Введение
Организм человека и животных непрерывно и тесно взаимодействует с окружающей средой, насыщенной химическими элементами. Дисбаланс многих химических элементов является причиной нарушения биохимических процессов, а также серьезных отдаленных последствий [2, 19, 24, 29, 32, 33]. Учет предельно допустимой концентрации того или иного вещества во внешней среде не отражает объективного влияния на макроорганизм: необходимы биологические подходы к контролю и комплексная оценка генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных, в том числе интерьера [5, 9, 13, 27, 30, 31]. Это создает предпосылки для дальнейшей апробации производных кожи в качестве универсальных биомаркеров – ранних показателей воздействия химических факторов среды [4, 8, 15, 37, 38, 40]. А так как нет научно признанных нормативных значений ни по одному химическому элементу в органах, тканях и доступных для неинвазивного исследования кожных покровов животных и даже человека [8], неудивительно, что изучение интерьера по их содержанию в организме сельскохозяйственных и диких животных, применяя актуальные методики, является проблемой, требующей решения, с последующей систематизацией данных и официальным становлением нового научного направления – элементология сельскохозяйственных животных. Перспектива данного направления очевидна, так как она даст возможность проводить селекционную работу на выведение типов, линий и семейств сельскохозяйственных животных не только по продуктивности, устойчивости к болезням [14, 24, 39], но и по способности в меньшем количестве накапливать в своем организме металлы – антропогенные загрязнители, не нужные человеку, как конечному звену пищевой цепочки, в большом количестве, и наоборот, что является актуальным для биогеохимических провинций дефицитных по тем или иным эссенциальным макро- и микроэлементам [4, 7, 10, 15, 34, 35].
Цель исследования
Целью исследования было изучение содержания некоторых химических элементов в печени и селезенке свиней сибирского зонального типа скороспелой мясной породы СМ-1 как параметров оценки их интерьера с учетом экологической обстановки в хозяйстве, расположенном рядом с г. Новосибирском.
Материал и методы исследования
Объектом исследования были свиньи скороспелой мясной породы (СМ-1) новосибирской селекции, в возрасте 6 месяцев из племзавода «Тулинское» Новосибирской области. По результатам полного клинического исследования все животные были здоровы. Исследовали такие паренхиматозные органы, как печень и селезенка.
Микро- и макроэлементный анализ проб исследуемых органов проводили в лаборатории биохимии СибНИИЖ Россельхозакадемии методом атомно-абсорбционной спектрометрии на немецком атомно-абсорбционном спектрофотометре «AAS-3» по ГОСТам.
Химический состав и питательность кормов для свиней на момент проведения опыта определяли в лаборатории качества кормов и продуктов животноводства Новосибирского государственного аграрного университета (свидетельство НЦСМС № 304/2000 от 26 декабря 2000 г.). Отклонений от норм зарегистрировано не было. Поголовье свиней на момент проведения опыта на 100% было обеспечено кормами собственного производства.
Результаты обработаны методами вариационной статистики с использованием программы STATISTICA 6, StatSoft Inc. (USA). С помощью этой же программы выполнен корреляционный анализ.
Результаты исследования и их обсуждение
В предыдущих исследованиях нами изучен элементный статус свиней СМ-1 по некоторым органам и тканям [5–7], в настоящем исследовании представлены данные о содержании некоторых химических элементов в таких паренхиматозных органах, как печень и селезенка.
Печень – основной барьер организма перед воздействием окружающей среды, поддерживающий гомеостаз. Исследование макро- и микроэлементного состава проб печени свиней приведено в табл. 1. Содержание калия соответственно в 3,0 и 14,2 раза выше (P < 0,001), чем натрия и магния. Это объяснимо, так как примерно 80% объема печени занимают гепатоциты, а калий является преимущественно внутриклеточным макроэлементом.
