СПОСОБ ЭНЗИМОСТЕРИЛИЗАЦИИ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2003 года по МПК A61K35/38 A61K35/39 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к способам выращивания молодняка крупного рогатого скота, а именно к способам откорма бычков на мясо, направленным на повышение интенсивности их роста, облегчение обслуживания, и может быть использовано на промышленных комплексах, в крупных коллективных хозяйствах, на мелких товарных фермах с различными технологиями выращивания и откорма на мясо животных и индивидуальных фермерских хозяйствах.

С древнейших времен известны способы повышения продуктивности, изменения качества получаемой продукции, снижения половой активности, облегчения условий работы обслуживающего персонала, снижения травматизма и выбраковки животных при групповом беспривязном содержании откармливаемых на мясо бычков путем их хирургической кастрации. Основными недостатками способов хирургической кастрации являются большие затраты труда при проведении процедуры, ее стрессогенный характер и травматичность, довольно частые осложнения и даже гибель животных после проведения операции, особенно в позднем возрасте, физиологически обусловленная пониженная интенсивность роста кастрированных животных в сравнении с интактными.

В связи с общеизвестной функцией половых стероидов интенсифицировать обмен веществ некастрированные животные растут быстрее. Однако этот закономерный биологический феномен может реализоваться только при индивидуальном привязном содержании животных. При групповом стойловом или пастбищном содержании, в связи с высокой половой активностью, проявляющейся очень выраженно уже с 4-х - 5-ти месячного возраста, гормональные предпосылки на потенциально повышенный рост превращаются в крупные издержки для конечного результата, так как слишком много энергии тратится на реализацию постоянных попыток половых актов, повышается процент травмированных животных, увеличивается преждевременная вынужденная выбраковка, существенно усложняется обслуживание животных, поскольку они повышенно возбудимы, агрессивны и просто опасны для персонала.

Все это указывает на целесообразность приема кастрации. В настоящее время существует большое разнообразие способов кастрации бычков: многочисленные разновидности хирургических, иммунологических и химических методов [1-15]. Считается, что чем позже проведена кастрация, тем менее выражены изменения в организме, приводящие к задержке роста животных вследствие раннего исключения анаболического действия тестостерона. Целесообразна и экономически оправдана кастрация в возрасте 5-8 месяцев. Однако обеспложивание в таком возрасте хирургическим путем трудно осуществимо и нередко приводит к осложнениям.

Известны способы химических методов кастрации. Большинство альтернативных методов рассчитано на применение этой процедуры в раннем возрасте. Все химические вещества, используемые для инъецирования в семенники, токсичны и крайне болезненны для животного (кристаллический йод, йодид калия, хлорид кобальта, органические кислоты).

Известен способ иммунологической кастрации бычков [18]. Этот способ эффективен, но дорог и требует нескольких инъекций одного из иммуногенных конъюгатов синтетического аналога гонадолиберина.

Известен способ энзимологической кастрации животных введением непосредственно в тестикулы поросят раствора папаина [17 - прототип]. Однако для нашей страны источник этого фермента экзотичен (дынное дерево), а коммерческие препараты папаина дороги.

Задачей разработанного способа является создание дешевого, эффективного, наиболее физиологичного энзимологического способа стерилизации животных.

Основным недостатком известных иммунологического и энзимологического методов кастрации при хорошем зоотехническом эффекте является их дороговизна. Количественная экономическая оценка невозможна, поскольку ни в Советском Союзе, ни в России эти методы не применялись, за исключением экспериментальных исследований, проведенных в нашей лаборатории.

Использование традиционных хирургических и множества предлагаемых химических методов кастрации ведет к недополучению мясной продукции. По нашему мнению, более перспективным с точки зрения получения большего количества мясной продукции при существенном облегчении обслуживания животных, т.е. получения откармливаемых на мясо животных с пониженной агрессивностью и заингибированными половыми рефлексами, можно рассматривать прием энзимологической кастрации путем инъецирования непосредственно в семенники подобранного набора гидролитических ферментов.

