Региональные особенности элементного состава шерсти крупного рогатого скота (результаты пилотного исследования)

УДК 636.085:577.17:636.22/.28

Региональные особенности элементного состава шерсти крупного рогатого скота

С.А. Мирошников, А.В. Харламов, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»

Аннотация. Исследования проводились на образцах шерсти, полученных от коров, разводимых в Оренбургской и Курганской областях. Определены содержание 25 химических элементов и значения 25 и 75 центильей их концентрации в шерсти животных по изучаемым регионам. Установлено, что отклонения оптимальных центильных интервалов и фактические различия в элементном составе шерсти животных определяются условиями биогеохимических провинций.

Summary. Studies were conducted on the samples of hair received from cows reared in Orenburg and Kurgan oblasts. The content of 25 chemical elements and 25 and 75 centile concentration in hair of animals were determined according to the studied regions. It is established that deviations of optimal centile intervals and actual distinctions in element composition of hair of animals are defined by conditions of biogeochemical provinces.

Ключевые слова: Оренбургская область, Курганская область, крупный рогатый скот, шерсть, элементный состав, центиль.

Key words: Orenburg region, Kurgan region, cattle, hair, element structure, centile.

Учение об элементозах за небольшой промежуток времени преодолело путь от разработки аналитических методов исследования и первичного формирования баз данных до интерпретации информации об элементном составе биосубстратов человека и назначения корректирующих препаратов [1—5]. Результатом дальнейших работ в этом направлении стала разработка гипотез, предсказывающих по динамике элементного состава биосубстратов развитие патологии и коррекции элементного статуса [6-9].

Успехи зоотехнической науки куда более скромны. Отсутствие данных по оптимальным нормам концентрации химических элементов в «метаболически неактивных» биосубстратах (шерсть, рога, копыта) крупного рогатого скота делают невозможным использование шерсти животного в качестве диагностического индикатора при выявлении элементозов. В этой связи приобретают актуальность исследования, направленные на создание баз данных и определение средних интервалов концентрации химических элементов в шерсти крупного рогатого скота, в т. ч. в различных биогеохимических провинциях.

Материалом для исследований послужили образцы шерсти, отобранные в Курганской и Оренбургской областях у клинически здоровых коров мясного и молочного направлений продуктивности. Отбор проб проводился в пастбищный (август) период содержания, проба формировалась как средняя с 3-5 точек с участка 5*5 см с холки животного.

Анализ исследуемых образцов осуществлялся по 25 химическим элементам в лаборатории АНО «Центра биотической медицины» г. Москва (аттестат аккредитации ГСЭН^и.ЦОА.311, регистрационный номер в Государственном реестре РОСС RU.0001.513118 от 29 мая 2003 г.).

Определение элементного состава оцениваемых проб производили методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 (PerkinElmer, США). Пробоподготовка осуществлялась методом микроволнового разложения на приборе Multiwave3000, A.Paar.

Обработка полученного материала проводилась с помощью общепринятых параметрических (t-критерий Стьюдента) и непараметрических статистических методов с применением программы «Statistica 10».

В соответствии с одной наиболее широко используемой гипотезой, апробированной на практике в амбулаторно-поликлинических условиях, элементный состав биосубстратов сопоставляется с «нормой», если его значение соответствует интервалу 25-75 центиля как соответствующее среднему значению содержания данного химического элемента в популяции. Значения, лежащие в интервале от 10 до 25 и от 75 до 90 центиля, предложено рассматривать как отклонения, соответствующие состоянию «предболезни». Показатели содержания химических элементов в интервале от 0 до 10 и от 90 до

100 центиля максимально отражают состояние болезни и ассоциируются с чёткой клинической манифестацией специфических для элементозов синдромов и симптомов. В связи с этим в наших исследованиях определялись значения 25 и 75 центилей по регионам [7].

Оценка границ центильных интервалов элементного состава шерсти обследованных животных позволила описать эти значения у животных, разводимых на территории Оренбургской и Курганской областей (табл. 1).

Таблица 1. Региональные значения 25 и 75 центилей концентрации химических элементов в шерсти, мкг/г

Эле- Курганская область Оренбургская область

мент центиль 25 центиль 75 Ст.откл. центиль 25 центиль 75 Ст.откл.

