CC BY
85
Брыткова А.Д.
Оренбургский государственный университет
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ
Изучена динамика возрастных изменений и содержание ряда химических элементов в органах и тканях животных начиная с внутриутробного развития. Микроэлементы определялись количественным эмиссионным спектральным анализом на приборе ИСП-28. Полученные данные свидетельствуют о том, что с ростом в органах плодов содержание железа, меди, цинка, никеля и марганца повышается. В первые месяцы жизни (молочный период) у телят отмечено снижение содержания микроэлементов и некоторая периодичность в процессе роста.
Содержание мироэлементов в органах животных зависит от ряда условий: вида, возраста, физиологического состояния и породы животного, химического состава кормового рациона и воды.
Микроэлементы накапливаются в разных органах животных в неодинаковых количествах, что зависит от функции органов, от участия микроэлементов в биохимических и физиологических процессах, происходящих внутри органа.
Микроэлементы, содержащиеся в тканях животных, различны по химическому составу и по биологической активности. Исходя из этого, Э. Андервуд [2] разделил микроэлементы, в зависимости от их биологической активности, на четыре группы: незаменимые, вероятно незаменимые, токсичные, физиологически неактивные.
Незаменимыми автор считает только железо, йод, медь, цинк, марганец и кобальт. Вероятно незаменимыми: фтор, бром, селен, молибден, барий, стронций. Существует классификация микроэлементов В.В. Ковальского [1].
С развитием науки о микроэлементах те или иные элементы перемещают из одной классификационной группы в другую. Например, М.Г. Коломейцева и Р.Д. Габович [3] в группу жизненно необходимых (незаменимых) микроэлементов отнесли алюминий, бром, йод, железо, кобальт, кремний, медь, марганец, молибден, фтор и цинк.
Была поставлена задача: исследовать содержание и динамику возрастных изменений меди, железа, марганца, никеля, кобальта, цинка и молибдена в органах крупного рогатого скота красной степной породы, начиная с внутриутробного развития.
Материалом для выполнения работы служили 756 образцов органов и тканей животных.
Научно-хозяйственный опыт проводился на 40 бычках красной степной породы, из ко-
торых были сформированы две аналогичные группы. При отборе животных в группы учитывался живой вес и возраст их матерей, живой вес и дата рождения телят.
Материалом для анализа служили: кровь, печень, почки, селезенка.
Органы и ткани животных были взяты во время контрольных убоев. Образцы плодов были отобраны при убое выбракованных коров в сроки стельности (3, 6 и 9 месяцев).
Содержание микроэлементов во всем материале определялся методом количественного эмиссионного спектрального анализа на кварцевом спектрографе ИСП-28. Концентрация элемента определялась методом трех эталонов.
Воспроизводимость метода спектрального анализа характеризовали средней квадратичной ошибкой единичного определения по формуле:
— -с)
П - 1 ,
где С1 - найденное значение концентрации при 1-определении;
п - число повторных анализов одной и той же пробы;
с - среднее арифметическое содержание определяемого элемента.
Относительная квадратичная ошибка (коэффициент вариации) рассчитывался по формуле:
V = — 100 .
п
Пробы органов и тканей животных весом 10-20г. высушивались до постоянного веса при температуре 105о, обугливались на электроплитке, а затем в течение 10-12 часов озолялись в муфельной печи МП-2М при температуре 450 оС до получения золы, не содержащей частичек угля. Зола растиралась в яшмовой ступке. Полученная зола органов животных наби-
валась в угольные электроды, орошалась химически чистым раствором хлорида натрия и подсушивалась. Затем сжигалась. Сила тока в генераторе доводилась до 8 ампер в течение 30 секунд. Каждая проба фотографировалась в трехкратной повторности.
Спектрограммы фотометрировались на микрофотометре МФ-2 при 20 или 30-кратном увеличении.
Полученные данные обрабатывались статистически по методике В.А. Асатиани.