Таблица 1
Содержание основных макро- и микроэлементов в печени свиней
|
Химический элемент |
n |
|
σ |
Cv |
95% ДИ для среднего |
lim |
|
K, г/кг |
17 |
7,94±0,25 |
1,02 |
12,9 |
7,42–8,47 |
6,20–9,50 |
|
Na, г/кг |
17 |
2,61±0,12 |
0,50 |
19,2 |
2,35–2,86 |
1,80–3,75 |
|
Mg, г/кг |
17 |
0,56±0,03 |
0,11 |
19,6 |
0,50–0,62 |
0,38–0,76 |
|
Fe, мг/кг |
17 |
626,47±46,00 |
189,67 |
30,3 |
528,95–723,99 |
300,00–900,00 |
|
Zn, мг/кг |
17 |
112,57±5,52 |
22,76 |
20,2 |
100,87–124,27 |
62,50–150,00 |
|
Mn, мг/кг |
16 |
8,65±0,61 |
2,42 |
28,0 |
7,36–9,94 |
5,00–13,30 |
Примечание. Здесь и далее: ДИ – доверительный интервал
Изученные незаменимые микроэлементы в большом количестве аккумулируются в печени, формируя следующий ряд: марганец < цинк < железо в соотношении 1: 13,0: 72,4. Таким образом, концентрация железа в печени свиней в 72,4 раза выше, чем марганца, и превосходит количество цинка в 5,6 раза (P < 0,001). Известно, что основные белки, депонирующие железо (ферритин, гемосидерин), находятся в гепатоцитах, селезенке, костном мозге и ретикулоцитах [11]. Наибольшая фенотипическая изменчивость характерна для содержания марганца и железа.
Содержание меди в печени свиней оценивалось медианой, которая составила 17,5 мг/кг, интерквартильный размах – 15,00–36,60 мг/кг. Однако печень в обмене указанного микроэлемента играет значительную роль.
Функции селезенки и печени несколько схожи как в эмбриональном, так и постэмбриональном периоде развития человека и млекопитающих. Макроэлементный анализ проб селезенки свиней показал, что содержание калия соответственно в 3,2 и 16,1 раза выше (Р < 0,001), чем натрия и магния (табл. 2). Коэффициент вариации по содержанию макроэлементов в селезенке свиней составляет 21,7–25,3%.
Таблица 2
Содержание основных макро- и микроэлементов в селезенке свиней
|
Макро-элемент |
n |
|
σ |
Cv |
95% ДИ для среднего |
lim |
|
K, г/кг |
17 |
9,65±0,54 |
2,24 |
23,2 |
8,49–10,80 |
4,00–13,50 |
|
Na, г/кг |
17 |
3,01±0,19 |
0,76 |
25,3 |
2,62–3,40 |
1,87–4,60 |
|
Mg, г/кг |
17 |
0,60±0,03 |
0,13 |
21,7 |
0,54–0,67 |
0,36–0,79 |
|
Fe, мг/кг |
17 |
595,59±39,77 |
163,99 |
27,5 |
511,27–679,91 |
250,00–800,00 |
|
Zn, мг/кг |
17 |
80,51±3,12 |
12,85 |
16,0 |
73,91–87,12 |
60,00–112,50 |
|
Cu, мг/кг |
15 |
2,61±0,26 |
1,01 |
38,7 |
2,05–3,17 |
1,00–4,20 |
|
Mn, мг/кг |
17 |
2,14±0,13 |
0,55 |
25,7 |
1,85–2,42 |
0,80–2,50 |
В вышеуказанной таблице приведено количество микроэлементов в селезенке свиней. В печени, за исключением меди, выявлено накопление микроэлементов: марганец < медь < цинк < железо; в виде отношения оно выглядит следующим образом: 1: 1,2: 37,6: 278,3. Уровень железа самый высокий (Р < 0,001), что объясняется его депонированием в селезенке и некоторых других органах за счет ферритина и гемосидерина [11]. Второе место по содержанию в селезенке после железа занимает цинк, так как этот орган участвует в лимфоцитопоэзе и синтезе иммуноглобулинов, является очагом экстрамедуллярного гемопоэза, что подтверждает интенсивные пластические процессы, протекающие в нем.
Коэффициент вариации по содержанию большинства микро- и макроэлементов в селезенке изменяется незначительно. Самый низкий его показатель характерен для цинка, а самый высокий – для меди.
В табл. 3 представлена концентрация кадмия и свинца в пробах печени и селезенки свиней. Для содержания этих микроэлементов в макроорганизме присущ узкий диапазон нормы, и в связи с этим многие авторы относят их к экотоксикантам.
