Эффективность применения энтеросорбентов в сочетании с микроэлементами при кадмиевой интоксикации животных

Фомичев Ю.П., Шайдуллина Р.Г., Артемьева O.A., Заболотский В.А., Гвоздь В.Ф., Рыжков В.А.

Всероссийский институт животноводства, г.Дубровицы, Московская область

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНТЕРОСОРБЕНТОВ В СОЧЕТАНИИ С МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ ПРИ КАДМИЕВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ЖИВОТНЫХ

Изучена эффективность применения органоминеральных композиций на основе хитозана и цеолита в сочетании с Zn21 и Cu21 при кадмиевой интоксикации в эксперименте. Показано увеличение элиминации Cd2+ из организма и повышение неспецифической резистентности.

Кадмий один из токсичных элементов, которые контролируются в продуктах питания и в кормах в соответствии с гигиеническими требованиями безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов и санитарно-гигиеническими требованиями безопасности кормов.

Целью исследования являлось изучение эффективности применения хитозана и цеолита в качестве энтеросорбентов в сочетании с солями меди и цинка при кадмиевой нагрузке сельскохозяйственных животных на уровнях поступления его в организм в кадмиевотехно-генных зонах страны (А.П. Авцын и др., 1991; Л.Ф. Горовой, В.Н. Косяков, 2002; Б.А. Комаров, 2003).

Материалы и методы

Исследования проведены методом периода в условиях физиологического двора ВИЖа на 8-10-месячных козликах (п = 5). Эксперимент продолжительностью 4 месяца включал четыре периода: контрольный, нагрузки кадмием, энтеросорбции (патогенетической терапии), реабилитационный (табл. 1).

Предприятие-изготовитель ЗАО «Биопрогресс» Щелковского района Московской области.

Подопытных животных в течение всего периода исследований содержали в обменных клетках индивидуально. Рацион кормления был рассчитан по нормам кормления. Кровь для изучения клинико-биохимических показателей отбирали пункцией яремной вены в конце каждого периода опыта. В это же время проводили сбор суточного выделения кала и мочи, в которых определяли содержание С^+, 2п2+ и Си2+ методом инверсионной вольтамперометрии.

Результаты и обсуждение

Одним из показателей клинического состояния организма является изменение живой массы животного в период опыта. Результаты взве-

шивания показали, что их среднесуточный прирост был обусловлен как питательной ценностью рациона, так и стрессовым состоянием организма (табл. 2).

Стрессовое состояние животных, вызванное изменениями в содержании от группового свободно-выгульного к индивидуально-клеточному, способствовало снижению величины живой массы у всех козликов в среднем на 3,5 ± 0,73 кг за контрольный период, тогда как на фоне нагрузки , несмотря на его токсичность, происходило восстановление исходной живой массы с интенсивностью около 110 ± 29,1 г. в сутки. Это может свидетельствовать о том, что применяемые дозы в опыте были «щадящими», поскольку при подостром и хроническом эффекте этого элемента происходит снижение массы тела. В то же время кадмий оказывает стимулирующий эффект на синтез ц-АМФ и активность анаболических ферментов (А.П. Авцын и др., 1991).

На фоне совместного скармливания и энтеросорбентов подопытные козлики продолжали приростать в среднем по 72 ± 17,5 г день.

В реабилитационный период, с прекращением дачи и энтеросорбентов среднесуточный прирост у всех животных оказался несколько ниже - 27 ± 2,5 г.

После привыкания козликов к условиям опыта их подвергли кадмиевой нагрузке из расчета 25 мг на голову в день, что привело к резкому увеличению экскреции этого элемента из организма в среднем до 11, 547 ± 2,094 мг/сутки против 0,0096 ± 0,018 в контрольный период. При этом 99,8% кадмия выделялось с калом и только 0,2% с мочой.

В период энтеросорбции кадмия его экскреция из организма козликов возросла в 2 раза по сравнению с предыдущим периодом и составила 23,119 ± 6,806 мг/сутки. Это увеличение происходило за счет экскреции кадмия с калом при некотором снижении выделения его с мочой.

