Залежність від фотоперіоду зміни вмісту окиснювально модифікованих білків у плазмі кобил та жеребців шетландських поні, які беруть участь у рекреаційній верховій їзді

Завантажити PDF

DOI: 10.32900/2312-8402-2023-129-4-15

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 та наук про Землю, Поморський університет у Слупську, Польща,
Ткачова І.,
д. с.-г. н., с. н. c.,
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: окиснювально модифіковані білки, плазма, фізичні навантаження, сезонні зміни, фотоперіод, Шетландські поні, кобили та жеребці

У цьому дослідженні зосередилися на вивченні індукованих фотоперіодом змінах окиснювально модифікованих білків у плазмі кобил і жеребців шетландських поні до і після тренування. Ми проаналізували вплив фотоперіоду і фізичних вправ на рівні альдегідних (АП) і кетонових (КП) похідних окиснювально модифікованих білків (ОМБ) у крові кобил і жеребців шетландських поні, які беруть участь у рекреаційній верховій їзди 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 окиснювально модифікованих білків (ОМБ) оцінювали за вмістом карбонільних похідних білків у реакції з 2,4-динітрофенілгідразином (ДНФГ). Як показали результати наших досліджень, спостерігалося статистично істотне зниження рівнів альдегідних похідних ОМБ у плазмі поні обох статей протягом зимового фотоперіоду лише після фізичного навантаження. Подібне зниження рівнів кетонових похідних ОМБ показано нами також у літній фотоперіод. Ці зміни спостерігалися незалежно від статі і тільки після фізичних навантажень. Рівні альдегідних і кетонових похідних ОМБ змінювалися залежно від фотоперіоду та фізичних навантажень у наших дослідженнях. Ці зміни залежали від базових рівнів ферментативної та неферментативної систем антиоксидантного захисту у поні, які відрізнялися між кобилами та жеребцями (статистично значущі відмінності в зимовий період) як до, так і після фізичних навантажень (взимку).