А1 9,020 29,020 32,6660 22,290 47,440 19,5409

As 0,045 0,066 0,0176 0,057 0,091 0,0346

В 8,070 11,340 2,8966 2,040 3,480 2,1562

Са 2584,000 3326,000 665,3587 1645,0 2816,0 871,13

Cd 0,014 0,029 0,0092 0,022 0,039 0,0260

Со 0,066 0,144 0,0659 0,064 0,121 0,0919

Сг 0,030 0,099 0,0676 0,091 0,201 0,0722

Си 4,740 5,950 1,3346 3,680 4,910 0,8337

Fe 16,460 31,550 25,1893 23,670 49,510 18,8274

^ 0,004 0,009 0,0037 0,005 0,011 0,0199

I 0,291 0,547 0,1393 0,459 0,961 0,4872

К 476,000 700,000 186,6681 386,0 699,0 287,04

Li 0,429 0,843 0,3820 0,254 0,427 0,2259

Mg 609,000 803,000 139,5782 290,0 564,0 280,83

Мп 18,580 33,880 10,2763 14,350 43,860 21,9509

№ 259,000 423,000 123,3783 296,0 483,0 154,91

№ 0,352 0,595 0,2085 0,494 1,020 0,3964

Р 201,000 264,000 52,8405 125,000 144,000 40,1680

РЬ 0,158 0,249 0,0660 0,142 0,236 0,0812

Se 0,306 0,369 0,0682 0,530 0,893 0,2817

Si 7,050 27,400 25,0536 9,530 35,720 19,0051

Sn 0,009 0,019 0,0175 0,021 0,060 0,0295

Sг 16,120 25,870 6,5518 9,330 20,150 7,2328

V 0,109 0,313 0,2083 0,105 0,269 0,1070

Zn 85,630 112,000 20,1862 79,3 95,610 14,0249

Наиболее показательные данные получены по содержанию жизненно необходимых эссенциаль-ных элементов. В частности, по хрому, железу, йоду марганцу, содержание которых в шерсти соответственно у 69,0 %; 30,0; 31,0; 37,9 % обследованных животных Оренбургской области было выше 75 центиля Курганской популяции. Содержание меди, селена и цинка было ниже 25 центиля у 74,2, 93,1 и 46,6 % соответственно.

Концентрация условно-эсенциальных элементов в шерсти скота, разводимого на территории Оренбургской области, отличалась пониженным по отношению к 25 центилю Курганской области содержанием бора у 98,3 %, лития - у 75,8 %, повышенным по отношению к 75 центилю никеля - у 65,5 % обследованных.

В результате интенсивного развития промышленности, сельского хозяйства, транспорта тяжёлые металлы стали повсеместными загрязнителями окружающей среды. Попадая в избытке в организм животного, они могут стать причиной развития техногенных элементозов.

Изучение содержания условно-токсичных элементов показало региональные отличия в их содержании. Установлено, что у 36,2 % животных, разводимых на территории Оренбургской области, в шерсти отмечено превышение значения 75 центиля Курганской по ртути, 75,9 - по олову и 51,7 % - по кадмию.

Животные Оренбургской области характеризовались более высокими значениями 25 и 75 цен-тильных величин. Эти значения были выше аналогичных показателей курганской популяции соответственно по хрому на 203,3 и 103,0 %, железу - 43,8 и 56,9, йоду - 57,7 и 75,7, селену - 73,2 и 142 %, алюминию - 147,1 и 63,5, мышьяку - 26,7 и 37,9, кадмию - 57,1 и 34,5, ртути - 25,0 и 22,2, олову - 133,3 и 215,8. Более низкими по фосфору - на 60,8 и 83,3 %, магнию - на 110,0 и 42,4, кальцию - на 57,1 и 18,1, бору - 295,6 и 225,9, литию - 68,9 и 97,4, стронцию - на 72,8 и 28,4 %.

Закономерно, что условия, сложившиеся в регионе, оказали заметное влияние на элементный состав тканей животного.

Фактически региональные среднестатистические значения концентрации химических элементов в шерсти животных достоверно отличались по содержанию мышьяка на 39,3 %, кадмия - 76,2, хрома -93,4, йода - 0,88, никеля - 62,4, селена - 129,1, олова - 138,9 в пользу животных Оренбургской области. Животные курганской популяции превосходили оренбургских сверстников по содержанию бора на 224,5 кальция - 27,6, меди - 23,6, лития - 79,1, магния - 44,6, фосфора - 70,1, хрома - 48,0, цинка - 12,9 % (табл. 2).

