Связь концентрации микроэлементов в пастбищных экосистемах Дагестана с заболеваемостью овец эндемическим зобом

УДК 636 084 22: 591-443

СВЯЗЬ КОНЦЕНТРАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПАСТБИ ЩН ЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ДАГЕСТАНА С ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬЮ ОВЕЦ ЭНДЕМИЧЕСКИМ ЗОБОМ

© 2008 Дуганова С.Г., Гиреев Г.И., Салихов Ш.К.*

Дагестанский государственный педагогический университет ^Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

Целью работы явилось выяснение связи распространенности эндемического зоба овец с соотношением антагонизма и синергизма, концентрацией микроэлементов в экосистемах пастбищ различных экологических зон Дагестана. Было проведено исследование концентрации и соотношения микроэлементов в почве и растительности, водоисточниках, в органах овец. Выявлена зависимость патологии эндемического зоба от концентрации микроэлементов в исследованных компонентах биосферы.

The purpose of the study was to clarify the relationship between the sheep’s endemic goiter prevalence with the ratio, the phenomena of antagonism and synergy, the concentration of trace elements in different ecosystems, grassland ecological zones of Daghestan. A study of concentration and the ratio of trace elements in soil and vegetation, water sources, sheep’s organs has been conducted. The dependence of endemic goiter pathology on the concentration of micro elements in the studied components of the biosphere has been revealed.

Ключевые слова:

синергизм.

микроэлементы, эндемический зоб, соотношение, антагонизм,

Keywords: micro elements, endemic goiter, correlation, antagonism, synergy.

Исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено, что в отдельных районах Земли

обнаруживаются отклонения в физиологобиохимических реакциях организмов, вызванные либо недостатком, либо избытком химических элементов, которые находятся выше или ниже пороговой чувствительности для данного рода, вида, популяции за счет естественных или антропогенных факторов. В конечном итоге это приводит к возникновению различных болезней растений, животных и человека. Во многих странах широко распространенные болезни (зоб, кариес, флюороз, мочекаменная болезнь, анемия, аллергия) приурочены к определенным географическим ландшафтам.

Установлено, что причины этих болезней

- недостаток или избыток поступления

одного или нескольких элементов с пищей. Например, эндемический зоб с давних пор связывают с биогеохимическими особенностями

географических ландшафтов [8].

Анализ современного состояния животноводства в хозяйствах всех форм собственности и исследования кормов, крови, органов животных

свидетельствуют о том, что основной причиной низкого воспроизводства, рождения нежизнеспособного

молодняка, преждевременная

выбраковка, снижение продуктивности и качества продуктов животноводства является хронический дефицит комплекса жизненноважных

микроэлементов - меди, цинка, кобальта, йода, селена и других в организме [2, 5]. Необходимо добавить,

что при дефиците микроэлементов в организме животных их содержание в молоке и молочных продуктах, мясе, яйцах снижается в 5-10 раз, а это создает предпосылки для недостаточного обеспечения через продукты

потребностей организма человека в этих микроэлементах, со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями для его здоровья, что еще больше повышает значимость проблемы дефицита микроэлементов во внешней среде и гипомикроэлементозов у животных.

Мощное воздействие микроэлементов на физиологию объясняется тем, что они входят в состав так называемых акцессорных веществ: дыхательных

пигментов, витаминов, гормонов, ферментов, а также коферментов,

участвующих в регуляции жизненных процессов.

Микроэлементы требуются для всех организмов лишь в оптимальных

количествах: полное отсутствие

микроэлементов в питании так же, как и избыток, провоцирует заболевания и гибель от болезней, связанных с резким нарушением обмена веществ. Живые организмы весьма требовательны к определенной концентрации

микроэлементов в среде, к набору, соотношению и формам их соединений. Недостаток или избыток микроэлементов в почвах одинаково вредно сказывается на развитии организмов, вызывая

эндемические заболевания растений, животных, человека.

В. В. Ковальским [6, 7] на основе ряда работ выделены биогеохимические провинции, где отмечаются

эндемические заболевания человека и животных вследствие недостатка

микроэлементов в среде обитания. Это говорит о необходимости их дифференцированного применения с учетом как потребности в них животных, так и их допустимого количества в рационах. Дальнейшее повышение

продуктивности овцеводства требует изучения геохимических условий внешней среды, обеспеченности животных микроэлементами в

различных зонах страны и разработки норм подкормки микроэлементами применительно к конкретным условиям, в том числе в Дагестане, где овцеводство является одним из основных направлений развития

агропромышленного комплекса.