Таблица 1. Схема опыта

№ животного Периоды опыта

контрольный нагрузки энтеросорбции (патогенетической терапии) реабилитационный

1 ОР* ОР + Сё по 25 мг/гол/день ОР + Сё по 25 мг/гол/день + Zn - норма х 10 + Си до нормы ОР

2 ОР ОР + Сё по 25 мг/гол/день ОР + Сё по 25 мг/гол/день + Zn - норма х 10 + Си до нормы + цеолит** по 1г/кг живой массы/день ОР

3 ОР ОР + Сё по 25 мг/гол/день ОР + Сё по 25 мг/гол/день + Zn - норма х 10 + Си до нормы + хитозан*** по 25 мг/кг живой массы/день ОР

4 ОР ОР + Сё по 25 мг/гол/день ОР + Сё по 25 мг/гол/день + Си до нормы + хитозан по 25г/кг живой массы/день ОР

5 ОР ОР + Сё по 25 мг/гол/день ОР + Сё по 25 мг/гол/день + Си до нормы + цеолит по 1г/кг живой массы/день ОР

*)- ОР- основной рацион: 0,5 кг комбикорма + 3,5 кг силоса разнотравного. В рационе содержалось:

- ¿п2+ - 10,62 мг, при норме 40 мг/гол/день;

- Си2+ - 2,1 мг, при норме 10 мг/гол/день;

- Сё2+ - -в кормах рациона не обнаружено.

В рацион добавляли в период нагрузки Сё2+ ;

- ¿п2+ по 370 мг/гол/день в форме ¿п804 ;

- Си2+ по 15 мг/гол/день в форме Си804 ;

- Максимально допустимый уровень Сё2+ в кормах 0,3-0,4 мг/кг (Инструктивное письмо МСХ РФ, 1987);

- Максимально допустимое содержание в рационах овец и коз: Си2+ -- 10-15 мг/кг корма,

гп2+ - 500-1000 мг/кг корма (Б.Д. Кальницкий, 1985) **)- Цеолит Шивыртуйского месторождения Читинской области. Предприятие-изготовитель - НП ВООО «Целолит». ***)- Хитозан ТУ 9289-092-00472124-99.

Таблица 2. Изменение живой массы козликов под влиянием нагрузок кадмием и применением энтеросорбентов

№ животного, варианты опыта ' Периоды опыта

контрольный среднесуточный прирост, г нагрузки кадмием энтеросорбции реабилитации

живая масса, кг живая масса, кг среднесуточный прирост, г живая масса, кг среднесуточный прирост, г живая масса, кг среднесуточный прирост, г

при постановке в конце периода

1. гп, Си 42,2 40,0 -73 41,2 40 42,0 25 42,6 20

2. Ц, гп, Си 56,0 50,0 -200 54,8 160 58,4 116 59,2 26

з. х, гп, Си 27,2 24,6 -86 28,2 120 31,0 90 31,8 26

4. х, Си 25,2 23,0 -73 26,0 100 27,0 32 27,9 30

5. Ц, Си 31,4 27,0 -146 31,0 133 34,0 96 35,0 33

X 36,4 32,9 -116 36,2 110 38,5 72 39,3 27

± т ±5,93 ±5,20 ±24,4 ±5,55 ±23,1 ±6,05 ±17,5 ±6,03 ±2,50

+) К основному рациону в период энтеросорбции добавляли: 2п2+- норма (10 мг/гол/день); Си2+ - до нормы; Ц - цеолит (1 г/кг живой массы/день); Х - хитозан (25 мг/кг живой массы/день).

В других исследованиях показано, что после однократной дачи per os козам или после однократной или повторных доз коровам около 80 - 90% введенного кадмия выделяется с калом на протяжении 14 дней после окончания воздействия (R. Van Bruwaene, K. Kirchmann, R. Impens, 1984).

Анализ эффективности действия цеолита и хитозана в качестве энтеросорбентов в присутствии с повышенными дозами цинка и с учетом содержания меди в рационе показывает, что наиболее эффективным вариантом энтеросор-бции кадмия был хитозан в присутствии меди. Известно, что при избытке кадмия происходит обеднение организма животных медью, и они погибают с выраженными признаками недостаточности меди.

В реабилитационный период элиминация кадмия из организма продолжалась и суммарно составила 0,549 ± 0,153 мг/гол./сут. При этом основная его доля выделялась с мочой, что особенно было выражено у козликов, получавших

энтеросорбент и медь, но без добавления цинка, который, как известно, стимулирует работу печени и предохраняет ее от кадмиевой интоксикации.

Как следует из полученных результатов, содержание Cd в сыворотке крови подопытных животных по периодам опыта подвергалось изменениям, что выражалось в значительном на 400% повышении его концентрации на фоне энтеросорбции. Тогда как в течение трех других периодов эксперимента содержание этого элемента в сыворотке крови было стабильным - 0,019-0,020 мг/л. Анализ динамики содержания 2п в сыворотке крови показывает, что наибольшее его содержание отмечалось в контрольный период и энтеросорбции, особенно у козликов, получавших цеолит в присутствии меди. Содержание меди в сыворотке крови также было нестабильным. Наиболее высоким ее уровень был в период нагрузки кадмием и эн-теросорбции.

