Условия окружающей среды в значительной степени влияют на продуктивность растений и животных, их устойчивость к болезням, на интенсивность накопления химических элементов в почве, воде, тканях и органах [20,21, 33-35].
В основе селекции крупного рогатого скота лежит отбор по комплексу признаков. Животные, которые сочетают необходимые качества, являются наиболее ценными в племенном отношении [35]. С помощью определения биохимического и химического статуса селекционер может достигнуть высокой продуктивности животных, рассматривая организм животного как целостную систему [1, 3, 16, 32]. Интерьер рассматривается как совокупность морфо-физиологических, биохимических, химических и других особенностей организма, связанных с количественными признаками животных. В настоящее время система отбора племенных животных может дополняться данными генетических, биохимических химических, физиологических, иммуногенетических и других исследований статуса, которые отражают уровень и направление обменных процессов, протекающих в организме [11, 16, 17, 29, 36]. Известно, что биохимические и другие особенности организма тесно связаны с продуктивными племенными качествами и здоровьем животных, следовательно, отражают их генетический потенциал [10, 18, 22, 26, 37, 40, 41]. Исследователи изучали и продолжают изучать содержание макро- и микроэлементов в органах и тканях животных [30, 31, 39, 42-43]. Известно, что тяжелые металлы могут накапливаться в органах и тканях крупного рогатого скота [2, 13-15, 44], свиней [4, 5, 7, 8], птицы [23], рыб [19] и других видов животных [38].
В связи с изменением экологической обстановки, развитием приборной базы, совершенствованием методик исследований, возникла потребность в уточнении норм по содержанию микро- и особенно макроэлементов в различных органах и тканях крупного рогатого скота в онтогенезе, в изучении метаболизма и функциональной значимости минеральных элементов в организме животных, с учетом конкретных территорий, технологических приемов и биологических особенностей животных [12, 28]. Все это послужило основанием к изучению содержания химических элементов в печени крупного рогатого скота.
Материал и методы исследования
Исследования проведены в 2004 - 2010 гг. в Убинском районе Новосибирской области. В ОАО Кундранское. Исследования проведены на бычках черно-пёстрой породы в возрасте 18 месяцев. Были отобраны пробы печени от 26 клинически здоровых животных. Концентрацию макроэлементов в пробах определяли методом плазменной атомно-эмиссионной спектрометрии (ИСП-АЭС) в лаборатории аналитической геохимии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН.
Цель исследований
Установить содержание и взаимосвязи основных макроэлементов и Pb в печени крупного рогатого скота черно-пестрой породы.
Результаты исследования и обсуждение
Представляют интерес обобщенные результаты количественного химического анализа макроэлементного состава проб печени бычков черно-пестрой породы (табл. 1).
Таблица 1
Содержание макроэлементов в печени бычков черно-пестрой породы, мг/кг
|
Элемент |
|
σ |
Cv |
Lim |
Отношение крайних вариантов |
|
Ca |
60,6±2,04 |
10,4±1,4 |
17,2±2,4 |
43,7-89 |
1:2,7 |
|
Mg |
160,9±4,07 |
20,7±2,8 |
12,9±1,8 |
120-215,5 |
1:1,8 |
|
Na |
834,2±29,3 |
146,5±20,7 |
17,5±2,5 |
375,6-1069 |
1:2,8 |
|
K |
2679,2±46,8 |
238,7±33,1 |
8,90±1,2 |
2278-3359 |
1:1,47 |
|
P |
4020,8±63,4 |
323,4±44,9 |
8,04±1,1 |
3110-4620 |
1:1,48 |
±SВ печени ранжированный ряд по уровню макроэлементов был представлен следующим образом: Р > К > Na > Mg > Ca в соотношении 66 : 44 : 13 : 2,6 : 1 соответственно. В этом органе наблюдалось высокое количество фосфора и низкое количество кальция.
