Стрессы у с.х животных. С. И. Плященко В. Т. Сидоров стрессы у сельскохозяйственных животных
 Скачать 1.05 Mb.
|
|
С. И. Плященко В. Т. Сидоров СТРЕССЫ У СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ МОСКВА ВО «АГРОПРОМИЗДАТ» 1987 СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………………………………….…3 Сущность стрессовых реакций………………………………………………………………….……5 Основные виды стрессов и их влияние на здоровье и продуктивность животных…………….16 Кормовые стрессы……………………………………………………………………………….16 Климатические стрессы…………………………………………………………………………25 Стрессы, связанные с технологией производства…………………………………………….36 Транспортный стресс……………………………………………………………………………55 Ранговый стресс…………………………………………………………………………………60 Стрессы, связанные с проведением ветеринарно-профилактических и зоотехнических мероприятий……………………………………………………………………………………...61 Стресс и лактация………………………………………………………………………………….…63 Возрастные особенности развития стрессовых реакций…………………………………………..69 Поведенческие реакции животных в стрессовых ситуациях………………………………………73 Стрессоустойчивость и стрессочувствительность животных……………………………………..80 Стрессы и качество продукции………………………………………………………………………84 Профилактика стрессов на фермах и промышленных комплексах……………………………….89 Стресс и адаптация……………………………………………………………………………………92 Литература…………………………………………………………………….………………………95 ВВЕДЕНИЕ В решении задач Продовольственной программы важное место отведено животноводству. Получать больше продукции при том же поголовье, с рациональными затратами кормов, труда и средств — таковы должны быть результаты интенсификации отрасли. Рост производства мяса, молока, шерсти, яиц и другой продукции ферм будет идти по пути внедрения интенсивных технологий, повышения продуктивности скота и птицы, улучшения воспроизводства стада, совершенствования племенной работы и внедрения прогрессивных методов производственного использования стада. Успешное развитие животноводства во многом зависит от того, как на местах организованы зоотехническая и ветеринарная службы, каковы кадры. В условиях роста производства и его технического переоснащения важное значение имеет способность специалиста видеть перспективу развития отрасли, квалифицированно решать задачи научной организации труда и управления производством. В целях охраны животных от болезней, получения животноводческой продукции высокого санитарного качества необходимо резко повысить значимость ветеринарно-санитарных и зоогигиеническнх мероприятий. Деятельность специалистов животноводства должна органически сочетаться с технологией производства продукции на основе всемерного развития специализации и концентрации в отрасли. Наряду с изложенными общими положениями следует помнить, что при промышленной технологии производства продуктов животноводства усиливается действие факторов внешней среды на организм животных, увеличивается число этих факторов. Животные вынуждены приспосабливаться к изменившимся условиям существования. Продолжительность и степень адаптации зависят как от силы и длительности воздействия того или иного фактора, так и от состояния самого макроорганизма, от тех условий, которые обеспечивает ему человек. Постоянная адаптация к меняющимся факторам окружающей среды, как показал опыт эксплуатации животноводческих комплексов и крупных ферм, работающих на промышленной основе, вызывает дополнительное напряжение физиологических процессов и повышение затрат энергии в организме животных. Сильное и продолжительное воздействие неблагоприятных факторов внешней среды создает стрессовую ситуацию, приводящую нередко к нарушению здоровья животных, снижению их продуктивности, а порой и к гибели. Такими неблагоприятными факторами могут стать нарушения температурно-влажностного режима в помещениях, смена рациона и уровня кормления, технологические приемы, при проведении которых недостаточно учитываются биологические особенности животных, осуществление некоторых ветеринарно-зоотехнических мероприятий (взвешивание, кастрация, мечение, каудотомия и др.). В связи с этим в животноводстве, особенно при промышленной технологии, ограничивающей возможность учета индивидуальных особенностей животных, одна из важнейших проблем — это изучение и рациональное использование физиологически обусловленных приспособительных возможностей организма. Животновод должен знать уровень приспособительных возможностей животных к новым условиям, степень нагрузок, которые они могут переносить без отрицательных последствий для продуктивности и здоровья, экономическую целесообразность тех или иных технологических приемов. Концепция стресса, обоснованная Г. Селье и развитая другими учеными, оказала большое влияние на различные направления медицины. Опубликовано большое количество сообщений о влиянии стресс-факторов на организм сельскохозяйственных животных. Однако эти сведения помещены в различных литературных источниках, они разрозненны, а порой противоречивы. Поэтому в своей книге мы попытались собрать и в какой-то мере проанализировать и обобщить имеющиеся материалы. Помимо литературных данных, в работе использованы результаты собственных исследований, проведенных коллективом отдела зоогигиены Белорусского научно-исследовательского института животноводства. Знание причин стресса, закономерностей его течения, его последствий, изложенных в книге, позволит читателю рационально использовать предлагаемые способы уменьшения неблагоприятного влияния различных стресс-факторов на животных для сохранения их здоровья и высокой продуктивности. СУЩНОСТЬ СТРЕССОВЫХ РЕАКЦИЙ На организм сельскохозяйственных животных постоянно воздействуют разнообразные факторы внешней среды. К их числу относятся технология производства, способ содержания, плотность размещения, величина групп, микроклимат помещений, тип и уровень