CC BY
9УДК550.47: 546.23: 591.1 (470 67)
Г.И. Гиреев1, Ш.К. Салихов2, С.Г. Луганова1
Метаболизм у овец при геохимическом селенодефиците
Дагестанский государственный педагогический университет 2Прикаспийский институт биологическихресурсов;salichov72@mail.ru
Селеновый статус пастбищных экосистем посредством биогеохимической связи влияет на обмен веществ овец. Дисбаланс в окружающей среде селена с другими микроэлементами вызывал модификации в минеральном, аминокислотном и белковом обмене, изменение активности ферментов в организме и в итоге приводил к болезни овец.
Ключевые слова: почва, селенодефицит, овцы, метаболизм, миопатия.
Микроэлементный состав окружающей среды обусловлен особенностями геохимии природных зон. Физиологическое состояние животных определяется уровнем био-фильных элементов в пищевой цепи: почва-вода-растения. Баланс микроэлементов в организме влияет на метаболизм, нарушение которого приводит к возникновению заболеваний.
Так как для Дагестана, как и для других регионов Земли, присуща мозаичность содержания химических элементов в окружающей среде, в республике отмечено распространение ряда эндемических заболеваний сельскохозяйственных животных, обусловленных недостатком одних и избытком других микроэлементов в окружающей природной среде [1-4].
Селенодефицит в окружающей биогеохимической среде, кормах предопределяет распространение ряда заболеваний животных, в том числе беломышечной болезни [5]. При этом происходит нарушение минерального и витаминного обмена, который обусловлен дефицитом в рационе питания селена, йода, кобальта, меди, марганца, витаминов Е, А, В, а также серосодержащих аминокислот - цистеина и метионина.
Цель настоящего исследования - изучение минерального, аминокислотного, белкового обмена и активности окислительно-восстановительных ферментов в норме и при патологии у овец в условиях пастбищных экосистем Рутульского и Тляратинского районов горного Дагестана.
Актуальность проблемы обусловлена тем, что овцеводство является одним из основных направлений животноводства Дагестана, и встречающиеся здесь патологии животных наносят огромный ущерб животноводству республики.
В задачи исследования входило:
1. Изучение миграции Си, Со, Zn, Мп, Мо, Se, S, I в биогеохимической цепи: почва-растение-животное.
2. Определение микроэлементного, аминокислотного, ферментативного, белкового обмена в организме овец в норме и при патологии.
Материалы и методы исследования
Было изучено содержание микроэлементов в почвах и растительности пастбищ Рутульского района, где была зарегистрирована беломышечная болезнь ягнят, и пастбищ Тляратинского района, где данная патология не встречалась. Для проведения опыта были подобраны 20 больных (Рутульский район) и 20 здоровых ягнят (Тляратинский район). У ягнят и овцематок до убоя брали кровь для определения аминокислотного состава и белковых фракций (альбумины, глобулины). После убоя проводили патолого-анатомический осмотр и определяли в органах содержание микроэлементов, активность ряда металлоферментов и содержание сульфгидрильных групп.
Общее содержание микроэлементов в почве, растительности и тканях животных (озолением) определяли колориметрическим методом Г61, селен - флуорометрически Г71, содержание подвижных форм микроэлементов в почве определяли на приборе AAS Hitachi 170-70. Белковые фракции определяли методом электрофореза. Определение активности ферментов проводили по Г81: каталазы (в мл О2 на 1 г в-ва /мин) и перокси-дазы (время в сек обесцвечивания индигокармином), ксантаноксидазы (время обесцвечивания метиленовой сини в сек), сульфидоксидазы (мкМ тиосульфата натрия в мг белка в час). Свободные аминокислоты определяли по Г91.
Результаты и обсуждение Концентрация микроэлементов в компонентахбиосферы Дагестана заметно отличается в зависимости от места отбора образцов Г10—121.
