Завантажити повний текст у PDF

Bìol. Tvarin. 2023; 25 (4): 51–57.
https://doi.org/10.15407/animbiol25.04.051
Received 11.09.2023 ▪ Revision 13.11.2023 ▪ Accepted 22.12.2023 ▪ Published online 29.12.2023

---

Вплив теплового стресу на глутатіонову ланку антиоксидантного захисту та вміст продуктів пероксидного окиснення ліпідів у печінці курей

Д. Б. Передерій

Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Інститут біології тварин НААН, вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034, Україна

---

Тепловий стрес є однією з основних реакцій відповіді організму на фактори навколишнього середовища, який негативно впливає на добробут різних видів тварин. Підвищення температури навколишнього середовища може провокувати стрес, який, зі свого боку, загрожує різними негативними наслідками для тварин, зокрема збоєм у функціонуванні антиоксидантної системи. Порушення антиоксидантно-прооксидантної рівноваги може призвести до підвищеного утворення в організмі вільних радикалів, здатних пошкоджувати клітини та сприяти розвитку різних захворювань. У статті наведено результати дослідження впливу штучно змодельованого теплового стресу на окремі показники антиоксидантної системи та продукти пероксидного окиснення ліпідів у печінці курей. Вибір цих тварин для дослідження зроблено з огляду на те, що птиця особливо чутлива до впливу підвищених температур довкілля і, відповідно, до теплового стресу. Це пов’язано із біологічними особливостями птахів, зокрема у них відсутні потові залози, поверхня тіла значною мірою вкрита пір’ям, що разом із високою щільністю посадки поголів’я в умовах промислового птахівництва нерідко стає причиною виникнення теплового стресу. Метою цієї роботи було з’ясувати наявність або відсутність змін окремих показників глутатіонової ланки антиоксидантної системи та вмісту продуктів пероксидного окиснення ліпідів у печінці курей. Аналіз таких показників, як гідропероксиди ліпідів (ГПЛ), ТБК-активних продуктів, відновлений глутатіон (ВГ), глутатіонпероксидаза (ГП) і глутатіонредуктаза (ГР), дозволить отримати інформацію про стан антиоксидантної захисної системи організму та рівень окислювального стресу за умов теплового стресу. У роботі було використано 18 курей породи Білий Леггорн. Дослідження проведено у віварії Інституту біології тварин НААН двома етапами: на першому курей утримували за температури повітря 20°С протягом 7 діб, на другому — створили умови теплового стресу підвищенням температури до 35°С на 6 год. в день також протягом 7 діб. Встановлено, що з підвищенням температури навколишнього середовища вміст ГПЛ, ВГ та активність ГП у печінці курей зростав (P<0,001), а вміст ТБК-активних продуктів та активність ГР — навпаки, знижувалися (P<0,01). Отримані дані засвідчують вплив теплового стресу на глутатіонову ланку антиоксидантного захисту печінки курей. Результати досліджень можуть мати практичне значення для вдосконалення умов утримання птахів у промисловому птахівництві, розробки стратегій захисту від стресу та покращення умов їх утримання з метою забезпечення добробуту та здоров’я тварин.

Ключові слова: кури, печінка, тепловий стрес, оксидативний стрес, антиоксидантна система захисту