Следствием инъекции ферментов должен явиться щадящий, физиологический гидролиз паренхиматозных тканей семенника. Текущая задача заключается в отработке оптимальных доз и наборов протеолитических ферментов для достижения совершенно безболезненного для животных и вместе с тем достаточно полного разрушения структур семенника, ответственных за выработку компонентов спермы и стероидных гормонов. Конечную цель способа мы видим в подборе вводимых ферментов и их доз для достижения частичного гидролиза структур, синтезирующих стероидные гормоны. Причем, в идеале, было бы желательно достигнуть такое строго дозируемое разрушение гормонпроизводящих клеток семенника, когда синтез половых стероидов еще сохраняется на уровне, при котором обеспечивается анаболическая функция стероидных гормонов. Интенсивность роста животных не снижается в сравнении с некастрированными животными, и при этом должна максимально полно подавляться андрогенная функция стероидных гормонов (снижается агрессивность животных и угнетаются половые рефлексы). Принимая во внимание высокую интенсивность регенеративных процессов в ткани семенника, вводимая доза, субстратная специфичность ферментов и достигаемая степень гидролиза должны исключить регенерацию ткани в течение всего периода откорма.

Если при хирургических и химических способах кастрации такое дифференцированное ингибирование стероидогенеза невозможно, то разработка энзимологического способа теоретически сохраняет такую возможность, при всей сложности достижения поставленной задачи.

Кроме того, разрабатываемый энзимологический способ кастрации можно рассматривать не только как прием, позволяющий ингибировать половую функцию и управлять поведенческими реакциями животных, но и как способ эндогенной стимуляции продуктивности животных продуктами частичного гидролиза собственных тканей семенников.

В предварительных исследованиях на бычках и хрячках подобраны композиции и дозы введения ферментов (по протеолитической активности) для достижения оптимальной величины гидролиза паренхиматозных тканей семенников, наиболее эффективные из которых апробированы в научно-хозяйственном опыте на бычках.

Сущность изобретения: способ энзимостерилизации предусматриваеет однократное введение бычкам, в период формирования половой зрелости, ферментного препарата из поджелудочной железы и слизистой тонкого кишечника в каждый семенник из расчета 110 интернациональных единиц протеолитической активности на 1 г веса ткани семенника.

Целью изобретения является повышение продуктивности откармливаемых на мясо бычков с одновременным ингибированием половой функции.

Отличительным признаком рекомендуемого способа является то, что вводится ферментная композиция из поджелудочной железы и слизистой оболочки тонкого отдела кишечника в каждый семенник из расчета 110 интернациональных единиц протеолитической активности на каждый грамм веса ткани.

Опыт проведен на молодняке крупного рогатого скота, откармливаемом на мясо. Под опытом находилось пять групп откармливаемых бычков по пять голов в каждой. Первая группа - хирургически кастрированные животные - контроль. Вторая группа - некастрированные животные. Третья группа - иммунологически кастрированные животные с тремя подкожными инъекциями иммуногенного конъюгата сурфагона [18] . Четвертая группа бычков была подвергнута энзимокастрации использованием коммерческого препарата папаина (90 интернациональных единиц протеолитической активности на 1 г ткани семенника в каждый семенник) [17 - прототип] . Пятая группа - предлагаемый способ - энзимологически кастрированные бычки, однократным инъецированием приготовленного нами ферментного препарата из ткани поджелудочной железы и слизистой кишечника из расчета 110 интернациональных единиц протеолитической активности на 1 г ткани каждого семенника. Начало опыта - в пятимесячном возрасте животных. Продолжительность эксперимента пять месяцев. В опыте учитывался комплекс биохимических показателей (концентрация глюкозы, неэстерифицированных жирных кислот, азота мочевины и зоотехнические показатели [16].

Пример 1. Испытаны способы повышения продуктивности откармливаемых бычков применением предлагаемого способа энзимостерилизации в сравнении с, разработанным нами ранее, иммунологическим способом стерилизации [18] и способом по прототипу [17].

