Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ЗАКОНОМЕРНОСТИ АККУМУЛЯЦИИ, ИЗМЕНЧИВОСТИ И СОПРЯЖЕННОСТИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПЕЧЕНИ ЖИВОТНЫХ ГЕРЕФОРДСКОЙ ПОРОДЫ

Нарожных К.Н. 1 Петухов В.Л. 1 Короткевич О.С. 1 Себежко О.И. 1
1 ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет»
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).
герефордская порода
тяжелые металлы
печень
быки
1. Гаевая Е.В. Содержание тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота / Е.В. Гаевая, Е.В. Захарова // Ползуновский вестник, 2011. – № 4-2. – С. 119-121.
2. Ефанова Ю.В. Содержание марганца в некоторых органах бычков герефордской породы / Ю.В. Ефанова, К.Н. Нарожных, О.С. Короткевич // Зоотехния – 2013. – №4. – С. 18.
3. Ефанова Ю.В. Содержание цинка в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / Ю.В. Ефанова, К.Н. Нарожных, О.С. Короткевич // Главный зоотехник – 2012. – №11. – С. 30-33.
4. Зайко О.А. Влияние генофонда семейств скороспелой мясной породы свиней на аккумуляцию свинца в некоторых органах и тканях / О.А. Зайко, Т.В. Коновалова // Мир, науки, культуры, образования. – 2013. – № 4 (41). – С. 432-433.
5. Зайко О.А. Особенности аккумуляции макро- и микроэлементов в миокарде свиней скороспелой мясной породы /О.А. Зайко, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Главный зоотехник. – 2013. – № 6. – С. 35-40.
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. 11-13.
7. 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.
8. Люханов М.П. Исследование однонуклеотидного полиморфизма SNPS по гену TNFR1 у крупного рогатого скота черно-пестрой породы в Западной Сибири в связи с молочной продуктивностью / М.П. Люханов, В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, О.И. Себежко //Зоотехния. – 2015. – № 3. – С. 2-3.
9. Люханов М.П. Связь TNF- у черно-пестрого скота Западной Сибири с показателями молочной продуктивности / М.П. Люханов, В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, О.И. Себежко // Главный зоотехник. – 2014. – № 10. – С. 21-26.
10. 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.
11. Нарожных К.Н. Межвидовые различия по концентрации тяжелых металлов в производных кожи / К.Н. Нарожных, Т.В. Коновалова, И.С. Миллер, М.В. Стрижкова, О.А. Зайко, А.В. Назаренко // Фундаментальные исследования, – 2015. – № 2–10. – С. 2158-2163.
12. Нарожных К.Н. Межпородные различия по уровню макро- и микроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота Западной Сибири / К.Н. Нарожных, М.В. Стрижкова, Т.В. Коновалова // Фундаментальные исследования, – 2015. – № 2–10. – С. 2158-2163.
13. Нарожных К.Н. Особенности аккумуляции и изменчивости некоторых химических элементов в волосе герефордского скота в условиях Западной Сибири / К.Н. Нарожных, А.В. Купцов // Современные проблемы науки и образования, – 2015. – № 1; URL: www.science-education.ru/121-18279 (дата обращения: 01.11.2015).
14. Нарожных К. Содержание железа в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К. Нарожных, Ю. Ефанова, О. Короткевич, В. Петухов // Молочное и мясное скотоводство. – 2013. – № 1. – С. 24-25.
15. Нарожных, К.Н. Содержание, изменчивость и корреляция химических элементов в волосе герефордского скота / К. Н. Нарожных // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2014. – № 4. – С. 74-78.
16. 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.
17. Нарожных К.Н. Содержание меди в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич // Вестник НГАУ, 2013. – № 2 (27). – С. 73-76.
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. Петухов В.Л. Генофонд и фенофонд сибирской северной породы и черно-пестрой породной группы свиней / В.Л. Петухов, В.Н. Тихонов, О.С. Короткевич, Е.В. Камалдинов, А.А. Фридчер. Новосибирск, 2012. – 579 с.
20. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы: [введ. 01.09.2002]. М.: Минздрав России, 2002. 266 с.
21. Способ определения содержания меди в мышечной ткани рыбы. Короткевич О.С., Миллер И.С., Коновалова Т.В. [и др.] Патент на изобретение RUS 2555518 28.07.2014.
22. 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.
23. Способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота. Петухов В.Л., Короткевич О.С., Стрижкова М.В., Камалдинов Е.В, Себежко О.И., Петухова Т.В.. Патент на изобретение RUS №2421726 08.04.2010.
24. Способ отбора крупного рогатого скота на устойчивость к туберкулезу / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Желтиков А.И., Незавитин А.Г., Короткевич О.С., Петухов И.В., Куликова С.Г. Патент на изобретение RUS 2058733 27.04.1996.