---

1. Aluwong T, Kawu M, Raji M, Dzenda T, Govwang F, Sinkalu V, Ayo J. Effect of yeast probiotic on growth, antioxidant enzyme activities and malondialdehyde concentration of broiler chickens. (Basel). 2013; 2 (4): 326–339. DOI: 10.3390/antiox2040326.
2. Aluwong T, Sumanu VO, Ayo JO, Ocheja BO, Zakari FO, Minka NS. Daily rhythms of cloacal temperature in broiler chickens of different age groups administered with zinc gluconate and probiotic during the hot-dry season. Rep. 2017; 5 (12): e13314. DOI: 10.14814/phy2.13314.
3. Attia YA, El-Naggar AS, Abou-Shehema BM, Abdella AA. Effect of supplementation with trimethylglycine (betaine) and/or vitamins on semen quality, fertility, antioxidant status, DNA repair, and welfare of roosters exposed to chronic heat stress. 2019; 9 (8): 547. DOI: 10.3390/ani9080547.
4. Azad MAK, Kikusato M, Maekawa T, Shirakawa H, Toyomizu M. Metabolic characteristics and oxidative damage to skeletal muscle in broiler chickens exposed to chronic heat stress. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2010; 155 (3): 401–406. DOI: 10.1016/j.cbpa.2009.12.011.
5. Azeez OI, Myburgh JG, Bosman AM, Featherston J, Sibeko-Matjilla KP, Oosthuizen MC, Chamunorwa JP. Next generation sequencing and RNA-seq characterization of adipose tissue in the Nile crocodile (Crocodylus niloticus) in South Africa: Possible mechanism(s) of pathogenesis and pathophysiology of pansteatitis. PLoS ONE. 2019; 14 (11): e0225073. DOI: 10.1371/journal.pone.0225073.
6. Carlberg I, Mannervik B. Purification and characterization of the flavoenzyme glutathione reductase from rat liver. Biol. Chem. 1975; 250 (14): 5475–5480. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)41206-4.
7. Castilho VAR, Garcia RG, Lima NDS, Nunes KC, Caldara FR, Nääs IA, Barreto B, Jacob FG. Welfare of laying hens in different densities of housing. Bras. Biosys. Engineer. 2015; 9 (2): 122–131. DOI: 10.18011/bioeng2015v9n2p122-131. (in Portuguese)
8. Celi P, Gabai G. Oxidant/antioxidant balance in animal nutrition and health: The role of protein oxidation. Vet. Sci. 2015; 26 (2): 48. DOI: 10.3389/fvets.2015.00048.
9. Chauhan SS, Celi P, Leury BJ, Clarke IJ, Dunshea FR. Dietary antioxidants at supranutritional doses improve oxidative status and reduce the negative effects of heat stress in sheep. Anim. Sci. 2014; 92 (8): 3364–3374. DOI: 10.2527/jas.2014-7714.
10. Chauhan SS, Celi P, Ponnampalam EN, Leury BJ, Liu F, Dunshea FR. Antioxidant dynamics in the live animal and implications for ruminant health and product (meat/milk) quality: role of vitamin E and selenium. Prod. Sci. 2014; 54 (10): 1525–1536. DOI: 10.1071/AN14334.
11. Del Vesco AP, Khatlab AS, Goes ESR, Utsunomiya KS, Vieira JS, Oliveira Neto AR, Gasparino E. Age-related oxidative stress and antioxidant capacity in heat-stressed broilers. Animal. 2017; 11 (10): 1783–1790. https://doi.org/10.1017/S1751731117000386.
12. Emami NK, Jung U, Voy B, Dridi S. Radical response: Effects of heat stress-induced oxidative stress on lipid metabolism in the avian liver. (Basel). 2020; 10 (1): 35. DOI: 10.3390/antiox10010035.
13. Estévez M. Oxidative damage to poultry: from farm to fork. Sci. 2015; 94 (6): 1368–1378. DOI: 10.3382/ps/pev094.
14. Habashy WS, Milfort MC, Rekaya R, Aggrey SE. Cellular antioxidant enzyme activity and biomarkers for oxidative stress are affected by heat stress. J. Biometeorol. 2019; 63 (12): 1569–1584. DOI: 10.1007/s00484-019-01769-z.
15. Habashy WS, Milfort MC, Rekaya R, Aggrey SE. Expression of genes that encode cellular oxidant/antioxidant systems are affected by heat stress. Biol. Rep. 2018; 45 (3): 389–394. DOI: 10.1007/s11033-018-4173-0.
16. Halliwell B, Whiteman M. Measuring reactive species and oxidative damage in vivo and in cell culture: how should you do it and what do the results mean? J. Pharmacol. 2004; 142 (2): 231–255. DOI: 10.1038/sj.bjp.0705776.
17. Hissin PJ, Hilf R. A fluorometric method for determination of oxidized and reduced glutathione in tissues. Biochem. 1976; 74 (1): 214–226. DOI: 10.1016/0003-2697(76)90326-2.
18. Huang C, Jiao H, Song Z, Zhao J, Wang X, Lin H. Heat stress impairs mitochondria functions and induces oxidative injury in broiler chickens. Anim. Sci. 2015; 93 (5): 2144–2153. DOI: 10.2527/jas.2014-8739.
19. Kikusato M, Toyomizu M. Crucial role of membrane potential in heat stress-induced overproduction of reactive oxygen species in avian skeletal muscle mitochondria. PLoS One. 2013; 8 (5): e64412. DOI: 10.1371/journal.pone.0064412.
20. Lara LJ, Rostagno MH. Impact of heat stress on poultry production. Animals. 2013; 3 (2): 356–369. DOI: 10.3390/ani3020356.
21. Lee MT, Lin WC, Lee TT. Potential crosstalk of oxidative stress and immune response in poultry through phytochemicals — a review. Austral. J. Anim. Sci. 2019; 32 (3): 309–319. DOI: 10.5713/ajas.18.0538.