С целью установления взаимосвязи микроэлементов в органах и тканях телят, в процессе роста, была проведена математическая обработка аналитических данных методом корреляции (Н.Н. Плохинский).
Содержание микроэлементов в цельной
крови крупного рогатого скота
Результаты исследования крови приведены в таблице 1. Содержание сухого остатка крови увеличивается с ростом плода и телят в постна-тальный период. Разница в накоплении минеральных веществ в периоды внутриутробного развития и постнотальный незначительна и статистически недостоверна (Р>0,05).
Содержание минеральных веществ крови в период молочного кормления падает, а с переходом на смешанное кормление увеличивается. С ростом телят отмечается тенденция к накоплению минеральных веществ.
В крови из определяемых элементов в наибольших количествах содержится железо и цинк.
Результаты исследований показывают, что содержание исследуемых микроэлементов в крови плодов и телят в процессе роста претерпевает ряд существенных изменений. Отмечено относительно высокое содержание меди и цинка в крови у девятимесячного плода, а также в первый месяц жизни теленка. По-видимому, это связано со специфической ролью этого элемента в процессе дыхания и кроветворения. У телят 6, 12 и 16-ти месячного возраста содержание в крови меди несколько понижается. Возможно, это связано с некоторым снижением уровня окислительно-восстановительных процессов в этот период.
Количество цинка в крови животных старше шести месяцев несколько стабилизируется, а наблюдающиеся колебания его количества, статистически недостоверны (Р>0,02).
Наибольшее содержание железа отмечается в крови шестимесячных плодов. В первые месяцы жизни телята сохраняют низкий уровень железа, который, однако, резко повышается к 12 месяцам и сохраняется у взрослых животных (414 мг/л.).
Количество марганца в крови плодов имеет тенденцию к увеличению, в то время, как после рождения, начиная с шестимесячного возраста и старше, пределы колебаний марганца не резкие (0,033-0,039 мг/л.). Разница в накоплении его в крови взрослых и шестимесячных телят статистически недостоверна (Р>0,05).
Не обнаружено достоверной разницы в содержании молибдена в крови плодов 6-ти и 9-ти месячного возраста и телят 12-ти и 16-ти ме-
Таблица 1. Содержание микроэлементов в цельной крови крупного рогатого скота в эмбриональный и постнатальный периоды развития
Показатели га оз с. е 2 а, д о т с а о_ Возраст телят, молодн. мес.
3 6 9 1 6 12 16
М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м
Содержание сухого вещества, % 13,98 14,38 15,40 15,69 17,09 18,17 13,45
Содержание золы, % 1,03 1,15 1,13 1,20 0,93 0,99 0,37
Содержание микроэлементов, мг/л:
Медь 0,260 + 0,038 0,314 + 0,023 0,737 + 0,060 0,780 + 0,035 0,515 + 0,048 0,556 + 0,064 0,436 + 0,054
Цинк 1,309 + 0,150 1,972 + 0, 170 4,530 + 0,540 2,860 + 0,270 3,153 + 0,290 2,048 + 0,220 2,468 + 0,256
Марганец 0,0236 + 0,0018 0,0334 + 0,006 0,0603 + 0,004 0,0217 + 0,001 0,039 + 0,004 0,035 + 0,003 0,329 + 0,002
Никель 0,079 + 0,008 0,101 + 0,005 0,158 + 0,012 0,157 + 0,0177 0,253 + 0,019 0,564 + 0,056 0,616 + 0,085
Железо 156,8 + 24,02 314,5 + 26,80 273,2 + 28,03 183,6 + 34,02 371,03 + 28,03 405,6 + 41,6 414,4 + 33,45
Молибден 0,0143 + 0,007 0,0184 + 0 ,002 0,0196 + 0,003 0,0146 + 0,0076 0,0183 + 0,0098 0,0251 + 0,002 0,028 + 0,0023
Кобальт н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн.