Таблица 3
Содержание экологически значимых химических элементов в печени и селезенке свиней, мг/кг
|
Химический элемент |
|
σ±Sσ |
Cv±SCv |
|
Печень |
|||
|
Cd |
0,18±0,02 |
0,07±0,01 |
38,9±6,7 |
|
Pb |
0,33±0,03 |
0,12±0,02 |
36,4±6,4 |
|
Селезенка |
|||
|
Cd |
0,22±0,02 |
0,07±0,01 |
31,8±0,1 |
|
Pb |
0,51±0,05 |
0,18±0,03 |
35,3±6,4 |
Содержание свинца в обоих случаях выше, чем кадмия, в печени – в 1,8 раза (P < 0,001), а в селезенке – в 2,3 раза (Р < 0,001). При этом концентрация кадмия в исследуемых органах находится практически на одинаковом уровне, количество свинца в селезенке в 1,5 раза (Р < 0,01) превышает таковой в печени. В зависимости от вида животных и географических особенностей данные о химическом составе органов и тканей достаточно сильно варьируют [2, 3, 12, 13, 15, 20, 36–38]. Это подтверждает актуальность изучения макро- и микроэлементного статуса в зависимости от вида животных, породы, направления ее продуктивности, периода онтогенеза и эколого-географического положения.
Аккумуляция нормируемых СанПиН 2.3.2.560-96 в субпродуктах свинца и кадмия не превышает максимально допустимых значений в печени и селезенке [18]. Их фенотипическая изменчивость в данных органах отличается относительно высокими показателями, свидетельствующими о том, что определенная ее доля обусловлена наследственностью [4, 7].
Нами и другими авторами показана возможность ранней прижизненной неинвазивной оценки интерьера животных разных видов по содержанию химических элементов в органах и тканях [21–23, 25] и возможность снижения уровня тяжелых металлов путем включения в рацион различных добавок [17]. Например, у свиней в качестве биомаркеров накопления кадмия в мышечной ткани, сердце, печени и селезенке можно использовать уровни Mn и K в копытном роге (r = –0,483…–0,556) [22]. У других видов животных и пород биомаркерами могут быть другие показатели. Так, у крупного рогатого скота концентрацию Cd в мышцах можно определить по уровню Ba, P и Zn в сыворотке крови [21]. Нами установлена возможность нахождения по уровню Cu в щетине свиней свинца в почках и мышечной ткани. Показано влияние генофонда линий и семейств на уровень аккумуляции свинца в скелетной мускулатуре, легких и щетине, свинца и железа в отдельных органах и тканях свиней [4, 7]. Поэтому можно рассматривать вопрос о включении в селекционные программы не только признаки продуктивности [2, 26, 27, 33], резистентности к болезням [14, 24, 40], но и признаки устойчивости к накоплению нежелательных химических элементов или, наоборот, отбор на повышение содержания эссенциальных элементов в животноводческой продукции.
Таким образом, макроэлементный анализ показал, что для исследуемых паренхиматозных органов, ранжированный ряд имеет следующий вид: K > Na > Mg. Максимальное количество калия находится в селезенке – в 1,2 раза выше, чем в печени (P < 0,01); прослеживается тенденция к несколько большему содержанию натрия в селезенке. Количество магния находится примерно на одинаковом уровне.
Ранжированные ряды по накоплению эссенциальных микроэлементов, как говорилось выше, имеют свои особенности. При этом сравнительный анализ показал, что максимальное количество цинка и марганца присуще печени – в 1,4 и 4,0 раза соответственно выше, чем в селезенке. Разность между средними концентрациями железа в пробах двух органов была недостоверна, и можно лишь говорить о тенденции к большему содержанию этого микроэлемента так же в печени.
Заключение
Установлены средние популяционные значения и доверительные интервалы уровней химических элементов в печени и селезенке свиней скороспелой мясной породы новосибирской селекции, которые могут быть использованы в качестве параметров оценки интерьера. Выявлены различные степени аккумуляции некоторых химических элементов в печени и селезенке свиней. Определено, что в большем количестве макроэлементы содержатся в пробах селезенки животных, а эссенциальные микроэлементы – в пробах печени. Для исследованных органов характерна разная фенотипическая вариация химических элементов. Выявлены значительные индивидуальные различия в аккумуляции химических элементов, что в определенной степени свидетельствует о наследственной детерминации этих изменений и возможности использования этой изменчивости при отборе животных. Концентрация кадмия в обоих случаях меньше, чем уровень свинца. Интересно то, что имеется тенденция к большей аккумуляции данных микроэлементов в селезенке, а не в печени.
Рецензенты:
Клименок И.И., д.с.-х.н., профессор, зам. директора СибНИИЖ, г. Новосибирск.
Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор кафедры разведения и кормления с.-х. животных, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск.
Библиографическая ссылка
Зайко О.А. ХАРАКТЕРИСТИКА ИНТЕРЬЕРА СВИНЕЙ СКОРОСПЕЛОЙ МЯСНОЙ ПОРОДЫ ПО СОДЕРЖАНИЮ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В НЕКОТОРЫХ ОРГАНАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12150 (дата обращения: 19.04.2024).