CC BY
38
Особенности биохимического статуса у коров в северо-западной техногенной провинции Курганской области
Л. В. Бурлакова, к.б.н, доцент, Курганская ГСХА им. Т С. Мальцева
Сельскохозяйственные экосистемы — основной источник производства продуктов питания животного происхождения. Продуктивность животных и качество животноводческой продукции во многом зависят от особенностей биотического круговорота в сельскохозяйственных экосистемах и геохимии аграрных ландшафтов. Геохимическая обстановка, сформировавшаяся в аграрных ландшафтах, влияет на условия минерального питания растений, а через трофические цепи — на состояние животных и человека [1]. Однако несмотря на большое количество работ по изучению микробиогенных элементов в системе почва — растение — животное, многие вопросы механизма развития процессов нарушения обмена веществ при микроэлементозах до настоящего времени изучены недостаточно.
Исследования, проведенные в разных регионах России, выявили общую тенденцию: состояние животных на территориях, характеризующихся напряженной экологической обстановкой, отличается по целому ряду специфических параметров [2, 3]. Это указывает на необходимость прове-
дения исследований по изучению взаимосвязи окружающей среды и обмена веществ в организме животных на региональном уровне с учетом особенностей экологических характеристик территорий. При этом особое внимание должно уделяться изучению влияния недостатка или избытка микроэлементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей и промежуточного обмена веществ, адаптацию организмов к геохимическим условиям среды [4, 5, 6].
Все вышеперечисленное послужило основанием проведения нами комплексной оценки северозападной техногенной провинции Курганской области. Территория большей части Северо-Западного района относится к ареалу с высокой экологической напряженностью. Экологическая ситуация обусловлена трансграничными техногенными загрязнениями. Они, в свою очередь, обусловлены близостью мощной южно-уральской промышленной агломерации и преобладанием восточных и северо-восточных направлений распространения ее эмиссий как водным, так и техногенным путем.
В результате проведенных комплексных исследований нами установлено, что в условиях биопа-тогенной зоны, характеризующейся недостатком
в рационах кормления коров кобальта и избытком железа, меди, марганца, цинка, никеля, свинца и кадмия, имеют место нарушения обменных процессов у коров, отражающиеся на их продуктивности. Исследования проводили в СПХ «Красные Орлы» (д. Ипатово, с. В. Ключевское) Дал-матовского района, расположенных в экологически неблагополучной северо-западной части Курганской области. Так, для коров д. Ипатово и с. В. Ключевское характерны низкая молочность, нарушения воспроизводительной способности, рождение слабого приплода.
Кровь для исследований брали из яремной вены коров черно-пестрой породы, подобранных по принципу аналогов с живой массой 470—490 кг, в возрасте 5—6 лет, среднесуточным удоем 7—8 кг, со сроком стельности 3,0—4,0 месяца, в марте — апреле 2003 г.
Проведенные исследования биохимического состава крови коров выявили наличие нарушений метаболизма. Установлено незначительное снижение содержания общего белка в сыворотке крови коров. Концентрация сывороточного альбумина, обладающего уникальной способностью транспортировать физиологические метаболиты, снижена по сравнению с нормативными величинами на 18—20%. Длительное воздействие на организм коров неблагоприятных факторов внешней среды привело к снижению содержания в крови бета- и гамма-глобулинов, что свидетельствует о снижении гуморального фактора естественной резистентности коров уже в первую половину стельности, в связи с чем снижается и обеспечение необходимыми пластическими материалами интенсивно развивающихся эмбрионов, что, в основном, снижает скорость их развития и предопределяет физиологическое недоразвитие телят.
Снижение биосинтеза белков, выполняющих функцию иммунобиологической резистентности в организме коров, приводит к вовлечению аминокислот в непрямое дезаминирование и пе-реаминирование, что усугубляет энергетический обмен. В результате происходит серьезная пере-
стройка нейрогуморальных и иммунных регуляторных механизмов адаптационного процесса, сопровождающаяся высокими энергетическими затратами.
Принимая во внимание тот факт, что нахождение коров в условиях загрязнения экосистем ток-сикоэлементами требует большого количества энергии для адаптации в окружающей среде, необходимо было оценить состояние углеводного обмена, так как углеводы и, в частности, глюкоза служат основным источником энергии для клеток организма. С этой целью определяли концентрацию основных метаболитов углеводного обмена — глюкозы, пировиноградной и молочной кислот.
Результаты проведенных исследований показали, что общее содержание глюкозы в крови у коров изучаемых территорий ниже физиологических величин на 14—16% (табл. 1). Такой уровень глюкозы в крови коров, на наш взгляд, имеет прямую взаимосвязь с содержанием общего белка и характером протеинограммы сыворотки крови.
