Микроэлементы

Экспериментально доказано, что как недостаток, так и избыток микроэлементов в организме оказывает вредное действие на обмен веществ и на все жизненные функции животного.

Изучение микроэлементов (нахождение в почве, воде, растениях и животных, роль в обмене веществ) получило широ кое развитие в работах отечественных ученых В. И. Вернадского, А. П. Виноградова, А. О. Войнара, В. В. Ковальского, Ф. Я. Беренштейна, Я. Н. Берзина, Я. В. Пейве и др.

Значение микроэлементов для сельскохозяйственных животных заключается в их активном участии в процессах роста, развития, размножения, формирования продуктивности, обес печения здоровья, кроветворения. Они входят в состав метал, лорганических комплексов, повышают активность ферментов, витаминов, гормонов, обеспечивают пространственную конформацию многих белков, в ряде случаев являются составными частями ферментов.

В различных тканях одного и того же организма количество и соотношение отдельных микроэлементов не одинаковое. В составе крови млекопитающих выявлено 24 микроэлемента, одна часть которых концентрируется в форменных элементах (медь, цинк, марганец), а другая — в плазме (кобальт, титан, алюминий). В мозге млекопитающих найдено 15 микроэлементов. Отдельные органы и ткани могут накапливать определенные микроэлементы. Так, в поджелудочной железе накапливается цинк, никель; в белом веществе мозга — молибден; в гипофизе -цинк, хром; в щитовидной железе — иод и т. д.

В случае недостатка или избытка микроэлементов в кормах животные могут адаптироваться к среде обитания, изменяя некоторые морфологические структуры или функции. Однако чаще нарушение обеспечения животных микроэлементами приводит к массовым заболеваниям, получившим название биогеохимических эндемий или энзоотии.

Марганец. Поступающий в организм марганец усваивается в тонком отделе кишечника у взрослых животных от 0, 5 до 5, 0%, а у молодняка до 15, 0% от поступающего с кормом и водой. Он депонируется в основном в печени, где его концентрация может достигать 0, 17%. В крови данного элемента относительно мало и находится он в ней не в свободном состоянии», а связан с белком трансферрином. Марганец обнаруживают также в клетках мозга, в молочной и поджелудочной железах, в мышцах и других тканях. В организме птиц концентрация марганца выше, чем у млекопитающих.

Марганец активирует целый ряд ферментов (тиаминазу, аргиназу, дезоксирибонуклеазу, енолазу и др.)- Особая роль принадлежит ему в сопряжении окисления с фосфорилирова-нием, в синтезе жирных кислот и холестерола из уксусной кислоты. Он оказывает влияние на синтез гликогена и предшественников мукополисахаридов, усиливает влияние инсулина и ослабляет действие адреналина на углеводный обмен и вместе с тем ускоряет течение реакций гликолиза и цикла трикарбоновых кислот.

Марганец играет важную роль в воспроизводстве и плодовитости животных, пролонгирует действие многих витаминов (А, Е, В], В_б, С и др.). Его влияние на обмен веществ усиливается при совместном введении в организм с медью и цинком. При этом повышается продуктивность животных, устойчивость их к болезням.

Недостаточность марганца сопровождается нарушением костеобразования, уменьшением прочности скорлупы яиц у птиц, атаксией (расстройство координации движений) и параличами, нарушением астрального цикла у самок вплоть до потери спообности к оплодотворению. У самцов наблюдается дегенерация семенников. Особенно чувствительны к недостатку марганца птицы, у которых в данном случае развивается заболевание перозис (деформация костей ног и крыльев), повышается смертность эмбрионов к концу инкубации.

Медь содержится во всех тканях животных и растений, хотя концентрация ее не везде одинакова. Больше всего меди обна руживается в печени — до 5 мг % (у взрослых ее меньше). В организм животного она попадает через пищеварительный тракт, всасываясь из него в верхнем отделе тонкого кишечника. В крови содержится до 0, 1 мг % меди. На усвоение меди оказывает влияние присутствие в кормах других микроэлементов, причем большинство из них тормозит этот процесс, Лучше усваивается медь из ее органических соединений. Нз организма медь в основном выделяется в составе желчи.

Медь участвует в составе ферментов (или как их активатор) в процессах кроветворения, оксидоредукции. Она находится в составе цитохромоксидазы, тирозиназы, уратоксидазы, полифенолазы и некоторых других аэробных дегидрогеназ; в крови обнаружена в составе церулоплазмина, эритрокупреина; в печени — в составе гепатокупреина. Последний служит депо меди в организме, из которого она используется для синтеза цитохромоксидазы и других ферментов. У рыб медь входит в состав дыхательного пигмента крови гемоцианина.