Эндемические болезни

рассматриваются как самостоятельные нозологические единицы со своеобразной этиологией, патогенезом и характером проводимых лечебно-профилактических мероприятий. Эти болезни носят

массовый характер и наносят большой экономический ущерб. Поэтому разработка мер борьбы с эндемическим зобом овец, в зависимости от геохимических и иных экологических условий, представляет собой задачу, актуальную с теоретической и практической точек зрения.

Естественные, химические,

ландшафтные факторы внешней среды и соотношение антагонистов и

синергистов в почве в значительной

степени оказывают влияние на процессы обмена веществ у овец, их рост, развитие, структуру воспроизводства, на формирование морфологических

признаков.

Так, при нехватке йода в почве, воде и кормах наблюдается недостаток его в организме, что обусловливает

гипофункцию щитовидной железы и влечет за собой снижение окислительных процессов, газообмена и ослабление обмена белков [3].

При длительном дефиците в организме йода уменьшается синтез тиреоидных гормонов, появляются компенсаторные приспособительные реакции в виде повышенной секреции тиреотропного гормона гипофиза, вызывающего гиперплазию щитовидной железы и ее увеличение. В стадии компенсации щитовидная железа

продуцирует достаточное количество тиреоидных гормонов, поэтому

выраженного нарушения обмена веществ не отмечается. При длительном воздействии на организм недостатка йода и других отягчающих факторов в щитовидной железе возникает уже не

простая ее гиперплазия, а специфическая

- зобная. В ней разрастается соединительная ткань при

одновременной атрофии железистых элементов. Дефицит в организме йода и тиреоидных гормонов сопровождается нарушением углеводного, жирового, белкового и минерального обмена, замедлением роста и развития, снижением воспроизводительной

функции, понижением активности целлюлозолитической микрофлоры преджелудков, то есть развиваются процессы, свойственные гипотиреозу. Тяжелое течение болезни

сопровождается нарушением обмена гликопротеидов и накоплением в тканях муцина, появлением микседемы.

Науке известно множество зобогенных факторов окружающей среды, механизмы их зобогенного эффекта и их потенциальный удельный вес в патогенезе эндемического зоба. Это и тиоцианиты [11], флавоноиды [12], хлорсодержащие органические вещества [15], микроэлементы и тяжелые металлы [8, 9, 13, 14].

Целью нашего исследования явилось изучение влияния концентрации йода и соотношений его с кобальтом, селеном, серой, медью, молибденом в

биологических объектах Дагестана на распространенность эндемического зоба животных (овец) в условиях вертикальной поясности природных зон республики.

Актуальность проблемы обусловлена тем, что в РД овцеводство является одним из основных направлений

животноводства, влияющих на экономику. Поскольку животные

находятся на территории, эндемичной по содержанию йода, нарушение его

баланса в организме приводит не только к снижению продуктивности, но и

своеобразным заболеваниям, вызванным значительными изменениями в иммунном статусе, и наносит значительный ущерб хозяйствам.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определение содержания I, Со, 8е, 8, Си, Мо в почвах, водоисточниках,

растительности горных и плоскостных районов Дагестана.

2. Исследование влияния

концентрации изучаемых

микроэлементов в почве и растительности на содержание их в

организме животных.

Для решения поставленных задач нами было изучено соотношение в почве и растительности следующих

микроэлементов: антагонистов йода -селена, серы, молибдена и его синергистов - меди, кобальта.

Материалы и методы

Для анализа были взяты образцы почв, растительности и тканей животных (овец). Всего исследовано 56 проб почв на содержание валовых и подвижных форм микроэлементов. Забор образцов

производился на глубине 30 см. Для определения микроэлементного состава растительности было использовано 7

образцов. Для проведения опыта с

органами животных было отобрано 20

овец (10 больных и 10 здоровых).

Содержание валовых форм

микроэлементов в почвах,

водоисточниках, растительности, в тканях животных

устанавливалось методом ускоренного колориметрического определения [10].

Содержание йода выясняли

микрохимическим методом [1]; селена -флуорометрически [4]; подвижных форм микроэлементов в почве - методом

атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе ААС 30.

Результаты исследований

В результате исследований (табл. 1) было установлено, что среднее содержание подвижного йода в почвах горных районов (Гергебильского и Гунибского) составило 0,012 и 0,033, а плоскостного района (Кизлярского) - 0,09 мг/кг. Соотношение йода к кобальту, селену, сере в Гергебильском районе равнялось 1:16,67: 5,33:13,33; в

Гунибском - 1:19,70:1,58:3,33; в

Кизлярском - 1:15,00: 0,56:0,78.

Таким образом, в почвах Кизлярского района, по сравнению с Гергебильским и Гунибским, отмечено более

благоприятное соотношение йода с

синергистами - кобальтом, медью и антагонистами - селеном, серой. Кроме того, повышенное содержание молибдена в почвах Гергебильского района уменьшает переход в подвижную форму меди и йода.

