ПЕРЕКИСНЕ ОКИСНЕННЯ ЛІПІДІВ І ЗАГАЛЬНА АНТИОКСИДАНТНА АКТИВНІСТЬ У ПЛАЗМІ КОБИЛ І ЖЕРЕБЦІВ ШЕТЛАНДСЬКИХ ПОНІ, ЯКІ БЕРУТЬ УЧАСТЬ У РЕКРЕАЦІЙНІЙ ВЕРХОВІЙ ЇЗДІ: РОЛЬ ФОТОПЕРІОДУ ТА ФІЗИЧНОГО ТРЕНІНГУ

DOI: 10.32900/2312-8402-2023-130-112-127

Кургалюк Н.,
д. б. н.,
https://orcid.org/0000-0002-4669-1092,
Ткаченко Г.,
д. б. н.,
https://orcid.org/0000-0003-3951-9005,
Інститут біології, Поморський університет у Слупську, Польща,
Ткачова І.,
д. с.-г. н., с. н. с.,
https://orcid.org/0000-0002-4235-7257,
Інститут тваринництва НААН України,
Лукаш О.,
д. б. н.,
https://orcid.org/0000-0003-2702-6430,
Національний університет "Чернігівський колегіум" імені Т.Г. Шевченка,
м. Чернігів, Україна

Ключові слова: реактивні речовини, які взаємодіють з 2-тіобарбітуровою кислотою (TBARS), загальна антиоксидантна активність (TAC), плазма, фізичні навантаження, сезонні зміни, фотоперіод, Шетландські поні, кобили та жеребці


У цьому дослідженні ми зосередилися на вивченні індукованих фотоперіодом змінах рівнів біомаркерів перекисного окиснення ліпідів (реактивні речовини, які взаємодіють з 2-тіобарбітуровою кислотою, TBARS) і загальної антиоксидантної активності (TAC) у плазмі кобил і жеребців шетландських поні до і після тренування. Ми проаналізували вплив фотоперіоду і фізичних вправ на рівні TBARS і TAC у крові кобил і жеребців шетландських поні, які беруть участь у рекреаційній верховій їзді в центральній частині Поморського регіону (Поморське воєводство, північна частина Польщі). Двадцять один здоровий дорослий шетландський поні (11 кобил і 10 жеребців) віком 6,5 ± 1,4 років були використані в цьому дослідженні. Усі коні брали участь у рекреаційній верховій їзді. Тренування розпочиналося о 10:00, тривало 1 годину і складалося з кросу ходьбою (5 хв), риссю (15 хв), ходьбою (10 хв), риссю (10 хв), ходьбою (5 хв), галопом (5 хв) і ходьбою (10 хв). Кров брали з яремної вени тварин вранці, через 90 хвилин після годування, під час перебування коней у стайні (між 8:30 та 10 ранку) та відразу після тесту з фізичним навантаженням (між 11 ранку та 12 ранку). Забір крові проводили один раз за сезон протягом року: влітку та взимку. Рівень перекисного окиснення ліпідів визначали кількісно за допомогою ТБК-активних речовин (TBARS), зокрема малонового діальдегіду (MDA). Рівень TAC у зразках оцінювали шляхом вимірювання рівня TBARS після окиснення Tween 80. Як показали результати наших досліджень, у жеребців і кобил перед навантаженням (у стані спокою) в літній фотоперіод ми отримали мінімальні значення TBARS, а максимальні – у зимовий фотоперіод. У нашому дослідженні рівень TAC ілюстрував базові рівні ферментативних і неферментативних систем антиоксидантного захисту, які відрізнялися у кобил, ніж у жеребців (статистично значущі в зимовий фотоперіод) як до, так і після фізичного навантаження. Результати поточного дослідження показали, що зміни перекисного окиснення ліпідів і загальної антиоксидантної активності в крові шетландських поні залежать від фотоперіоду, статі та фізичних вправ. Спостерігалися максимальні статистично значущі значення ефекту комбінації фотоперіод-вправи, визначені як значення F. Багатофакторний аналіз впливу трьох параметрів: фотоперіодів, статі та фізичного навантаження на перекисне окиснення ліпідів і загальну антиоксидантну активність у крові поні вказав на провідну роль переважно фактора фотоперіоду, в порівнянні до таких факторів, як фізичне навантаження та стать.