Динамика живой массы подопытных животных на протяжении пяти месяцев эксперимента представлена в табл. 1.

Как видно из цифрового материала, представленного в табл. 1, некастрированные животные росли на 13 % интенсивнее хирургических кастратов, среднесуточный прирост живой массы которых за 5 месяцев опытного периода составил 820 г. Наибольшая интенсивность роста отмечена в группе 3 - иммунологические кастраты (122 % к контролю). Наиболее примечателен тот факт, что эта группа животных давала больший прирост живой массы, чем группа некастрированных животных.

Четвертая группа бычков была подвергнута энзимокастрации использованием коммерческого препарата папаина [17 - прототип]. Как видно из табл. 1, эта группа росла на 5% лучше хирургически кастрированных животных, но уступала как некастрированным бычкам, так и иммунокастратам и энзимокастратам пятой группы. Животным группы 5 (предлагаемый вариант) по интенсивности роста уступали только иммунологически стерилизованным животным и превосходили остальные три группы, включая некастрированных бычков.

Ферментная композиция готовится гомогенизацией ткани поджелудочной железы крупного рогатого скота в 0,15 молярном трис-буфере, рH 7,0. Соотношение сырого веса ткани и буфера - 1:10. Параллельно готовится гомогенат слизистой оболочки 12-перстной кишки крупного рогатого скота, в том же буфере и в той же пропорции. Затем гомогенаты слизистой и поджелудочной железы объединяются в соотношении 1:10 и ставятся для активации панкреатических протеиназ в течение 24 часов при +4^oС. После завершения активации объединенный гомогенат стерилизуется пропусканием через фильтр с величиной пор 0,22 микрона и лиофильно высушивается. В таком виде препарат сохраняет ферментативную активность в течение многих лет и используется для целевого назначения по мере надобности, исходя из указанных интернациональных величин протеолитической активности.

Как указывалось, кровь у подопытных животных брали ежемесячно. Анализировали в крови концентрацию глюкозы, азот мочевины и неэстерифицированные жирные кислоты [16].

Динамика концентрации глюкозы представлена в табл. 2. В обмене веществ жвачных животных наибольшей спецификой и выраженными отличиями от моногастричных характеризуется метаболизм углеводов. Гипогликемия для жвачных - физиологическая норма. Столь же естественен и физиологически исключительно стабильный уровень концентрации этого ключевого метаболита в крови. Цифровой материал табл. 2 подтверждает эту биологическую закономерность на протяжении пяти месяцев эксперимента у животных всех групп.

Ни один из примененных нами способов воздействия не оказал существенного и закономерного влияния на концентрацию глюкозы в крови. Все наблюдавшиеся числовые значения этого показателя вполне укладывались в рамки естественных физиологических колебаний.

Неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК) традиционно трактуются как высокомобильный, интегрированный показатель, оперативно характеризующий динамическое соотношение процессов липолиза и липогенеза. Это в полной степени проявилось и в нашем эксперименте. Концентрация НЭЖК в крови хирургически кастрированных животных оставалась постоянной в течение всего эксперимента. Эта завидная и редкая в биологии стабильность убедительно подтверждала сложившийся динамический баланс процессов синтеза и окисления липидов. У некастрированных бычков, при сходном стартовом уровне, четко и закономерно на протяжении всего эксперимента прослеживалась тенденция повышения величины этого показателя. В 10-ти месячном возрасте концентрация НЭЖК была на 33 % выше, чем в первой группе. У животных, подвергнутых иммуностерилизации, динамика этого показателя была совершенно иной. Только через два месяца после иммунизации пролонгированной формой иммуногенного конъюгата сурфагона свободные жирные кислоты в крови стали снижаться, и к концу эксперимента это продолжавшееся снижение достигло практически двукратной величины. Динамика этого показателя у второй и третьей опытных групп имела диаметрально противоположную направленность - во второй группе шел рост, в третьей - снижение. Это является убедительным доказательством преобладания процессов липолиза над липогенезом во второй группе и преобладанием накопления липидов перед их окислением в третьей. Данные вполне закономерны, так как факт более постного мяса у бычков и большего отложения жира у кастратов общепризнан.