кормления, биологическая полноценность рационов, способы подготовки и раздачи кормов, качество питьевой воды, ветеринарно-профилактические и зоотехнические мероприятия (вакцинация, санитарная обработка животных, взвешивание, кастрация и т. д.). При изменении указанных факторов в организме животных происходят определенные реакции. Независимо от природы (механической, физической, химической, биологической, психической) внешние факторы по действию на организм делят на две группы: физиологические и вредные. Физиологические — это факторы внешней среды, которые не наносят вреда организму и являются для него обычными, постоянно действующими. Вредные — это те факторы, которые по степени влияния значительно превосходят нормальные физиологические стимулы, вызывают нарушения в работе органов и систем организма, нанося ему вред. Их принято называть чрезвычайными, или экстремальными, раздражителями. Среди факторов окружающей среды особое место занимает патогенная микрофлора, вызывающая заболевания, которые наносят большой экономический ущерб животноводству. В то же время часто встречаются патологические состояния животных, которые возникают в результате взаимодействия организма с условно-патогенной микрофлорой, постоянно обитающей в организме животных. Одна из наиболее характерных особенностей всех живых организмов, приобретенных в процессе эволюции, — это способность адаптироваться к различным внешним воздействиям, поддерживать постоянство внутренней среды несмотря на изменения, происходящие в окружающей среде. С этой точки зрения вся жизнь — это постоянное приспособление, адаптация, а все изменения в организме — приспособительные. ^ Жизнь на всех ступенях ее развития И. М. Сеченов определял как приспособление к условиям существования. Благодаря свойству саморегулирования на основе прямых и обратных связей с окружающей средой в живых системах обеспечивается постоянная внутренняя активность, направленная на самосохранение этих систем. Реагируя на воздействие окружающей среды, организм всегда стремится к равновесию, обеспечивающему относительное динамическое постоянство внутренней среды (гомеостаз). «Постоянство внутренней среды есть условие свободной жизни организма»,— отмечал Клод Бернар еще в 1878 г. Например, температура тела долго не меняется, даже если организм находится в среде с очень низкой или очень высокой температурой. И лишь длительное воздействие этого фактора нарушает механизмы терморегуляции, что приводит к изменению температурного гомеостаза. Особое значение для жизнедеятельности организма имеют постоянство состава крови, физическое состояние и химический состав других жидкостей и тканей. Даже при существенно отличающихся условиях и при самых разнообразных обстоятельствах они остаются почти неизменными. Гомеостаз обеспечивается сложной и до конца еще не изученной системой механизмов адаптации, направленной на устранение или ограничение неблагоприятных воздействий факторов внешней среды. В ответной реакции организма участвуют в той или иной мере все ткани, органы и физиологические системы. При этом происходит целый ряд физико-химических процессов в обмене веществ, характер и величина которых зависят от силы и продолжительности воздействия. Биологическая роль адаптационных изменений в организме очень велика. Она заключается прежде всего в усилении деятельности механизмов, направленных на сохранение гомеостаза. Приспособительные реакции направлены на перестройку жизненных функций организма с целью привыкания его к изменившимся условиям существования и обеспечения согласованного функционирования всех физиологических систем. При низкой адаптационной способности снижается продуктивность животных, повышается расход кормов, средств для ветеринарной обработки. При отсутствии приспособительных реакций жизнь была бы невозможна даже при небольших повседневных изменениях окружающей среды. Однако природа и физиологические свойства животного, формировавшиеся в течение многих веков, не в состоянии изменяться так быстро, как условия окружающей среды и технология ведения животноводства. Поэтому возникает несоответствие между биологической природой организма, его физиологическими возможностями и окружающей средой, наступает состояние стресса. Что же такое стресс? Впервые это понятие ввел канадский ученый Г. Селье (1936), который определяет стресс как состояние, проявляющееся специфическим синдромом, включающим все неспецифически вызванные изменения в биологической системе. Факторы среды, способные вызвать однородные ответные реакции организма, названы стрессорами. В настоящее время стресс определяют как совокупность общих стереотипных ответных реакций организма на действие различных по своей природе сильных (чрезвычайных, экстремальных) раздражителей. Следовательно, стресс по своему характеру синдром специфический, а по происхождению — неспецифический. Неспецифичность формирования стресса определяется тем, что он возникает при воздействии на организм различных раздражителей — механического, физического, химического, биологического и психологического характера. Почему же Г. Селье называет стресс специфическим синдромом? Еще в самом начале своих исследований он заметил, что инъекции чужеродных веществ (тканевые экстракты, формалин), а в последующих экспериментах — очищенных гормонов (адреналин, инсулин), физические воздействия (холод, тепло, радиоактивное излучение), травмы, болевые раздражения, усиленное мускульное напряжение вызывают сходные изменения в организме: увеличение коркового слоя надпочечников с уменьшением в них липоидов и холестерина, инволюцию тимико-лимфатического аппарата, эозииопению, возникновение язв в желудочно-кишечном тракте и др. При продолжительном воздействии вредных агентов, способных вызвать вышеуказанную реакцию, если