doi: 10.15389/agrobiology.2021.6.1199rus
УДК 636.12:614.9
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта № 19-416-240001.
БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СЛЮНЫ СПОРТИВНЫХ
ЛОШАДЕЙ: ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Л.Ю. ШТУМПФ1, О.В. КОЛЕСНИК1, 4, Л.В. СТЕПАНОВА1 ✉,
О.А. КОЛЕНЧУКОВА1, 2, А.С. ФЕДОТОВА3, А.В. КОЛОМЕЙЦЕВ3,
А.В. МАКАРОВ1, В.А. КРАТАСЮК1, 4
Одна из актуальных проблем спортивного коневодства в Российской Федерации и других странах — оценка физиологического состояния лошади в тренировочном процессе. Существующие физиологические и клинические методы тестирования лошадей не дают однозначного представления о функциональном состоянии животных в покое и при физических нагрузках. Сведения, представленные в литературе по нормативам физиологического состояния лошадей и в ветеринарных руководствах по клинической диагностике и конному спорту, противоречивы. Следовательно, необходимы объективные критерии оценки реакции организма на физическую нагрузку. В качестве скринингового тестирования мы предлагаем использовать простой, быстрый, неинвазивный метод на основе ингибирующего влияния слюны на активность ферментов светящихся бактерий. Изменение свечения биолюминесцентной ферментативной системы при воздействии слюны в малом количестве может выявить отклонения в организме спортивных лошадей как ответ на предельно допустимые нагрузки. В настоящей работе впервые показана возможность контролировать изменение состояния организма спортивных лошадей во время тренировок по интегральному биолюминесцентному показателю, который зависит от биохимического состава слюны. Цель работы — доказать возможность использования биолюминесцентного метода для тестирования функционального состояния спортивных лошадей в тренинге. Исследования проводили на группе спортивных лошадей (Eguus caballus) тракененской породы (n = 12) со специализацией «выездка». Лошади содержались в стандартных условиях учебно-спортивного комплекса коневодства Красноярского ГАУ. Тестирование каждой лошади, сбор образцов слюны и крови проводили до (в утренние часы) и после тренировок с низкой, средней и высокой интенсивностью в период подготовки к соревнованиям (февраль-июнь 2019-2020 годов). Определяли функциональные показатели — частоту дыхательных движений (ЧДД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), проводили электрокардиографию; электрокардиограммы (ЭКГ) анализировали по общепринятой методике, включающей определение характера сердечного ритма, систолический показатель желудочков. Выполняли гематологический и биохимический (тестировали содержание белка и глюкозы) анализ крови. Для исследования слюны применяли колориметрический, хеми- и биолюминесцентные методы. Показано повышение ЧСС и ЧДД, а также возрастание возбуждения предсердий и сокращение времени сердечной диастолы с увеличением интенсивности физических нагрузок. При этом гематологические и биохимические показатели изменялись в пределах нормы. Влияние слюны на интенсивность свечения биолюминесцентной реакции зависело от степени физической нагрузки. При физических нагрузках низкой и средней интенсивности величина остаточного свечения снижалась, при высокой интенсивности — возрастала. При физической нагрузке низкой интенсивности высокий процент ингибирования свечения коррелировал с увеличением концентрации общего белка (r= 0,6, p = 0,05), уменьшением содержания глюкозы (r = -0,7, p = 0,05) и количества эритроцитов (r = -0,6, p = 0,05) в крови. При физической нагрузке средней интенсивности усиление биолюминесцентного свечения коррелировало с возрастанием ЧДД (r = 0,5, p = 0,1) и удлинением интервала QRS (r = 0,8, p = 0,05). При физической нагрузке высокой интенсивности низкий процент ингибирования свечения коррелировал с содержанием лактата в слюне (r = -0,58, p = 0,1), снижением количества каталазы в слюне (r = -0,7, p = 0,05) и увеличением амплитуды зубца Р (r = 0,8, p = 0,05). Таким образом, биолюминесцентное тестирование слюны с использованием биферментной реакции, катализируемой NADH:FMN-оксидоредуктазой и бактериальной люциферазой, позволяет выявить влияние стрессовых физических нагрузок разной интенсивности на организм лошади. Степень ингибирования биолюминесцентного свечения определяется функциональным состоянием животного в тренинге. Такой интегральный показатель может применяться в спортивном коневодстве не только для контроля, но и для предупреждения спортивных перегрузок.
