Анализ биохимических исследований и содержания тяжелых металлов в сыворотке крови и моче маток русской рысистой породы

АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ И МОЧЕ МАТОК РУССКОЙ РЫСИСТОЙ ПОРОДЫ

О.Н. Мирошниченко, ИВ. Глебова

Аннотация. В статье представлен анализ биохимических исследований и содержания тяжелых металлов в сыворотке крови, моче и кале, а также рассчитаны коэффициенты перехода тяжелых металлов в организм подопытных кобыл русской рысистой породы.

Ключевые слова: кобылы, сыворотка крови, моча, кап, тяжелые металлы, коэффициент перехода.

Обмен веществ у животных представляет собой относительно замкнутый цикл химических реакций и является одним из показателей реализации генетического потенциала. Последствия метаболического нарушения обмена веществ выражаются в повышении заболеваемости животных, снижении плодовитости, иммунитета, учащении мертворождения и т.д.

При более детальном рассмотрении комбинаций различных нарушений обмена (белково-углеводного, углеводно-жирового, витаминно-минерального и т.д.) при выявлении энзоотических болезней техногеннозаг-рязненных территорий необходимо применять весь спектр методов исследования с учетом данных анамнеза, результатов анализа химического состава кормов, почв, воды. В последние годы было отмечено, что высокое распространение и существенный экономический

ущерб приносят болезни нарушения обмена веществ, которые занимают одно из первых мест среди внутренней патологии сельскохозяйственных животных.

Критерием для диагностики микроэлементозов, определения макро- и микроэлементного баланса в организме является содержание токсичных металлов в сыворотке крови, моче, волосах, кале. Поступление микроэлементов в организм животных происходит по трофическому пути в неактивном состоянии с последующей активизацией.

Основным индикатором, раскрывающим картину метаболизма в организме животных, является кровь. Биохимические показатели являются индикаторами оперативного реагирования организма животного на дисбаланс в питании. Они показывают появление первых симптомов заболевания, еще не выраженных клинически, которые можно эффективно контролировать поводя лечебные мероприятия. При этом особую важность имеет правильный выбор биохимических показателей, отражающих все стороны обмена веществ (белкового, углеводного, жирового, витаминного, минерального) и состояния здоровья животного.

Па условно удовлетворительной в экологическом отношении агропроизводственной территории Орловской области нами были исследованы биохимические

показатели крови и мочи у лошадей русской рысистой породы племенной фермы ООО «Троицкое».

Исследованию подверглась группа из пяти животных племенных маток русской рысистой породы. Начато исследование биологических жидкостей (сыворотка крови, моча) кобыл с целью выявления нарушений в системах и органах, недостатка необходимых для нормального функционирования организма веществ и загрязненности тяжелыми металлами, влияющими на иммунную и мочеполовую системы животных. Кровь для исследования отбирали до утреннего кормления из яремной вены у племенных маток с нарушенной воспроизводительной функцией. В лабораторных исследованиях используется современный биохимический анализатор, рассчитанный на минимальное использование сыворотки крови (до 1 мл). Для определения тяжелых металлов используется атомно-абсорбционный метод на атомнике КВАНТ -Ъ.

На основании суточного потребления ТМ с кормами рациона и накопления их в крови для оценки интенсивности аккумуляции микроэлементов в организм биологического объекта нами был рассчитан коэффициент перехода ТМ (таблица 1), по формуле, предложенной коллективом авторов Российской академии сельскохозяйственных наук [5.-С.8]:

С*'

КП; = — -100, где КП^ - коэффициент перехода ьго

Р1

элемента из суточного рациона в биологическую жидкость, %; - концентрация ьго элемента в биологиче-

ской жидкости, мг/л; Р1 - суточное содержание ьго элемента в рационе, мг/сутки.

Таблица 1 - Коэффициенты перехода ТМ из кормов рациона в кровь, мочу и кал подопытных кобыл

Анализ расчетных данных показал, что коэффициенты перехода ТМ различны в зависимости от элемента. Коэффициенты, т.е. интенсивность перехода тяжелых металлов в организм лошадей (кровь) составили: для кадмия 0,5, меди - 2,9, цинка - 0,272.

Процент аккумуляции ТМ в биологических тканях животных соответствует 83,84% для кадмия, 84,48% -для меди и 97,9% для цинка, что является весьма высоким показателем.

В сыворотке крови животных исследуемой группы определяли следующие биохимические показатели: общий белок, кальций, фосфор, кетоновые тела, резервная щелочность и тяжелые металлы (свинец, кадмий, медь, цинк). Остановимся на анализе результатов биохимических исследований крови и мочи у племенных маток русской рысистой породы.

Белковый обмен. По концентрации общего белка в сыворотке крови судят о соответствии уровня белкового питания биологическим потребностям организма кобыл. Необходимо учесть, что уровень общего белка может изменяться под действием многих факторов,

непосредственно не относящихся к протеиновому питанию, но характерных для некоторых нарушений обмена веществ. Результаты исследования отобранных проб крови показали, что содержание общего белка у исследованных животных в среднем составило 6,61 мг%, значения варьируют от 6,18 до 7,31 мг%. У обследованных животных превышения физиологической нормы содержания общего белка в крови не отмечено, что говорит об оптимальном поступлении белка с кормами.