животное не погибает, наступает адаптация. Другими словами, ни один организм не может постоянно находиться в состоянии напряжения. Если стрессор настолько силен, что его действие несовместимо с жизнью, то животное погибает в первые часы или дни столкновения с повреждающим фактором. Если же ему удалось выжить, то напряжение мобилизации сменяется состоянием резистентности. Состояние мобилизации резко отличается от состояния резистентности. Например, во время мобилизации клетки коры надпочечников выделяют гормоны в кровяное русло и таким образом истощают свои запасы; в состоянии резистентности, наоборот, кора становится богатой секреторными гранулами. Для первого состояния характерны сгущение крови, гипохлоремия и общий тканевый катаболизм, тогда как для второго — разжижение крови, гипохлоремия и анаболизм с восстановлением нормальной массы тела. В тех случаях, когда действие вредного агента продолжается, достигнутая адаптация утрачивается вновь, наступает истощение организма и его гибель. Учитывая специфичность общего адаптационного синдрома, Г. Селье подразделил ответную реакцию организма на воздействие факторов внешней среды на три стадии. Стадия мобилизации (реакция тревоги) — кратковременная, характеризуется инволюционными процессами в лимфатической системе, снижением мышечного тонуса, температуры тела и кровяного давления, развитием воспалительно-некротических процессов, исчезновением секреторных гранул надпочечников. При этом усиленно выделяется адреналин — гормон надпочечников, под воздействием которого мобилизуются энергетические ресурсы организма. Наступают изменения в крови — регистрируют лимфопению, эозииопению и полнморфноядерный лейкоцитоз. На этой стадии происходит общая мобилизация защитных механизмов противодействия отрицательным факторам среды. В организме усиливаются процессы распада органических веществ в тканях (катаболизм), наблюдают исхудание, снижение молочной продуктивности, яйценоскости и т. д. вследствие преобладания диссимиляторных процессов, обнаруживают отрицательный азотистый баланс. Эта стадия сопровождается некоторым сгущением крови, повышением проницаемости стенок кровеносных сосудов, кровоизлияниями в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, в последующем переходящими в язвы. Продолжительность реакции тревоги — от 6 до 48 ч. Если стрессор очень сильный, то животное может погибнуть в стадии тревоги в течение нескольких часов или дней. Стадия резистентности (адаптация) развивается при продолжении действия стрессора и характеризуется значительным увеличением надпочечников, усилением их функции, ростом общей и специфической резистентности организма. В этой стадии нормализуется обмен веществ, выравниваются сдвиги, которые наступили в начале неблагоприятного воздействия стрессора. Разжижается кровь, нормализуется содержание клеток белой крови и кортикостероидных гормонов. Обмен веществ становится анаболическим, то есть преобладают синтетические процессы, восстанавливаются масса тела и продуктивность животных. Повышается устойчивость организма к другим раздражителям. Эта стадия длится от нескольких часов до нескольких дней и даже недель. Если стрессор прекратил свое действие и организм справился с неблагоприятными последствиями, то развитие стресса заканчивается на стадии резистентности. В практике животноводства в большинстве случаев стрессовое состояние проходит в своем развитии только две стадии: тревоги и резистентности. Стадия истощения наступает при продолжающемся действии стресс-фактора на организм, когда адаптивная деятельность надпочечников, несмотря на их гипертрофию, и других систем организма угнетается. Отмечаются лимфоцитоз и эозинофилия, снижаются кровяное давление, температура тела и запасы гликогена, повышается содержание молочной кислоты и аминокислот в крови, увеличивается проницаемость кровеносных капилляров, нарушается обмен веществ. Признаки во многом напоминают первоначальную реакцию тревоги, но в стадии истощения они резко усиливаются и приводят к различным дистрофическим процессам. В желудочно-кишечном тракте образуются кровоизлияния и язвы. Синтетические процессы сменяются явлениями катаболизма, распада белков и жиров в тканях и депо организма. Резко снижается продуктивность и уменьшается живая масса тела. Продолжение действия стресс-фактора приводит к необратимым изменениям обмена веществ и в конечном счете к гибели животного. Четко определить границы стадий стресса удается далеко не всегда. На сельскохозяйственных животных динамика стадийности стресса изучена недостаточно. В большинстве сообщений приведены лишь данные, характеризующие изменения различных систем организма под влиянием стресс-факторов. Реакция адаптации связана с многочисленными отклонениями от состояния равновесия, с нарушением стабильности организма. И если действие стрессоров слишком сильно или продолжительно, в процессе адаптации возникают заболевания. Г. Селье называет их болезнями адаптации, другие исследователи — болезнями недостаточности. Эти болезни особенно сказываются при переводе животноводства на промышленные технологии, в условиях высокой концентрации и интенсификации производства, поэтому необходимо проводить дополнительные мероприятия по защите животных от неблагоприятного воздействия окружающей среды. Значение этой защиты возрастает пропорционально укрупнению хозяйств, концентрации в них животных, а также внедрению мер по повышению продуктивности (Волков, 1973). Однако значительно проще и экономичнее не допускать возникновения чрезвычайных раздражителей. Даже незначительные и непродолжительно действующие раздражители, не приводящие ко второй и особенно третьей стадии стрессовой реакции, вызывают напряжение обменных процессов в организме, повышение непродуктивных затрат энергии корма