CC BY
58
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ РОЛЬ СТАТУСА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАЗВИТИИ БЕЛОМЫШЕЧНОЙ БОЛЕЗНИ ЖИВОТНЫХ
© 2009 Луганова С.Г., Салихов Ш.К.*, Гиреев Г.И.
Дагестанский государственный педагогический университет *Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН
Исследована территория Рутульского района Республики Дагестан, где наблюдаются случаи массовой патологии мыщц овец на предмет концентрации микроэлементов в компонентах пастбищных экосистем. Выявлено, что уровень содержания микроэлементов в почвах и растительности отражается на концентрации их в органах животных, процессах обмена аминокислот и, что очевидно, сказывается на возникновении патологии у животных.
The area of Rutul region of Daghestan, where the mass pathology of the sheep muscle takes place have been studied to find out the microelement concentration in the components of pasture ecosystems. It has been revealed, that the microelement level in soils and plants affects their concentration in the animals’ organs, the exchange of amino acids.Probably, it has an importance in the occurrence of animal diseases.
Ключевые слова: болезнь мышц, животные, микроэлементы, концентрация,
природная зона, аминокислоты.
Keywords: muscle disease, animals, microelements, concentration, natural zone, amino acids.
Экологические условия среды влияют на подбор, распределение растений, состав природных вод, содержание микроэлементов в организмах животных и человека [1, 7, 13]. Живой организм как целостная система обладает высокой степенью регуляции гомеостаза витаминов и минеральных веществ. Несмотря на широкие колебания их содержания в кормах, органах и тканях, состав биологически активных веществ довольно постоянен. Однако эти
регуляторные механизмы не
беспредельны, при интенсивном
использовании животных нарушения витаминно-мине-рального обмена могут стать причиной снижения производства продукции. Недостаток (или даже отсутствие) в рационе животных и птицы, особенно молодняка, минералов и
витаминов вызывает специфические заболевания - остеодистрофию, анемию, беломышечную болезнь, гиповитаминозы и др., которые обусловливают нарушения естественной резистентности организма.
Установлено, что при многих патологических состояниях интенсивно протекают процессы перекисного окисления липидов, что приводит к нарушению физико-химической
структуры плазматической мембраны клеток и субклеточных органелл. При всех этих состояниях значительную антиоксидантную активность проявляет микроэлемент селен, предупреждающий изменения в клеточных мембранах и сохраняющий тем самым
жизнеспособность клеток [3, 4, 16, 17, 19]. Недостаток селена в среде, кормах и продуктах питания обусловливает
распространение беломышечной болезни сельскохозяйственных животных [15], ряда других сердечно-сосудистых и опухолевых заболеваний человека, эндемического нефрита.
Беломышечная болезнь - заболевание молодняка всех видов животных и птицы в возрасте от нескольких дней до 3 месяцев, характеризующаяся нарушением белкового, углеводного, липидного и минерального обмена с развитием дистрофических изменений в скелетной мускулатуре и сердечной мышце.
Признаками заболевания у животных являются мутные глаза, влажная склера, серозные истечения из глаз. Часто из носовых полостей выделяется серозногнойный экссудат. Больные животные с трудом передвигаются, быстро устают, часто ложатся. Аппетит снижается, а затем исчезает, бывает поражение жевательных мышц. У некоторых животных могут быть атония желудочно-кишечного тракта, вздутие живота, скрежет зубами, слюнотечение. Изменения со стороны нервной системы сопровождаются вялостью, потерей мышечного тонуса. Верхние части лопаток выступают над уровнями остистых позвонков, голова опущена, конечности первоначально расставлены в стороны, затем возникает парез их, чаще задних, или судороги всего тела с запрокидыванием головы на спину. Животные, как правило, самостоятельно не поднимаются.
Этиология заболевания изучена недостаточно. Исследователи [2, 6, 10, 11, 18] считают, что данная болезнь представляет собой специфическое нарушение витаминно-минерального питания животных, возникающее при дефиците микроэлементов селена и кобальта, меди, йода, витаминов А, В, Е, а также серосодержащих аминокислот метионина и цистеина. Ведущим звеном в данном комплексе является недостаточность селена и витамина Е. Необеспеченность рациона беременных животных по указанным элементам питания отрицательно отражается на развитии приплода, а также на росте молодняка в постнатальный период.