Таблица 3. Динамика экскреции Сё2+ с калом и мочой у козликов в опыте, мг/сутки

№ животного, вариант опыта ' Периоды опыта

контрольный нагрузки кадмием энтеросорбции реабилитационный

Экскреция Cd2+ с калом

1. Zn, Cu не обнаруж. 5,037 35,91 0,014

2. Ц, Zn, Cu не обнаруж. 13,05 6,93 0,048

3. X, Zn, Cu не обнаруж. 15,89 10,19 0,045

4. X, Cu не обнаруж. 11,41 42,24 0,269

5. Ц, Cu 0,048 12,25 20,25 0,562

X 0,0096 11,527 23,10 0,187

± m ± 0,018 ± 2,092 ± 6,808 ± 0,105

Экскреция Cd2+ с мочой

1. Zn, Cu не обнаруж. 0,0078 0,0087 0,0177

2. Ц, Zn, Cu 0,061 0,0362 0,0152 не обнаруж.

3. X, Zn, Cu 0,0015 0,016 0,0146 0,769

4. X, Cu 0,034 0,038 0,0051 0,3106

5. Ц, Cu 0,109 не обнаруж. 0,033 0,264

X 0,0417 0,0196 0,01532 0,2722

± m ± 0,021 ± 0,0073 ± 0,00056 ± 0,0148

Суммарная экскреция Cd2+

1. Zn, Cu не обнаруж. 5,045 35,9187 0,0317

2. Ц, Zn, Cu 0,061 13,086 6,9452 0,048

3. X, Zn, Cu 0,0015 15,906 10,2046 0,814

4. X, Cu 0,034 11,448 42,245 0,5796

5. Ц, Cu 0,157 12,25 20,283 0,826

X 0,0507 11,547 23,1193 0,459

± m ± 0,030 ± 2,094 ± 6,806 ± 0,153

+ - к основному рациону в период энтеросорбции добавляли: 2п2+ - норма Г 10 мг/гол/день; Си2+ - до нормы; Ц - цеолит по 1 г/кг живой массы/день; X - хитозан по 25 мг/кг живой массы/день

Другими исследователями было установлено, что кадмий оказывает влияние на защитные силы организма и, в частности, снижает фагоцитарную способность макрофагов (А.П. Ав-цын и др. 1991).

Влияние кадмиевых нагрузок на защитные функции организма козликов было изучено на изменениях бактерицидной и лизоцимной активности сыворотки крови. При нагрузке организма кадмием бактерицидная активность сыворотки крови возросла в среднем на 29,3%. При применении энтеросорбентов она увеличилась, в основном, у козликов, получавших цеолит и хитозан совместно с цинком и медью и хитозан с медью. У козликов, получавших цинк с медью и цеолит с медью, произошло понижение бактерицидной активности в среднем на 35%, которая в период реабилитации

повысилась и была выше, чем в контрольный период, в то время как у козликов 2, 3 и 4 она оставалась практически на уровне предыдущего периода (табл. 5).

Нагрузка организма козликов кадмием способствовала снижению лизоцимной активности сыворотки крови. Включение в рацион эн-теросорбентов, цинка и меди оказало профилактический эффект. В период энтеросорбции лизоцимная активность стала восстанавливаться и достигла 7,08 ± 0,74 а в реабилитационный период - 17,28 ± 1,108. При этом все виды обработок оказали положительный антидотный эффект, но наибольший он был при применении цеолита совместно с цинком и медью. У козликов, получавших их, лизоцимная активность превысила контрольный уровень. При применении хитозана она была близкой к ис-

Таблица 4. Динамика содержания Сё, 2п и Си в сыворотке крови в период опыта, мг/л

№ животного, варианты +) опыта Периоды опыта

контрольный нагрузки кадмием энтеросорбции реабилитационный

са Zn Си Са Zn Си Са Zn Си Са Zn Си

1. Zn, Си 0,028 0,46 0,65 не обн. 0,24 0,192 0,019 0,319 1,07 не обн. не обн. 0,08

2. Ц, гп, Си 0,013 0,67 0,26 0,007 0,58 не обн. 0,016 0,81 0,843 0,025 0,55 0,74

3. х, гп, Си 0,082 0,91 не обн. 0,02 0,41 не обн. 0,039 0,29 1,06 0,077 0,254 0,74

