CC BY
59
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ♦ Физиология ♦
УДК 636.93:612.1(06)
Изменение минерального состава крови у стандартных норок в разные фазы постнатального онтогенеза
В.И. Максимов, доктор биологических наук ([email protected]), И.Н. Староверова, доктор биологических наук ([email protected]), А.Н. Балакирев, соискатель
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (Москва).
Установлено, что обменные процессы в организме норок в период постнатального развития протекают неравномерно, что отражается на минеральном составе всех органов и тканей, включая кровь. Каждая фаза постнатального онтогенеза стандартной норки в силу неравномерности развития организма характеризуется определенным (референтным) минеральным составом крови, макро- и микроэлементы которой выполняют различные физиологические функции. Их баланс в макроорганизме обеспечивается поступлением и извлечением их в оптимальных количествах из кормовых рационов.
Ключевые слова: кожный и волосяной покров, кровь, минералы, онтогенез, постнатальный, стандартные норки, ткани
Сокращения: АлАТ — аланинаминотрансфераза, АсАТ — аспартатаминотрансфераза, АТФ-аза — натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза, МТ—масса тела
Введение
В процессе метаболизма организм норок извлекает из кормовых рационов необходимые для его формирования и жизнедеятельности минеральные вещества. Причем в каждом возрасте необходимо поступление минеральных веществ в строго определенных количествах. Изучение обменных процессов с участием макро- и микроэлементов в органах и тканях, определение интенсивности метаболизма и влияние на него минерального состава рационов дает возможность научно подойти к организации сбалансированного по минеральным элементам кормления пушных зверей в разные фазы постнатального онтогенеза с целью сохранения их здоровья и повышения продуктивности [13, 16].
Цель исследования
Определить возрастные особенности минерального обмена стандартных норок на основании изменения минерального состава крови в разные фазы постнатально-го онтогенеза.
Материалы и методы
Исследования проведены на стандартных норках, принадлежащих зверохозяйству «Салтыковский» Балаши-хинского района Московской области. Звери содержались в типовых шедах, в стандартных условиях (с соблюдением ветеринарных и зоотехнических норм). В разные фазы постнатального онтогенеза были использованы общепринятые кормовые рационы, разработанные в зависимости от физиологического состояния и возраста норок, а также времени года [2].
В эксперимент включили физиологически здоровых самцов (п=20), МТ которых, а также гематологические показатели (гемоглобин и общий белок) находились в пределах нормы и соответствовали возрасту.
Физиологическое состояние норок контролировали по результатам периодических клинических исследований (взвешивание, оценка состояния кожного и волосяного покрова, гематологических показателей). Пробы цельной крови брали у зверей в переходную фазу постнатального онтогенеза — в возрасте 30 суток; в фазы естественного питания — 90 суток; 7 месяцев (наступление половой зрелости); 12 месяцев (формирование зрелого тела), то есть в сроки, которые наиболее полно характеризуют морфофизиологическое становление макроорганизма, его органов, тканей и систем. Морфологический состав крови, взятой у зверей из вены хвоста по утрам до кормления, определяли с использованием общепринятых методов [3]. Содержание макро- и микроэлементов — K, Ca, Mg, Na, P, Co, Cu, Cr, Fe, I, Mn, Se, Zn в цельной крови оценивали посредством атомной эмиссионной и масс- спектрометрии на приборах 0ptima-2000 DM и ELAN-9000 (Perkin-Elmer, USA) [9]. Данные, полученные в опытах, подвергали биометрической обработке [8] с вычислением общепринятых констант с использованием программного обеспечения MS Office 2003, с использованием пакета программ Microsoft Office 2003, Clarity Chrom 305.
Результаты и обсуждение
В минеральном составе крови норок помимо таких макроэлементов, как P, Ca, K, Na, Mg в большем количестве содержались микроэлементы — Fe, Cu, Mn, Se, I и Zn; концентрация остальных элементов не превышала 1 ммоль/л (табл.).
Из-за несовершенных механизмов нервно-гуморальной регуляции водно-солевого обмена в переходную фазу, что обусловливает высокую гидро- и ионолабиль-ность организма, норки в это время способны быстро терять и депонировать воду и минеральные элементы в виде солей [11, 18].
