Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Коновалова Т.В. 1

---

1 ФГБОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет"

В экологической чистой зоне исследованы пробы легочной ткани у 30 быков черно-пестрой породы в возрасте 18 месяцев. Концентрация микроэлементов железа, цинка, меди, марганца, свинца и кадмия определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) в лаборатории аналитической геохимии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Установлены средние популяционные уровни по концентрации тяжелых металлов в легочной ткани животных черно-пестрой породы. Ранжированный ряд этих элементов был: железо˃цинк˃медь˃магний и свинец˃кадмий. Содержание химических элементов в органах и тканях может быть одной из характеристик интерьера животных. Выявлены связи концентрации некоторых тяжелых металлов в легких с минеральным составом сыворотки крови и волоса. Полученные данные можно использовать при изучении интерьера крупного рогатого скота, экологии и ветеринарии.

Статья в формате PDF

144 KB

экология.

тяжелые металлы

легкие

черно-пестрый скот

интерьер

1. Бочков В.Н. Клиническая биохимия / В.Н. Бочков, А.Б. Добровольский, Н.Е. Кушлинский и др. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – 512 с.

2. Вернадский В.И. Биогеохимические очерки (1922-1932 гг.). – М.: АН СССР, 1940. – 250 с..

3. Войнар А.И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / А.И. Войнар. – М.: Советская наука, 1960. – 435 с.

4. Желтикова О.А. Аккумуляция некоторых макро- и микроэлементов в органах свиней / О.А. Желтикова, О.С. Короткевич // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2007. – № 8. – С. 48-50.

5. Зайко О.А. Влияние генофонда семейств скороспелой мясной породы на аккумуляцию свинца в некоторых органах и тканях свиней / О.А. Зайко, Т.В. Коновалова // Мир науки, культуры, образования. – 2013. – № 4 (41). – С. 432-434.

6. Зайко О.А. Характеристика генофонда линий породы свиней СМ-1 по аккумуляции свинца в органах и тканях / О.А. Зайко, Т.В. Коновалова // Свиноводство. – 2013. – № 8. – С.11-12.

7. Зайчик В.Е. Медицинская и биологическая элементология как новые научные дисциплины: состояние и перспективы / Геохимия живого вещества: Материалы международной школы-семинара (Томск, 2-5 июня). – Томск, 2013. – С.76-82.

8. Ильин В.В. Устойчивость красного степного скота Алтайского края к некоторым заболеваниям / В.В. Ильин, А.И. Желтиков, О.С. Короткевич, Т.В. Коновалова // Достижения науки и техники АПК. – 2014. – № 4. – С. 65-68.

9. Ильин В.В. Изучение некоторых продуктивных и биологических особенностей красного степного скота Алтайского края / В.В. Ильин, А.И. Желтиков, О.С. Короткевич // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – № 2. – С. 68-71.

10. Камалдинов Е.В. Полиморфизм белков сыворотки свиней сибирской северной породы / Е.В. Камалдинов, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов, А.И. Желтиков, А.А. Фридчер // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2010. – № 4. – С. 49-51.

11. Нарожных К.Н. Корреляция убойной массы и содержания тяжелых металлов в органах бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Т.В. Коновалова, О.С. Короткевич // Главный зоотехник. – 2015. – № 3. – С. 37-42.

12. Нарожных К.Н. Закономерности аккумуляции тяжелых металлов в легких бычков герефордской породы в Западной Сибири / К.Н. Нарожных, Т.В. Коновалова, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов, О.И. Себежко // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6. – С. 1447.

13. Нарожных К.Н. Содержание кадмия в некоторых органах и ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич // Мир науки, культуры, образования. – 2012. – № 4. – С. 315-318.

14. Нарожных К.Н. Содержание меди в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2013. – № 2 (27). – С. 73-76.

15. Нарожных К.Н. Содержание железа в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич // Молочное и мясное скотоводство. – 2013. – № 1. – С. 24-25.