Изменение уровня содержания в крови коров основных метаболитов углеводного обмена носят однонаправленный характер.
Так, если концентрация пировиноградной кислоты — основного метаболита гликолиза и глико-неогенеза — составляет 116,11+7,16 мкмоль/л у животных д. Ипатово и 119,03+7,15 мкмоль/л — у коров с. В. Ключевское, что достоверно превышает физиологическую норму на 18 и 22%, то концентрация лактата — конечного продукта гликолиза — возрастает более значительно и превышает нормативные величины в среднем на 61 и 81% соответственно. Накопление молочной кислоты указывает на дефицит кислорода в клетках, при котором метаболизм углеводов перестраивается с аэробного на анаэробный и основным путем превращения Д-глюкозы становится анаэробный гликолиз.
Анализ полученных данных по содержанию пировиноградной и молочной кислот позволяет заключить, что организм коров под воздействием
1. Показатели углеводного обмена в крови коров
Показатель Ед. изм. Катайский район Видовая норма
д.Ипатово с.В.Ключевское
Х±8х 3,02+0,11 2,86+0,05
Глюкоза Мкмоль/л % -14 -16 3,5-4
Р <0,01 <0,001
Пировиноградная Мкмоль/л Х±8х % 116,11+7,16 119,03+7,15 90-100
кислота Р +18 +22
Х±8х 1.66+0,06 2,02+0,01
Молочная кислота Мкмоль/л % +61 +81 1,0-1,2
Р <0.001 <0.001
Х±8х 14,3+0,16 15,3+0,09
Лактат/пируват Ед. % +36 +46 11,0-12,0
Р <0,01 <0,001
неблагоприятных факторов внешней среды переживает энергетический дефицит. Об этом же свидетельствуют данные по коэффициенту лактат/ пируват. Этот показатель достоверно возрастает на 36% у животных д. Ипатово и 46% в крови коров с. В. Ключевское. Все вышеизложенное свидетельствует о признаках гипоксического профиля углеводного метаболизма, несмотря на сбалансированный по протеину и сахару рацион кормления, и указывает на прямое участие в развитии гипоксии тяжелых металлов.
На наш взгляд, все вышеописанные особенности изменения углеводного обмена у коров связаны с тем, что в этот период в материнском организме происходят глубокие морфологические и физиологические изменения, которые связаны с усилением метаболических процессов в организме коров, направленных не только на мобилизацию внутриорганных источников энергообеспеченности организма матери и формируемых эмбрионов на фоне гипоксии и преимущественно анаэробного окисления углеводов, но и на выполнение пластической функции для структурообра-зования органов и тканей эмбрионов и свидетельствуют о глубоком нарушении обмена веществ в организме стельных коров, находящихся в зоне экологического неблагополучия.
Следует отметить, что гипогликемия и преимущественно анаэробное окисление углеводов способствуют усилению липолиза. В связи с этим изучение показателей липидного обмена представляет определенный интерес.
Анализ табл. 2 показывает, что у исследуемых коров отмечается тенденция к повышению концентрации общих липидов, которая составляет 6,1+0,65 и 6,4±0,25 г/л соответственно. Однако различия уровня общих липидов по сравнению с физиологической нормой достоверны только у коров с. В. Ключевское и составляют 6,3%.
Содержание холестерола также достоверно выше физиологической нормы на 47,8% в крови коров д. Ипатово и на 62% у животных с. В. Ключевское.
Наблюдаемое увеличение концентрации холе-стерола — основного регулятора гликонеогенеза, по-видимому, связано с избыточным поступлением в организм коров марганца. Наше предположение подтверждается данными А. И. Федорова и
соавторов (1986), установившими усиление синтеза ланостерина — предшественника холестеро-ла в присутствии марганца.
Приведенные выше данные показывают, что при изучении обмена веществ нельзя не учитывать состояние минерального обмена, так как многие минеральные элементы принимают участие в активации ферментов, проницаемости мембран, обеспеченности организма энергией и т.д. Дисбаланс минеральных элементов ведет к нарушению обмена веществ. Известно, что беременность самки повышает ее чувствительность к недостатку или избытку минеральных веществ (А. А. Алиев, 1997).
Как видно из табл. 3, содержание кальция в сыворотке крови коров д. Ипатово находится в пределах верхней границы видовой нормы и составляет 2,71+0,35 ммоль/л, у коров с. В. Ключевское — 2,75+0,17 ммоль/л.