Именно в переходную фазу у норок в крови сохраняются достаточно высокие концентрации таких элементов, как K, Na (см. табл.), регулирующих осмотическое давление и обменные процессы в клетке, играющих существенную роль при транспортировке различных веществ: аминокислот, глюкозы из окружающей клет-
Изменение минерального состава крови у стандартных норок в разные фазы постнатального онтогенеза
Содержание макро- и микроэлементов, ммоль/л стандартных норок разного возраста (М ±т) , в крови
Элемент Возраст норок, мес
1 3 7 12
Са 3,5±0,4 4,2+0,5» 1,6+0,2***, *** 2,0+0,3»,***,**
Со 0,000099+0,000005 0,000045+0,000002*** 0,000027+0,000002***,*** 0,000086+0,000004***,***,»
Сг 0,00039±0,00004 0,0010+0,0001*** 0,00023+0,00002***,** 0,00037+0,00003***,***,»
Си 0,0123+0,0007 0,021+0,001*** 0,0083+0,006*,» 0,0053+0,0003***,***,***
Fe 7,9+0,5 11,3+0,7*** 7,8+0,5***,» 5,9+0,4**,***,**
I 0,0039+0,0004 0,0063+0,0005** 0,0021+0,0002***, *** 0,0015+0,0002*,***,***
К 34±2 36+2», 44+3*,* 29+2***,*, ,
Мд 1,23+0,07 0,64+0,04*** 0,67+0,04?,*** 0,70+0,03»,»,***
Мп 0,0114±0,0007 0,0093+0,0006* 0,0035+0,0002***,*** 0,027+0,002***,***,***
N8 91+7 82+7» 103 +7* 94+7»,»,,
Р 21+2 11+1*** 18+2**,?, 4,8+0,5***,***,***
Эе 0,0048+0,0005 0,0063+0,0006* 0,0028+0,0003***,** 0,0018+0,0002*,***,***
Zn 0,24+0,02 0,89+0,06*** 0,58+0,04***,*** 0,44+0,03*, ***,***
Примечание. Сравнивали межвозрастные различия между группами: 1 мес и 3 мес (одна серия звездочек); 7-месячных норок сравнивали с 3-месячными и с 1-месячными (две серии звездочек); 12-месячных животных сравнивали с 7-месячными, 3-месячными и одномесячными норками (три серии звездочек - последний столбец таблицы). Достоверно: * р<0,05; ** р<0,01; ***р<0,001; # — недостоверно
ку среды, активирующих ферменты, катализирующие заключительные этапы синтеза белков [6, 10, 11], а также Mg (см. табл.), являющегося важнейшим фактором активации ферментов окислительного фосфорелирова-ния, в том числе АТФазы и биостимулятором процессов биосинтеза белков [6]. По-видимому, максимальная концентрация Mg и достаточно высокое содержание К и № в крови обусловлены интенсивными обменными процессами в организме быстро растущих в этом возрасте норок [4, 5]. Дальнейшее совершенствование органов и тканей в процессе роста и развития сопровождается уменьшением содержания общей и внутриклеточной воды и увеличением количества внеклеточной [3, 18]. При этом концентрация Mg в крови норок уменьшается, а содержание К и № сохраняется на высоком уровне и с возрастом изменяется мало.
В период от рождения до 3 месяцев у норок увеличивается длина тела, обхват груди, МТ [1]. Повышенная в указанный период в крови у норок концентрация макроэлементов (Mg, Са, Р, Na и К) способствует становлению скелетно-мышечного аппарата [10], нервной ткани [10], а также зубной системы, формирование которой завершается к переходу норок на дефинитивный тип питания [1, 3]. Полученные результаты свидетельствуют, что к 3-м месяцам в крови норок достигает максимальных значений концентрация Zn и Си, которые наряду с макроэлементами стимулирует косте-образование, обеспечивая остеогенез и активность остеобластов [11].
