Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

REGULARITIES OF ACCUMULATION, VARIABILITY AND CORRELATION OF HEAVY METALS IN THE LIVER OF HEREFORD ANIMALS

Narozhnykh K.N. 1 Petukhov V.L. 1 Korotkevich O.S. 1 Sebezhko O.I. 1
1 FGBOU VO «Novosibirsk State Agrarian University»
Исследовано содержание свинца, кадмия, цинка и меди в печени у быков герифордской породы в возрасте 18 месяцев, выращенных в экологически чистой зоне на территории Западной Сибири. Количество тяжелых металлов в печени определяли на атомно-абсорбционных спектрометрах Shimadzu AA-7000 и Perkin Elmer 360. Для анализа были взяты пробы печени от 30 клинически здоровых животных герефордской породы. В печени скота установлено среднее значение концентрации кадмия (0,038±0,002 мг/кг) свинца (0,130±0,012 мг/кг), меди (0,130±0,012 мг/кг) и цинка (0,130±0,012мг/кг). Уровень кадмия и свинца в печени не превышал предельно допустимых значений. Фенотипическая изменчивость цинка и кадмия была относительно низкой. В то же время высокая индивидуальная вариация была характерна для свинца и меди. Выявлены разнонаправленные ранговые корреляции между парами элементов кадмий – натрий (τ =–0,48), кадмий – марганец (τ=0,49), кадмий – железо (τ =–0,41) и цинк – натрий (τ =0,30).
The content of plumbum, cadmium, zinc and copper in the liver of 18 month old Hereford bulls grown in ecologically clean area of Western Siberia was investigated in the present study.The heavy metal content in the liver was determined on the atomic absorption spectrometer Shimadzu AA-7000 and Perkin Elmer 360. For the analysis of liver samples were collected from 30 clinically healthy animals Hereford. In the liver of animals found mean concentration of cadmium (0.038 ± 0.002 mg / kg) of lead (0,130 ± 0,012 mg / kg), copper (0,130 ± 0,012 mg / kg) and zinc (0.130 ± 0,012mg / kg). The level of cadmium and lead in the liver does not exceed the limit values. Phenotypic variability of zinc and cadmium was relatively low. At the same time, the high individual variation was typical for lead and copper. Revealed multidirectional rank correlations between pairs of elements of cadmium - sodium (τ = -0,48), cadmium - manganese (τ = 0,49), cadmium - iron (τ = -0,41) and zinc - sodium (τ = 0, thirty).
Hereford
heavy metals
liver
bulls

Животноводство - важнейшая отрасль сельского хозяйства. Оно занимает ведущее место в народнохозяйственном комплексе России. От уровня его развития во многом зависит способность удовлетворения первоочередных материальных потребностей общества и продуктовая безопасность, так как главная задача животноводства - производство необходимого количества продуктов питания для населения и сырья для промышленности [7-10, 18, 19, 27,36]. Актуальность экомониторинга заключается в том, что поступление значительной части токсикантов в организм человека в основном происходит по системе: почва - растение (корм, рацион) - животное - продукт животноводства - человек [30, 31, 41]. А значит, основным путём поступления тяжелых металлов в организм человека служат пищевые продукты [35, 37, 39, 40]. Существуют межпородные и межвидовые различия в аккумуляции тяжелых металлов в различных органах и тканях животных [2-7, 26].

Тяжелыми металлами по классификации Н.Ф. Реймерса считаются металлы с плотностью более 8 г/см3. К ним относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Комиссия ВОЗ (1980) по пищевому кодексу включила восемь из них (Hg, Cd, Pb, Cu, As, Sr, Zn, Fe) в список компонентов, концентрация которых должна контролироваться при международной торговле продуктами питания [20]. Поэтому важно прижизненное определение тяжелых металлов в органах и тканях разных видов животных [11-13, 21-25].

Цель работы - определить закономерности накопления, изменчивость и сопряженность между тяжелыми металлами в печени крупного рогатого скота герефордской породы и установить их среднее популяционное значение.

Объекты и методы исследования

Исследование проведено на базе биохимической лаборатории СибНИПТИЖ. Для анализа были отобрано 30 образцов печени от быков герефордской породы в возрасте 17-18 месяцев, выращенных на территории Западной Сибири. Все животные на момент убоя были клинически здоровы. Содержание химических элементов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрометрах Shimadzu AA-7000 (Япония) и Perkin Elmer 360 (США) по ГОСТам. Полученные данные были обработаны с помощью методов описательной статистики с использованием программы STATISTICA 6.0 (StatSoft Inc., США) на персональном компьютере. Нормальность распределения оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка (W). Сопряжённость между признаками оценивали с помощью коэффициента корреляции Пирсона и коэффициента ранговой корреляции Тау Кендела для непараметрических признаков.