Содержание микроэлементов в компонентах исследованных нами пастбищных экосистем также отличалось (табл. 1). Содержание валовых и подвижных форм микроэлементов в почвах Рутульского района в сравнении с почвами Тляратинского района было ниже, за исключением Мо, по которому наблюдалась противоположная картина.
Таблица 1. Содержание микроэлементов в почвах и растительности горного _Дагестана, мг/кг сухого вещества п -10_
Объектисследования Медь Кобальт Цинк Марганец
почва общее содержание 20,1 ± 1,6 26,0 ± 1,2 5,2 ± 0,2 8,2 ± 0,4 24,5 ± 1,2 30,0 ± 1,4 275 ± 5,7 400 ± 7,1
подвижная форма 0,4 ± 0,01 0,52 ± 0,01 0,2 ± 0,02 0,42 ± 0,03 0,96 ± 0,004 2,4 ± 0,01 18,7 ± 1,2 30,1 ± 1,6
Растительность 5,4 ± 0,2 6,8 ± 0,2 0,16 ± 0,02 0,23 ± 0,01 30.0 ± 0,6 35.1 ± 0,3 13,5 ± 0,4 30,0 ± 0,3
Сумма в органах 37,4 47,3 0,26 0,36 138,4 167,6 7,01 ± 0,02 7,54 ± 0,02
Объектисследования Молибден Селен Сера Иод
почва общее содержание 6,3 ± 0,2 4,2 ± 0,03 0,08 ± 0,001 2,16 ± 0,02 0,26 ± 0,015 0,3 ± 0,02 1,64 ± 0,02 2,1 ± 0,03
подвижная форма 0,2 ± 0,001 0,08 ± 0,002 — — —
Растительность 1,22 ± 0,02 0,21 ± 0,02 0,005 ± 0,002 0,023 ± 0,002 0,02 ± 0,001 0,03 ± 0,003 0,15 ± 0,02 0,2 ± 0,02
Сумма в органах 2,3 0,97 330,4 458 502 587 413,2 456,5
Примечание:в органах: Си, Со, 2п, Мп, Мо - мг/кг; Se, I - мкг %; S - мг %.В таблицах 1-5: в числителе - Рутульский район, в знаменателе - Тляратинский район.
Содержание и соотношение антагонистов и синергистов микроэлементов в растительности пастбищ являются основными причинами поражения животных эндемическими заболеваниями и влияют на биохимические и физиологические процессы в организме. Среднее содержание микроэлементов в растениях пастбищ Рутульского района было ниже, а Мо выше, чем в растениях Тляратинского района. Сумма в органах Си, Со, 2п, Бе, Б и I (печень, селезенка, легкие, сердце, почки) ниже, а Мо - выше у больных овец (табл.2). Особенно низкое содержание отмечено по Бе.
Таблица 2. Содержание микроэлементов в органах овец (в числителе -с патологией, в знаменателе - здоровых).« - 10
Объект исследования Медь, мг/кг Кобальт, мг/кг Цинк, мг/кг Марганец, мг/кг
Печень 20,4 ± 4,1 26,4^2,4 0,054 ± 0,04 0,084^0,002 32,6 ± 2,4 40,4^2,4 1,2 ± 0,2 1,3 ± 0,1
Селезенка 6,2 ± 0,2 8,1^0,6 0,034 ± 0,002 0,054^0,002 28,8 ± 1,6 36,4^0,8 1,42 ± 0,4 1,5 ± 0,3
Легкие 4,2 ± 0,12 5,6^0,4 0,062 ± 0,008 0,086^0,006 24,6 ± 1,4 28,6^.2,16 1,72 ± 0,36 1,86 ± 0,2
Сердце 2,8 ± 0,4 3,1^0,16 0,066 ± 0,002 0,090^0,002 20,0 ± 0,9 25,4_±_1,2 1,4 ± 0,02 1,52 ± 0,3
Почки 3,8 ± 0,6 4,1_±_0,21 0,046 ± 0,002 0,052^0,002 32,4 ± 1,6 36,8_±_1,24 1,27 ± 0,14 1,36 ± 0,14
Объект исследования Молибден, мг/кг Селен,мкг % Сера,мг % Йод,мкг %
Печень 0,5 ± 0,02 0,23^0,02 50,4 ± 8,0 90^6,4 140 ± 6,0 160^5,2 862 ± 12,0 1114^14,0
