Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.08) на тему: Биоритмы физиологических функций у коров при различных параметрах микроклимата

Автореферат диссертации по ветеринарии на тему Биоритмы физиологических функций у коров при различных параметрах микроклимата

На правах рукописи

ВОЛКОВА НАДЕВДА АНАТОЛЬЕВНА

БИОРИТМЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУННЦДО У КОРОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРАХ МИКРОКЛИМАТА

16.00.08 - гигиена животных, продуктов животноводства и ветеринарно-санитарная экспертиза

диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте ветеринарной санитарии, гигиены и экологии (РАСХН)

Научный руководитель: доктор ветеринарных наук В.Н.Гущин

Официальные оппоненты: доктор ветеринарных наук В.Г.Тюрин доктор ветеринарных наук А.М.Бортников

Ведущая организация: Российский государственный аграрный заочный университет

Защита состоится " '//■/ " 1997р. в^^часов

на заседании диссертационного совета Д.020.60.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте ветеринарной санитарии, гигиены и экологии (123022, Москва, Звенигородское шоссе, 5; т. 256-35-81).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИВСГЭ.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

X. ОЕЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследования последних лет обогатили науку новыми данными о ритмичности природных явлений и физиологических процессов (Б.С.Алякринский, 1989; Э.Б.Арушанян, 1989; Н.Н.Василевский и др., 1993; Л.Гласс, М.Мэки, 1991; В.М.Дильман, 1986; И.Е. Оранский, 1968; В . Вг&йк , 1968; R . brosiman, 1964; ¥.Mdr-ithanif , 1985; н . JchrnoM^ 1966; .' Zoldaq , 1989 и др.). К настоящему времени у человека и животш« обнаружено более 300 ритмически меняющихся с периодом около 24 часов физиологических функций. Установлены отчетливые суточные колебания липидного состава крови (Н.А.Агаджанян, Н.Н.Шабатура, 1989), сахара в крови и секреторной функции коры надпочечников СВ.Е.Соколов, Г.В.Кузнецов, 1977), холестерина и бета-липопротеидов, системы фибринолиза (Г.П. Дерягина, В.Ю.Кривская, 1975), температуры тела и артериального давления (Н.И.Моисеева, I97B; Г.Б.Федосеев и др., 1987). Указанные ритмы изучены в основном у человека.

Ветеринарной практике необходимы точные сведения о протекании биоритмов в организме животных при различных влияниях внешних факторов среды для правильной диагностики, терапии и профилактики многих заболеваний. Известно, что изменения биоритмов являются ранними признаками нарушения равновесия между организмом и окружающей средой. Но макроскачку, переходу от здоровья к болезни, предшествует ряд микроскачков - последовательных стадий адаптивного процесса, которые морут быть выявлены и распознаны на основе изучения биоритмов физиологических -функций. Адаптация оценивается по изменению среднесуточного г!оказателя, амплитуды и акрофазы ритма. Изучение биоритмов физиологических функций позволяет установить их временную структуру, определить степень напряжения регуляторных систем и стадию адаптации, оценить и прогнозировать состояние животного или группы животных.

В ветеринарной медицине биологические ритмы у овец изучали В.Н.Гущин, 1969; В.Н.Гущин, Н.И.Потемкина, 1994; Б.Л.Дубовой, 1969.

Поэтому, иссладования биоритмов физиологических функций у коров, представляются достаточно актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является экспериментальное изучение суточных биоритмов при различи« параметрах микроклимата, у вакцинированных и больных животных, теоретическое и экспериментальное обоснование методических подходов прогностичес-

кой оценки состояния организма животных, стадий адаптивного процесса на основании закономерностей суточных биоритмов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить параметры микроклимата в коровниках;

- изучить циркаднче ритмы температур« тела у коров при различных параметрах микроклимата>

- изучить биоритмы частоты сердечных сокращений и частоты дыхательных движений при различных параметрах микроклимата;

- теоретическое и экспериментальное обоснование критериев адаптации и прогностической оценки состояния организма коров?