на стабилизацию физиологических процессов, на поддержание гомеостаза внутренней среды, на приспособление его к изменившимся условиям. Это если и не заканчивается снижением продуктивности, то непременно ведет к увеличению расхода кормов на единицу продукции, а следовательно, к снижению экономических показателей производства. Чем больше затрачивается энергии на приспособление организма к окружающей среде, тем меньше используется ее на производство мясной, молочной и другой продукции. Поэтому целесообразнее не допускать воздействия экстремальных факторов окружающей среды на животных или максимально ослабить их отрицательное воздействие. Стрессовые реакции организма могут приводить и к отрицательным и к положительным последствиям. Все определяется силой и продолжительностью стрессового воздействия, его характером, видом и назначением животных, их физиологическим состоянием и многими другими факторами. В товарном животноводстве, где основная цель — получение большого количества высококачественной продукции при наименьших затратах кормов, труда и средств, необходимо стремиться к максимальному предупреждению стрессов или снижению их отрицательных последствий. В племенном животноводстве, где наряду с высокими продуктивными качествами первостепенную роль играет получение конституционально крепких животных с хорошими воспроизводительными способностями, факторы внешней среды могут стать полезными тренирующими стимулами, способствующими формированию и поддержанию защитных сил организма на высоком уровне. В результате дальнейшего изучения реакций живых организмов на воздействие различных стресс-факторов внесены существенные дополнения по этой проблеме. Так, Л. X. Гаркави, Е. Б. Квашина и М. А. Уколова (1979) считают, что характер адаптационной реакции определяется силой (дозой) воздействия раздражителя. Могут развиться три типа реакции: на слабые воздействия, на воздействия средней силы и на сильные, чрезвычайные воздействия. По мнению авторов, приспособительная реакция может возникать только при действии сильных раздражителей. Известно, что при стрессе наряду с элементами защиты имеются и элементы повреждения. Поэтому приспосабливаться ценой повреждения целесообразно лишь по отношению к сильному раздражителю, который может угрожать жизни. Такой путь приспособления по отношению к раздражителям обычной (слабой, средней) силы биологически нецелесообразен и поэтому не мог закрепиться в процессе эволюции. Отсюда истинным стрессом может быть реакция только на сильные раздражители. На слабые раздражители организм отвечает общей неспецифической адаптационной реакцией, названной исследователями «реакцией тренировки», и на раздражители средней силы — «реакцией активации».  Рис. 1. Изменение устойчивости организма: А — при стрессе; Б — при «реакции тренировки». От действия малых, несущественных раздражителей организм защищается охранительным торможением, при котором чувствительность его уменьшается, и если действующий фактор остается и далее таким же слабым, организм перестает на него реагировать. Продолжающееся влияние слабого раздражителя или постепенное повышение его интенсивности действует на организм тренирующе, вызывая соответствующую перестройку. Активность защитных сил организма при каждодневных целенаправленных тренировках медленно и постепенно нарастает (рис. 1). Организм становится более устойчивым к повреждающим воздейстствиям, энергетические траты в этом случае минимальны, уровень обмена веществ снижен, процессы распада уменьшены. Такая реакция лежит в основе закаливания и используется с профилактической целью. Однако нельзя забывать, что поддержание высокого уровня резистентности возможно только при систематическом повторении тренировочных воздействий. Прекращение таких воздействий приводит к быстрому снижению резистентности — детренированности. Длительное поддержание «реакции тренировки» не только не приводит к истощению резервов, но и способствует их сохранению. Это положение имеет большое практическое значение, особенно при выращивании конституционально крепкого, здорового, устойчивого к неблагоприятным факторам внешней среды молодняка. Использование такого молодняка для репродуктивных целей служит важнейшим элементом селекционно-племенной работы в животноводстве. В ответ на действие различных по качеству раздражителей средней силы также развивается общая неспецифическая адаптационная реакция, называемая «реакцией активации», которая характеризуется быстрым подъемом активности защитных систем организма. Ей свойствен свой комплекс изменений в нейроэндокринной системе. При развитии «реакции активации» происходит истинное повышение резистентности организма не за счет развития торможения и снижения чувствительности, а именно за счет подъема защитных сил организма. Повышение активной резистентности приобретает устойчивость при повторении воздействий соответствующего раздражителя. В отличие от «реакции тренировки», резистентность остается повышенной в течение некоторого времени и после прекращения воздействий. Длительность последействия зависит от состояния здоровья и возраста, она варьирует от нескольких недель до нескольких месяцев. Однако такое последействие наблюдается лишь в стадии стойкой активации, то есть длительного, систематического повторения активирующих воздействий. Энергетические затраты при «реакции активации» хотя и выше, чем при «реакции тренировки», но напряжение, как при стрессе, не развивается. Кроме того, уравновешенность различных видов обмена веществ приводит к накоплению строительного материала — аминокислот, нуклеиновых кислот, белков. Большинство заболеваний в той или иной мере связано со снижением резистентности организма. Поэтому «реакция активации» может найти широкое применение при лечении различных заболеваний