Селезенка 0,4 ± 0,01 0,17^0,01 82 ± 6,0 108^8,4 110 ± 5,0 140^8,4 791 ± 12,0 912^18,0
Легкие 0,3 ± 0,02 0,21^0,01 64 ± 4,0 82^7,0 82 ± 7,0 96^7,0 906 ± 10,0 911^16,0
Сердце 0,6 ± 0,01 0,12^0,02 70 ± 6,0 95^8,0 94 ± 5,4 112^11,0 810 ± 11,0 820^12,0
Почки 0,34 ± 0,04 0,24^0,03 64 ± 5,0 83^7,0 76 ± 4,2 88^7,0 763 ± 14,0 818^14,0
При сравнении содержания аминокислот в растительности, сыворотке крови ягнят и овцематок Рутульского района (табл. 3), где новорожденные ягнята болеют беломы-шечной болезнью, с аналогичными объектами исследований Тляратинского района выявлено, что концентрация всех незаменимых аминокислот в растительности пастбищ и сывороткекрови здоровых ягнят и овцематок Тляратинского района выше.
Таблица 3. Содержание незаменимых свободных аминокислот в растительности пастбищ (г/кг сухого вещества) и сыворотке крови овец (мг %)« = 10
Объект исследования Валин Лейцин Фенилланин Аргинин
Растительность 1,31 ± 0,04 1,5 ± 0,2 1,8 ± 0,2 2,7 ± 0,21 0,59 ± 0,02 1,83 ± 0,1 1,2 ± 0,04 1,83 ± 0,2
Сыворотка крови ягнят 2,42 ± 0,1 2,8 ± 0,2 1,8 ± 0,2 2,62 ± 0,01 1,26 ± 0,2 1,48 ± 0,03 0,7 ± 0,01 0,86 ± 0,01
Сыворотка крови маток 1,52 ± 0,1 1,71 ± 0,01 1,62 ± 0,2 1,65 ± 0,03 0,64 ± 0,05 0,8 ± 0,04 0,32 ± 0,02 0,35 ± 0,01
Объект исследования Лизин Цистеин Гистидин Метионин
Растительность 0,5 ± 0,02 0,30 ± 0,02 0,31 ± 0,02 0,26 ± 0,02
1,74 ± 0,02 0,5 ± 0,02 1,0 ± 0,2 0,42 ± 0,01
Сыворотка крови ягнят 0,78 ± 0,02 0,83 ± 0,03 0,12 ± 0,02 0,52 ± 0,01 0,35 ± 0,04 0,9 ± 0,03 0,4 ± 0,02 0,76 ± 0,03
Сыворотка крови маток 0,28 ± 0,03 0,31 ± 0,02 0,22 ± 0,01 0,38 ± 0,01 0,32 ± 0,02 0,28 ± 0,02 0,44 ± 0,03 0,61 ± 0,01
При низком содержании Бе в почвах поступление их в растения уменьшается, что вызывает голодание их в отношении Бе. При этом синтез цистеина и особенно метио-нина резко замедляется. При выпасе на таких пастбищах овцы получают низкое количество серосодержащих аминокислот, что является причиной заболевания ягнят.
Наряду с различным содержанием и соотношением микроэлементов в организме больных новорожденных ягнят и контрольных (здоровых) наблюдается изменение активности окислительно-восстановительных ферментов в их организме (табл.4).
У больных животных в скелетной мускулатуре, печени и головном мозге по сравнению со здоровыми особями резко снижена активность каталазы, пероксидазы и сульфидоксидазы и уменьшены активность ксантиноксидазы и количество суль-фгидрильных групп. Высокая активность ксантиноксидазысвязана с высоким содержанием в органах и тканях больных ягнят молибдена, который является главным активатором этого фермента, а понижение активности каталазы связано с низким содержанием меди, кобальта, селена и серы в растительности пастбищ.