Бібліографічний список

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Bernabucci, U., Ronchi, B., Lacetera, N., & Nardone, A. (2002). Markers of oxidative status in plasma and erythrocytes of transition dairy cows during hot season. Journal of dairy science, 85(9), 2173–2179. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(02)74296-3.
  7. Bhat, S., Rao, G., Murthy, K. D., & Bhat, P. G. (2008). Seasonal variations in markers of stress and oxidative stress in rats. Indian journal of clinical biochemistry: IJCB, 23(2), 191–194. https://doi.org/10.1007/s12291-008-0042-2.
  8. Brinkmann, L., Gerken, M., & Riek, A. (2012). Adaptation strategies to seasonal changes in environmental conditions of a domesticated horse breed, the Shetland pony (Equus ferus caballus). The Journal of experimental biology, 215 (Pt 7), 1061–1068. https://doi.org/10.1242/jeb.064832.
  9. Brinkmann, L., Gerken, M., Hambly, C., Speakman, J. R., & Riek, A. (2016). Thyroid hormones correlate with field metabolic rate in ponies, Equus ferus caballus. The Journal of experimental biology, 219 (Pt 16), 2559–2566. https://doi.org/10.1242/jeb.138784.
  10. Brinkmann, L., Gerken, M., Hambly, C., Speakman, J. R., & Riek, A. (2014). Saving energy during hard times: energetic adaptations of Shetland pony mares. The Journal of experimental biology, 217 (Pt 24), 4320–4327. https://doi.org/10.1242/jeb.111815.
  11. Brzezinski, A., Rai, S., Purohit, A., & Pandi-Perumal, S. R. (2021). Melatonin, Clock Genes, and Mammalian Reproduction: What Is the Link?. International journal of molecular sciences, 22(24), 13240. https://doi.org/10.3390/ijms222413240.
  12. Davies K. J. (2001). Degradation of oxidized proteins by the 20S proteasome. Biochimie, 83(3-4), 301–310. https://doi.org/10.1016/s0300-9084(01)01250-0.
  13. Fisher-Wellman, K., & Bloomer, R. J. (2009). Acute exercise and oxidative stress: a 30 year history. Dynamic medicine: DM, 8, 1. https://doi.org/10.1186/1476-5918-8-1.
  14. Guerin, M. V., & Wang, X. J. (1994). Environmental temperature has an influence on timing of the first ovulation of seasonal estrus in the mare. Theriogenology, 42(6), 1053–1060. https://doi.org/10.1016/0093-691x(94)90127-5.
  15. Guh, Y. J., Tamai, T. K., & Yoshimura, T. (2019). The underlying mechanisms of vertebrate seasonal reproduction. Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and biological sciences, 95(7), 343–357. https://doi.org/10.2183/pjab.95.025.
  16. Hawkins, C. L., & Davies, M. J. (2019). Detection, identification, and quantification of oxidative protein modifications. The Journal of biological chemistry, 294(51), 19683–19708. https://doi.org/10.1074/jbc.REV119.006217.
  17. Ikegami, K., & Yoshimura, T. (2016). Comparative analysis reveals the underlying mechanism of vertebrate seasonal reproduction. General and comparative endocrinology, 227, 64–68. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2015.05.009
  18. Kurhaluk, N. (2021). Alcohol and melatonin. Chronobiology international, 38(6), 785–800. https://doi.org/10.1080/07420528.2021.1899198.
  19. Kurhaluk, N., & Tkachenko, H. (2020). Melatonin and alcohol-related disorders. Chronobiology international, 37(6), 781–803. https://doi.org/10.1080/07420528.2020.1761372.
  20. Lee, B. H., Hille, B., & Koh, D. S. (2021). Serotonin modulates melatonin synthesis as an autocrine neurotransmitter in the pineal gland. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 118(43), e2113852118. https://doi.org/10.1073/pnas.2113852118.
  21. Martarelli, D., & Pompei, P. (2009). Oxidative stress and antioxidant changes during a 24-hours mountain bike endurance exercise in master athletes. The Journal of sports medicine and physical fitness, 49(1), 122–127.
  22. Martarelli, D., Cocchioni, M., Scuri, S., Spataro, A., & Pompei, P. (2011). Cold exposure increases exercise-induced oxidative stress. The Journal of sports medicine and physical fitness, 51(2), 299–304.
  23. Muñoz Marín, D., Barrientos, G., Alves, J., Grijota, F. J., Robles, M. C., & Maynar, M. (2018). Oxidative stress, lipid peroxidation indexes and antioxidant vitamins in long and middle distance athletes during a sport season. The Journal of sports medicine and physical fitness, 58(12), 1713–1719. https://doi.org/10.23736/S0022-4707.17.07887-2.
  24. Olcese, J. M. (2020). Melatonin and Female Reproduction: An Expanding Universe. Frontiers in endocrinology, 11, 85. https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00085.
  25. Pang, S. F., Tsang, C. W., Hong, G. X., Yip, P. C., Tang, P. L., & Brown, G. M. (1990). Fluctuation of blood melatonin concentrations with age: result of changes in pineal melatonin secretion, body growth, and aging. Journal of pineal research, 8(2), 179–192. https://doi.org/10.1111/j.1600-079x.1990.tb00678.x.
  26. 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.
  27. Pingitore, A., Lima, G. P., Mastorci, F., Quinones, A., Iervasi, G., & Vassalle, C. (2015). Exercise and oxidative stress: potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition (Burbank, Los Angeles County, Calif.), 31(7-8), 916–922. https://doi.org/10.1016/j.nut.2015.02.005.
  28. Pohlin, F., Brabender, K., Fluch, G., Stalder, G., Petit, T., & Walzer, C. (2017). Seasonal Variations in Heart Rate Variability as an Indicator of Stress in Free-Ranging Pregnant Przewalski’s Horses ( ferus przewalskii) within the Hortobágy National Park in Hungary. Frontiers in physiology, 8, 664. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00664.
  29. Radak, Z., Chung, H. Y., & Goto, S. (2008). Systemic adaptation to oxidative challenge induced by regular exercise. Free radical biology & medicine, 44(2), 153–159. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2007.01.029.
  30. Radák, Z., Sasvári, M., Nyakas, C., Taylor, A. W., Ohno, H., Nakamoto, H., & Goto, S. (2000). Regular training modulates the accumulation of reactive carbonyl derivatives in mitochondrial and cytosolic fractions of rat skeletal muscle. Archives of biochemistry and biophysics, 383(1), 114–118. https://doi.org/10.1006/abbi.2000.2042
  31. Radak, Z., Zhao, Z., Koltai, E., Ohno, H., & Atalay, M. (2013). Oxygen consumption and usage during physical exercise: the balance between oxidative stress and ROS-dependent adaptive signaling. Antioxidants & redox signaling, 18(10), 1208–1246. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4498.
  32. Reznick, A. Z., & Packer, L. (1994). Oxidative damage to proteins: spectrophotometric method for carbonyl assay. Methods in enzymology, 233, 357–363. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(94)33041-7.
  33. 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.
  34. Stanisz, A. (2006, 2007). An affordable course of statistics using STATISTICA PL on examples from medicine. Vol. 1-3. Basic Statistics. StatSoft Polska, Krakow. 532.
  35. Takahashi, Y., & Takahashi, T. (2017). Seasonal fluctuations in body weight during growth of Thoroughbred racehorses during their athletic career. BMC veterinary research, 13(1), 257. https://doi.org/10.1186/s12917-017-1184-3.
  36. Tamura, H., Takasaki, A., Taketani, T., Tanabe, M., Lee, L., Tamura, I., Maekawa, R., Aasada, H., Yamagata, Y., & Sugino, N. (2014). Melatonin and female reproduction. The journal of obstetrics and gynaecology research, 40(1), 1–11. https://doi.org/10.1111/jog.12177.
  37. Tan, D. X., Xu, B., Zhou, X., & Reiter, R. J. (2018). Pineal Calcification, Melatonin Production, Aging, Associated Health Consequences and Rejuvenation of the Pineal Gland. Molecules (Basel, Switzerland), 23(2), 301. https://doi.org/10.3390/molecules23020301.
  38. 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.
  39. Vanitallie, T. B. (2006). Sleep and energy balance: Interactive homeostatic systems. Metabolism: clinical and experimental, 55(10 Suppl 2), S30–S35. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2006.07.010.
  40. Wehr, T. A. (1997). Melatonin and seasonal rhythms. Journal of biological rhythms, 12(6), 518–527. https://doi.org/10.1177/074873049701200605.
  41. 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.