- разработать оценочную шкалу.стадиям адаптационного процесса у коров по суточным биоритмам температуры тела.

Научная новизна. Впервые изучены биологические ритмы физиологических функций (температура тела, частота сердечных сокращений и дыхательных движений) у коров черно-пестрой породы при различных параметрах микроклимата, после вакцинации и у больных животных. Использованы хронобиологические методы оценки физиологических функций, которые позволили установить, что условия содержания животных оказывают влияние на формирование хроноалгоритма коров, температуру тела, частоту сердечных сокращений и дыхательных движений.

Установлена "хронобиологическая норма" температуры.тела, частоты сердечных сокращений и дыхательных движений у коров, которая характеризуется среднепериодической величиной уровня.функций, амплитудой и акрофазой биоритма, позволяющие объективно оценить состояние функции во времени на протяжении колебания биологического процесса.

Установлено, что при воздействии внешних факУдрог, превышающих "физиологическую адаптацию? происходит нарушение суточного биоритма функции, развитие десинхршоза. Изучены. Закономерности и условия его возникновения.

состояния сельскохозяйственных животных по биологическим ритмам--

функции и критериям адаптации, дана классификация стадиям адаптационного процесса.

Практическая ценность-работы, На основании экспериментальных исследований уточнена "хронобиологическая норма" температуры тела, частоты сердечных сокращений и дыхательных движений у,коров черно-пестрой породы. Определены пять вариантов изменения биоритмов физиологических функций организма животных.

Предложены новые методические подходы по дозонологической диагностике заболевания. Результаты проведенных исследований послу-г жили обоснованием для разработки оценочно!* шкалы состоянии организма животных- при различных параметрах микроклимата.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Закономерности суточных биоритмов физиологических функций (температуры тела, частоты сердечнмх сокращений и дыхательных движений) у коров при различных параметрах микроклимата, у вакцинированных и больных.

2. Закономерности биоритмов физиологических функций у коров И их оценка, установление "хронобиологической нормы".

3. Изыскание общих методологических подходов и критериев оценки состояния организма по биологическим ритмам физиологических функций и критериям адаптации.

4. Оценочная шкала состояния организма по биологическим ритмам физиологических функций и стадиям адаптации.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-практических конференциях ТГСХА (Тверь, 1991, 1992, 1994); на Всесоюзном координационном совещании "Итоги научно-исследовательских работ по зоогигиене за 1966-1990 годы и задачи НИР на период 1991-1995 годов" (Львов, 1990)> на Всероссийской научно-производственной конференции "Гигиена, ветсанитария й экология животноводства" (Чебоксары, 1994). . •

Публикации, По материалам диссертации опубликовано 5 работ, 3 сданы в Печать.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 161 страницах машинописного текста и включает: введение, обзор литературы, собственные исследования (материалы и методы, результаты исследований) и их обсуждение, выводы, практические предложения, список литературы, приложение. Работа иллюстрирована £0 таблицами, 9 рисунками. Библиография включает в себя ¡./^источника, в том числе 23 на иностранных яЭыках.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Научно-производственные огмтн проведены в период с 1990 -1994 г.г. в лаборатории гигиены содержания сельскохозяйственных животное ВННИВСГЭ на базе учебного хозяйства "Сахарово" Тверской государственно'» сельскохозяйственной академии. Исследования проводили в двух коротшкпх, ппетроеннгму по типовому проекту 601-70/70 и

по индивидуальному проекту.

В качестве объектов исследования служили: параметры микроклимата животноводческих помещений» коровы черно-пестрой породы и данные их функционального состояния.

Для научно-производственного опыта было сформировано 4 группы коров по 30 в каждой. Животные первой группы (контрольная) в течении эксперимента содержались в коровнике, параметры микроклимата которого соответствовали зоогигиеническим нормам. Коровы второй группы (опытная) содержались в производственном помещении, параметры микроклимата которого не соответствовали зоогигиеническим нормам. Коровы третьей группы (опытная) - ото животные вакцинированные против пастереллеза фармолвакциной (полужидкая гидроокись алп-миневая серия 25. кон. 24. изг. 16.06.93 г. Днепровской биофабрй-кой). Коровы четвертой группы (опытная) - больные маститом. Проводилась также диспансеризация всего поголовья.