16. Петухов В.Л. Генетическая структура кемеровской и крупной белой пород свиней по системам групп крови / В.Л. Петухов, А.И. Желтиков, В.В. Гарт, Е.В. Камалдинов, О.А. Желтикова // Сельскохозяйственная биология. – 2004. – № 2. – С. 43-49.

17. Петухов В.Л. Генетика. / В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, С.Ж. Стамбеков и др. // Министерство образования и науки Республики Казахстан; Семипалатинский государственный педагогический институт. Новосибирск. – 2007 (2-е издание).

18. Петухов В.Л. Влияние породы на устойчивость крупного рогатого скота к некоторым болезням /В.Л. Петухов, Е.В. Камалдинов, О.С. Короткевич // Главный зоотехник. – 2011. – № 1. – С. 10-12.

19. Себежко О.И. Гематологический статус скороспелой мясной и крупной белой пород свиней в начальный постнатальный период онтогенеза / О.И. Себежко, В.В. Гарт, В.Н. Дементьев // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – № 3. – С. 53-55.

20. Способ определения содержания кадмия в мышечной ткани крупного рогатого скота / Петухов В.Л., Короткевич О.С., Желтиков А.И., Петухова Т.В. Патент на изобретение RUS 2426119 24.03.2010.

21. Способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота / Короткевич О.С., Петухов В.Л., Стрижкова М.В., Камалдинов Е.В., Себежко О.И., Петухова Т.В.. Патент на изобретение RUS 2421726 08.04.2010.

22. Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней /Петухов В.Л., Желтикова О.А., Желтиков А.В., Короткевич О.С., Камалдинов Е.В., Себежко О.И. Патент на изобретение RUS 2342659 28.03.2007.

23. Способ оценки кадмия в печени и легких крупного рогатого скота / Короткевич О.С., Нарожных К.Н., Коновалова Т.В., Петухов В.Л., Себежко О.И. и др. Патент на изобретение RUS 2548774 25.03.2014.

24. Способ отбора крупного рогатого скота на устойчивость к туберкулезу / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Желтиков А.И., Незавитин А.Г. и др. Патент на изобретение RUS 2058733.

25. Стрижкова М.В. Содержание свинца в органах и тканях бычков черно-пестрой породы /М.В. Стрижкова, Т.В. Петухова, О.С. Короткевич // Главный зоотехник. – 2011. – № 6. – С. 66-68.

26. Стрижкова М.В. Содержание макроэлементов в органах и тканях крупного рогатого скота / М.В. Стрижкова, О.С. Короткевич // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2008. – № 5. – С.89-93.

27. Фридчер А.А. Хозяйственно полезные качества свиней приобского типа скороспелой мясной породы СМ-1 / А.А. Фридчер, В.Л. Петухов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2010. – № 8. – С. 59-63.

28. Хенинг А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных / А. Хенниг. – М.: Колос, 1976. – 560 с.

29. Эрнст Л.К. Физиологичесие и иммунологические показатели голштинизированного сибирского типа черно-пестрого скота / Л.К. Эрнст, А.И. Желтиков, В.Л. Петухов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 1999. – № 6. – С. 35.

30. Chysyma R.B. Heavy metals concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic / R.B. Chysyma, Y.Y. Bakhtina, V.L. Petukhov et al. // В сборнике: Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Bourton, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – C. 301-302.

31. Konovalova T.V. Content of heavy metals in the muscle tissue of cattle / T.V. Konovalova // В сборнике: Proceedings of the 16th International Conference on Heavy Metals in the Environment. Rome, Italy. - 2012. E3S Web of Conference 1, 15002 (2013) DOI: 10.1051/e3sconf/20130115002.

32. Konovalova T.V. The concentration of heavy metals in the liver of West Siberias cattle / T.V. Konovalova // 17th International Conference of Heavy Metals in the Environment. Proceeding of Abstract. – 2014. – C. 75.

33. Korotkevich O.S. Content of 137Cs and 90Sr in the forages of various ecological zones of Western Siberia /O.S. Korotkevich, V.L. Petukhov, O.I. Sebezhko, Ye. Ya. Barinov, T.V. Konovalova // Russian Agricultural Sciences. – 2014. – T.40. – № 3. – C. 195-197.