Одна из важнейших функций меди — участие в процессах кроветворения и в этом она не может быть заменена другими элементами. Благоприятное воздействие меди на эритропоэз (образование эритроцитов) объясняется влиянием ее на активность цитохромоксидазы и клеточное дыхание, обеспечивающих синтетические процессы, связанные с эритропоэзом, необходимой энергией. Кроме этого, медь участвует в превращении железа в такую форму, которая делает его доступным для синтеза гемоглобина.

При недостатке меди в организме развивается анемия, остеопороз, а у телят и ягнят рахитоподобное заболевание. В этих условиях минерализация костей не нарушается, а наступают изменения их органического матрикса. Изменяются также структура и свойства эластина сосудов, что нередко приводит к разрывам стенки аорты. Недостаток меди сопровождается нарушением развития головного мозга; у самок прерывается беременность; у овец снижается качество шерсти (ее извитость) за счет нарушения превращения сульфгидрильных группировок белков шерсти в дисульфидные; нарушается образование пигментов, в результате чего наступает поседение шерсти и волос.

Перечисленные выше нарушения в организме, вызванные недостатком меди, усугубляются при недостаточности в орга низме кобальта.

Цинк, как и медь, содержится во всех тканях, но в больших количествах, чем последняя. Он всасывается в сычуге и в тонком кишечнике, а у птиц и в мышечном желудке. Цинк избирательно депонируется в семенниках (6—8 мг%), поджелудоч.ной железе (до 4 мг %), печени (3, 5—8, 6 мг %), мышцах (4, 5— 6, 0 мг %), костях (до 31 мг %).

Цинк входит в состав карбоангидразы эритроцитов, карбоксиполипептидазы, лактатдегидрогеназы, глютаматдегидрогеназы и ряда других ферментов. Он повышает активность ацетилирующих ферментов и фосфатазы, амилазы, енолазы и некоторых других ферментов. Данный микроэлемент необходим для формирования четвертичной структуры инсулина и глюкагона; он также активирует половые гормоны (фолликулин, тестостерон) и гормоны передней доли гипофиза (тиреотропный, гонадоропные); задерживает свертываемость крови. Цинк индуцирует синтез РНК, а через нее и синтез белков. При его недостатке снижается поедаемость кормов, задерживается рост, возникают паракератозы (утолщение и разрыхление рогового слоя эпителия за счет нарушения синтеза кератинов) кожи и пищевода; угнетается синтез белков, жиров; снижается плодовитость самок; задерживается спермиогенез у самцов; у лактирующих коров снижается жирность молока. Цинк также оказывает влияние на все стороны обмена веществ в организме животных (белков, углеводов, лнпидов и минеральных веществ).

Избыток цинка удаляется из организма в составе желчи через желудочно-кишечный тракт.

Иод. Первые сообщения о значении иода для организма были сделаны Шатэном в 1851 г. Впоследствии многими отечественными и зарубежными учеными доказано, что иод является биоэлементом, необходимым для жизни человека и животных.

В природе иод представлен относительно малым количеством, но нередко встречаются биогеохимические провинции, где его совсем мало. В связи с этим в естественных условиях нередки случаи йодной недостаточности у животных, сопровождающиеся таким заболеванием, как эндемический зоб.

Иод поступает в организм с кормом и водой, всасывается в желудке и проксимальной части кишечника. Выделяется с мочой и частично с пищеварительными соками через желудочно. кишечный тракт.

В организме иод в основном поглощается щитовидной железой, где он используется для синтеза тиреоглобулина. В кровь он выделяется в составе тироксина и других иодпроизводных тиронина. Часть иода депонируется в печени, яичниках, коже, волосах. Регулируется обмен иода в организме тиреотропным гормоном.

Йод необходим для синтеза тироксина, тироксин оказывает влияние на синтез и дифференциацию белков, обмен энергии и эффективность ее использования. Поэтому недостаток иода сопровождается целым рядом нарушений функций организма. Недостаток иода приводит к заболеванию эндемическим зобом, задерживается рост, падает продуктивность, снижается устойчивость к инфекционным и незаразным болезням, нарушается воспроизводительная функция. У птиц при недостатке иода снижается яйценоскость; свиньи рождают непокрытых шерстью поросят.

Кобальт жизненно необходим для животных, хотя в природе он мало распространен. Всасывание кобальта в желудочно-кишечном тракте ограничено, а значительная его часть после всасывания выделяется с мочой. В организме он накапливается в печени, где преимущественно находится в составе витамина В₁₂. Меньшее его количество депонируется в почках, селезенке, поджелудочной железе, надпочечниках.