животных, она может быть использована для быстрого повышения устойчивости организма к повреждающим факторам и нагрузкам различной природы, например при транспортировке, завозе животных в районы с иными природно-климатическими условиями и т. д. Мы лишь кратко остановились на основных положениях новых представлений Л. X. Гаркави и др. о сущности стресс-реакций. Однако в этих положениях еще много гипотетического, многие выводы еще недостаточно экспериментально обоснованы. Поэтому в данной книге теория стрессовых реакций изложена с учетом общепризнанных представлений. Каков же механизм стресс-реакций? В работах Г. Селье и других исследователей показано, что в механизме возникновения защитных реакций под влиянием неспецифических воздействий стресс-факторов, в поддержании постоянства внутренней среды организма значительную роль играют эндокринные железы, особенно гипоталамо-гипофизарно-адреналовая система. По мнению Г. Селье, любое раздражение вызывает повышение активности гипофиза, усиленное выделение им адренокортикотропного гормона (АКТГ), стимулирующего деятельность коры надпочечников и поступление в кровоток кортикостероидов. Накопление кортикостероидов — решающий фактор в развитии стресса. Значительное нарушение синтеза, и особенно секреции гормонов коры надпочечников, приводит к болезням адаптации, суть которых заключается в потере организмом способности приспосабливаться к условиям существования. Долгое время оставался неясным вопрос о пусковых механизмах, вызывающих возбуждение гипофиза и выброс гормонов надпочечников в кровь. Прав ли был Г. Селье в своем убеждении, что все начинается с усиленной выработки гипофизом АКТГ? Но где же тогда начало этого процесса? В последние годы отечественные и зарубежные исследователи пересматривают учение Г. Селье о ведущем значении гипофиза и коры надпочечников в формировании стресс-реакцией (П. Анохин, Н. Сиротин и др.). Г. Селье рассматривал реакцию эндокринных желез в отрыве от основной интегрирующей и координирующей системы организма — нервной системы. Однако при стрессе любого характера включаются сложнейшие нервные механизмы. Экспериментальные данные подтверждают этот факт. После удаления у животного гипофиза или коры надпочечников адаптивные возможности организма уменьшаются, но полностью не исчезают. Это объясняется тем, что нервная система и другие эндокринные железы, помимо гипофиза и надпочечников, также участвуют в процессах адаптации. Нервная система в стрессовых реакциях выступает как интегрирующая система в функциональных отправлениях не параллельно с эндокринной, а суборди-пационно, где ей принадлежит решающая роль. В экспериментальных работах, выполненных после опубликования Г. Селье своих теоретических концепций, было показано, что гормональные реакции при стрессе регулируются непосредственно нервной системой и только при ее нормальном функционировании они могут возникать в организме в ответ на воздействие различных стресс-факторов. Действие стрессора прежде всего воспринимается периферическими нервно-рецепторными приборами. Возникающее возбуждение передается по нервным путям в кору больших полушарий головного мозга, оттуда информация идет в гипоталамус, который контролирует и регулирует гормонообразовательную деятельность передней доли гипофиза. Именно здесь, где расположены высшие координирующие и регулирующие центры вегетативной и эндокринной систем, регистрируются малейшие нарушения, возникающие в организме. В подталамической области в ответ на раздражение высвобождается химический медиатор — кортикотропин рилизинг—гормон (АКТГ-РГ), который стимулирует секрецию АКТГ гипофизом. Максимальная концентрация АКТГ в крови обнаруживается через 2—2,5 мин после начала действия стрессора. Гипоталамо-гипофизарная система, в свою очередь, влияет на деятельность надпочечников. По симпатическим нервным путям, в основном через чревный нерв, возбуждение передается на мозговое вещество надпочечников, стимулируя в них синтез и выделение «гормона тревоги» — адреналина. Включение мозгового вещества надпочечников в стресс-реакцию организма происходит через 7— 10 мин после начала воздействия стресс-фактора. Безупречно действующая в норме обратная связь организует адекватное восстановление физиологических взаимоотношений на уровне организма. Следовательно, в любой неблагоприятной ситуации, угрожающей животному, то есть во всех случаях, способных вызвать состояние стресса, гипоталамус «призывает к оружию», мобилизует все находящиеся в его распоряжении защитные силы. Действие на организм различных неспецифических факторов окружающей среды и развитие в нем адаптивных реакций происходят по общему механизму через гипоталамо-гипофизарно-адреналовую и гипоталамо-симпато-адреналовую системы с участием катехоламинов (гормоны и медиаторы симпатоадреналовой системы — важнейшие регуляторы приспособительных реакций организма). Катехоламины обеспечивают быстрый и адекватный переход организма из состояния покоя в состояние возбуждения и позволяют длительное время находиться в этом состоянии. К биологически активным катехоламинам относятся: адреналин — основной гормон мозгового слоя надпочечников; норадреналин — непосредственный предшественник адреналина (как и адреналин, выполняет функции секрета мозгового слоя надпочечников и медиатора центральной и симпатической нервных систем); дофамин— предшественник норадреналина в цепи биосинтеза (медиатор центральной нервной системы). Последовательность реакции организма на стрессовое воздействие следующая (рис. 2). Органы чувств через периферические рецепторы по обычным афферентным путям посылают сообщение в центральную нервную систему о действии повреждающего фактора с помощью специфических ощущений (зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных и т.