4. X, Си не обн. 1,71 0,36 0,038 0,58 0,011 0,05 0,321 0,041 не обн. 0,412 0,16

5. Ц, Си не обн. 1,44 0,183 0,033 1,47 0,1 0,31 1,58 0,07 не обн. 0.038 0,0224

X 0,024 1,038 0,290 0,0196 0,65 0,060 0,086 1,012 0,61 0,020 0,250 0,319

± т ±0,015 ±0,241 ±0,125 ±0,007 ±0,237 ±0,037 ±0,056 ±0,248 ±0,192 ±0,014 ±0,098 ±0,139

+) К основному рациону в период энтеросорбции добавляли: 2п2+ - норма

Таблица 5. Влияние нагрузки кадмием и применения энтеросорбентов на бактерицидную активность сыворотки

крови козликов, %

№ животного, +) вариант опыта ' Периоды опыта

контрольный нагрузки кадмием энтеросорбции реабилитационный

1. гп, Си 67,3 82,0 53,1 77,4

2. Ц, гп, Си 87,9 57,0 87,0 90,7

3. X, гп, Си 46,0 74,3 89,1 86,8

4. X, Си 36,6 81,4 96,2 97,6

5. Ц, Си 50,2 78,0 51,1 69,1

X 57,6 74,5 75,3 84,32

± т ± 9,89 ± 4,82 ± 8,69 ± 4,16

+) К основному рациону в период энтеросорбции добавляли: 2п2+ - норма Г 10 мг/гол/день; Си2+ - до нормы; Ц - цеолит по 1 г/кг живой массы/день; Х - хитозан по 25 мг/кг живой массы/день

ходной, а при применении только цинка и меди лизоцимная активность не достигла контрольного уровня.

В ранее выполненных исследованиях нами показано, что применение хитозана и цеолит-содержащих минералов в техногенных зонах по радионуклидам и тяжелым металлам при выращивании телят оказывает положительное влияние на активность иммунной системы: повышалось количество лейкоцитов, лимфоцитов, Т- и В-лимфоцитов, повышалась бактерицидная и лизоцимная активность сыворотки крови (Ю.П. Фомичев и др., 2004).

Кадмиевая интоксикация в значительной степени зависит от его взаимодействия с цинком. В связи с близостью строения атомов обо-

их элементов и сходством образуемых ими тет-роэдрических комплексов кадмий способен замещать цинк в хелатах этого металла, что характеризует его как специфический антиметаболит цинка.

Вследствие этого целый ряд токсических явлений, вызываемых действием кадмия, удается в эксперименте предупредить одновременной дачей цинка (А.П. Авцын и др., 1991).

Вывод

Применение композиций на основе хитоза-на и цеолита в сочетании с цинком и медью является эффективным средством патогенетической терапии животных в техногенных по кадмию зонах.

Список использованной литературы:

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. -М.:Медицина, 1991. -С.361-385.

2. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.1078-01. -М.:Минздрав России, 2002.

3. Горовой Л.Ф., Косяков В.Н. Сорбционные свойства хитина и его производных / Хитин и хитозан, получение, свойства, применение. Под. ред. Скрябина К.Г., Вихоревой Г.А., Варламова В.А.. - М.:Наука, 2002. - С.217-246.

4. Инструктивное письмо МСХ РФ, Департамент ветеринарии № 1234-4/281 от 07.08.87 г.

5. Кальницкий БД. Минеральные вещества в кормлении животных. -Л.:Агропромиздат, 1985. -207с.

6. Комаров Б.А. Почему хитозан полезен человеку? Новые достижения в исследовании хитина и хитозана

// Материалы VI международной конференции. -М.:ВНИРО, 2003. - С.187-195.

7. Фомичев Ю.П., Донник И.М., Федоров Ю.Н., Стрекозов Н.И., Шайдуллина Р.Г., Стрекозова Е.Н., Северов В.И., Хайбул-лин Р.Р. Эффективность применения энтеросорбентов при выращивании молодняка крупного рогатого скота в техногенных зонах России // Аграрная Россия. -2004. -№5. -С.12-17.

8. Цеолит: эффективность и применение в сельском хозяйстве. Под ред. Г.А. Романова. -М.:ФГНУ «Росинформагротех», 2000. -4.1. -С.22-27, 161-168.

9. Van Bruwaene R., Kirchmann K., Impens R. Cadmium contamination in agricultural and zootechnology // Experientia. -1984. -Vol.40. -P.43-52.