Изучение параметров микроклимата проводили в соответствии с "Методическими рекомендациями по исследованию систем микроклимата в промышленном животноводстве и птицеводстве", утвержденным ВЛСХНИЛ (1977).

При обследовании коров проводили измерения температуры тела (ТТ), частоты сердечных сокращений (ЧСС) и частоты дыхательных движений (ЧПД) у животных в течении 1990-1994 г.г.Температуру тела измеряли электротермометром РТ-01, ТПЭМ-1. Частоту сердечных сокращений и дыхательных движений определяли общепринятыми способами.

При изучении хронобиологической информации использовали метод' непосредственного анализа экспериментальных данных. Исследования проводили 6 раз в сутки в течении 6 дней за сезон.

КнчуРг"Ч'[" '■ро^мдпприппмирг.кигс урпррнь значения функции, положение и величину максимума и минимума значений уровня функции, ак-рофаэу, амплитуду, период. Ритм функции характеризовали количеством колебаний в единицу времени и длительностью фазы активности (С. Ашофф, 1964). Критериями адаптации животных служили: уровень функционирования физиологической системы (средняя - М.ТТ, ЧСС, ЧДД)? функциональные сдвиги (величины вариационного размаха -лХ, сред- . неквацратического отклонения - 3, коэффициента вариации - СУ ГГ, ЧСС, ЧОД); степень напряжения механизмов регуляции (аХ, индекс напряжения - Ш, индекс централизации - ИЦ, показатель суточной адаптивности - ПСАд).

Индекс напряжения и индекс централизации определяли по форму-

ле Г.И.Сидоренко (1973), Р.М.Баевского (1074), Б.Л.Дубового (1990) в напей модификации Ж > 100 : (М-4); ИЦ ■ II : & .

ПСАд рассчитывали по* формуле Г.И.Сидоренко (1973) в модификации Р.М.Баевского (1974): 1ЮАд - 100*'дХ : Хмин.

Доверительный интервал сречнесуточнмх показателей уровня функции определяли по критерию Стьдента: М £ к-т . Нормальная вариабельность показателей В экспериментах принималась в пределах колебаний, не выходящих за 2-3 стандартных отклонения (И.М.Трахтенберг и др., 1975). Меру изменчивости определяли по коэффициенту вариациям СУ «( М) 100*.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 3.1. Микроклимат производственных помещений

В результате исследований микроклимата в коровниках установлено, что в переходный и зиший периоды в контрольном коровнике параметры микроклимата были удовлетворительными, а в опытном они не соответствовали зоогигиеническим нориям.

Температура в опытном коровнике в зимний и переходный периоды соответственно была на 5,5°^; 2,0^ ниже допустимых параметров, относительная влажность на 23,0*; 26,0* выше допустимых норм. Подвижность воздуха в помещении была низкой и колебалась от 0,07 м/сек до 0,12 м/сек в зимний период к от 0,06 м/сек до 0,18 м/сек в переходный период. Естественная вентиляция опытного коровника не обеспечивала расчетный воздухообмен, поэтому содержание аммиака в воздухе было на 9,0 мгДг; 8,0 мг/»г выше по сравненио с нормальными показателями, а микробное загрязнение увеличилось в 2,0-3,0 раза,

3.2. Суточные биоритмы температуры тела у коров при различных Параметрах микроклимата

Исследованиями установлено, что температура тела (ТГ) здоровых коров имеет четко вмраженнуо суточную периодичность. На групповой хронограмме она представлена одновершинной кривой (рис. I).

Минимальная ТТ отмечалась в ночные и утренние часы, максимальная в дневные. В 6.00 часов утра оНа была самой низкой и составляла 38,2*0,04°С. При этом вариационный размах (дХ) я показатель сред-неквадратического отклонения ) температур« тела быля минимальными и составляли 0,7°С и 0,19°С, коэффициент вариация (СУ) - 0,5*.