Содержание фосфора в сыворотке крови у коров д. Ипатово составляет 1,55+0,75, а у коров с. В. Ключевское — 1,79+0,23 ммоль/л, что соответствует верхней границе физиологической нормы.
Подобные концентрации содержания кальция и фосфора можно, по-видимому, объяснить тем, что эти элементы необходимы для роста и развития плода. Они поступают в организм плода из материнского организма. В ответ на это в организме самки включаются компенсаторные механизмы мобилизации кальция и фосфора из костяка, с целью подержания их на определенном уровне в крови.
С обменом кальция и фосфора тесно связан обмен магния. Он является основным компонентом внутриклеточной среды. В наших исследованиях концентрация магния составляет 1,12+0,03 ммоль/л и 1,18+0,01 ммоль/л соответственно по сравниваемым хозяйствам и соответствуют нормативным показателям.
Концентрации железа, цинка в крови исследуемых коров повышена, причем наиболее интенсивное увеличение отмечается в концентрации железа, уровень которого составляет 31,25+2,15 (Р<0,01) и 29,1 + 1,94 мкмоль/л (Р<0,01) соответственно, что превышает физиологическую норму на 73,6 и 61,7%.
В наших исследованиях концентрация меди в
2. Показатели липидного обмена в крови коров
Катайский район Видовая норма
д.Ипатово с.В.Ключевское
Общие липиды, г/л Х±8х 6,1±0,65 6,4±0,25
% Р +4,8 >0,5 +6,3 <0,05 5,87±0,48
Холестерол, моль/л Х±8х % 5,79±0,02 +47,8 6,99±0,04 +62 4,39±0,34
Р <0,01 <0,001
3. Показатели минерального обмена в крови коров
Показатель Катайский район Видовая норма
д.Ипатово с.В.Ключевское
Кальций, мкмоль/л Х+8х % к норме Р 2,71±0,35 >0,5 2,75±0,17 >0,5 2,5-2,75
Фосфор, мкмоль/л Х±8х % к норме Р 1,55±0,17 >0,5 1,69±0,23 >0,5 1,2-1,7
Х±8х 1,18±0,01
Магний, мкмоль/л % к норме 1,12±0,05 +7,0 0,8-1,15
Р >0,5
Х±8х 31,25±2,15 29,1±1,94
Железо, мкмоль/л % к норме +73,60 +61,72 16-20
Р <0,001 <0,001
Х±8х 15,21±0,09 15,83±0,12
Медь, мкмоль/л % к норме +4,8 +7,9 14-15
Р >0,5 >0,5
Х±8х 34,51±0,08 36,15±0,04
Цинк, мкмоль/л % к норме + 50,0 +57,17 20-26
Р <0,01 <0,01
Х±8х 4,48±0,21 4,95±0,18
Марганец, мкмоль/л % к норме +23,76 +36,74 2,7-4,55
Р >0,5 <0,5
крови коров превышает нормативные величины на 4,8—7,9% соответственно.
Повышенная концентрация марганца в крови исследуемых коров 4,48+0,21 и 4,95+0,18 мкмоль/л соответственно по группам вероятно обусловлена неблагоприятным воздействием окружающей среды.
Относительно высокое содержание цинка, установленное в кормах хозяйств, оказало влияние на уровень содержания его в крови коров.
Таким образом, проведенные исследования биохимического статуса коров выявили нарушение метаболизма в белковом, углеводном, липидном и минеральном обмене животных в условиях биопатогенной зоны.
Литература
1 Ковальский, В. В. и др. Краткий обзор результатов исследо-ванийпо проблемам микроэлементов за 1980 год // Микроэлементы в СССР. - 1982. - № 23. - С. 3-11.
2 Кашин, А. С. Стратегия современной детоксикации ксенобиотиков антропогенного происхождения // Тез. докл. на-учн. конф., посвящен. 50-летию Алтайской НИВС / Алтай-ск.НИВС. - 1997: Ассоциативные инфекции с.-х. животных и новые подходы к их ликвидации. - С. 97-99.
3 Шкуратова, И. А. Эндемическая патология крупного рогатого скота на Среднем Урале // Вестник ветеринарии. -1999. - № 14 (3/99). - С. 36-38.
4 Кабыш, А. А. Влияние на организм животных недостатка и избытка микроэлементов в условиях Южного Урала //М-лы Всесоюзн. симп. (ноябрь, 1989 г.) / ВАСХНИЛ. - 1989. - С. 134.
5 Алиев, А. А. Обмен веществ у жвачных животных. - М.: НИЦ «Инженер», 1997. - 420 с.
6 Федоров, А. И. и др. Микроэлементозы сельскохозяйственных животных. - Минск: Ураджай, 1986. - 95 с.
