Введение
Полицейские собаки – это специально тренированные собаки, которые подвергаются интенсивным физическим нагрузкам. Эти занятия могут вызывать сильный стресс у животных. Одним из подходов к предотвращению стресса является обогащение рациона собак ингредиентами, которые могут смягчить негативные последствия интенсивных тренировок для здоровья.Ряд авторов предполагают, что жирные кислоты могут оказывать влияние на воспаление и окислительный стресс в зависимости от длины цепи и степени насыщенности, хотя информации об оптимальном потреблении жиров для собак-спортсменов мало1. Определенные результаты указывают на благотворное влияние эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК), докозагексаеновой кислоты (ДГК) и омега-3 длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (ДЦ ПНЖК) на здоровье собак2. Проведенные исследования показали, что добавление в рацион альфа-линоленовой кислоты (АЛК), диетического предшественника ЭПК и ДГК, может привести к накоплению в организме собак ЭПК и докозапентаеновой кислоты (ДПК), но редко – ДГК3,4, поэтому эффективное обогащение рациона собак омега-3 ДЦ ПНЖК может быть достигнуто только путем включения в него рыбы5. Было установлено, что добавление омега-3 ДЦ ПНЖК в рацион собак снижает частоту сердечно-сосудистых заболеваний, хронической почечной недостаточности, рака, атопического дерматита6, а также дегенеративных заболеваний суставов7. Данные о влиянии кормов на основе рыбы на липидный профиль у собак немногочисленны. С другой стороны, большое количество исследований с участием людей показало положительное влияние на организм диеты на основе рыбы8.
Интенсивные периоды физических тренировок с минимальными периодами восстановления могут нарушать окислительно-восстановительный гомеостаз, вызывая состояние хронического окислительного стресса и воспаления11. Доказано, что добавки антиоксидантов для ездовых собак могут ослабить окислительное повреждение, вызванное физическими нагрузками13.
Диетический рыбий жир эффективно снижает окислительное повреждение белков in vivo14. По мнению некоторых исследователей, ДГК и ЭПК могут ингибировать гибель клеток через индукцию различных антиоксидантов и, таким образом, защищать клетки15. Диетические омега-3 жирные кислоты могут повышать активность супероксиддисмутазы16, а омега-3 ПНЖК, вероятно, могут улучшать спортивные результаты за счет модуляции проницаемости мембран и чувствительности к инсулину и делать мышечные клетки более проницаемыми для ценных питательных веществ, таких как глюкоза и аминокислоты9. Это подтверждается повышением активности транспортеров GLUT4, поэтому регулярное потребление омега-3 ЖК может привести к стимуляции метаболизма мышечных клеток. Омега-3 значительно индуцируют метаболические гены, а также окислительный метаболизм (потребление кислорода), гликолитическую способность (внеклеточное подкисление) и скорость метаболизма17.
Целью данного исследования является оценка влияния добавок на основе рыбы в рационе на липидный и окислительный статусы полицейских собак, подвергающихся интенсивным тренировкам.
Материалы и методы
Дизайн исследования. В исследование были включены 15 служебных собак породы бельгийская овчарка (малинуа) – максимально возможное количество собак, поэтому контрольной группы не было. Возраст собак составлял от 3 до 7 лет. По результатам обследования (артериальное давление, пульс, температура, дыхание, состояние кожи и кожных покровов) состояние здоровья собак было в целом удовлетворительным, вес соответствовал данной породе. Основным критерием, по которому собак не включали в исследование, было наличие любой формы воспаления. Животные были размещены в полицейских питомниках. Индивидуальное суточное потребление пищи определялось путем взвешивания мисок до и после кормления, вода была в свободном доступе. Период исследования пришелся на лето, когда среднесуточная температура не превышала 35 °C .Во время исследования всех собак тренировали по определенной программе (ходьба, рысь, галоп, прыжки и преодоление препятствий) 3 раза в день по одному часу. В течение месяца собаки употребляли корм коммерческого базового рациона (корм для собак Farmina), удовлетворяющего потребности собак в основных питательных веществах (витаминах). В этом корме практически полностью отсутствовали омега-3 ДЦ ПНЖК, ДГК и ЭПК. После этого животных на три месяца перевели на коммерческий корм, специально обогащенный рыбьим жиром (корм для собак Farmina). Разновидности диетического корма имели практически одинаковое содержание жира, но его происхождение было совершенно разным. Диета 1 была обогащена животными жирами, в то время как диета 2 содержала только рыбий жир в качестве источника животного жира. Оба типа рационов были дополнены витаминами.