22. Liu LL, He JH, Xie HB, Yang YS, Li JC, Zou Y. Resveratrol induces antioxidant and heat shock protein mRNA expression in response to heat stress in black-boned chickens. Sci. 2014; 93 (1): 54–62. DOI: 10.3382/ps.2013-03423.
23. Marai IFM, El-Darawany AA, Fadiel A, Abdel-Hafez MAM. Physiological traits as affected by heat stress in sheep — A review. Small Rum. Res. 2007; 71 (1–3): 1–12. DOI: 10.1016/j.smallrumres.2006.10.003.
24. Miao Q, Si X, Xie Y, Chen L, Liu Z, Liu L, Tang X, Zhang H. Effects of acute heat stress at different ambient temperature on hepatic redox status in broilers. Sci. 2020; 99 (9): 4113–4122. DOI: 10.1016/j.psj.2020.05.019.
25. Musatov A, Hebert E, Robinson NC. Modification of nuclear-coded subunits of oxidized bovine heart cytochrome c oxidase by hydrogen peroxide. Biophys. Acta. 2002; 12 (Suppl.): 96.
26. Naga Raja Kumari K, Narendra Nath D. Ameliorative measures to counter heat stress in poultry. Poult. Sci. J. 2018; 74 (1): 117–130. DOI: 10.1017/S0043933917001003.
27. Ogbuagu NE, Aluwong T, Ayo JO, Sumanu VO. Effect of fisetin and probiotic supplementation on erythrocyte osmotic fragility, malondialdehyde concentration and superoxide dismutase activity in broiler chickens exposed to heat stress. Vet. Med. Sci. 2018; 80 (12): 1895–1900. DOI: 10.1292/jvms.18-0477.
28. Pamok S, Aengwanich W, Komutrin T. Adaptation to oxidative stress and impact of chronic oxidative stress on immunity in heat-stressed broilers. Thermal. Biol. 2009; 34 (7): 353–357. DOI: 10.1016/j.jtherbio.2009.06.003.
29. Petrovska IR, Salyha YT, Vudmaska IV. Statistical Methods in Biological Research: The educational and methodological manual. Kyiv, Agrarian Science, 2022: 172 p. (in Ukrainian)
30. Sahin K, Orhan C, Tuzcu M, Ali S, Sahin N, Hayirli A. Epigallocatechin-3-gallate prevents lipid peroxidation and enhances antioxidant defense system via modulating hepatic nuclear transcription factors in heat-stressed quails. Sci. 2010; 89 (10): 2251–2258. DOI: 10.3382/ps.2010-00749.
31. Sahin K, Orhan C, Tuzcu M, Sahin N, Hayirli A, Bilgili S, Kucuk O. Lycopene activates antioxidant enzymes and nuclear transcription factor systems in heat-stressed broilers. Sci. 2016; 95 (5): 1088–1095. DOI: 10.3382/ps/pew012.
32. Salyha YT. Effect of chlorpyrifos on glutathione system and lipid peroxidation products content in various organs of rats. Bìol. Tvarin. 2013; 15 (2): 122–130. Available at: https://aminbiol.com.ua/index.php/archive/92-archive/bt2-15-2013/1586 (in Ukrainian)
33. Seven PT, Yilmaz S, Seven I, Cerci IH, Azman MA, Yilmaz M. Effects of propolis on selected blood indicators and antioxidant enzyme activities in broilers under heat stress. Acta Vet. Brno. 2009; 78 (1): 75–83. DOI: 10.2754/avb200978010075.
34. Shrieve DC, Li GC, Astromoff A, Harris JW. Cellular glutathione, thermal sensitivity, and thermotolerance in Chinese hamster fibroblasts and their heat-resistant variants. Cancer Res. 1986; 46 (4/1): 1684–1687. PMID: 3948159.
35. Stillman JH. Heat waves, the new normal: Summertime temperature extremes will impact animals, ecosystems, and human communities. 2019; 34 (2): 86–100. DOI: 10.1152/physiol.00040.2018.
36. Sumanu VO, Aluwong T, Ayo JO, Ogbuagu NE. Evaluation of changes in tonic immobility, vigilance, malondialdehyde, and superoxide dismutase in broiler chickens administered fisetin and probiotic (Saccharomyces cerevisiae) and exposed to heat stress. Vet. Behav. 2019; 31: 36–42. DOI: 10.1016/j.jveb.2019.01.003.
37. Surai PF, Kochish II, Fisinin VI, Kidd MT. Antioxidant defence systems and oxidative stress in poultry biology: An update. (Basel). 2019; 8 (7): 235. DOI: 10.3390/antiox8070235.
38. Tang LP, Liu YL, Zhang JX, Ding KN, Lu MH, He YM. Heat stress in broilers of liver injury effects of heat stress on oxidative stress and autophagy in liver of broilers. Sci. 2022; 101 (10): 102085. DOI: 10.1016/j.psj.2022.102085.
39. Wang Y, Xia L, Guo T, Heng C, Jiang L, Wang D, Wang J, Li K, Zhan X. Research Note: Metabolic changes and physiological responses of broilers in the final stage of growth exposed to different environmental temperatures. Sci. 2020; 99 (4): 2017–2025. DOI: 10.1016/j.psj.2019.11.048.
40. Yang L, Tan GY, Fu YQ, Feng JH, Zhang MH. Effects of acute heat stress and subsequent stress removal on function of hepatic mitochondrial respiration, ROS production and lipid peroxidation in broiler chickens. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. 2010; 151 (2): 204–208. DOI: 10.1016/j.cbpc.2009.10.010.
41. Yuan L, Kaplowitz N. Glutathione in liver diseases and hepatotoxicity. Aspect. Med. 2009; 30 (1–2): 29–41. DOI: 10.1016/j.mam.2008.08.003.