д.). Мозг получает информацию и приводит в действие соматомоторную, висцеромоторную и эндокринную системы. Кроме того, активизируются дополнительные механизмы, которые обеспечивают оптимальное распределение крови между органами: больше крови посылается к мозгу, сердцу и скелетным мышцам, меньше — к другим органам. Соматомоторные рефлексы — это изменения мышечного тонуса и различные движения, обеспечивающие защиту от вредоносных действий (например, при агрессивном нападении животного). К висцеромоторным рефлексам относится активизация вегетативных центров, то есть симпатической нервной системы и блуждающего нерва. Благодаря этому меняется тонус гладкой мускулатуры (прежде всего в стенках сосудов), повышается кровяное давление, учащаются сокращения сердца. По нервным путям раздражение передается в гипоталамус, клетки которого выделяют сложные химические соединения, так называемые реализующие факторы (рилизинги). Последние способствуют синтезу АКТ Г в гипофизе (рис. 3). АКТГ стимулирует секрецию кортикостероидных гормонов коры надпочечников. Одновременно от гипоталамуса по симпатическим нервным путям передается возбуждение намозговое вещество надпочечников, вызывая в них синтез и выделение адреналина. Адреналин, в свою очередь стимулирует секрецию АКТГ гипофизом и, следовательно, служит одним из факторов, включающих кору надпочечников при стрессе. Адреналин и норадреналин образуются не только в мозговом веществе надпочечников, но и на нервных окончаниях, что имеет важное значение. Когда адреналин выделяется из надпочечников в кровь, он разносится в одинаковой концентрации по всем частям организма, что обеспечивает ему широкую сферу действия, но не дает возможности избирательно влиять на локальные области. Адреналин также стимулирует секрецию тирео-тропного и гонадотропного гормонов, которые, в свою очередь, через соответствующие железы оказывают значительное физиологическое влияние на организм животного. Ю. П. Фомичев (1974) отмечает, что катехоламины в этой стадии развития стресса выполняют двойную функцию: первая — медиаторная — связана с гипоталамусом и относится к регуляции выброса АКТГ, вторая — метаболическая, в которой участвует мозговое вещество надпочечников. После воздействия раздражителя высвобождается норадреналин гипоталамуса, адреналин выбрасывается в кровь (при отсутствии снижения адреналина в мозговом слое надпочечников) и поступает в сердце, Это фаза быстрой активации. Вторая фаза — длительной устойчивой активации — характеризуется увеличением поступления адреналина в кровь на фоне снижения содержания адреналина в надпочечниках. Норадреналин выделяется из адренергических нервных окончаний сердца, а адреналин активно поступает в печень и центральную нервную систему, что ведет к усиленному распаду гликогена и повышению снабжения органов и тканей глюкозой. Третья фаза (фаза истощений функций) характеризуется снижением симпатоадреналовой активности. Концентрация адреналина в надпочечниках в этой фазе резко падает, уменьшается выделение адреналина в кровь, снижается уровень норадреналина в сердце, уменьшается концентрация предшественников катехоламинов в тканях. Однако в этой фазе дальнейшего падения концентрации норадреналина в гипоталамусе не происходит и проницаемость гемато-энце-фалического барьера для адреналина продолжает увеличиваться. Действие мозгового вещества надпочечников следует рассматривать как экстренный механизм, активируемый при стрессе и служащий для подготовки животного к агрессивной или, наоборот, к оборонительной реакции. Катехоламины имеют большое значение как регуляторы приспособительных реакций, так как они могут быстро и интенсивно ускорять обменные процессы в организме. Адреналин и норадреналин многосторонне действуют на сердечнососудистую систему: частота и сила сердечных сокращений возрастают, увеличивается ударный объем. Одновременно отмечают сосудосуживающее влияние на сеть артериол, в результате чего объем крови в крупных артериях возрастает и давление в них повышается. Возникающее перераспределение крови имеет адаптивное значение, оно полезно при мышечной работе. Под действием катехоламинов повышается содержание сахара в крови за счет выброса гликогена из печени и мышц. Однако запасы глюкозы в организме, предназначенные для немедленного использования, не слишком велики, потребность же в ней, особенно центральной нервной системы, увеличивается. Поэтому во время фазы тревоги одновременно со стимуляцией симпатической нервной системы и мозгового слоя надпочечников вводится вторая линия защиты, стимулирующая образование сахара из белков. Катехоламины действуют и на жировой обмен. Под их влиянием усиливается мобилизация жира из депо, повышаются интенсивность обмена в жировой ткани и концентрация жирных кислот в крови. Таким образом, гормоны мозгового слоя надпочечников мобилизуют энергетические ресурсы организма. Адреналин расслабляет мускулатуру бронхов, вследствие чего улучшается легочная вентиляция, вызывает сокращение мочеточников и семявыводящих протоков, мышц кишечника, а также мышц, расширяющих зрачки. Катехоламины стимулируют образование циклического адреналинмонофосфата — универсального «второго посредника» регуляторных воздействий гормонов и медиаторов, трансформирующих межклеточные сигналы во внутриклеточные. Как отмечалось выше, адреналин является одним из факторов, включающих кору надпочечников в развитие стресс-реакции. Под действием АКТГ увеличивается масса надпочечников и повышаются синтез и секреция кортикостероидов. В свою очередь, кортикостероиды подавляют секрецию АКТГ. Кортикостероиды обусловливают устойчивость к голоданию, воздействию высоких и низких температур, к физической нагрузке, травме, инфекции и другим стрессорам. Из коры надпочечников выделено около 50 различных