Целью нашего исследования было изучение влияния концентрации селена и меди, кобальта, цинка, марганца, молибдена, серы, йода в компонентах пастбищных экосистем Республики Дагестан на распространенность беломышечной болезни овец.
Актуальность проблемы обусловлена тем, что в республике овцеводство
является одним из основных направлений животноводства, и встречающиеся в Дагестане
эндемические заболевания животных (беломышечная болезнь, эндемический зоб, алиментарная анемия, эндемические гастроэнтериты и пневмония,
энзоотическая атаксия молодняка)
наносят огромный ущерб
животноводству Дагестана.
Для достижения поставленной цели были решены задачи:
1. Определение уровня содержания
селена и меди, кобальта, цинка, молибдена, йода, серы в почвах и растительности Рутульского района, где была зарегистрирована массовая заболеваемость новорожденных ягнят беломышечной болезнью в
сравнительном аспекте с содержанием их в компонентах пастбищных экосистем Кизлярского района в
качестве контрольной территории с отсутствием данной патологии.
2. Выявление воздействия содержания изучаемых микроэлементов в почве и растительности на их концентрацию в организме овец.
3. Установление концентрации микроэлементов в организме здоровых и больных ягнят, свободных аминокислот в сыворотке крови здоровых и больных овцематок и ягнят.
Материалы и методы
Для исследования были подобраны четыре группы животных Дагестанской горной породы. В первой группе было 10 ягнят, больных беломышечной болезнью, во второй - 10 здоровых (контрольная
группа). В третьей группе - 10
овцематок, ягнята которых заболели беломышечной болезнью, а в четвертой - 10 здоровых овцематок. Ягнята в обеих группах были в возрасте 1,5-2 месяцев, а овцематки - 4-летние. Как у больных, так и у здоровых животных брали кровь
для определения содержания свободных аминокислот по восходящей
хроматографии [12]. Исследовались пробы почвы, взятой на глубине 0-25 см, образцы растительности и пробы тканей 10 больных и 10 здоровых ягнят.
Растения отбирались в летние месяцы: скашивали с метровой площади, сортировали по видам, затем устанавливали вес собранных растений в свежем виде и по 100-1000 грамм помещали в марлевые мешочки для высушивания на воздухе.
Общее содержание микроэлементов в почве, растительности и тканях животных (озолением) устанавливали методом ускоренного
колориметрического определения [8, 14], селен - флуорометрически [5], подвижных форм микроэлементов в почве - методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе ААС 30.
Результаты исследований
Среди новорожденных ягнят в хозяйствах Рутульского района Дагестана в последние годы отмечены случаи беломышечной болезни. Для выявления связи данной патологии с составом окружающей среды нами было изучено содержание некоторых микроэлементов в почве в горизонте 025 см (медь, кобальт, цинк, молибден, селен, сера и йод). Причем изучалось содержание как в Рутульском, так и в Кизлярском районе (контрольная зона). Данные исследования указывают на то (табл. 1), что содержание валовой меди в почвах Рутульского района (20,4±1,6 мг/кг) в сравнении с почвами Кизлярского района низкое (28,8±1,8 мг/кг). Содержание кобальта и цинка также сравнительно ниже в почвах Рутульского района, чем в Кизлярской зоне зимних пастбищ.
В почвах Рутульского района и Кизлярской зоны зимних пастбищ нами была определена также подвижная форма изучаемых элементов. Содержание меди в почвах Рутульского района составляло 0,4±0,01; кобальта - 0,2±0,002, цинка -0,9±0,004 мг/кг сухого вещества, в то время как в почвах зимних пастбищ
Кизлярского района соответственно: 0,48±0,002; 0,32±0,003; 1,8±0,02 мг/кг сухого вещества. Как видно из этих данных, содержание подвижных форм меди, кобальта, цинка в почве Кизлярской зоны зимних пастбищ намного выше, чем в почве Рутульского района. Однако содержание молибдена в почве Рутульского района выше (0,2±0,001), чем в Кизлярской зоне (0,16±0,002 мг/кг сухого вещества).