Минеральный обмен. Для оценки сбалансированности минерального питания кобыл использовали показатели содержания общего кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови. Значение кальция не ограничивается участием в построении костного скелета. Повышая защитные функции организма, кальций участвует в различных ферментативных процессах, необходим также для оплодотворения яйцеклеток и замедляет действие токсинов.

С обменом кальция тесно связан обмен фосфора. Фосфор относят к числу наиболее физиологически активных элементов, необходимых для жизнедеятельности организма животных. Наибольшее клиническое значение имеет определение в сыворотке крови неорганического фосфора.

Содержание кальция в сыворотке крови обследованных животных находилось в пределах оптимального физиологического уровня (кальций - 11,2-13,4 мг%). По фосфору размах колебаний составил 3,9-5,0 мг%. У 40% маток отмечено низкое содержание фосфора относительно нормы на 0,6 - 0,3 мг% ниже минимального порога (физиологическая норма 4,2-5,5 мг%).

Недостаток или избыток даже одного из макро- и микроэлементов в крови приводит к извращенному функционированию клеточных мембран, активности зависимых ферментов и гормонов.

Анализ результатов содержания тяжелых металлов в крови показал превышение содержания цинка у 60% исследуемых маток на 4,97 мкмоль/л в среднем (физиологическая норма содержания 9,18-24,5 мкмоль/л). Данный элемент является составной частью металлоэн-зимов, является активатором и ингибиторов многих ферментов. С наличием цинка в организме связаны процессы клеточного дыхания, роста и развития, обмена белков, липидов и углеводов, плодовитость, иммунитет, энергетический обмен. Избыток цинка ухудшает аппетит животных, может вызвать недостаточность меди и снижение усвояемости кальция [4,- С. 97].

По содержанию меди (физиологическая норма содержания 5,49-47,1 мкмоль/л) превышение верхнего предела нормы на 50,5% отмечено у 20% всех исследованных животных (70,9 мкмоль/л). Медь участвует в образовании гемоглобина, а также в других процессах кроветворения, требуется для нормального течения воспроизводительной функции, необходима для образования ферментов, в которых она содержится, но избыток ее вреден для организма, так как нарушается процесс кроветворения (малокровие).

Исследования сыворотки крови на содержание токсических элементов 1 класса опасности не выявили содержания свинца в образцах крови всех исследуемых животных. Кадмий же, присутствовал в образцах крови у 60% исследуемых маток, в концентрации 0,03 мг/л, что соответствует уровню ПДК содержания кадмия в крови [6,- С. 46]. Кадмий, который относят к иммуно-токсичным элементам, в первую очередь поражает мочевыводящую и половую системы.

Оценка результатов анализа на содержание в сыворотке крови железа показала, что у 100%) животных данный показатель не имеет своего числового значения, а находится в количествах, не фиксируемых аналитиче-

Показатели Кадмий Медь Цинк

Содержание в рационе, мг/сутки 5,96 87 581,6

Объекты исследований Кровь Моча Каи Кровь Моча Каи Кровь Моча Каи

Среднее содержание ТМ, мг/л (мг/кг) 0,03 0,043 0,89 2,53 0,091 10,88 1,58 0,44 10,19

Коэффициент перехода,% 0.5 0,72 14,93 2,9 0,1 12,51 0,272 0,08 1,75

Процент аккумуляции в акцепторе, % 83,84 84,48 97,90

скими приборами (определены только «следовые» количества) при существующей норме 19,7-23,0 мкмоль/л. Данные такого характера вероятно свидетельствуют о имеющейся у животных гипо- и апласти-ческой анемии, характеризующейся прогрессирующим угнетением кроветворения, возникающее как правило при длительном воздействии на организм соединениями кобальта или свинца [2,- С.-137].

Для характеристики кислотно-основного равновесия, являющегося одним из важных показателей гомеостаза, исследовали щелочной резерв сыворотки крови. Исходя из нормативных показателей резервной щелочности по Ван-Слайку, у 100% исследуемых животных отмечен недостаток щелочей относительно нормы (50-65 об% С02) на 20,2% ниже минимального значения в среднем. Снижение резервной щелочности крови свидетельствует о сдвиге кислотно-основного равновесия в сторону ацидоза, который развивается при увеличении в крови концентрации органических кислот, что бывает обусловлено нарушением межуточного обмена в тканях, недостаточным выделением и нейтрализацией этих метаболитов пораженными почками или кишечником [1.-С. 382].

Кетоновые тела в крови исследуемых животных не обнаружены, что свидетельствует, вероятно, о процессах еще не перешедших в острую форму клинического заболевания почек.

Анализ мочи, которая как экскрет несет гораздо информации, чем кровь, при обследовании животных имеет большое диагностическое значение. По анализу мочи удается не только диагностировать и дифференцировать сходные по клиническому проявлению болезни, но также получить представление о тяжести течения, прогнозе и контролировать эффективность лечения. Только при полном исследовании мочи с учетом ее физических, химических свойств и результатов микроскопии осадка можно поставить и уточнить диагноз.