Взятие крови и оценка липидного профиля. У всех собак, включенных в исследование, брали образцы крови (не более 3 мл) из нижней полой вены в пробирки с ЭДТА спустя 12 ч после голодания. Плазму и эритроциты выделяли из крови с использованием стандартной процедуры. Аликвоты хранили в замороженном виде при температуре −80 °C до проведения анализов. Обычные биохимические анализы образцов плазмы проводили с помощью биохимического анализатора Cobas c-111. Во время исследования кровь брали три раза: в начале, в середине и в конце эксперимента. Результаты второго и третьего измерений существенно не различались, поэтому были приведены только результаты последнего измерения.
Перекисное окисление липидов вычисляли по уровню реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты (TBARS), который определяли в образцах плазмы крови, полученных в исходном состоянии и в конце трехмесячного периода использования рациона, обогащенного рыбьим жиром.
Статистический анализ. Переменные проверяли с помощью теста Шапиро – Уилка (тест на нормальность). Для нормально распределенных переменных использовали парный t-критерий, а данные выражали как среднее стандартное отклонение. Если переменные не были нормально распределены, применялся Т-критерий Вилкоксона и данные представлялись как медиана (min-max). Статистически значимым считалось p-значение < 0,05 (Graphpad prism, версия 4).
Результаты
Биохимический анализ. Собаки хорошо переносили изменение рациона питания. Диеты строго соблюдались на протяжении всего исследования, в среднем собаки потребляли одинаковое количество корма (в пределах 300–350 г в день). Важно отметить, что во время исследования собаки сохранили свою массу тела (28 ± 0,75 против 29 ± 0,8 кг). После применения рациона на основе рыбы (в результате потребления рыбьего жира) уровни глюкозы, общего холестерина и холестерина-ЛПНП (липопротеины низкой плотности) в крови у собак значительно снизились (табл. 1).Состав жирных кислот. Количество насыщенных жирных кислот (НЖК) значительно увеличилось в плазме крови, но в мембранах эритроцитов изменения были незначительными. Количество мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК) значительно увеличилось как в плазме крови, так и в эритроцитах, что указывает на то, что диета на основе рыбы (омега-3) может увеличить количество МНЖК и, следовательно, повысить липогенез. Увеличение содержания омега-3 ДЦ ПНЖК в период кормления компенсировалось уменьшением содержания омега-6 ДЦ ПНЖК. Общее количество ПНЖК также снизилось. В то время как содержание ЭПК и ДГК значительно увеличилось, показатели арахидоновой кислоты (АК) и линолевой кислоты (ЛК) заметно снизились. Соответственно, соотношение омега-6/омега-3 после лечения значительно уменьшилось. К концу исследования наблюдалось существенное повышение активности глутатионпероксидазы (ГПО) и каталазы (КАТ). Уровень перекисного окисления липидов резко снизился после потребления корма, обогащенного рыбьим жиром, что, возможно, является следствием повышения активности этих ферментов (табл. 2).
Обсуждение
В настоящем исследовании мы сравнили уровень включения омега-3 ДЦ ПНЖК в фосфолипиды плазмы и эритроцитов у собак при использовании рациона, содержащего рыбу и рыбий жир. Кроме того, целью исследования было выяснить, могут ли продукты на основе рыбы смягчить окислительный стресс, вызванный интенсивными тренировками полицейских собак. Биохимический анализ показал значительное снижение уровней глюкозы, общего холестерина и холестерина-ЛПНП. Большинство экспериментов с участием животных продемонстрировали положительное влияние омега-3 ДЦ ПНЖК на чувствительность к инсулину и метаболизм глюкозы25, а также доказали участие рыбьего жира или отдельных омега-3 ПНЖК в положительной регуляции инсулинорезистентности26.Собаки склонны к гиперлипидемии27, которая может быть связана с развитием таких осложнений, как панкреатит, заболевания печени и атеросклероз. Употребление нашего корма на основе рыбьего жира (надлежащее потребление рыбьего жира достигается путем добавления в корм как цельной рыбы, так и непосредственно рыбьего жира) к концу исследования улучшило метаболические показатели у собак28, учитывая снижение уровня ЛПНП. Содержание мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК) и омега-3 ДЦ ПНЖК значительно увеличилось как в плазме крови, так и в эритроцитах. Увеличение содержания омега-3 ДЦ ПНЖК в период кормления компенсировалось существенным снижением содержания омега-6 ДЦ ПНЖК. Общее количество ПНЖК также значительно снизилось как в плазме, так и в эритроцитах. В то время как содержание ЭПК и ДГК весомо увеличилось, содержание арахидоновой (АК) и линолевой (ЛК) кислот существенно снизилось, что заметно уменьшило соотношение омега-6/омега-3 после лечения и подтвердило тот факт, что омега-3 ДЦ ПНЖК являются основными факторами, вызывающими изменения. Это хорошо известный механизм конкуренции ферментов за одни и те же субстраты между омега-3 и омега-6 семействами ЖК.