25. Способ оценки кадмия в печени и легких крупного рогатого скота. Короткевич О.С., Нарожных К.Н., Коновалова Т.В. [и др.] Патент на изобретение RUS 2548774 25.03.2014.
26. 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. – С. 66-68.
27. Фридчер А. А. Хозяйственно полезные качества свиней приобского типа скороспелой мясной породы СМ-1 / А. А. Фридчер, В.Л. Петухов // Сиб. вест. с.-х. науки. – 2010. – № 8. – С. 59-63.
28. Akesson A. Cd exposure in pregnancy and lactation in relation to iron status / A. Akesson, M. Berglund, A. Schutz, P. Bjellerup, K. Bremme, M. Vahter // Am. J. Public. Health, 2002. – Vol. 92. – P. 284-287.
29. Bala, A. Survey of Lead (Pb) Residue in Kidney and Liver of Slaughtered Cattle in Sokoto Central Abattoir, Sokoto State, Nigeria / Bala A., Junaidu A.U., Salihu M.D. [et al.] // J. Vet. Adv., 2012. – 2(3). – P. 132-138.
30. Chysyma R.B. The content of heavy metals in feeds of thé Tyva Republic / R.B. Chysyma, V.L. Petukhov, E.E. Kuzmina [et al.] // Journal De Physique. IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Еditors C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – P. 297-299.
31. Сhysyma R.B. Heavy metal concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic / R.B. Chysyma, Y.Y Bakhtin., V.L. Petukhov, G.N. Korotkova, M.L. Kochneva // Jornal De Physique. IV :JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – С. 301-302.
32. Groten, J.P. Dietary iron lowers the intestinal uptake of cadmium-metallothionein in rats / J.P. Groten, J.B. Luten, P.J. Bladern // Eur. J. Pharmacol., 1992. – Vol. 228. – P. 23-28.
33. Iwegbue C.M.A. Heavy metal composition of livers and kidneys of cattle from southern Nigeria / Iwegbue C.M.A. // Vet. Arhiv, 2008. – Vol. 78. – P. 401-410.
34. Korenekova B. Concentration of some heavy metals in cattle reared in the vicinity of a metallurgic industry / B. Korenekova, M. Skalicka, P. Nad // Veterinarski arhiv, 2002. – Vol. 72(5). – P. 259-267.
35. 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.Ye. Barinov, and T.V. Konovalova // Russian Agricultural Sciences, 2014. – Vol.40. – No.3. – pp. 195-197.
36. 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. Vankouver, Canada 2014. – Р. 487.
37. Marmuleva N.I. Radionuclides accumulation in milk and its products / N.I. Marmuleva, E.Ya. Barinov, V.L.Petukhov // В сборнике: Journal De Physique IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. 2003. Grenoble. – P. 827-829.
38. Miranda, M. Effects of moderate pollution on toxic and trace metal levels in calves from a polluted area in northern Spain / M. Miranda, M. Lopez-Alonso, C. Castillo, J. Hernadez, J.L. Benedito // Environ Int., 2005. – Vol. 31. – P. 543-548.
39. Patrashkov S.A. Content of heavy metals in the hair / S.A. Patrashkov, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich // Journal De Physique. IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Еditors C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – P. 1025-1027.
40. Petukhov V.L. Cs-137 and Sr-90 level in diary products / V.L. Petukhov, Y.A. Dukhanov, I.Z. Sevryuk, S.A. Patrashkov, O.S. Korotkevich, T.S. Gorb, I.V. Petukhov // Journal De Physique. IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Еditors C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – C. 1065-1066.
41. Petukhova T.V. Content of heavy metals in the muscle tissue of cattle / T.V. Petukhova // E3S Web of Conferences 1, 15002 (2013). DOI: 10.1051 /e3sconf / 201301115002.
42. Oishi S. Effects of cadmium administration on the endogenous metal balance in rats / S. Oishi, J. Nakagawa, M, Ando // Biol. Trace Elem. Res., 2000. – Vol. 76. – P. 257-278.
43. Zasadowski A. Levels of cadmium contamination of domestic animals (cattle) in the region of Warmia and Masuria / A. Zasadowski, D. Barski, K. Markiewicz [et al.] // Polish Journal of Environmental Studies, 1999. – Vol. 8. – P. 443-446.

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.


Библиографическая ссылка

Нарожных К.Н., Петухов В.Л., Короткевич О.С., Себежко О.И. ЗАКОНОМЕРНОСТИ АККУМУЛЯЦИИ, ИЗМЕНЧИВОСТИ И СОПРЯЖЕННОСТИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПЕЧЕНИ ЖИВОТНЫХ ГЕРЕФОРДСКОЙ ПОРОДЫ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=23546 (дата обращения: 25.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074