Ключевые слова: спортивные лошади, слюна, лактат, каталаза, NADH:FMN-оксидоредуктаза, люцифераза, бактериальная биолюминесценция, функциональное состояние, гематологические показатели, биохимия крови.
BIOLUMINESCENT SPORT HORSE SALIVA TEST: PROSPECTS FOR USE
L.Yu. Shtumpf1, O.V. Kolesnik1, 4, L.V. Stepanova1 ✉,
O.A. Kolenchukova1, 2, A.S. Fedotova3, A.V. Kolomeytsev3,
A.V. Makarov1, V.A. Kratasyuk1, 4
Assessment of the physiological state of horses in training is a relevant problem of sport horse breeding worldwide. Existing clinical methods do not provide reliable parameters of the functional state of animals at rest and in physical activity. The reported standards of the physiological state of horses and veterinary guidelines for clinical diagnosis and equestrian sports are contradictory. Therefore, objective tests are necessary to assess the body’s response to physical activity. We propose simple, fast, non-invasive method based on an inhibitory effect of saliva on the enzyme activity of luminous bacteria as a screening testing. Changes in the luminescence of the bioluminescent enzymatic system under influence of small amounts of saliva can reveal changes in the body of sport horses as a response to the maximum permissible loads. This study proves for the first time that the bioluminescent enzyme test can track changes in the body condition of sport horses during training. The method uses the integral bioluminescent indicator which depends on the biochemical composition of saliva. The aim of this study is to substantiate suitability of the bioluminescent-based method for testing the functional state of sports horses in training. Trakenen sport horses (Eguus caballus) for dressage (n = 12) kept under standard conditions in the Training Center of Horse Breeding Complex (Krasnoyarsk State Agrarian University) were subjected to low, medium and high intensity training before the competition (February-June 2019-2020). Saliva and blood were sampled before (in the morning) and after training. The respiratory rate (RR) and heart rate (HR) were measured. The electrocardiography (ECG) was carried out according to a common method, including assessmsnt of the heart rhythm parameters and the ventricular systolic functional parameters. Hematological test were performed, and blood concentrations of protein and glucose were measured. The saliva was tested by colorimetric, chemi-, and bioluminescent methods. As the intensity of physical activity increased, there was an increase in heart rate, respiration rate, atrial excitation and a decrease in the time of cardiac diastole while hematological and biochemical blood parameters varied within normal limits. The effect of saliva on the intensity of bioluminescence depended on the physical activity. The residual luminescence signal decreased under low and medium intensity training and increased under high intensity training. During low intensity training, a high percentage of luminescence inhibition correlated with an increase in the total blood protein concentration (r = 0.6, p = 0.05) and a decrease in the blood glucose content (r = -0.7, p = 0.05) and the number of erythrocytes (r = -0.6, p = 0.05). Under moderate physical activity, an increase in bioluminescent fluorescence correlated with an increase in RR (r = 0.5, p = 0.1) and in the QRS interval (r = 0.8, p = 0.05). Under high intensity training, a low percentage of luminescence inhibition correlated with the lactate concentration in saliva (r = -0.58, p = 0.1), a reduction in catalase activity in saliva (r = -0.7, p = 0.05), and a higher amplitude of the P wave on the electrocardiogram (r = 0.8, p = 0.05). Therefore, the bioluminescent analysis of saliva using a coupled enzyme system, NADH:FMN-oxidoreductase and bacterial luciferase can detect the effect of stressful physical activity during horse training of various intensity. The inhibition of bioluminescence can be an indicator of a horse performance in training. The test can be also applicable in sport horse breeding to prevent overtraining.
Keywords: sport horses, saliva, lactate, catalase, NADH:FMN-oxidoreductase, luciferase, bacterial bioluminescence, functional status, hematological parameters, blood biochemistry.
1ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет, |
Поступила в редакцию |