Аналогичные данные приводятся и в других исследованиях: диеты, содержащие различные количества омега-3 ДЦ ПНЖК, приводили к увеличению содержания этих ПНЖК в мембране эритроцитов (МЭ)30. Содержание омега-3 ПНЖК в организме собак, получавших обогащенные рыбой рационы, постепенно увеличивалось, достигая плато через восемь недель30,31. Увеличение содержания омега-3 ЖК (в основном ЭПК и ДПК) компенсировалось уменьшением содержания омега-6 ПНЖК, особенно ЛК и АК. У собак, получавших корм с высоким содержанием рыбьего жира, уровни ЭПК и ДГК в плазме крови были выше, а концентрации общих омега-6 ЖК, ЛА и АК – ниже, чем у собак, получавших рацион с низким содержанием омега-3 ПНЖК32. Согласно одному исследованию (Judé S.)33, обогащенная рыбьим жиром диета приводит к преимущественному включению ЭПК и в меньшей степени ДГК (за счет АК) в фосфолипиды плазмы, фосфолипиды эритроцитов и фосфолипидные фракции кардиомиоцитов собак34. ЭПК и ДГК обратно коррелируют с воспалением, возникающим после интенсивных тренировок34, и вызывают образование противовоспалительных медиаторов. Низкий индекс омега-3 (сумма ЭПК и ДГК) также является фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)35. Полезные для сердечно-сосудистой системы свойства омега-3 ПНЖК могут быть обусловлены их способностью улучшать липидный обмен и снижать синтез провоспалительных эйкозаноидов, получаемых из омега-6 ПНЖК. При достаточном уровне включения ЭПК и ДГК влияют на плотность мембраны, а также на реакции, опосредованные мембранными белками, на генерацию липидных медиаторов, клеточные сигналы и экспрессию генов в различных клетках36. Собаки способны метаболизировать омега-3 жирные кислоты, что оказывает заметное влияние на их кожу и шерсть, воспалительные реакции, а также на развитие нервной системы у щенков37. В ходе нашего исследования шерсть собак значительно улучшилась, что было подтверждено группой профессоров ветеринарной медицины.
В нашем исследовании снижение соотношения омега-6/омега-3 было значительным как в фосфолипидах плазмы, так и в эритроцитах. Соотношение в эритроцитах изменилось с 29,81 до 3,24. Изменение содержания омега-6 и омега-3 ПНЖК в фосфолипидах эритроцитов изменяет соотношение омега-6/омега-332. Многочисленные эпидемиологические и клинические исследования показали, что дисбаланс соотношения омега-6/омега-3 способствует развитию многих заболеваний37. Баланс между омега-6 и омега-3 ПНЖК является важным фактором, участвующим в профилактике ССЗ и атеросклероза37. Коррелируя состав ЖК некоторых фосфолипидов плазмы и эритроцитов до и после лечения, мы выяснили, могут ли ЖК плазмы и эритроцитов служить маркерами краткосрочного потребления омега-3 с пищей. Полученные нами результаты четко показали, что изменения содержания ДГК и ЭПК и общего количества омега-3 в фосфолипидах плазмы и эритроцитов после трех месяцев использования диеты продемонстрировали высокий показатель положительной корреляции. Таким образом, изменения содержания омега-3 ДЦ ПНЖК в плазме и эритроцитах могут быть репрезентативными биомаркерами потребления омега-3, что также было подтверждено в другом исследовании (Stoeckel et al.)32. Важно подчеркнуть, что индекс омега-3, а также соотношение АК/ЭПК значительно улучшились после потребления рациона на основе рыбы, что указывает также на значительное снижение воспаления в целом. ЭПК является ключевой противовоспалительной ДЦ ПНЖК. Напротив, арахидоновая кислота (омега-6 ЖК) является предшественником ряда провоспалительных медиаторов. ЭПК конкурирует с АК за ключевые ферменты цикла оксигеназы и липоксигеназы, в результате чего образуется меньше продуктов воспаления37,38. Соотношение ЭПК/АК имеет клиническое значение при сердечно-сосудистых заболеваниях, а соотношение АК/ЭПК может быть использовано для более точной оценки воспаления и содержания липидов в клеточных мембранах39,40.