Значение кобальта состоит в том, что он является составной частью витамина B_}2. Витамин В₁₂, содержащий 4, 5 % дан ного элемента, играет очень важную роль в синтезе нуклеиноых кислот, кроветворении, образовании гемсодержащих белков (гемоглобин, цитохромы, каталаза). Кобальт входит в состав ряда металлоэнзимов — трансферазы, изомеразы, дипептидазы. Кроме этого, он является активатором пируваткарбоксилазы, рибофлавинкиназы, щелочной фосфатазы, аргиназы и др.

Богаты кобальтом рыбная мука, отруби пшеничные, свекольная ботва.

Недостаток кобальта сопровождается задержкой роста, исуданием, анемией, У жвачных наблюдается ухудшение поедамости и усвоения кормов, так как в преджелудках угнетается размножение бактерий, меняется их видовой состав.

Селен усваивается только в комплексе с цистеином или метионином. Попадая в кровь, селен соединяется с белками плазы и транспортируется ко всем тканям, появляясь вскоре в составе их. белков. Из организма избыток селена удаляется с мочой и калом.

Роль селена в биохимических процессах изучена еще недостаточно, вместе с тем доказано, что он, подобно витамину Е, действует как антиоксидант, активирует ферментные системы переноса электронов и сопряжения окисления с фосфорилированием. Витамин Е и селен не заменяют друг друга, но, действуя взаимно, усиливают эффект. В частности, витамин Е предохраняет селен от быстрого окисления. В свою очередь селен, входя в каталитический центр соответствующего фермента, предохраняет от окисления негеминовое железо. Селен также улучшает остроту зрения.

Избыток селена в организме приводит к алкалозу, проявляющемуся сонливостью, облысением, деформацией копыт, потерей аппетита и полным истощением. Недостаток селена сопровождается расстройством сердечной деятельности и дыхания, может возникать некроз кончиков ушей и хвоста, некрозы в печени и мышцах. У цыплят и индюшат наблюдается экссудативный диатез, а у телят и ягнят — беломышечная болезнь, задержка роста. У взрослых животных недостаток селена приводит к нарушению воспроизводительной функции.

Молибден. В растительных кормах содержание молибдена очень низкое. Поэтому концентрация его в тканях животных также незначительная. Так, в печени коров концентрация молибдена не превышает 200—220 мг %, а в других тканях она в несколько раз меньше. Избыток молибдена из организма выделяется с мочой.

Молибден входит в состав ксантиноксидазы и оказывает влияние на метаболизм пурина и его производных. Особое значение этот фермент имеет у птиц, где он участвует в образовании конечного продукта белкового обмена — мочевой кислоты. У жвачных животных молибден является ростовым фактором для бактерий преджелудков, улучшает в связи с этим поедаемость и усвояемость кормов. Эффективность действия молибдена повышается в присутствии меди.

Хром попадает в организм в составе воды и корма, однако место всасывания его в кровь пока точно не определено. В крови хром соединяется с белками плазмы, преимущественно с трансферрином. Депонируется этот микроэлемент в костях и почках.

В организме хром необходим для активирования фосфоглюкомутазы, трипсина и некоторых других ферментов. Установлено, что хром образует комплексы с РНК, что указывает на его участие в синтезе белков. Избыток хрома токсичен для животных.

Фтор» поступивший в организм с кормом и водой, хорошо всасывается в кишечнике (до 80% от принятого). Из организма его избыток выделяется с мочой.

Откладывается фтор в зубах и костях. Соединяясь с гидроксиапатитом, фтор превращает его в менее растворимый оксифторапатит, повышающий прочность костей, дентина и эмали зубов. При недостатке фтора развивается кариес зубов и остеопороз.

Избыток фтора — причина фтороза зубов. Это заболевание в настоящее время приобретает глобальное распространение в связи с загрязнением среды промышленными отходами, богаыми фтором. Больной фторозом молодняк отстает в росте, а у взрослых животных при фторозах наблюдаются парезы.

К элементам, считающимся не обязательными для жизни, относятся кадмий, мышьяк, стронций. Эти микроэлементы почти всегда обнаруживаются в тканях, но данных об их участии в обмене веществ нет. Чаще идет речь об отрицательном влиянии этих веществ на организм в случае повышения их содержания в кормах и воде.

Каждый вид животных нуждается в строго определенном количестве отдельных микроэлементов (табл. 14), Степень обеспечения животных микроэлементами зависит и от содержания в кормах элементов антагонистов и синергистов.

Таблица 14, Потребность различных животных в отдельных микроэлементах (мг/кг сухого вещества корма)