Результаты исследования

Данные по содержанию и изменчивости тяжелых металлов в печени быков герефордской породы представлены в таблице 1. Полученные результаты были протестированы на нормальность распределения, для этого был использован критерий Шапиро-Уилка. Распределение представленных элементов соответствовало нормальному (p>0,95). В печени бычков больше всех элементов аккумулируется - цинк, а менее всего - кадмий. Содержания кадмия и свинца в печени значительно ниже ПДК (СанПиН 2.3.2.1078-01) для Cd и Pb в печени (0,3 и 0,6 мг/кг). Соотношение тяжелых металлов можно представить в виде сравнения Zn>Cu и Pb>Cd в соотношении 1,5:1 и 3,4:1 соответственно. Высокая фенотипическая изменчивость отмечается у свинца и меди. Индивидуальная изменчивость уровня кадмия и цинка была относительно низкой.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в печени, мг/кг

Химический элемент

n

Х±Sx

95% ДИ для среднего

σ

Сv

Lim

Cd

28

0,038±0,002

0,034-0,041

0,008

22,3

0,024-0,062

Pb

30

0,130±0,012

0,105-0,155

0,07

51,2

0,043-0,318

Cu

30

27,3±2,4

22,3-32,2

13,2

48,4

4,4-53,7

Zn

27

41,5±1,2

39,1-43,9

6,2

14,8

31,1- 51,9

В печени между концентрацией Cd, Pb, Cu и Zn не установлено достоверных корреляций. Однако были выявлены положительные ранговые корреляции Кендалла уровня кадмия с концентрацией натрия, железа и отрицательная с марганцем, а также установлена прямая связь между содержанием цинка и натрия (табл. 2).

Таблица 2

Корреляция между химическими элементами в печени

Коррелирующие признаки

τ

Коррелирующие признаки

τ

Cd - Na

-0,48**

Cd - Mn

0,49**

Cd - Fe

-0,41**

Zn - Na

0,30*

*Р<0,05; **Р<0,01;

Отрицательная корреляция между кадмием и железом подтверждает данные литературы о наличии отрицательной связи между ними [28]. Установлено что происходит увеличение всасывания кадмия в тонком отделе кишечнике от 5% до 20% при снижении концентрации железа в организме [42]. Благодаря защитной функции железа, абсорбция кадмия в кишечники может уменьшаться до 80% [32].

Обсуждение результатов

Определение содержания тяжелых металлов в органах и тканях животных имеет большое значение для оценки потенциального воздействия загрязняющих веществ человека [14-17].

Результаты нашего исследования по содержанию кадмия в печени были ниже (Р<0,001), чем концентрация Cd в печени крупного рогатого скота в Тюменской области (0,02 - 0,05 мг/кг) [1]. Выявленные уровни кадмия в печени скота в Словакии были еще более высокими 0,07-0,39 мг/кг [34]. Zasadowski и др. также определили содержание кадмия в печени у крупного рогатого скота в разном возрасте из регионов Вармии и Мазур в Польше [43]. В результате у животных в возрасте до двух лет в печени содержалось 0,159 мг/кг, а у животных старше двух лет - 0,267 мг/кг, что значительно выше наших показателей (Р<0,001). Результаты эксперимента говорят о значительном (в 1,5 раза) увеличении концентрации кадмия в печени (Р<0,001) в зависимости от возраста животных.

Содержание свинца в нашем опыте была ниже, чем у других авторов. Так, в Уральском федеральном округе у коров в печени концентрация свинца составила 0,30 мг/кг [1]. У крупного рогатого скота в Нигерии содержание свинца в печени 0,08±0,24 мг/кг [33], а в другом эксперименте в этой стране были исследован скот в различные периоды онтогенеза. У животных в возрасте до двух лет содержание свинца в печени было 0,614±0,896 мг/кг, в возрасте от 3 до 5 лет - 0,312±0,325 мг/кг, в возрасте 6-8 лет - 0,291±0,161 мг/кг и у животных старше 9 лет - 0,268±0,210 мг/кг [29]. По данным Korenekova и др. содержание свинца печени у крупного рогатого скота, выращенного в окрестностях металлургического завода в восточной Словакии, находилось в пределах 0,5-1,1 мг/кг [34].

Значение уровня меди и цинка в печени герефордского скота, полученные нами, бы близки с данными других авторов. Так концентрация меди в печени скота в Испании была 36,5 и 40,2 мг/кг в сельскохозяйственном районе и 26,6 и 36,8 мг/кг в индустриальном [38]. Уровень меди и цинка в печени крупного рогатого скота в Словакии находился в более широких пределах: у меди от 31,1 до 84,1 мг/кг, а у цинка - от 23,7 до 66,5 мг/кг в зависимости от места обитания животных [34].

Выводы

1. Установлены ориентировочные среднепопуляционные значения содержания и их доверительные интервалы для Cd, Pb, Cu и Zn в печени герефордского скота. Полученные данные по содержанию тяжелых металлов в печени можно использовать в качестве ориентировочной нормы для крупного рогатого скота герефордской породы в возрасте 17-18 месяцев в условиях Западной Сибири. Выявлены разнонаправленные корреляции уровня Cd с концентрацией Na, Fe и Mn и Zn c Na в печени.

2. На уровень накопления тяжелых металлов в печени крупного рогатого скота влияли - порода, возраст и экологические условия региона.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №15-16-30003)

Рецензенты:

Клименок И.И., д.с-х.н, профессор, зам. директора Сибирского Научно-исследовательского и проектно-технологического института животноводства, п. Краснобск;

Чемерис М.С., д.б.н., профессор кафедры химии ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ, г. Новосибирск.