стероидных соединений, которые делят на три основных группы: глюкокортикоиды, минералкортикоиды и половые гормоны. К глюкокортикоидам относятся два гормона: кортикостерон и гидрокортизон (кортизол, 17-гидрооксикортикостерон). В эту же группу включают и наиболее активные в биологическом отношении продукты обмена гормонов: 11-дезокси-17-окси-кортикостерон, 11-дегидрокортикостерон, кортизон. У крупного рогатого скота отношение кортикостерона к 17-гидрокортикостерону равно 1. По отношению к кортизону активность кортикостерона по синтезу гликогена равна 35, а по повышению работоспособности— 25%, кортизона соответственно 70 и 60%. Все эти вещества в основном влияют на обмен органических веществ (углеводы, белки, жиры). Они действуют катаболически, усиливают распад белков в тканях. Образующиеся аминокислоты попадают в печень, где подвергаются окислительному дезаминированию и используются в качестве сырья для глюконеогенеза (образование глюкозы). Глюкокортикоиды мобилизуют переход жира из подкожной клетчатки и повышают его содержание в печени и крови. У жвачных животных они способствуют выведению в кровь из органов пищеварения летучих жирных кислот, общих липидов и снижают содержание в крови ацетоновых тел. Благодаря этим процессам глюкокортикоиды повышают уровень глюкозы в крови и увеличивают запасы гликогена в печени и мышцах. Кроме того, они тормозят превращение углеводов в жиры, способствуют образованию углеводов из продуктов расщепления жиров. Минералкортикоиды (альдостерон, дезоксикорти-костерон) регулируют обмен минеральных солей и воды, способствуют удержанию в организме натрия и выведению калия, обеспечивая нормальное соотношение этих электролитов. Половые (гонадотропные гормоны) — фолликуло-стимулирующий, лютеинизирующий и лютеотропиый — регулируют развитие половых желез и их функции. Во время стресса половые железы сморщиваются и теряют свою активность по мере увеличения массы и повышения активности надпочечников, так как при мобилизации защитных механизмов гипофиз в состоянии стресса увеличивает секрецию АК.ТГ, необходимого для поддержания гомеостаза и сохранения жизни, и неизбежно снижает выработку других гормонов (в том числе гонадотропных), поскольку в этот критический для организма период потребность в них не столь значительна. Мы привели лишь схематичное описание механизма адаптивных реакций при стрессовых воздействиях. На самом деле они значительно сложнее и пока еще окончательно не объяснены. В частности, кортикостероиды могут обеспечивать организм энергетическими материалами за счет усиленного расщепления в тканях резервных белков до аминокислот и образования из них глюкозы в печени, а также образовывать углеводы из продуктов расщепления жиров. При стрессе кортикоидные гормоны существенно влияют на органы кроветворения и тимико-лимфатическую систему, понижают проницаемость клеточных и внутриклеточных мембран. Тимус, селезенка и лимфатические узлы под их действием значительно уменьшаются в размере. Далее происходит обеднение белками соединительной ткани и мышц. При высоком уровне кортикостероидов в крови изменяется соотношение различных групп клеток белой крови: число эозинофилов и лимфоцитов снижается при одновременном повышении количества нейтрофилов. Кортикоиды, увеличивая приток глюкозы, потребность в которой в стресс-ситуациях резко возрастает, создают устойчивость к травмам, инфекции, кровопотерям. Следовательно, глюкокортикоидные гормоны оказывают нормализующий эффект на обменные процессы в организме и поддерживают обмен веществ на определенном уровне, приспосабливая его к новым ситуациям, возникающим под воздействием стресс-факторов. Таким образом, повышение функциональной активности системы гипоталамус — гипофиз — надпочечники, первоначальным толчком для которой служило переданное через афферентные пути в центральную нервную систему раздражение, служит пусковым механизмом для сложной перестройки организма при развитии стрессового состояния. Реакция организма при стрессе, выраженная усиленной секрецией АКТГ, адреналина, норадреналина и глюкокортикоидных гормонов в ответ на раздражение, является необходимой предпосылкой для дальнейшего включения центральной нервной системой специализированных механизмов защиты (изменение поведения, воспаление, иммунитет). Ответная реакция организма на воздействие различных стрессоров строго индивидуальна и зависит от подвижности и силы корковых процессов в больших полушариях головного мозга. Интенсивность стрессовой реакции зависит от того, как интерпретируется стрессовый сигнал. Если организм животных справляется с повторяющимися нагрузками, то стрессовые реакции постепенно ослабевают. На этом основано тренирующее действие некоторых факторов внешней среды. Стресс имеет положительное значение. Если он не очень интенсивен, то приводит к адаптации, к повышению жизненной активности и, как следствие, к повышению продуктивности. Если повреждающий стимул продолжает действовать и далее, все предшествующие адаптационные усилия могут оказаться напрасными (рис. 4). Стресс, с которым не удается справиться организму, требует столько энергии, что временно установившееся равновесие вновь нарушается и вся система расстраивается. Наступает необратимое состояние истощения, за которым следует смерть.