Отбор проб мочи для исследования проводили в утренние часы перед кормлением, собирая мочу путем катетеризации. Результаты анализа мочи показали значения сдвига pH мочи в щелочную сторону, в среднем превышая верхний предел нормы почти на 5%, что для животных, питающихся растительными кормами, является нормой.

В исследованных образцах не обнаружено присутствие белка и кетоновых тел, однако в моче присутствовали осадки фосфатов и карбонатов, создавая органическую основу образования камней, напрямую зависящее от качества кормов, воды и условий содержания животных.

Обнаружение сахара в моче имеет важное диагностическое значение, так как в большинстве случаев указывает на раннюю стадию развития сахарного диабета. Кроме того, по количественному содержанию сахара судят о степени функциональных нарушений канальцевого аппарата почек при воспалительных и дегенеративных процессах изменениях в них.

Появление глюкозы в моче, обнаруженной во всех исследуемых образцах в концентрации 0,12 мг%, вероятно, является следствием глюкозурии, что связано со снижением клубочковой фильтрации. Почечную глю-козурию часто отмечают при хроническом нефрите, нефрозах, а также интоксикациях [3,- С. 164].

Результаты проведенных исследований не выявили присутствия свинца в образцах мочи всех исследуемых животных и согласуются с результатами анализов крови, что в принципе не расходится с нормами биохимического состава биологических жидкостей.

Основным органом-мишенью при длительном воздействии кадмия являются почки, что подтверждается литературными данными о проявлении токсичного дей-

ствия ионов кадмия, связанного с повреждением почечной ткани. Кадмий, аккумулируясь из пищи, транспортируется кровью в другие органы. Абсорбированный кадмий имеет продолжительный биологический период полужизни - около 10 лет, следовательно, является кумулятивным ядом. Разные формы кадмия определяют его распределение в организме, неорганический кадмий больше накапливается в печени, в репродуктивных органах и легче всего поглощается почками. Проведенные исследования выявили содержание кадмия в трех образцах мочи или у 60% исследуемых маток, в крови которых также присутствует кадмий.

Медь и цинк, являясь эссенциальными элементами, при превышении гомеостатических концентраций могут проявлять токсические действия. Анализ литературных источников по аккумуляции и выведению меди в организме, дает возможность предположить, что у маток, в моче которых не обнаружена медь, процесс выведения меди с калом протекает наиболее интенсивно, по сравнению с образцами мочи других кобыл или же происходит накопление меди в крови с последующей аккумуляцией и депонируется в печени в составе металлотионеина и превращается в труднодиализируе-мую форму с церулоплазмином и другие медьсодержащие компоненты желчи.

В связи с вышеизложенным рекомендуем применение сорбентов, обладающих широким спектром сорбционной активности, например цамакс, цамакс со спи-рулиной, цамакс с морскими водорослями, полисор, цеолит, клиноптилолит, бентонит, полисорб и т.д. По данным исследователей, занимающихся сходной проблемой детоксикации кормов, препараты обладающие мощными сорбтивными свойствами, способны снижать поступление тяжелых металлов из кормов до 55%, что позволяет значительно снизить токсический эффект и использовать кормовую базу в дальнейшем.

Список использованных источников

1 Методология исследований и экспериментов в агроэкосфере при различных типах техногенеза / Р.Г. Ильязов, P.M. Алексахин, В.И. Фисинин и др.// Сельскохозяйственная биология. - 2010. - №2. - С. 3-17.

2 Клейменов, Н.И. Минеральное питание скота на комплексах и фермах/ Н.И. Клейменов, М.Ш. Магомедов, А.М. Венедиктов,- М.: Россельхозиздат, 1987,- 190 с.

3 Толкушкииа, Г.Д. Содержание токсикоэлементов в крови, органах и тканях у лактирующих коров лесостепной зоны Алтая / Г.Д. Толкушкина, Н.Г. Сарычев, А.С. Кашин II Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - №2. - С. 45-47.

4 Вильям Дж. Риган. Атлас ветеринарной гематологии: пер. с англ. Махиянов Е.В. / Вильям Дж. Риган, Тереза Сандерс.- М.: «Аквариум ЛТД», 2000,- 136 с.

5 Клиническая диагностика с рентгенологией / Е.С. Воронин, Г.В. Сноз, М.Ф. Васильев и др. II Под ред. Е.С. Воронина. - М.: КолосС, 2006. - 509 с.

6 Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии: Справочное издание / И. П. Кондрахин, Н.В. Курилов, А.Г. Малахов и др. - М.: Агропромиздат, 1985. - 287 с.

Информация об авторах

Мирошниченко Ольга Николаевна, ассистент кафедры частной зоотехнии ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», тел. 53-08-54.

Глебова Илона Вячеславовна, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой кормления сельскохозяйственных животных и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», E-mail: snowl968@inbox.ru, тел. 8-910-277-10-70.