Концентрация калия и фосфора в печени характеризуется относительно низкой фенотипической изменчивостью. Индивидуальная изменчивость остальных элементов была значительно выше. В целом изменчивость изученных макроэлементов в печени была значительно ниже, чем, например, паратипическая изменчивость ряда тяжелых металлов в органах и тканях крупного рогатого скота [2, 28].
Изменения уровня макроэлементов обусловлено влиянием различных условий среды и наследственностью. Так, О.А. Зайко и др. установили влияние генофонда линий и семейств свиней на аккумуляцию некоторых химических элементов органах и тканях [6, 9].
Выявлена средняя положительная корреляция между калием и свинцом (табл. 2). Свинец накапливается у животных в состоянии покоя. Он является сильным восстановителем и «вытесняет» катионы из соединений. Это приводит к торможению всасывания элементов в тонком отделе желудочно-кишечного тракта. Антагонизм тяжелых металлов в организме животных необходимо рассматривать в механизмах взаимодействия химических элементов между собой [1, 8]. Так, тяжелые металлы являются более активными элементами и способны замещать в коферментах энзимов первичные металлы. При этом активность ферментов изменяется. Ферменты полностью теряют свою активность, если активный центр замещается медью, кадмием, свинцом. Первичный механизм антагонизма между микроэлементами и тяжелыми металлами проявляется в замещении активного центра ферментов другими, более активными металлами. Можно предположить, что увеличение уровня калия на аккумуляцию свинца является защитным механизмом организма.
Таблица 2
Корреляции химических элементов в печени
|
Коррелируемые показатели |
r |
Коррелируемые показатели |
r |
|
K-P |
0,49** |
Mg-P |
0,70*** |
|
К-Pb |
0,64** |
Na-Pb |
-0,46** |
** P ≤0,05; *** P ≤0,001
В то же время между уровнем натрия и свинца выявлена средняя отрицательная связь. Имеется как бы два вида выведения ксенобиотиков: те, которые очищают внутреннюю среду всего организма, и те, которые поддерживают чистоту внутренней среды одного органа. Принцип работы системы выведения одинаков: транспортные клетки образуют слой, одна сторона которого граничит с внутренней средой организма, а другая – с внешней. Мембрана клеток не пропускает ксенобиотики, но в этой мембране имеется белок-переносчик, который опознает «вредное» вещество и переводит его во внешнюю среду. Анионы выводятся одним видом переносчиков, а катионы – другим [1]. Повышение уровня свинца в печени негативно влияет на концентрацию натрия.
Транспортные механизмы обеспечивают выведение ксенобиотиков из организма. Они обнаружены во многих органах человека. Наиболее мощные находятся в клетках печени и почечных канальцах.
Ферментные системы превращают ксенобиотики в соединения, менее токсичные и легче удаляемые из организма. Они катализируют процессы взаимодействия ксенобиотика с молекулами других веществ. Продукты взаимодействия легко удаляются из организма [1]. Наиболее мощные ферментные системы находятся в клетках печени. В большинстве случаев она может справляться с этой задачей и обезвреживать опасные вещества.
Ранее нами было показано, что по содержанию, например калия в волосе можно прижизненно диагностировать степень аккумуляции свинца в печени и почках [25].
Известно, что химические, биохимические и другие параметры могут быть использованы в качестве маркеров накопления ряда химических элементов в органах и тканях крупного рогатого скота [43, 44]. Поэтому многие биохимические маркеры могут быть использованы для ранней диагностики накопления полютантов в организме животных.
Выводы
Установлены средние популяционные уровни содержания макроэлементов в печени крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Содержание К и Р характеризуются низкой фенотипической изменчивостью, а Ca, Na, Mg – средней. Повышенная аккумуляция свинца ведет к увеличению уровня калия, что можно рассматривать как один из защитных механизмов организма. В то же время свинец снижает степень аккумуляции натрия в печени.
Рецензенты:
Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор, профессор кафедры ветеринарной генетики биотехнологии ФГБОУ ВПО «НГАУ», г. Новосибирск;
Клименок И.И., д.с.-х. н., профессор, зам. директора по научной работе ГНУ СибНИИЖ Россельхозакадемии, г. Новосибирск.