Таблица 4. Активность ферментов в организме новорожденных ягнят, больных
беломышечной болезнью и здоровых
Ферменты Мышцы Печень Головной мозг
больные здоровые больные здоровые больные здоровые
Каталаза 0,48 ± 0,02 2,0 ± 0,3 0,62 ± 0,04 2,6 ± 0,3 0,18 ± 0,01 1,14 ± 0,3
Ксантиноксидаза 8,6 ± 0,6 2,4 ± 0,1 1,8 ± 0,5 1,4 ± 0,2 11,6 ± 2,1 3,8 ± 0,4
Пероксидазный индекс 0,42 ± 0,01 2,52 ± 0,3 0,64 ± 0,02 2,7 ± 0,3 0,2 ± 0,02 0,9 ± 0,03
Сульфидоксидаза 0,42 ± 0,003 0,9 ± 0,02 0,52 ± 0,03 1,2 ± 0,2 0,018 ± 0,004 0,052 ± 0,002
Сульфгидрильные группы 68,4 ± 4,6 28,4 ± 2,6 73,6 ± 6,4 18,2 ± 3,6 58,6 ± 5,4 22,4 ± 3,4
Было также выявлено, что содержание сульфгидрильных групп зависит от концентрации селена, серы, меди, кобальта, цинка и молибдена в организме животных. Установлено, что чем больше молибдена и ниже других микроэлементов, тем больше сульфгидрильных групп в органах новорожденных ягнят. Учитывая, что уровень общего белка и его фракционный состав в сыворотке крови животных изменяется в зависимости от физиологического состояния организма, можно их значения использовать для диагностики патологического состояния.
Было выявлено (табл. 5), что заболевание ягнят сопровождается изменениями в белковой картине крови, зависящей от тяжести течения заболевания.
В крови у больных ягнят сравнительно мало незаменимых аминокислот,общего белка и глобулина и высокое содержание альфа- и бета-глобулина, что обусловлено низким содержанием Бе, Б, Си, Со, 2п и высоким Мо в кормах.
Таблица 5. Показатели общего белка и белковых фракций в сыворотке крови _ овец с патологиейи из контрольной группы, п = 10_
Общий Альбумин, Глобулины, % А/Г
белок, % % альфа бета гамма
Овцематки, родившие больных ягнят
Овцематки контрольной группы
5,6 ± 1,0 40,2 ± 3,8 20,4 ± 2,0 23,1 ± 1,8 16,4 ± 1,3 0,66
7,2 ± 0,4 46,4 ± 4,6 14,2 ± 1,1 14,8 ± 1,6 24,6 ± 2,2 0,86
Больные ягнята
Здо ровые ягнята контрольной группы
5,2 ± 0,6 38,4 ± 3,1 24,0 ± 2,6 16,8 ± 2,0 20,8 ± 1,9 0,62
6,0 ± 0,2 42,1 ± 2,1 19,7 ± 1,8 14,5 ± 0,8 23,7 ± 1,4 0,73
Внешним проявлением болезни было нарушение координации движений, что выражалось в шаткости, парезах, параличе, одышке, брадикардии, утомляемости. Животные почти все время лежали, плохо ели, вес был низкий, ребра, позвоночник, нарушенные узлы подвздошной кости и бугры седалищных костей резко выступали, отсутствовал сосательный рефлекс. При внутреннем осмотре у больных животных наблюдались патологические изменения в селезенке, желчном пузыре, сердце, легких, характерные для патологии беломышечной болезни. Под твёрдой мозговой оболочкой имелись небольшие кровоподтёки, она была сращена с черепной крышкой. Большие полушария головного мозга уменьшены в объеме, извилины их сплющены.