Для интенсивного роста стандартных норок необходимы незаменимые аминокислоты — лейцин, изолей-цин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин, аргинин и гистидин, которые в организме норок не образуются и поэтому должны поступать с кормом [7], поскольку организм молодняка норок в ранние фазы постнатального онтогенеза ограничен в своих возможностях превращать одну аминокислоту в другую. Для синтеза специфических белков [12, 19], без которых невозможно структурно-биохимическое и функциональное становление органов и тканей, необходимо достаточное содержание Со, являющегося кофермен-том энзимов, катализирующих реакции трансаминиро-вания, а также биосинтез гемсодержащих белков (гемоглобина, цитохромов, каталаз) [12]. Поэтому в анаболическую фазу синтеза белка, когда у норок интенсивно увеличивается МТ, мы отметили в их крови максимальное содержание Со (см. табл.). Необходимые
для норок аминокислоты образуются в организме путем дезаминирования, переаминирования, декарбокси-лирования с участием кобальтсодержащих сывороточных ферментов — трансаминаз, максимальная активность которых (АсАТ и АлАТ) отмечена в период роста и развития (возраст 2 и 3 месяца) [14].
Для поддержания нормальной жизнедеятельности норкам требуется определенное количество обменной энергии, зависящее в первую очередь от интенсивности основного обмена и отражающего величину теплопродукции зверей, которая изменяется в зависимости от возраста, размера, МТ, времени года, физиологического состояния [2]. Высокий уровень теплообмена, энергетических затрат на единицу МТ, что служит важной особенностью норок в ранние фазы постнатального онтогенеза, обусловливают повышенные потребности органов и тканей в кислороде [1]. Полученные результаты свидетельствуют, что наиболее высокие концентрации Fe, Си, Mn и Zn в крови молодняка норок в переходную фазу и фазу становления естественного питания пост-натального онтогенеза (до 3-х месячного возраста) необходимы для обеспечения наиболее интенсивного обмена белков, углеводов и жиров, поскольку эти микроэлементы входят в состав цитохромов, образующих цитохромоксидазы Fe и Си, Mn- и Zn-протеидов и кар-боангидраз [11]. С увеличением размеров тела, объема легких и сердца в период от рождения до 3-месячного возраста у норок возрастает потребность в кислороде и микроэлементах, обеспечивающих его перенос в органы и ткани [6, 10...12]. Результаты нашего исследования показали, что в крови возрастают концентрации Fe (переносчик кислорода, стимулирует кроветворение, содержится в гемоглобине, миоглобине, ци-тохромах), Си (катализирует включение железа в гем), Со (осуществляет биосинтез цитохромов и каталаз, регулирует гемопоэз), Zn (входит в структуру инсулина и кортикотропных гормонов гипофиза), I (необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, влияющих на регуляцию и протекание липидного, белкового и углеводного обменов) [6, 10.12, 17], а также 8е (влияет на резистентность эритроцитов и предохраняет внутриклеточные структуры от повреждения радикалами кислорода, соединения которого также регулируют обмен витаминов А, С, Е и К в организме животного) [15]. Содержание в крови одномесячных и трехмесячных норок в максимальной концентрации перечисленных микроэлементов, по-видимому, объясняется участием последних во всех названных процессах (см. табл.1).
Таким образом, усиленный рост молодняка норок, обусловленный высоким уровнем протекающих в их организме окислительных процессов, сопровождается интенсивным обменом белков, жиров и углеводов, воды, солей и энергии [17]. Можно предположить, что установленные концентрации всех макро- и микроэлементов были максимальными в фазы наиболее интенсивного роста и развития, то есть в переходную и стадию естественного питания (до 3-х месяцев). В этом возрасте прогрессивная стадия развития характеризуется интенсивным белковым обменом, изменением его анаболической фазы синтеза, положительным азотистым балансом, что обеспечивается Na-, К-содержа-щими ферментами [10, 11]. Интенсивная фаза роста сопровождается также высокой функциональной актив-
В.И. Максимов, И.Н. Староверова, А.Н. Балакирев
ностью желез, в которых синтезируются ферменты и гормоны, обеспечивающие процессы анаболизма, что приводит к увеличению содержания белков в тканях, а также гликогена, липидов, изменению аминокислотного состава суммарных белков тканей, минеральной композиции и состава нейтральных жиров, что сопровождается совершенствованием метаболических процессов [3, 14].