Нижняя пороговая граница Верхняя пороговая граница Рис. 4. Адаптивная реакция организма на действие Факторов внешней среды (по Ковальскому, 1974): 1 — слабого; 2—обычного физиологического; 3 — сильного. Для снижения отрицательных последствий стрессов или их предупреждения необходимо определить начало развития стрессовых реакций. Своевременное выявление стресса позволит провести соответствующие мероприятия для устранения неблагоприятного фактора среды и предупредить снижение продуктивности животных. Стресс, как указывалось ранее, является совокупностью общих стереотипных ответных реакций организма на действие экстремальных раздражителей. Поэтому клинические признаки стрессовой реакции неспецифичны. Сюда можно отнести снижение или потерю аппетита, испуг, беспокойство, повышение возбудимости, мышечную дрожь, учащение дыхания и сердцебиения, повышение температуры тела, синюшность слизистых оболочек, снижение продуктивности, отставание в росте и развитии, увеличение расхода кормов на единицу продукции, повышение заболеваемости и отхода. Наблюдают учащение мочеиспускания и дефекации, желудочно-кишечные расстройства. У птиц снижается или прекращается яйцекладка, уменьшаются масса яиц и толщина скорлупы, снижается выводимость. В последнее время ведется поиск тестов, позволяющих диагностировать стрессовое состояние животных. В первую очередь было обращено внимание на исследование нормальных реакций, так как в основе изменений при стрессах лежат функциональные сдвиги в деятельности эндокринной системы, главным образом надпочечников и гипофиза. Кортикостероиды, образующиеся в коре надпочечников, а также их метаболиты обнаруживают в крови и моче, однако более надежную информацию можно получить при анализе периферической крови. Применяют различные методы определения кортикостероидов. Ранее пользовались биохимическим абсорбционным методом, основанным на поглощении света. Однако точность этого метода невысока, а главное, он требует больших затрат времени и дефицитных реактивов. В последнее время для определения содержания гормонов коры надпочечников применяют флуоресцентный метод анализа, который в 10—20 раз чувствительнее абсорбционного метода. Высокая чувствительность флуоресцентного анализа позволяет выполнять его с малыми количествами цельной крови (0,1—0,2 мл) без применения специальных микрокювет и других приспособлений. Данный способ анализа гормонов особенно удобен при изучении развития стрессового состояния у молодняка, когда в течение длительного времени ежедневно берут у животных кровь из периферических сосудов. Методика флуоресцентного метода количественного определения суммы гидрокортизона и кортикостерона подробно описана А. Н. Поповым и В. Г. Шаляниной (1968) и В. Г. Шаляпиной и Б. Н. Марбаевым (1971). Более высокое содержание кортикостероидов регистрируют в утренние часы, поэтому брать кровь для их количественного определения следует в одни и те же часы. При стрессах происходит гипертрофия надпочечников и гипофиза. Масса надпочечников у бройлеров, содержавшихся в условиях повышенной плотности посадки, увеличивалась до 228 мг, а в контроле составляла 148 мг. Надпочечники гипертрофировались за счет клеток коркового вещества, размеры которого возрастали до 75 %. Аналогичный эффект отмечен при введении цыплятам АКТГ — масса надпочечников возрастала в течение 3—8 дн. после инъекции гормона. Масса гипофиза у 38-дневных цыплят при стрессовой реакции повышалась с 0,75 до 1,36 мг на 100 г живой массы. Таким образом, к специфическим симптомам стрессовой реакции относятся увеличение массы гипофиза и надпочечников, гипертрофия их кортикальных клеток. Объективными тестами при установлении реакции Животных на воздействие стрессоров служат: содержание в крови сахара, аскорбиновой кислоты, холестерина, молочной кислоты, определение индекса креатинина, азота пуриновых оснований, а также функциональные нагрузки с АКТГ и другими реагентами. Так, при температурном стрессе, 40-часовом голодании или 15-часовом отсутствии воды содержание аскорбиновой кислоты в тканях надпочечников снижалось с 215,3 до 167—201мг %. Проведено большое количество исследований по использованию с диагностической целью показателя уровня содержания в крови креатинфосфокиназы (КФК) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Установлена более низкая концентрация и активность КФК у животных, устойчивых к стрессовым воздействиям. Уровень КФК в крови повышается вследствие патологической реакции мускулатуры при стрессовых нагрузках. Однако в величине этого показателя в норме существуют большие индивидуальные различия, что вызывает необходимость дальнейших исследований. В качестве косвенного показателя повышенной гормональной активности коры надпочечников у животных при стрессе используют методику подсчета лейкоцитарной формулы в мазках крови и количественное содержание эозинофилов в 1 мм3 крови. Эти показатели имеют важное значение для дифференциации различных стадий стрессового состояния. Учитывая, что для стрессовых реакций наиболее характерны эозинопения, лимфопения и нейтрофилез, обращают внимание на подсчет этих групп клеток белой крови. Изготовление мазков и подсчет лейкоцитов проводят по общепринятому в ветеринарной практике способу. Однако Д. А. Устинов (1976) считает, что при изучении изменений функционального состояния системы гипофиз — кора надпочечников в каждом мазке необходимо подсчитывать не менее 500—1000 лейкоцитов (при обычных лабораторных анализах подсчитывают 100—200 клеток). Для определения количества эозинофилов в крови существует несколько методов. Наиболее приемлемы методики С. М. Бакмана (1958) и И. С. Пиралишвили (1962). Установлено, что после нанесения травмы при мечении у поросят развивается кратковременное стрессовое состояние, характеризующееся снижением количества эозинофилов до 33,3%. В первый день после воздействия травмы у 16 % животных эозинопеническая реакция отсутствовала, эозинопению сильной степени регистрировали у 17% поросят, средней степени— у 62 %. В последующие дни после травмы увеличивается количество поросят, не проявляющих эозинопенической реакции, и снижается степень эозинопении у других животных группы. Ярко выраженные эозинопения и нейтрофилез найдены в наших опытах при изучении отъемного стресса у поросят (табл. 1). |