Исследования указывают и на то, что в почвах Рутульского района селена и серы содержится намного меньше, чем в почвах отгонных пастбищ Кизлярского района. Так, например, в почвах Рутульского района содержание селена в среднем составляло 0,08±0,002 мг/кг, а в Кизлярской зоне 2,16±0,002 мг/кг сухого вещества, то есть в 27 раз выше. Содержание йода в почвах Рутульского района также ниже, чем в Кизлярской зоне, и составляло 1,64±0,002 и 2,4±0,02 мг/кг соответственно. Содержание серы в почвах Рутульского района в среднем 0,26±0,001 г/кг сухого вещества, а в Кизлярской зоне 0,48±0,002 г/кг сухого вещества. В почвах Рутульского района, где зарегистрировано массовое заболевание ягнят беломышечной болезнью, содержание меди, кобальта, цинка, селена, серы и йода было намного ниже, чем в почвах зимних пастбищ Кизлярской зоны.
Для выявления различий содержания, избирательной способности и соотношения антагонистов и
синергистов микроэлементов в
растительности пастбищ по видам в совхозе им. Мирзабекова Рутульского района, где наблюдалось массовое заболевание ягнят беломышечной болезнью, и в контрольной зоне зимних пастбищ Дагестана в июне были собраны образцы растительности и исследованы на микроэлементный состав. В Рутульском районе нами собрано 22 вида растений, а в Кизлярской зоне - 13. Во всех этих видах растений изучено содержание меди, кобальта, цинка, молибдена, селена, серы и йода (табл. 1).
Таблица 1
Содержание микроэлементов в почвах и растительности различных экологических зон Дагестана, мг/кг сухого вещества, п -10
Экологическая зона Объект исследования Медь Кобальт Цинк Молибден Селен Сера Йод
Рутульский район Почва 20.1±1.6 5.2±0.2 24,5±1,2 6,2±0,2 0,080±0.001 0,260±0.015 1,64±0.02
0,400±0,011 0,200±0,002 0,960±0,004 0,200±0,001 - - -
Растительность 5,4±0,2 0,154±0,002 30,0±1,6 1,22±0,02 0,009±0,002 0,020±0,001 0,020±0,002
Кизлярский район Почва 28±1,8 0,480±0,002 10,2±0,6 0,320±0,003 32,0±2,4 1,80±0,02 2,81 ±0,04 0,160±0,002 2,16±0,02 0,48±0,02 2,40±0,02
Растительность 7,6±0,4 0,280±0,001 34,1 ±6,4 0,70±0,04 0,031 ±0,021 0,14±0,04 0,041 ±0,003
Для выявления различий в содержании и соотношении
микроэлементов в растениях по видам мы собрали 22 вида растений на пастбищах Рутульского района, где выпасались овцематки, от которых получили ягнят, больных беломышечной болезнью, а в Кизлярской зоне 1З видов растений. Собирали те виды растений, которых в основном поедали овцематки. При сравнении уровня содержания микроэлементов в растительности пастбищ видно, что в Рутульском районе в среднем в 22 видах растений содержание меди составляло 5,4±0,2 мг/кг, а в Кизлярской зоне - 7,б±0,4 мг/кг, то есть в растительности пастбищ Кизлярского района в среднем меди было больше на 2,2 мг/кг.
Содержание кобальта в
растительности Кизлярской зоны зимних пастбищ в среднем составляло 0,28±0,002; цинка 34,1±б,4 мг/кг. В растительности пастбищ горной зоны Рутульского района содержание кобальта составляло 0,154±0,01; цинка 30,0±1,б мг/кг. Как видно из этих данных, содержание меди, кобальта, цинка в растительности пастбищ Рутульского района намного ниже, чем в растительности Кизлярской зоны. Однако содержание молибдена в растительности Рутульского района выше во всех растениях (1,2±0,02) по сравнению с Кизлярской зоной (0,3O±O,O4 мг кг).
Особый интерес для нас представляло содержание селена, серы и йода и особенно их соотношение, так как по данным некоторых источников [9], неблагополучным по беломышечной болезни считается содержание селена в растениях - 0,00б-0,009 мг/кг, а в благополучных зонах - 0,014-0,025
мг/кг.
В наших исследованиях среднее содержание селена по 22 видам растений пастбищ Рутульского района, где новорожденные ягнята болеют беломышечной болезнью, составляло
0,049±0,002 мг/кг, а серы - 0,020±0,001 г/кг, в то время как в Кизлярской зоне зимних пастбищ, где не
зарегистрированы случаи
беломышечной болезни, содержание
селена составляло 0,031±0,021 мг/кг и серы - 1,38±0,04 г/кг.
Таким образом, в среднем во всех видах растений пастбищ Рутульского района зарегистрировано сравнительно низкое содержание селена, серы, меди, кобальта, цинка и высокое молибдена по сравнению с растительностью пастбищ Кизлярской зоны.