У животных, подвергнутых процедурам энзимокастрации (4 и 5 группы), также отмечен несколько более пониженный уровень этого метаболита в крови. В довольно строгом соответствии с величиной среднесуточных приростов живой массы по группам величина снижения была значительней в группах животных с большей интенсивностью роста. Однако разница в динамике снижения была очевидной - у животных этих двух групп снижение начиналось значительно раньше и проявилось уже через месяц после начала эксперимента.

Что касается концентрации азота мочевины в крови, то этот показатель в биохимических исследованиях обычно описывается как имеющий отрицательную корреляцию со скоростью роста и интенсивностью процессов протеосинтеза. В нашем эксперименте эта зависимость полностью подтвердилась на всех пяти группах животных, хотя величины изменений были менее рельефны, чем в случае с НЭЖК (см. табл. 3 и 4).

Комплекс изученных биохимических показателей позволил достаточно объективно описать имевшие в организме подопытных животных изменения обмена веществ. Полученная информация отражает определенные наблюдавшиеся изменения метаболизма, однако все они, характеризуя специфику в опытных группах и в предлагаемом способе, однозначно указывают на колебания, укладывающиеся в границы физиологической нормы для этого возраста и вида животных.

В результате морфологического изучения структуры ткани семенников вырисовывается исключительно интересная картина. Было обнаружено, что в эпителии семенных канальцев всех биостерилизованных животных, в разной степени, в зависимости от конкретного типа воздействия (опытные группы 3, 4 и предлагаемый способ 5), возникли существенные нарушения процесса спермогенеза, которые в дальнейшем даже заканчивались атрофией семенных канальцев. При микроскопическом исследовании семенных канальцев на препаратах семенников бычков опытных групп установлено их опустошение, деструкция паренхимы семенника, нарушение дольчатой структуры, образование многоядерных сперматоцитов и сперматид, фиброз собственной оболочки семенных канальцев и разная степень деструкции специфических структур органа. Семенные канальцы были спавшиеся или сохранившие форму круга. Ядра части клеток Сертоли были сморщены. Количество интерстициальной ткани увеличено за счет увеличения коллагеновых волокон и отека стромы.

Картина, просматривающаяся при микроскопии ткани семенников интактных животных, показывает здоровую ткань без всяких патологических изменений. Семенные канальцы выстланы сперматогенным эпителием. Клетки Сертоли крупные, их цитоплазма содержит большое количество органелл. Ядро крупное рыхлохроматиновое. В просвете некоторых канальцев видны многочисленные сперматозоиды. Межуточная ткань хорошо васкуляризирована, имеются островки из клеток Лейдига, которые содержат большое количество липидных капель, что свидетельствует о высоком уровне стероидогенеза. Ясно видна структура с ярко выраженной интерстициальной тканью, поперечные срезы семенных канальцев правильной формы, заполненные в просветах канала половыми клетками на разной стадии созревания. Слой клеток, продуцирующий сперматозоиды, ярко выражен. На срезах видны четыре-пять генераций половых клеток.

Полученная информация при изучении микроструктуры ткани семенников демонстративно свидетельствует о радикальном характере воздействия на гонады примененных приемов иммуно- и энзимостерилизации, подтверждая, дополняя и в известной степени расшифровывая первопричину всего комплекса выявленных нами физиологических, биохимических и зоотехнических изменений.

Таким образом, применение различных ферментных препаратов для стерилизации животных подтвердило преимущества разработанного нами способа: относительно хирургически кастрированных животных за пять месяцев опытного периода разница составила 20 кг живой массы или 16%, относительно некастрированных бычков - 3 кг, относительно коммерческого препарата папаина (прототип) - 13 кг. Живая масса бычков, кастрированных по предлагаемому способу, была ниже на 8 кг только в сравнении с иммунокастратами (группа 3). Однако, как указывалось ранее, способ иммуностерилизации животных, в связи с высокой ценой синтетических аналогов гонадолиберина, значительно дороже предлагаемого способа.