Заключение
В результате исследования была выявлена биогеохимическая роль селена в развитии патологии-беломышечной болезни овец Рутульского района Республики Дагестан. Вместе с тем отмечено и немаловажное значение в развитии проанализированной патологии и других макро- и микроэлементов. Так, выявлена роль недостатка кобальта, меди, йода, цинка, серы и избытка молибдена. Таким образом, дисбаланс биофильных элементов в окружающей среде и как следствие нарушение обмена веществ у овец в Рутульском районе является биогеоценотической патологией.
Литература
1. Джамбулатов З.М., Луганова С.Г., Салихов Ш.К., Гиреев Г.И. Влияние антагонизма и синергизма микроэлементов на возникновение эндемических заболеваний животных // Материалы Межд. НПК «Современные проблемы биологии и экологии животных», Махачкала, 4-6 марта 2011 г. - Махачкала, 2014. -С. 436-438.
2. Луганова С.Г., Салихов Ш.К., Гиреев Г.И. Роль дисбаланса микроэлементов (B, Mo, Cu, Co) в биогеохимической цепи в возникновении борных энтеритов животных // Вестник ДГУ. - 2012. - Вып. 1. - С. 155-160.
3. Луганова С.Г., Гиреев Г.И., Салихов Ш.К. Биогеохимические эндемии овец в Дагестане. LAP LAMBERT Academic Publishing. - Saarbrücken, 2013. - 117 с.
4. Луганова С.Г., Гиреев Г.И., Салихов Ш.К. Взаимосвязь микроэлементного состава почв Южного Дагестана и статуса организма овец // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. - Т. 18. - Вып. 3. -С. 795-799.
5. Онищук Ф.Д., Антипов В.А., Воскобойникова Т.В., Антипчук Ю.П., Деменчук Е.Ю. Связь селенодефицита с частотой возникновения патологических процессов у животных // Вестник ветеринарии. - 2005. - Т. 32, № 1. - С. 39-43.
6. Ковальский В.В.,Гололобов А.Д. Методы определения микроэлементов в органах и тканях животных, растениях и почвах.-М.: Колос, 1969. - 271 с.
7. Ермаков В.В. Флуорометрическое определение селена в продуктах животноводства, в органах (тканях) животных и в объектах окружающей среды // Методические указания по определению пестицидов в биологических объектах. - М.: ВАСХНИЛ, 1985. - С. 28-35.
8. Асатиани В.С. Биохимический анализ. Ч.1. Фотометрические методы. Газометрические методы. - Тбилиси, 1953. - 944 с.
9. Савран Е.Г. Методы бумажной хроматографии при изучении аминокислотного состава кормов // Тр. ВИФ и биохимии.- 1976. - Т.1. - С. 10-14.
10. Семенова В.В., Магомедалиев З.Г. Воздействие транспорта на накопление тяжелых металлов в почвах и растениях рода Achillea (Asteraceae) // Вестник ДГУ. -2012. - Вып. 1. - С. 118-122.
11. Магомедова М.А., Яхияев М.А., Салихов Ш.К. Содержание цинка и кобальта в почве и структура растительных сообществ альпийского пояса Дагестана // Вестник ДГУ. - 2013. - Вып. 6. - С. 136-141.
12. Омариева Л.В., Юнусова Ф.М. Аккумуляция макро-и микроэлементов лекарственными растениями из почвы // Вестник ДГУ. - 2014. - Вып. 1. - С. 139-144.
Поступила в редакцию 11 мая 2014 г.
UDC 550.47: 546.23: 591.1 (470 67)
Metabolism in sheep in geochemical selenium deficiency G.I. Gireev1, Sh.K. Salikhov2, S.G. Luganova1
]Dagestan State Pedagogical University
2Precaspian Institute of Biological Resources; salichov72@mail.ru
It has been revealed that the selenium status of pasture ecosystems affects the metabolism of sheep through biogeochemical communication. Disbalance in the environment of selenium with other micronutrients caused modifications in the mineral, aminoacid and protein metabolism, changes in the activity of enzymes in the body, which ultimately led to sheep pathology.
Keywords: soil, selenium deficiency, sheep, metabolism, myopathy.
Received11May, 2014