6.00 8.00 10.00 1Е.00 14.00 16.00 18.00 20.00

Рис. I. Оценочная шкала состояний организма по суточным ритмам

температуры тела -— ТТ здоровых животных при удовлетворительном микроклимате

— — ТТ здоровых животных при неудовлетворительном микроклимате

— ■ — ТТ вакцинированных животных ---- ТГ больных животных

I I здоровье (зеленый цвет) предболеань (желтый цвет) болезнь (красный цвет)

В течении дня отмечалось достовернее (?>0,999) повышение ТТ, которая достигала максимального значения в 14.00 часов и составила 38,64±0,06°С. В среднем по группе коров температура тела повысилась на 0,44°С (Р>0,999). Вариационный размах и показатель среднеквадратического отклонения находились соответственно на уровне 1,1^3 и 0,26°С, коэффициент вариации составил 0,26^. В последующие часы происходило достоверное снижение ТТ до 38,2^,02°С в 4.00 часа: лХ составила 0,7<Ъ;0,17°С; СУ - 0,4436.

Была установлена среднепериодическая "физиологическая норма" температуры тела у коров, которая составляла 30,4^,02°С, имела доверительный интервал в пределах 37,6^0-39,2°С, суточную амплитуду САМ) - 0,22°С, среднеквадратическое отклонение 0,26°С, амплитуду ритма 4 часа, акрофаэу (А) в 14.00 часов. ТТ относится к ритмам средней частоты циркадного типа с периодом 20-28 часов и имеет связь с временем суток

При неудовлетворительном микроклимате у коров формировался ссой суточный ритм температуры тела. Групповая хронограмма имеет вид одновершинной кривой (рис. I).

Среднесуточная ТГ у коров, по сравнению с животными контроль-нбй группы, была выше На 0,5°С и составила 38,9±0,03^С (Р> 0,999), с суточной амплитудой 0,3^, акрофазой в 14.00 часов. Происходило изменение среднепериодического значения ТГ, ее амплитуды, вариационного размаха, среднеквадратического отклонения. Так, минимальная величина температуры тела была в 6.00 часов и составила 38,б±0,5°С, максимальное значение составило 39,2^0,06^0 (Р>0,999). Аналогичным образом изменялся и вариационный размах температуры тела, лX за сутки составил 0,7°С -1,1°С, что соответствует норме. Варьировал в течении дня и показатель среднеквадратического отклонения 0,2°С - 0,4°С, его среднесуточная величина составила 0,35^С против 0,2Б°С в норме.

Установлено, что среднесуточная температура тела, амплитуда ритма (АМ), акрофаза (А), среднеквадратическое отклонение изменялись в течении дня, характеризуя втим уровень адаптации организма коров к микроклимату.

У коров,вакцинированных против пастереллеза,произошло повышение среднесуточной температуры тела до 38,9°С и смещение акрофазы на 20.00 часов, суточная амплитуда увеличилась на 3 часа и составила 7 часов против 4 часов в норме. Изменялись показателилХ и которые достигли максимума в вечерние часы и соответственно соста-

вляли 1,5°С и 0,56%. Все ято указывает на стадию напряжения регу-ляторных систем и свидетельствует о наличии активного поиска оптимального режима функционирования температурного гомеостаэа.

На вторые сутки после вакцинации (рис. I) среднесуточный уровень температуры тела повысился до 39,3^0,03^0» против 38,4±0,02°С в норме и вышел за пределы зоны коридора нормы. Суточная ритмика хода ТТ нарушилась. Хронограмма имеет вид низкоамплитудной кривой, переходящей в платообразную. Вариационный размах аа сутки но изменился и составлял 0,2% против 0,5°С в норме, среднеквадратичвское отклонение - 0,44°С против 0,264: в норме (Р>О»909), СУ - 0,99* против 0,6% в норме. Все вто указывает на перенапряжение регуля-торных механизмов» рассогласование функций и появление десИнхроно-за.