Бібліографічний список

Andriichuk, A., & Tkachenko, H. (2017). Effect of gender and exercise on haematological and biochemical parameters in Holsteiner horses. Journal of animal physiology and animal nutrition, 101(5), e404–e413. https://doi.org/10.1111/jpn.12620.

Andriichuk, A., & Tkachenko, H. (2015). Seasonal variations of hematological indices in equines involved in recreational horse riding. Journal of Ecology and Protection of the Coastline (Baltic Coastal Zone), 19, 11-22.

Andriichuk, A., Tkachenko, H., & Kurhaluk, N. (2014). Gender Differences of Oxidative Stress Biomarkers and Erythrocyte Damage in Well-Trained Horses During Exercise. Journal of Equine Veterinary Science, 34(8), 978-985. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2014.05.005.

Andriichuk, A., Tkachenko, H., Kurhaluk, N., & Tkachova, I. (2013). Markery stresu oksydacyjnego i parametry biochemiczne we krwi koni biorących udział we Wszechstronnym Konkursie Konia Wierzchowego w dynamice treningu. Słupskie Prace Biologiczne, 10, 5-25.

Andriichuk, A., Tkachenko, H., & Tkachova, I. (2016). Oxidative Stress Biomarkers and Erythrocytes Hemolysis in Well-Trained Equine Athletes Before and After Exercise. Journal of Equine Veterinary Science, 36, 32-43. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2015.09.011.

Ayala, A., Muñoz, M. F., & Argüelles, S. (2014). Lipid peroxidation: production, metabolism, and signaling mechanisms of malondialdehyde and 4-hydroxy-2-nonenal. Oxidative medicine and cellular longevity, 2014, 360438. https://doi.org/10.1155/2014/360438

Brieger, K., Schiavone, S., Miller, F. J., Jr, & Krause, K. H. (2012). Reactive oxygen species: from health to disease. Swiss medical weekly, 142, w13659. https://doi.org/10.4414/smw.2012.13659

Deichsel, K., Schrammel, N., Aurich, J., & Aurich, C. (2016). Effects of a long-day light programme on the motility and membrane integrity of cooled-stored and cyropreserved semen in Shetland pony stallions. Animal reproduction science, 167, 68–73. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2016.02.008

Di Meo, S., Reed, T. T., Venditti, P., & Victor, V. M. (2016). Role of ROS and RNS Sources in Physiological and Pathological Conditions. Oxidative medicine and cellular longevity, 2016, 1245049. https://doi.org/10.1155/2016/1245049

Ebi, K. L., & Rocklöv, J. (2014). Climate change and health modeling: horses for courses. Global health action, 7, 24154. https://doi.org/10.3402/gha.v7.24154

Galaktionova, L. P., Molchanov, A. V., El’chaninova, S. A., & Varshavskiĭ, B. I.a (1998). Sostoianie perekisnogo okisleniia u bol’nykh s iazvennoĭ bolezn’iu zheludka i dvenadtsatiperstnoĭ kishki [Lipid peroxidation in patients with gastric and duodenal peptic ulcers]. Klinicheskaia laboratornaia diagnostika, (6), 10–14.

Gaughan, J. B., Sejian, V., Mader, T. L., & Dunshea, F. R. (2018). Adaptation strategies: ruminants. Animal frontiers: the review magazine of animal agriculture, 9(1), 47–53. https://doi.org/10.1093/af/vfy029

Guthrie, A. J., & Lund, R. J. (1998). Thermoregulation. Base mechanisms and hyperthermia. The Veterinary clinics of North America. Equine practice, 14(1), 45–59. https://doi.org/10.1016/s0749-0739(17)30211-0

Ignatowicz, E., & Rybczyńska, M. (1994). Some biochemical and pharmacological aspects of free radical-mediated tissue damage. Polish journal of pharmacology, 46(3), 103–114.