Физические упражнения играют важную роль в производстве свободных радикалов и реактивных форм кислорода в связи с увеличением потребления кислорода организмом40. Было доказано, что повторяющиеся упражнения на выносливость у собак увеличивают перекисное окисление липидов41. В соответствии с нашими результатами физические упражнения значительно снижали образование TBARS в микросомальных липидах печени. Рацион на основе рыбьего жира способствовал эффективному включению омега-3 ДЦ ПНЖК в фосфолипиды плазмы и эритроцитов, что привело к значимому снижению образования продуктов перекисного окисления липидов. Наши предварительные, но очень важные результаты показали, что после обогащения корма собак рыбой маркеры пероксидации липидов снизились, а ферменты, участвующие в деградации супероксидного анионного радикала, перекиси водорода и гидроперекисей липидов, значительно увеличились.
Снижение уровня TBARS – очень важный результат, однако предложенное нами объяснение этому мы считаем недостаточно полным, и именно поэтому рассматриваем неожиданное снижение TBARS как ограничение данного исследования. Ряд авторов свидетельствуют о том, что омега-3 ДЦ ПНЖК обладают прямой антиоксидантной активностью43. Активация PPAR-α является одним из механизмов, с помощью которого омега-3 ПНЖК рыбьего жира усиливают окисление жирных кислот в митохондриях и повышают антиоксидантную способность организма44. Из всех клеточных компонентов, подверженных вредному воздействию реактивных форм кислорода, клеточная мембрана наиболее сильно страдает от перекисного окисления липидов, что приводит к изменениям в структуре и проницаемости мембраны. После использования кормов на основе рыбьего жира мы наблюдали значительное повышение активности ГПО и КАТ с последующим снижением перекисного окисления липидов. Повторяющиеся изнурительные тренировки приводят к снижению концентрации антиоксидантов в плазме крови12. Было показано, что диета на основе рыбы повышает активность ГПО в тромбоцитах и эритроцитах как у животных, так и у людей. Таким образом, повышение активности фермента может быть физиологическим механизмом, ослабляющим генерацию свободных радикалов в условиях окислительного стресса у животных, подвергающихся интенсивным физическим нагрузкам с минимальным периодом восстановления44. Однако при интенсивных физических нагрузках у собак значительно повышаются маркеры окислительного стресса из-за высокого уровня реактивных форм кислорода, которые, вероятно, не могут быть полностью нейтрализованы их собственными антиоксидантными защитными силами44. Рационы на основе рыбы (особенно такие компоненты, как омега-3 ДЦ ПНЖК) пока неизвестным образом способны уменьшать последствия хронического окислительного стресса, вызванного интенсивными тренировками у полицейских собак.
Выводы
Использование рациона на основе рыбьего жира у собак, подвергавшихся интенсивным физическим нагрузкам, привело к значительному улучшению показателей общего холестерина, холестерина-ЛПНП и уровня глюкозы, что согласуется с литературными данными. Омега-3 ДЦ ПНЖК эффективно включаются в фосфолипиды плазмы и эритроцитов, что приводит к улучшению показателей сердечно-сосудистого здоровья и иммунитета у собак. Мы предположили, что замена обычного рациона с низким содержанием омега-3 ПНЖК на рацион на основе рыбьего жира значительно улучшит оксидативный статус собак в условиях хронического стресса за счет снижения степени перекисного окисления липидов и повышения активности ГПО и КАТ. Гиполипидемическое и гипогликемическое действия рациона на основе рыбы на собак были столь же важными, как и положительные результаты, вызванные ослаблением окислительного стресса после употребления рациона на основе рыбы.Полная версия статьи и список литературы: ссылка