К возрасту 7...8 месяцев прекращается интенсивный рост норок, уже полностью сформированы органы и ткани, стабилизируются обменные процессы, развивается репродуктивная система, формируется зимний волосяной покров [1]. Полученные результаты свидетельствуют, что в этом возрасте в крови стандартных норок концентрация таких микроэлементов, как I, Мп и Zn, влияющих на воспроизводительную функцию, и активность половых гормонов [11] имеют более низкие значения, чем у норок в возрасте 1 и 3 месяцев, но, очевидно, эти значения достаточны для развития репродуктивной системы, по крайней мере, у самцов. С развитием воспроизводительной функции завершается и формирование зимнего волосяного покрова. В крови норок сохраняются достаточно высокие концентрации Си — микроэлемента, входящего в состав тиро-зиназы, обеспечивающей образование пигментов кожи и шерсти [11, 12], а также Zn, участвующего в синтезе кератина и коллагена в кожно-волосяном покрове у животных [4, 10, 11].
К 7.10 месяцам у норок снижается интенсивность обмена веществ, что связано с биологической особенностью пушных зверей: у них метаболизм протекает с разной скоростью в зависимости от сезона и продолжительности светового дня. Повышение функциональных возможностей белково-, жиро- и углеводно-образовательных систем организма сопровождается к 7.12 месяцам стабилизацией содержания белков и аминокислот, липидов, углеводов, минеральных веществ, ферментов в тканях и органах, форменных элементов крови, гемоглобина. Концентрации макро- и микроэлементов в крови снижаются и также стабилизируются к этому возрасту. В возрасте 12 месяцев заканчивается физиологическое созревание всего организма животного, осуществляется весенняя линька. Тогда же снижается интенсивность пищеварения, обмена веществ и энергии, указанный процесс сопровождается уменьшением функционального напряжения сердечнососудистой, дыхательной, выделительной и системы крови, что обусловлено завершением структурно-функционального становления органов и механизмов регуляции [4, 14]. Проведенные исследования показали, что в этом возрасте норкам уже не требуется такого количества минеральных элементов, как в фазы интенсивного роста и развития, поэтому концентрации всех макро- и микроэлементов, за исключением Zn, минимальны.
Выводы
Обменные процессы в организме норок в период пост-натального развития протекают неравномерно [12], что отражается на минеральном составе всех органов и тканей, включая кровь [1, 2, 4, 10]. Каждая фаза постнаталь-ного онтогенеза стандартной норки в силу неравномерности развития организма характеризуется определенным (референтным) минеральным составом крови, макро- и
30 рвж • схж
микроэлементы которой выполняют различные физиологические функции. Их баланс в макроорганизме обеспечивается поступлением и извлечением их в оптимальных количествах из кормовых рационов [3].
Библиография
1. Абрамов, М.Д. Закономерности роста и вопросы питания в постнатальном онтогенезе молодняка норок [Биология и ветеринария пушных зверей и кроликов] / М.Д. Абрамов. — пос. Родники Московской обл.: НИИПЗиК им. В.А.Афанасьева, 1981. — С. 78-85.
2. Балакирев, Н.А. Нормы затрат кормов для пушных зверей и кроликов: справ. пособие / Н.А. Балакирев, В.Ф. Кладовщиков. — М.: ГНУ НИИПЗК им. В.А. Афанасьева, 2007. — 185 с.
3. Берестов, В.А. Биохимия и морфология крови пушных зверей / В.А. Берестов. — Петрозаводск: Карелия, 1971. — С. 21-41, 99-101.
4. Берестов, В.А. Минеральный состав волосяного покрова норок и песцов. Сравнительная характеристика / В.А. Берестов, Н.В. Тюрнина, Н.Н. Тютюнник. — Петрозаводск: Карелия, 1984. ?160 с.
5. Берестов, В.А. Клиническая биохимия пушных зверей: справ. пособие / В.А. Берестов. — Петрозаводск: Карелия, 2005. — С. 18-42.