Jakubczyk, K., Dec, K., Kałduńska, J., Kawczuga, D., Kochman, J., & Janda, K. (2020). Reactive oxygen species – sources, functions, oxidative damage. Polski merkuriusz lekarski: organ Polskiego Towarzystwa Lekarskiego, 48(284), 124–127.

Janett, F., Thun, R., Bettschen, S., Burger, D., & Hassig, M. (2003b). Seasonal changes of semen quality and freezability in Franches-Montagnes stallions. Animal reproduction science, 77(3-4), 213–221. https://doi.org/10.1016/s0378-4320(03)00039-3

Janett, F., Thun, R., Niederer, K., Burger, D., & Hässig, M. (2003a). Seasonal changes in semen quality and freezability in the Warmblood stallion. Theriogenology, 60(3), 453–461. https://doi.org/10.1016/s0093-691x(03)00046-3

Kamyshnikov, V.S. (2004). A reference book on the clinic and biochemical research and laboratory diagnostics. MEDpress-inform, Moscow.

Kinnunen, S., Oksala, N., Hyyppä, S., Sen, C. K., Radak, Z., Laaksonen, D. E., Szabó, B., Jakus, J., & Atalay, M. (2009). alpha-Lipoic acid modulates thiol antioxidant defenses and attenuates exercise-induced oxidative stress in standardbred trotters. Free radical research, 43(8), 697–705. https://doi.org/10.1080/10715760903037673

Kurhaluk, N. (2021). Alcohol and melatonin. Chronobiology international, 38(6), 785–800. https://doi.org/10.1080/07420528.2021.1899198.

Kurhaluk, N., & Tkachenko, H. (2020). Melatonin and alcohol-related disorders. Chronobiology international, 37(6), 781–803. https://doi.org/10.1080/07420528.2020.1761372.

Kurhaluk, N., Lukash, O., & Tkachenko, H. (2022). Photoperiod-dependent changes in oxidative stress markers in the blood of Shetland pony mares and stallions involved in recreational horseback riding. Chronobiology international, 39(11), 1419–1434. https://doi.org/10.1080/07420528.2022.2115922.

Kurhaluk, N., Tkachenko, H., Tkachova, I., & Lukash, O. (2023). Photoperiod-dependent alterations in oxidatively modified proteins in the plasma of Shetland pony mares and stallions involved in recreational horseback riding. Scientific and Technical Bulletin of the Institute of Animal Science of the National Academy of Agrarian Science of Ukraine, 129, 4-15. https://10.32900/2312-8402-2023-129-4-15.

Lamprecht, E. D., & Williams, C. A. (2012). Biomarkers of antioxidant status, inflammation, and cartilage metabolism are affected by acute intense exercise but not superoxide dismutase supplementation in horses. Oxidative medicine and cellular longevity, 2012, 920932. https://doi.org/10.1155/2012/920932

Marañón, G., Muñoz-Escassi, B., Manley, W., García, C., Cayado, P., de la Muela, M. S., Olábarri, B., León, R., & Vara, E. (2008). The effect of methyl sulphonyl methane supplementation on biomarkers of oxidative stress in sport horses following jumping exercise. Acta veterinaria Scandinavica, 50(1), 45. https://doi.org/10.1186/1751-0147-50-45

McMeniman, N. P., & Hintz, H. F. (1992). Effect of vitamin E status on lipid peroxidation in exercised horses. Equine veterinary journal, 24(6), 482–484. https://doi.org/10.1111/j.2042-3306.1992.tb02882.x