На третьи сутки после вакцинации происходит выравнивание и восстановление суточного ритма ТТ. На четверне сутки ритм восстановился полностью.

Установлено» что у коров,вакцинированных против пастереллеаа, формируется свойсуточный ритм» характеризующий процесс адаптации организма на введение антигена. При втоы среднепериодичеокйв значения ТГ выходят 8а пределы коридора нормы» изменяется амплитуда й акрофаза ритма.

Групповая хронограмма суточного ритма температуры тела у коров больных маститом имела вид двух и трехвершинной кривой. Минимальной температура была в утренние часы» максимальной в вечерние. Произошло смещение акрофазы на 20.00 часов. Среднесуточная ТТ Повысилась до 40,4^0,04°С и была за пределами коридора нормы. Суточная амплитуда ритма увеличилась до ? часов против 4 часов в норме. Отмечалось отсутствие ритма у показателями СУ.

кое рассогласование суточного ритма ТГ» его десинхроноз, стадию Перенапряжения и срыва адаптационного механизма. Исследования показали» что в состояний "хронобиологичеекой нормы" суточные ритмы ТТ у короб характеризуются следующим: среднесуточные Показатели уровня фуйкции находятся В зоне доверительного интервала нормы и не Превышает - ЗА, акрофаза и амплитуда ритма соответствуют дай-ным групповой хронограммы вдоровых коров.

3.3. Биоритмы частоты сердечных сокращений у коров При различных параметрах микроклимата

У здоровых кортов, содержащихся при оптимальном микроклимате выявили четкую суточную периодику сердечной деятельности. На групповой хронограмме Частота сердечных сокращений представлена в виде низкоамплитудной кривой (рис. 2).

Установлено, что среднесуточный показатель ЧСС у коров в норме был 63±1,06 уд/мин., с доверительным интервалом 56-57 уд/мин, амплитудой 4,6 уд/мин. Акрофаэа приходилась на 16.00 часов и составляла 67*1,16 уд/мИн, суточная амплитуда составила 5 часов, вариационный размах 22 уд/мин, среднеквадратическое отклонение - 3,6 уд/мин, коэффициент вариации - 5,7£.

Суточные ритмы ЧСС характеризовались следующими показателями: среднесуточное значение уровня функции находится в зоне доверительного интервала - 3 &, акрофаэа й амплитуда соответствуют данным групповой хронограммы здоровых.коров, что указывает на сохранность временной организаций сердечно-сосудистой системы.

При неудовлетворительном микроклимате групповая хронограмма ЧСС у коров имеет вид одновершинной кривой. Произошло изменение суточного ритма ЧСС: увеличение среднепериодического показателя до 7941,2 уд/мин, акрофаэа сместилась на 14.00 часов (в норме 16.00 часов)» Суточная амплитуда уменьшилась на I час. Отмечалось повышение^, СУ, АН.

Указанные изменения характеризует процесс адаптации сердечнососудистой системы к неблагоприятным параметрам микроклимата. У животных формируется свой суточный ритм, отличный от ритма коров при оптимальных параметрах микроклимата.

Групповая хронограмма ЧСС у вакцинированных коров имеет вид нарастающей кривой (рис. 2). Произошло изменение ритма ЧСС: смещение акрофазы, выход среднепериодическоРо значения (92±0,8 уд/мин) за пределы зоны доверительного интервала, увеличение амплитуды ритма на 2 часа. Все это свидетельствует о наличии временного рассогласования функции сердечно-сосудистой системы.

Групповая хронограмма ЧСС у больных маститом Коров имеет вид двухвершинной кривой против одновершинной в норме (рис. 2). Произошло' повышение среднесуточного'значения уровня функции до 114,4± 0,74 уд/мин, вариационного размаха до 27 уд/мин, среднеквадратичес-кого отклонения до 11,5 уд/мин, коэффициента вариации до 10,15?.

Выявленные изменения биоритмов ЧСС указывают на наличие временного рассогласования функции и развитие десинтроноза, являются признаками неудовлетворительного состояния процессов адаптации.