При дальнейшем совершенствовании способов энзимостерилизации животных они явятся основой для разработки принципиально новых, высокоэффективных, экологически чистых, энзимологических способов управления поведенческими реакциями животных, повышения продуктивности, улучшения качества животноводческой продукции и снижения затрат кормов и труда на ее производство.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Wilds S., Randel D.R., Intern. Joum. Anim. Sci., 1990, vol.5, N 1, p. l 13-117.

2. Панько И.С., Эффективность некоторых способов кастрации бычков. Животноводство, 1982, 5.

3. Островский Н.С., Морозов Ю.А. О кастрации бычков в откормочных комплексах. 1978, Ветеринария 9.

4. Мосин В. В. Рациональные способы кастрации продуктивных животных. 1971, Москва, Колос.

5. Robertson J.S., Fraser A.M. 1992, Veterinary Records, V4, N5.

6. Robertson J.S., Kent J.E. 1994, Research in Veterinary Sciense, V 56, p. 8-17.

7. Лукьяновский B. C. 1993, Кастрация быков, хряков и баранов. Ветеринария 5.

8. Захаров В.И. 1984. Качество мяса перкутантно кастрированных бычков. Ветеринария 12.

9. Klastrup S., Gross H.R. 1984, Journal of Animal Sciense, V 58, N1.

10. Васильев Р.А. 1982, Исследование полового поведения крупного рогатого скота в условиях промышленной технологии. Москва, Колос.

11. Воронин И. И. , Магда И.И., Пономаренко Е.М. 1991, Проблемы современной ветеринарной андрологии.

12. Маминов Л.С., Гриценко Б.П. 1991. Половой травматизм в условиях промышленного комплекса по откорму крупного рогатого скота. Москва, Колос.

13. Klemm W.R., Sherry C.J. 1993. Applied Anim. Ethol. VI 1, N2.

14. Анашина Ю.Т. 1990. Нехирургические методы кастрации. Москва. Колос.

15. Ложин Л.Б. 1991. Эффективность кастрации бычков новым способом. Проблемы хирургической патологии с.-х. животных.

16. Галочкин В. А. , Эрнст Л.К., Триндо Л.И. и др. Иммунобиотехнологический подход к регуляции репродуктивной функции, обмена веществ и продуктивности животных // С.-х. биология. 1994. - N2. - С.3-19.

17. Silver J., Hopkins R.E. Enzyme castration of animals. United States Patent Number 5,164,181, 1992- прототип.

18. Галочкин В.А., Черных В.Я., Калейс У.О. и др., Вакцина для подавления половой функции млекопитающих. Патент Р.Ф. 2092185, Бюллетень Роспатента, 1997.

Способ предусматривает энзимостерилизацию откармливаемых на мясо бычков однократным введением бычкам ферментного препарата из поджелудочной железы и слизистой тонкого кишечника в каждый семенник из расчета 110 интернациональных единиц протеолитической активности на 1 г веса ткани семенника. Способ по совокупности зоотехнических, физиолого-биохимических и морфологических показателей обладает преимуществами перед традиционными способами откармливания кастрированных и некастрированных животных, а также перед прототипом: относительно хирургически кастрированных животных за пять месяцев опытного периода дополнительный прирост составил 20 кг живой массы или 16%, относительно некастрированных бычков - 3 кг, относительно коммерческого препарата папаина - 13 кг. 4 табл.

Способ энзимостерилизации животных, предусматривающий введение в семенники животных ферментных препаратов, отличающийся тем, что в каждый семенник бычков вводят комплексный ферментный препарат из ткани поджелудочной железы и слизистой оболочки тонкого отдела кишечника крупного рогатого скота из расчета 110 интернациональных единиц протеолитической активности на каждый грамм ткани семенника.