Mills, P. C., Ng, J. C., Thornton, J., Seawright, A. A., & Auer, D. E. (1994). Exercise-induced connective tissue turnover and lipid peroxidation in horses. The British veterinary journal, 150(1), 53–63. https://doi.org/10.1016/S0007-1935(05)80096-X

Murphy, B. A., Elliott, J. A., Sessions, D. R., Vick, M. M., Kennedy, E. L., & Fitzgerald, B. P. (2007). Rapid phase adjustment of melatonin and core body temperature rhythms following a 6-h advance of the light/dark cycle in the horse. Journal of circadian rhythms, 5, 5. https://doi.org/10.1186/1740-3391-5-5

Murphy, B. A., Martin, A. M., Furney, P., & Elliott, J. A. (2011). Absence of a serum melatonin rhythm under acutely extended darkness in the horse. Journal of circadian rhythms, 9, 3. https://doi.org/10.1186/1740-3391-9-3

Nagy, P., Guillaume, D., & Daels, P. (2000). Seasonality in mares. Animal reproduction science, 60-61, 245–262. https://doi.org/10.1016/s0378-4320(00)00133-0

Ono, K., Inui, K., Hasegawa, T., Matsuki, N., Watanabe, H., Takagi, S., Hasegawa, A., & Tomoda, I. (1990). The changes of antioxidative enzyme activities in equine erythrocytes following exercise. Nihon juigaku zasshi. The Japanese journal of veterinary science, 52(4), 759–765. https://doi.org/10.1292/jvms1939.52.759

Ono, T., Inoue, Y., Hisaeda, K., Yamada, Y., Hata, A., Miyama, T. S., Shibano, K., Kitagawa, H., Ohzawa, E., & Iwata, E. (2021). Effect of seasons and sex on the physical, hematological, and blood biochemical parameters of Noma horses. Journal of equine science, 32(1), 21–25. https://doi.org/10.1294/jes.32.21

Pażontka-Lipiński, P., Witaszek, M., & Tkachenko, H. (2017). Seasonal alterations in exercise-induced resistance of erythrocytes in horses involved in recreational horseback riding. Scientific and technical bulletin of Institute of Animal Husbandry, National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, Kharkiv, 118, 22-29.

Pham-Huy, L. A., He, H., & Pham-Huy, C. (2008). Free radicals, antioxidants in disease and health. International journal of biomedical science: IJBS, 4(2), 89–96.

Ricciotti, E., & FitzGerald, G. A. (2011). Prostaglandins and inflammation. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology, 31(5), 986–1000. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.110.207449

Schieltz, J.M., & Rubenstein, D.I. (2016). Evidence based review: positive versus negative effects of livestock grazing on wildlife. What do we really know? Environmental Research Letters, 11(11), 113003. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/11/113003.

Schmidt, K., Deichsel, K., de Oliveira, R. A., Aurich, J., Ille, N., & Aurich, C. (2017). Effects of environmental temperature and season on hair coat characteristics, physiologic and reproductive parameters in Shetland pony stallions. Theriogenology, 97, 170–178. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2017.04.035.

Schrammel, N., Deichsel, K., Aurich, J., & Aurich, C. (2016). A long-day light program accelerates seasonal coat changes but is without effect on semen and metabolic parameters in Shetland pony stallions. Theriogenology, 85(5), 946–953. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2015.11.003.

Shkuratova, G.M., Bazaron, B.Z., Khamiruev, T.N., & Dashinimaev, S.M. (2019). Adaptive changes of the hair coat of the horses of zabaykalsky aborigenous breed. Siberian Herald of Agricultural Science, 49(4), 101-105. (In Russian) https://doi.org/10.26898/0370-8799-2019-4-11.

Smarsh, D., & Williams, C. (2014). Effects of Age and Exercise Training on Oxidation of Skeletal Muscle and Blood in Mature and Yearling Horses. Equine Veterinary Journal, Volume 46: Abstracts from the 9th International Conference on Equine Exercise Physiology, 15-20 June, 2014 Chester, UK.