34. Korotkevich O.S. Single nucleotide polymorphism in dairy cattle populations of West Siberia / O.S. Korotkevich, M.P. Lyukhanov, V.L. Petukhov, N.S. Yudin, T.V. Konovalova, O.I. Sebezhko, E.V. Kamaldinov / В сборнике: Proceedings of the 10th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. Vancouver, Canada. – 2014.

35. Patrashkov C.A. Content of heavy metals in the hair. / C.A. Patrashkov, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich, I.V. Petukhov // В сборнике: Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Bourton, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – C. 1025-1027.

36. Petukhov V.L. Cadmium content variability in organs of West Siberian Hereford bull-calves / V.L. Petukhov, K.N. Narozhnykh, T.V. Konovalova, O.S. Korotkevich, O.I. Sebezhko, G.N. Korotkova // В книге: 17th International Conference of Heavy Metals in the Environment. Proceeding of Abstract. Guiyang, China. – 2014. – C. 74.

37. Petukhov V.L. Cs-137 and Sr-90 in dairy products / V.L. Petukhov, Yu.A. Dukhanov, I.Z. Sevryuk et al.// Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Bourton, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – C. 1065-1066.

38. Zaiko O.A. Heavy metals in pig muscls / О.А. Zaiko, V.L. Petukhov, T.V. Konovalova, O.S. Korotkevich, K.N. Narozhnykh, E.V. Kamaldinov, O.I. Sebezhko // 17th International Conference of Heavy Metals in the Environmtnt. Proceeding of Abstract. Guiyang, China. – 2014. – С. 76.

Известно, что большинство химических элементов, а именно тяжелых металлов, таких как Fe, Zn, Cu, Mn, Pb и Cd поступают в организм животного через пищеварительный тракт вместе с кормом и питьем [1,17, 28, 30, 33]. На втором месте стоит аэробный путь поступления. Легкие  выполняют функции газообмена, а так же устраняют из вдыхаемой смеси инородные частицы и инфекционные агенты определенной дисперсности. В них проходит ряд биохимических реакций, например, активация ангиотензина I, инактивация брадикинина, серотонина и ряда других веществ [1, 3]. Из этого следует, что в легочной ткани содержатся ферменты, в состав которых входят химические элементы. Диффузия углекислого газа с кислородом в легких проходит через аэрогематический барьер. Легкие являются органом, интенсивно снабжающегося кровью, поэтому поступление химических элементов в легочную ткань может осуществляться не только аэробным путем, но и гематологическим.

Железо входит в состав гемоглобина, а так же присутствует в белке цитохрома в форме гема [1, 3]. Медь является составной частью ферментов отвечающих за клеточное дыхание. Марганец играет важную роль в процессе кровотворения. Цинк входит в состав фермента, регулирующего связывание и выделение СО2 [3].

Необходимость изучения химических элементов в свое время отметил В.И. Вернадский. Его труды посвящены не только учению о биосфере, но и о взаимосвязи микромира химических элементов с живыми организмами [2]. За последнее десятилетие количество научных работ, посвященных теме содержания химических элементов в окружающей среде и живых организмах, многократно увеличилось, что дало начало созданию новой научной дисциплины «Медицинской элементологии» и развитию нового научного направления, а в будущем, возможно, и самостоятельной дисциплины - «Элементология сельскохозяйственных животных» [7, 17, 28].

На актуальность данной тематики указывает проявление постоянного научного интереса ученых разных направлений, таких как химия, биология, экология, геология, медицина, ветеринария, зоотехния и др., а так же регулярно проходящие международные конференции как в России, так и за рубежом [30-32, 35, 36, 38].

Цель исследования - изучить закономерности аккумуляции некоторых тяжелых металлов в легких быков черно-пестрой породы.

Материалы и методы

Легочная ткань для исследования взята у 30 бычков черно-пестрой породы в возрасте 18 месяцев. Концентрация  микроэлементов Fe, Zn, Cu, Mn, Pb и Cd в пробах определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) в сертифицированной лаборатории аналитической геохимии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Исследования проб легочной ткани выполняли на спектрометре серии IRIS Advantage производства Thermo Jarrell Ash.