Содержание йода в питьевых водоисточниках (табл. 1) Кизлярского района выше, чем в Гергебильском и Гунибском, в 1,3 раза, а содержание селена и молибдена в водоисточниках Гергебильского района намного выше, чем в Кизлярском районе. При высоком содержании селена и молибдена

подавляется активность йода, меди, кобальта, что приводит к возникновению различных эндемий, в данном случае эндемического зоба.

Среднее содержание йода по 22 видам пастбищных растений (табл. 1) в

Гергебильском районе составляло 0,028, в Гунибском - 0,047, Кизлярском - 0,13 мкг/кг. Причем соотношение йода с антагонистами и синергистами наиболее близко к оптимуму в Кизлярском районе, поскольку здесь содержание селена, серы и молибдена значительно ниже.

Таблица 1

Содержание микроэлементов в компонентах биосферы различных климатических зон Дагестана

Район Объект исследования Йод Кобальт Селен Сера Медь Молибден

1 3,70±0,027 4,11±0,044 0,3±0,003 0,13±0,003 22,1 1,13

Кизлярский 0,09±0,005 1,35±0,004 0,04±0,003 0,07±0,004 2,10 0,09

2 3,1±0,06 6,1±0,06 0,12±0,002 - 4,3±0,06 1,1±0,04

3 0,13±0,03 0,28±0,02 59,9±2,89 0,014±0,01 7,6±0,29 0,71±0,05

1 1,39±0,004 2,15±0,48 0,60±0,004 0,34±0,006 22,3 30

Гергебильский 0,012±0.006 0,20±0,004 0,064±0,007 0,16±0,008 0,74 0,28

2 2,3±0,05 1,4±0,01 0,42±0,005 - 2,3±0,03 4,2±0,04

3 0,028±0,003 0,15±0,003 94,6±1,21 0,02±0,001 4,3±0,28 1,22±0,009

1 1,30±0,003 3,3±0,027 0,013±0,004 0,28±0,007 20,2 12

Гунибский 0,033±0,002 0,65±0,033 0,007±0,004 0,11±0,006 1,29 0,12

2 2,4±0,03 3,4±0,06 0,14±0,003 - 2,5±0,03 1,7±0,03

3 0,047±0,003 0,31±0,007 34,3±19 0,015±0,009 6,2±0,29 0,72±0,009

1 - почва

На основе данных (табл. 1) можно сделать вывод, что содержание и соотношение микроэлементов в почве влияет на содержание их в водоисточниках и растительности. Для определения потребности животных в тех или иных микроэлементах важно иметь представление о содержании их в органах и тканях в норме и патологии, об их взаимоотношениях между собой и другими биологически активными веществами.

Наши исследования

указывают на то, что в органах и тканях

овец, больных эндемическим зобом, содержание йода в 4-5 раз меньше, чем у здоровых животных. Это, вероятно, связано с тем, что снижение концентрации йода в организме ведет к замедлению окислительно-восстанови-тельных процессов. Кроме того, наблюдается низкое содержание меди в органах больных животных, что может быть обусловлено высоким содержанием молибдена в почве, водоисточниках и растительности и как следствие - в органах и тканях овец.

Таблица 2

Сравнительное содержание микроэлементов в органах здоровых и больных

эндемическим зобом овец

Объект Йод

Кобальт Селен Сера Медь Молибден

исследования

Здоровые животные

1 1021±51,1 0,091±0,005 35,0±1,75 126,0±6,3 30,1±1,51 0,4±0,02

2 4,9±0,25 0,027±0,001 - - 0,081±0,004 0,003±0,0002

3 0,014±0,0007 0,0053±0,0003 - - 0,3±0,015 0,017±0,0009

Больные животные

1 791,0±39,6 0,06±0,003 50,0±2,5 168,0±8,4 22,3±1,12 0,70±0,035

2 0,6±0,03 0,006±0,0001 - - 0,021±0,0011 0,009±0,0005

3 0,006±0,0003 0,003±0,0002 - - 0,06±0,003 0,028±0,0014

Органы животных (металлы - мг/кг, неметаллы - мкг/кг): 1 -печень, 2 - щитовидная железа, 3 - кровь.

Следовательно, причиной

возникновения эндемического зоба у животных можно считать не только низкое содержание йода в почвах, водоисточниках, растительности

пастбищ, но и нарушение соотношения йода к кобальту, меди, молибдену, селену.

