокодисперсных частиц металлов на гомеостаз показателей общего белка и интенсивности роста цыплят-бройлеров//современные проблемы науки и образования. - №2, 2014.

Способ повышения содержания эссенциальных элементов в теле цыплят-бройлеров, включающий в 14-дневном возрасте однократную внутримышечную инъекцию в бедро препарата наночастиц меди размером 40±0,5 мкм в дозе 2 мг/кг живой массы птицы, обеспечивающий достоверную концентрацию кальция, магния, меди и фосфора, что является важным для повышения качества продукции птицеводства.