Материалы работы статистически обработаны с использованием программы Microsoft Excel. Соответствие фактического распределения нормальному было определено с использованием теста Andersena Darling в модификации Kолмогорова-Смирнова.

Результаты и обсуждение

Работа выполнялась в рамках темы «Изучение генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных Сибири» [9,10,16,18,19,22,27,29,34].

В легочной ткани выявлено наибольшее содержание Fe (табл. 1). Это, видимо, объясняется тем, что железо входит в состав гемоглобина, а так же присутствует в белке цитохрома в форме гема, который  является компонентом дыхательной цепи. Концентрации меди, цинка и марганца были значительно ниже.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в легких

Ранжированный ряд по содержанию тяжелых металлов представлен в виде Fe>Zn>Cu>Mn и Pb>Cd. В легких концентрация Cd и  Pb были незначительны. Цинк и медь  входят в состав  сотен ферментов. Соотношение Zn и Cu равно 15,2: 1, что существенно отличалось от такого же  показателя у животных мясных пород (9,9:1) [14]. Наибольшая  фенотипическая изменчивость характерна для Fе и Mn. Индивидуальные различия между животными по аккумуляции тяжелых металлов определяются как влиянием факторов среды, так и наличию наследственной гетерогенности в популяции по устойчивости и восприимчивости к накоплению в организме химических элементов [5, 6].

Существуют  межвидовые и межпородные различия в аккумуляции эссенциальных элементов. Так, например, концентрация железа в легочной ткани свиней скороспелой мясной породы (СМ-1) была выше (291,39±25,89 мг/кг), чем у животных черно-пестрой породы [4].

Изучены корреляции между концентрациями различных химических элементов в легких (табл. 2).

Таблица 2

Корреляции некоторых тяжелых металлов в легких

Наибольшая положительная корреляция присутствует между цинком и медью (r=0,564). Цинк, как и железо, в больших количествах, около 75% [28] содержится в крови (r=0,416). Между концентрацией этих металлов существует средняя положительная корреляция. Положительную связь Zn-Cd (r = 0,43) можно, видимо, рассматривать как один из важнейших механизмов защиты организма на поступления кадмия. Кадмий и медь являются антогонистами, он блокирует способность дуоденального белка к связыванию с медью.

Важным направлением исследований является поиск прижизненных и малоинвазивных маркеров накопления тяжелых металлов в органах и тканях животных разных видов с целью получения экологически безопасной продукции [20-23, 27, 37-38]. Это позволит заранее получать информацию о содержании тяжелых металлов в организме и корректировать их концентрацию путем изменения рациона [11-15, 35, 36]. Нами выявлена связь между концентрацией свинца и кадмия в легких с содержанием цинка и кремния в сыворотке крови (r = 0,57 и 0,51). Уровень свинца в легких коррелирует с концентрацией марганца и натрия в волосе (r = 0,62 и 0,45). Следовательно, уровень некоторых элементов в сыворотке крови и в волосе могут быть прижизненными маркерами накопления ряда тяжелых металлов в легких.

Выводы

В экологически благополучном районе Новосибирской области установлены средние популяционные уровни по аккумуляции Fe, Zn, Cu, Mn, Pb и Cd в легочной ткани животных черно-пестрой породы. Ранжированный ряд по этим элементам имел вид: железо >цинк >медь >магний и свинец >кадмий. Корреляция в легких  обнаружена между концентрациями цинка и меди и цинка и кадмия (соответственно 0,564 и 0,427). Выявлена связь между содержанием Fe и Zn в легких,  и концентрацией Zn и Sr  в сыворотке крови. Полученные данные об аккумуляции тяжелых металлов можно использовать при  оценке интерьера животных, в ветеринарии и экологии.

Рыков А.И., д.с.-х.н., г.н.с., ФГБНУ Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт животноводства «СибНИПТиЖ», Новосибирская обл., п.Краснообск-1;

Кончев Н.Н., д.б.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г.Новосибирск.

Библиографическая ссылка