Smarsh, D., & Williams, C. (2016). Oxidative Stress and Antioxidant Status in Standardbreds: Effect of Age and Acute Exercise Before and After Training. Journal of Equine Veterinary Science, 47, 92-106. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2016.07.019

Spiteller, G. (2003). Are lipid peroxidation processes induced by changes in the cell wall structure and how are these processes connected with diseases?. Medical hypotheses, 60(1), 69–83. https://doi.org/10.1016/s0306-9877(02)00333-x

Stanisz, A. 2006, 2007. An affordable course of statistics using STATISTICA PL on examples from medicine. Vol. 1-3. Basic Statistics. StatSoft Polska, Krakow, 2006, 2007. – 532 p., ISBN 83-88724-18-5.

Tkachenko, H., Pażontka-Lipiński, P., & Witaszek, P. (2016). Seasonal alterations in exercise-induced oxidative stress of horses involved in recreational horseback ride. In: Globalisation and regional environmental protection. Technique, technology, ecology. Eds Tadeusz Noch, Wioleta Mikołajczewska, Alicja Wesołowska. Gdańsk, Gdańsk High School Publ., P. 193–212.

Tordjman, S., Chokron, S., Delorme, R., Charrier, A., Bellissant, E., Jaafari, N., & Fougerou, C. (2017). Melatonin: Pharmacology, Functions and Therapeutic Benefits. Current neuropharmacology, 15(3), 434–443. https://doi.org/10.2174/1570159X14666161228122115

Wach-Gygax, L., Burger, D., Malama, E., Bollwein, H., Fleisch, A., Jeannerat, E., Thomas, S., Schuler, G., & Janett, F. (2017). Seasonal changes of DNA fragmentation and quality of raw and cold-stored stallion spermatozoa. Theriogenology, 99, 98–104. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2017.05.025

Ward, J. P. T. (2017). From Physiological Redox Signalling to Oxidant Stress. Advances in experimental medicine and biology, 967, 335–342. https://doi.org/10.1007/978-3-319-63245-2_21.

White, S. H., & Warren, L. K. (2017). Submaximal exercise training, more than dietary selenium supplementation, improves antioxidant status and ameliorates exercise-induced oxidative damage to skeletal muscle in young equine athletes. Journal of animal science, 95(2), 657–670. https://doi.org/10.2527/jas.2016.1130.

Williams, C. A. (2016). The effect of oxidative stress during exercise in the horse. Journal of animal science, 94(10), 4067–4075. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9988.

Williams, C. A., Gordon, M. E., Betros, C. L., & McKeever, K. H. (2008). Apoptosis and antioxidant status are influenced by age and exercise training in horses. Journal of animal science, 86(3), 576–583. https://doi.org/10.2527/jas.2007-0585.

Williams, C. A., Kronfeldt, D. S., Hess, T. M., Saker, K. E., Waldron, J. N., Crandell, K. M., Hoffman, R. M., & Harris, P. A. (2004). Antioxidant supplementation and subsequent oxidative stress of horses during an 80-km endurance race. Journal of animal science, 82(2), 588–594. https://doi.org/10.2527/2004.822588x.

Witaszek, M., Pażontka-Lipiński, P., & Tkachenko, H. (2017). Sezonowe zmiany markerów stresu oksydacyjnego w osoczu krwi koni biorących udział w rekreacyjnych jazdach konnych w dynamice treningu. Słupskie Prace Biologiczne, 14, 185–208.

Wróbel, B., Zielewicz, W., & Staniak, M. (2023). Challenges of Pasture Feeding Systems – Opportunities and Constraints. Agriculture, 13(5), 974. https://doi.org/10.3390/agriculture13050974.

Young, B. A. (1981). Cold stress as it affects animal production. Journal of animal science, 52(1), 154–163. https://doi.org/10.2527/jas1981.521154x.

Zar, J.H. (1999). Biostatistical Analysis. 4th ed., Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.