Таблица 2. Региональные значения содержания химических элементов в шерсти животных, мкг/г

Элемент Среднее значение по Оренбургской области Среднее значение по Курганской области ^знач. P

А1 35,795 27,808 1,5061 0,135364

As 0,078 0,056 3,7317 0,000324

В 3,107 10,082 -13,5871 0,000000

Са 2326,828 2969,615 -3,9033 0,000177

Cd 0,037 0,021 3,6860 0,000379

Со 0,107 0,114 -0,4112 0,681852

Сг 0,147 0,076 4,8627 0,000005

Си 4,276 5,286 -4,5871 0,000014

Fe 37,847 31,148 1,4978 0,137510

^ 0,011 0,007 1,1744 0,243174

I 0,782 0,415 4,5781 0,000014

К 579,711 622,923 -0,8289 0,409227

Li 0,382 0,684 -4,8849 0,000004

Mg 485,431 702,026 -4,4554 0,000023

Мп 31,296 24,749 1,7368 0,085661

№ 403,069 349,718 1,8000 0,075038

№ 0,817 0,503 4,5334 0,000017

Р 140,673 239,308 -10,4315 0,000000

РЬ 0,198 0,206 -0,5142 0,608332

Se 0,749 0,327 9,1605 0,000000

Si 25,310 22,641 0,5959 0,552686

Sn 0,043 0,018 4,6800 0,000010

Sг 14,634 21,652 -4,8630 0,000005

V 0,191 0,236 -1,4236 0,157843

Zn 87,265 98,557 -3,2528 0,001583

Таким образом, анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что отклонения оптимальных центильных интервалов и фактические различия в элементном составе шерсти животных определяются условиями биогеохимических провинций.

Однако ввиду малой выборки полученные значения центильных интервалов на следующем этапе исследований необходимо уточнить, что является обязательным условием для наиболее точной диагностики элементозов животных.

Литература

1. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. М.: Медицина, 1991. 496 с.

2. Агаджанян Н. А., Скальный А. В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. М.: КМК, 2001. 83 с.

3. Агаджанян Н. А., Нотова С. В. Стресс, физиологические и экологические аспекты адаптации путем коррекции. Оренбург: ОГУ, 2009. 274 с.

4. Скальный А. В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС // Микроэлементы в медицине. 2003. Т 4. Вып. 1. С. 55-56.

5. Скальный А. В. Установление границ допустимого содержания химических элементов волосах детей с применением центильных шкал // Профилактическая и клиническая медицина. 2002. № 1-2. С. 62.

6. Никанов А. Н., Кривошеев Ю. К., Гудков А. Б. Влияние морской капусты и напитка «Альга-пект» на минеральный состав крови у детей - жителей г. Мончегорска // Экология человека. 2004. № 2. С. 30-32.

7. Скальная М. Г., Демидов В. А., Скальный А. В. О пределах физиологического (нормального) содержания Ca, Mg, P, Fe, Zn и Cu в волосах человека // Микроэлементы в медицине. 2003. Т. 4. Вып. 2. С. 5-10 .

8. Информативность биосубстратов при оценке элементного статуса сельскохозяйственных животных (обзор) / А.В. Харламов, А.Н. Фролов, О.А. Завьялов, А.М. Мирошников // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 4(87). С. 53-58.

9. Региональные особенности элементного гомеостаза как показатель эколого-физиологической адаптации / А.В. Скальный, С.А. Мирошников, С.В. Нотова, И.П. Болодурина, С.В. Мирошников, И.Э. Али-джанова // Экология человека. 2014. № 9. С. 14-17.

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда (проект №14-1600060).

Мирошников Сергей Александрович, доктор биологических наук, профессор, директор ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-46-41

Харламов Анатолий Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий отделом технологии мясного скотоводства и производства говядины ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-25-28

Завьялов Олег Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела технологии мясного скотоводства и производства говядины ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-25-28, e-mail: Olezek.83@mail.ru

Фролов Алексей Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела технологии мясного скотоводства и производства говядины ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-25-28, e-mail: Forleh@mail.ru