6. Воробьев, В.И. Минеральные вещества в жизни кроликов: монография / В.И. Воробьев, Л.И. Ульихина. — Астрахань: ЦНТЭП, 2007. — 128 с.
7. Журавлев, Д.Н Свойства белка кормов [Аминокислотное питание пушных зверей] / Д.Н Журавлев // Кролиководство и звероводство. — 1999. — N.6. — С. 9-11.
8. Лакин, Г.Ф. Биометрия.-М.:Высшая школа, 1990.-212 с.
9. Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спект-рометрии с индуктивно связанной плазмой: метод. указ. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. — 56 с.
10. Позывайло, О.П. Биохимия водно-минерального обмена [Водно-минеральный обмен у животных: уч.-метод. пособ.] / О.П. Позывайло, Д.В. Елисейкин, Д.Т. Соболев. — Витебск: УО ВГАВМ, 2007. — 27 с.
11. Самохин, В.Т. Профилактика нарушений обмена микроэлементов у животных / В.Т. Самохин. — Воронеж: ВГУ, 2003. — 35 с.
12. Скрынникова, Т.И. Микроэлементозы молодняка сельскохозяйственных животных: учеб. Пособие /Т.И. Скрынникова, В.А. Есепенок. — М.: МГАВМиБ, 2006. — 28 с.
13. Староверова, И.Н. Изучение минерального состава волосяного покрова песцов с нормальным инарушенным мехообразованием / И.Н. Староверова, В.И. Максимов, С.Ю. Зайцев, В.В. Егоров, М.А. Кордонская // Ветеринарная медицина. — 2009. — №3. — С. 47-49.
14. Тютюнник, Н.Н. Биохимические тесты в оценке физиологического состояния пушных зверей / Н.Н. Тютюнник // Актуальные проблемы ветеринарной науки: тез. докл. — М.: МГАВМиБ, 1999. — С. 227-229.
15. Филимонкова, А.Н. Влияние селенита натрия на изоферментные спектры лактатдегид-рогеназы органов пушных зверей [Норки, вуалевые песцы, серебристо-черная лисица] / А.Н. Филимонкова, А.Р. Унжаков, С.Н. Калинина // Современные проблемы и методы экологической физиологии и патологии млекопитающих, введенных в зоокульту-ру: матер.!У междунар. симп. — Петрозаводск, 2009. — С.287- 291.
16. Balakirev, A.N. Mineral metabolism, taking place ln different phases of postnatal ontogénesis ¡n standard minks hair covering / A.N. Balakirev, I.N. Staroverova, V.!. Maksimov // Orel State Agrarian University. — 2014. — N. 1(146). — P.17-21.
17. Bis-Wencel, H. The level of some plasma oxidative state indices in farmed minks and the histopathological picture of their internal organs / H. Bis-Wencel, L. Saba, 0. Ondrasovico-va, W. Wnuk, M. Pyzik-Moleda // Folia veterinaria. — 2005. — V. 49. ?N. 3 (suppl.). — P. 45-47.
18. Eriksson, L. Effect of dietary NaCl on the water and electrolyte balance on milk / L. Eriksson, M.H. Valtonen, J. Makela // Scientifur. — 1984. — V. 8. — N 3. — Р. 228-229.
19. Pasanen, S. Kan man dra nytta av sjubbens vintersomn? / S. Pasanen, J. Asikainen, H. Korhonen // Finsk Palstidskr. — 1993. — N. 12. — S. 298-299.
SUMMARY
V.I. Maximov, I.N. Starovierova, A.N. Balakirev
Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology named after K.I. Skryabin (Moscow).
Change of Mineral Composition of Standart Mink Blood in Different Phases of Postnatal Ontogenesis. It is found that the exchange processes in various organs and tissues in the body of mink as a whole with their postnatal development to occur unevenly, which is reflected both in the mineral composition of organs and tissues, including blood. In each phase of postnatal ontogenesis in the body because of the uneven development of the standard mink characterized by certain (reference) mineral composition of blood, macro-and micronutrients which operate in the animal body a variety of physiological functions and the balance of which is provided in the body of animals entering and retrieving them in optimal quantities of feed rations.
• № 4/2014