Содержание йода в растительности пастбищ Рутульского района также ниже, чем в Кизлярской зоне. Так, например, в среднем в Рутульском районе по 22 видам растений содержание йода составляло 0,020±0,002 г/кг, а в Кизлярской зоне, в среднем, по 13 видам составляло 0,041±0,003 г/кг, таким образом, в растительности Кизлярской зоны йода содержится в два раза больше.
Отличалось также содержание свободных аминокислот у животных изученных районов Дагестана.
Так, содержание свободных аминокислот в сыворотке крови у ягнят, больных беломышечной болезнью, в сумме составляло 13,7 мг/кг, а у здоровых 18,08 мг/кг, т.е. у здоровых ягнят в сыворотке крови было на 5,1 мг/кг свободных аминокислот выше, чем у больных. Наиболее резкое снижение отмечено в содержании следующих свободных аминокислот в сыворотке крови больных беломышечной болезнью: аланина, валина, лейцина, тирозина, аргинина, цистина, метионина.
У овцематок, от которых были получены больные беломышечной болезнью ягнята, в сыворотке крови сумма 16 аминокислот составляла 8,88 мг/кг, в то время как у здоровых овцематок - 10,97 мг/кг.
Содержание почти всех аминокислот в сыворотке крови у овцематок, от которых были получены больные
беломышечной болезнью ягнята, было намного ниже, чем у здоровых
овцематок, от которых получили
здоровый молодняк.
Сравнительное изучение содержания микроэлементов в органах ягнят, больных беломышечной болезнью, показало (табл. 2), что содержание меди в печени больных ягнят составляет 20,4±1,4 мг/кг, в то время как у здоровых
особей 26,4±2,4 мг/кг. Аналогичное содержание меди зарегистрировано и в других органах. Общая сумма меди по пяти органам составила у больных ягнят 37,4 мг/кг, а у здоровых - 47,6 мг/кг.
Таким образом, в пяти органах содержание меди у здоровых ягнят, по сравнению с больными, было больше на 10,2 мг/кг.
Содержание микроэлементов в органах животных (здоровых и больных беломышечной болезнью); п - 10
Таблица 2
Объект Медь, Кобальт, Цинк, Молибден, Селен, Сера, Йод,
исследования мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мкг% мг% мкг%
Ягнята, больные беломышечной болезнью
Печень 20,4±4,1 0,054±0,040 32,6±2,4 0,50±0,02 50,4±8,0 140,0±6,0 862,0±12,0
Селезенка 6,2±0,2 0,034±0,002 28,8±1,6 0,40±0,01 82,0±6,0 110,0±5,0 764,0±12,0
Легкие 4,2±0,12 0,062±0,008 24,6±1,4 0,40±0,02 64,0±4,0 82,0±7,0 912,0±10,0
Сердце 2,8±0,4 0,066±0,002 20,0±0,9 0,60±0,01 70,0±6,0 94,0±5,4 810,0±11,0
Почки 3,8±0,6 0,046±0,002 32,4±1,6 0,40±0,04 64,0±5,0 76,0±4,2 712,0±14,0
Сумма 37,4 0,262 135,4 2,10 330,0 502,0 4132,0
Здоровые ягнята
Печень 26,4±2,4 0,084±0,002 40,4±2,4 0,30±0,02 90,0±6,4 160,0±5,2 1114,0±14,0
Селезенка 8,1±0,6 0,054±0,002 36,4±0,8 0,20±0,01 110,0±8,4 140,0±8,4 920,0±18,0
Легкие 5,6±0,4 0,086±0,006 28,60±2,16 0,21±0,01 89,0±7,0 96,0±7,0 1011,0±16,0
Сердце 3,1±0,16 0,090±0,002 25,4±1,2 0,20±0,02 105,0±8,0 112,0±11,0 920,0±12,0
Почки 4,1±0,21 0,052±0,002 36,80±1,24 0,24±0,03 88,0±7,0 88,0±7,0 918,0±14,0
Сумма 47,6 0,366 170,4 1,11 495,0 596,0 5163,0
Особый интерес представляет содержание селена, серы и йода в органах больных и здоровых ягнят. Содержание селена в печени у больных составляет 50,4±8,0 мг/кг, а у здоровых 90,0±1,4 мкг/кг соответственно, селезенке - 80,0±5,0 и 110,0±8,2; легких 66,0±4,0 и 89,0±7,0; в сердце 70,0±60 и 105,0±8,0; почках 64,0±5,0 и 98,0±6,0 мкг/кг. Общая сумма по пяти органам у больных ягнят беломышечной болезнью составляла 330,0 мкг/кг, а у здоровых - 495,0 мкг/кг. Содержание серы во всех органах также было ниже у ягнят, больных беломышечной болезнью, чем у здоровых животных.