Заключение

В эндемических районах в рационы животных включают йодированную поваренную соль (25-40 г йодида калия на 1 т). Стандартную йодированную

поваренную соль применяют в виде свободной минеральной подкормки или скармливают в количествах,

соответствующих нормам обычной поваренной соли. С профилактической и лечебной целью используют добавки

солей йодида калия, раствор Люголя, кайод, амилойодин и другие препараты. Их дозируют исходя из дефицита йода в основном рационе или используют ориентировочные табличные данные.

Соли йода и добавки вносят вместе с веществами, стабилизирующими йод (гидрокарбонат натрия, тиосульфат натрия и другие). Иод в устойчивой форме применяется в виде препаратов кайод, амилойодин и др. Иодид калия

стабилизирован гидрокарбонатом натрия в поваренной соли. При назначении йодистых препаратов не допускают их передозировки, так как от этого происходит гибель зародышей и плода, рождение нежизнеспособного приплода, снижение продуктивности. Если заболевание сопровождается явлениями выраженного гипотиреоза, микседемы, то назначают лечение соответсвующими препаратами.

Для профилактики и лечения гипомикроэлементозов в настоящее время используют микроэлементы в виде неорганических солей (сульфаты). Однако применяемые в клинической практике лекарственные средства в такой форме недостаточно эффективны.

Примечания

Это связано с тем, что биологическая доступность микроэлементов из неорганических солей невелика (не более 20-30%) и организм животных даже при достаточном их количестве в рационе может испытывать дефицит. Дефицит связан также и с невозможностью включения

микроэлементов в обмен, так как для этого они нуждаются в специальных носителях (аминокислоты, белки и др.). Поэтому в настоящее время все большее внимание уделяется комплексным препаратам, полученным путем синтеза микроэлементов с аминокислотами или другими веществами и входящим в группу биокоординационных

соединений (БКС). Функциональная активность этих соединений

обусловлена их способностью образовывать хелатные структуры и участвовать во всех метаболических реакциях и в клеточном химизме.

Экспериментальные данные

указывают на то, что низкое содержание подвижной формы йода в компонентах биосферы, зависящее как от содержания его валовой формы, так и влияния других микроэлементов, оказывает воздействие на заболеваемость животных эндемическим зобом.

Из вышеизложенного следует, что рациональное применение

микроудобрений в растениеводстве и подкормок животным, прогнозирование природно-очаговых и эндемических заболеваний животных и человека, профилактика неинфекционных

заболеваний, а также составление оптимального в микроэлементном отношении рациона питания животных и людей немыслимы без знания закономерностей географического

распространения, концентрации,

соотношения, антагонизма и синергизма микроэлементов в компонентах окружающей среды.

1. Густун М.И. Определение малых количеств йода в почвах, продуктах питания, животных организмах и питьевых водах // Вопросы питания, 1959. Т. 2. - С. 10-32. 2. Донник И.М. и др. Влияние экологических факторов на организм животных // Ветеринария. - 2007. - № 6. - С. 38-42. 3. Доржиев Б.И. Белковый обмен у коров при йодной недостаточности // Автореф. дис. ... канд. вет. наук. - Улан-Удэ, 2007. - 22 с. 4. Ермаков В.В. Определение малых количеств селена в биологических материалах. Труды ВЭВ. Т. XXX. - М., 1964. 5. Кабыш А.А. Этиология и принципы лечения эндемических болезней с нарушением обмена // Ветеринария. - 2007. - № 12. - С. 43-45. 6. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. - М.:

Наука, 1 970. - 180 с. 7. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: Наука, 1974. - 300 с.

8. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных// СОЖ, 1998, № 12. - С. 32-37. 9. Никитина Л.П., Иванов В.Н., Аникина Л.В. Коэффициент Se/I как показатель благополучия биогеохимической ситуации // Вторая российская школа «Геохимическая экология и биогеохимическое районирование биосферы». Москва, 25-28 января 1999 г. - М., 1999. - С.201-202. 10. Ринкис Г.Я. Методы ускоренного колориметрического определения микроэлементов. - Рига, 1963. 11. Knudsen N., Laurberg P., Perrild H. et al. Risk factors for goiter and thyroid nodules // Thyroid. 2002. V. 12. - P. 879-888. 12. Kohrle J. Flavonoids as a risk factor for goiter and hypothyroidism. Merck European

Thyroid Symposium. 2000. - P. 41-53. 13. Kohrle J. The trace element selenium and the thyroid gland // Biochimie. 1999. V. 81. - P. 527-533. 14. Liang Q.R., Liao R.Q., Su S.H. et al. Effects of lead on thyroid function of occupationally exposed workers // Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2003. V. 21.-P. 111-113. 15. Vial T„ Nicolas B„ Descartes J. Clinical immunotoxicity of pesticides // J Toxicol Environ Health. 1996. V. 48. - P. 215-229.

Статья поступила в редакцию 23.09.08 г.