Заключение
Исследованиями была выявлена роль микроэлемента селена в развитии патологии беломышечной болезни овец
Рутульского района Республики Дагестан.
Вместе с тем отмечено и немаловажное значение в развитии проанализированной патологии и других макро- и микроэлементов. В частности, отмечены последствия недостатка кобальта, меди, йода, цинка, серы и избытка молибдена.
Результаты исследования могут помочь в выявлении роли других факторов в возникновении
беломышечной болезни и проведении мероприятий по ее ликвидации - научно обоснованного использования макро- и микроудобрений, применения
подкормок для предупреждения
патологии животных.
Примечания
1. Абдурахманов Г.М., Зайцев И.В. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека. М. : Наука, 2004. 280 с. 2. Аникина Л.В., Никитина Л.П., Иванова В.Н. Количественные взаимоотношения между селеном и йодом в пищевых цепях Забайкалья // Материалы Второй Всероссийской школы: геохимическая экология. М., 1999. С. 169-170. 3. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М. : Медицина, 1972. 16 с. 4. Гореликова Г.А., Маюрникова Л.А., Позняковский В.М. Нутрицевтик селен: недостаточность в питании, меры профилактики (обзор) // Вопросы питания. 1997. №5. ^ 18-21. 5. Ермаков В.В. Определение малых количеств селена в биологических материалах. Труды ВИЭВ. М., 1984. 6. Ермаков В.В. Геохимическая экология животных. М. : Наука, 2008. 315 с. 7. Ивлев И.М. Биогеохимия. М. : Наука, 1986. 129 с. 8. Ковальский В.В.
Методы определения микроэлементов в почвах, растительности, животных организмах. М. : Изд-во ВИЖ, 1962. 9. Кудрявцев А.А., Андреев М.Н. Беломышечная болезнь молодняка
сельскохозяйственных животных // Труды НИЭВ. Т.30. 1964. 10. Кудрявцев А.А., Андреев М.Н. Селен в профилактике и лечении беломышечной болезни молодняка сельскохозяйственных животных // Материалы Первой респ. конф. по проблеме «Микроэлементы в медицине и животноводстве». Баку, 1969. С. 129-130. 11. Ламкин С.И. Применение селена при
беломышечной болезни ягнят и телят в Бурятской АССР // Микроэлементы в биосфере. Улан-Удэ, 1967. 12. Пасхин Т.С. Определение аминокислот. Методическое письмо ин-та биологии и
медицинской химии АМН СССР, 1990. 13. Проблемы биогеохимии и геохимической экологии // Сб. науч. тр. Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского / Отв. ред. В. В. Ермаков. М., 1999. С. 160-166. 14. Ринкис Г.Я. Ускоренный метод определения
микроэлементов в почвах и растительности // Биологическая наука - сельскому и лесному хозяйству. Рига : Изд-во АН ЛССР, 1962. Т.4. С. 13-14. 15. Селен в жизни человека и животных / Под ред. Л. П. Никитиной, Р. H. Иванова. М., 1995. 242 с. 16. Cerhata D.J., Madaric A., Ginter E. Antioxidant status in vegetarians and nonvegetarians in Bratislava region (Slovakia) // Z Emahrungswiss. 1998. 17. Peng A., Yang C., Rui H. et al. Study on the pathogenic factors ofKashin-Beck disease // J.Toxicol. Environ. Health. 1992. 35. №2. P. 79-90. 18. Schwarz R., Foltz C.M. Selenium as an integral part of Factor 3 against dietary necrotic liver degeneration // J. Amer. Chem. Soc., 1957. Vol.79. P. 32-93. 19. Wilke B. C., Vidailhet M., Richard M. J. et al. Trace elements balance in treated phenyiketonuria children. Consequences of selenium deficiency on lipid peroxidation // Arch.Latinoam.Nutr. 1993. 43. №2. P. 119-122.
Статья поступила в редакцию 12.02.2009 г.