сячного возраста. Самое высокое содержание 0,0280 мг/л молибдена отмечено в крови взрослых животных.
Концентрация никеля с ростом плода повышается (хотя повышение статистически недостоверно).
У животных в 12-ти месячном возрасте отмечен значительный подъем концентрации никеля, который сохраняется и в более старшем возрасте.
Содержание микроэлементов в селезенке
Накопление сухого вещества и золы в селезенке плода идет до конца эмбрионального развития (таблица 2). В этом органе определены все элементы, за исключением кобальта, содержание которого очень мало и спектральным методом, без специального обогащения, нам обнаружить не удалось (таблица 2). По сравнению с другими органами, в селезенке установлена высокая концентрация железа.
Концентрация марганца в селезенке плода увеличивается пропорционально развитию плода и достигает максимума к моменту рождения. В первые три месяца жизни телят концентрация марганца находится на одном уровне (0,179-0,199 мг/кг), затем в 12-ти и 16-ти месячном возрасте наблюдается статистически достоверное увеличение содержания марганца (в 1,2 раза).
Количество железа в ткани селезенки постепенно увеличивается и к 16-ти месяцам содер-
жание его в 6 раз больше по сравнению с таковым у новорожденных телят.
По мере роста и развития плода количество меди и цинка увеличивается. В первый месяц жизни теленка концентрация их уменьшается на 58,5 и 36,0 процентов соответственно. Максимальное количество меди наблюдается у телят 12-ти месяцев, а в 16 месяцев ее содержание вновь снижается до 0,58 мг/кг.
В селезенке в разные возрасты телят содержание цинка подвергается изменении ям, которые, однако, статистически недостоверны.
Во все периоды развития плода по сравнению с этим показателем у взрослых животных, количество никеля в этом органе более стабильно. Имеющаяся разница статистически недостоверна (Р>0,5).
Содержание молибдена в селезенке плодов увеличивается с возрастом. У взрослых животных концентрация его выше, чем у телят, возраст которых 3-6 месяцев. Однако разница в концентрации статистически недостоверна (Р>0,5).
Содержание микроэлементов в почках
Количество сухого остатка и золы в почках в процессе развития плода постепенно нарастает. Наиболее высокий процент сухого остатка и золы обнаружен у телят в 6-ти месячном возрасте (таблица 3). Почки выделяются среди всех предыдущих органов высоким содержанием железа, марганца и цинка. Количество
Таблица 2. Содержание микроэлементов в селезенке крупного рогатого скота в эмбриональный и постнатальный периоды развития
Показатели Воз раст плода, мес. Возраст телят, молодняка, мес.
3 6 9 1 3 6 12 16
М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м
Содержание сухого вещества, % 15,63 17,94 23,01 19,89 21,55 22,77 21,05 22,35
Содержание золы, % от свежей ткани 1,34 1,43 1,51 0,96 1,29 1,47 1,44 1,33
Содержание микроэлементов, мг/кг свежей ткани:
Марганец 0,075 + 0,008 0,168 + 0,30 0,214 + 0,017 0,199 + 0,009 0,179 + 0,007 0,280 + 0,003 0,320 + 0,006 0,380 + 0,005
Железо 28,50 + 4,72 39,48 + 9,6 2 78,40 + 8,32 91,50 + 8,46 170,5 + 6,90 201,6 + 38,21 241,2 + 25,06 307,3 + 46,90
Никель 0,434 + 0,156 0,500 + 0,04 0,549 + 0,111 0,476 + 0,092 0,364 + 0,095 0,154 + 0,018 0,115 + 0,026 0,094 + 0,011
Медь 0,144 + 0,013 1,470 + 0,06 1,540 + 0,04 0,641 + 0,196 0,475 + 0,043 0,550 + 0,027 0,881 + 0,033 0,581 + 0,061
Молибден 0,179 + 0,001 0,328 + 0,0 05 0,605 + 0,007 0,590 + 0,006 0,372 + 0,005 0,397 + 0,006 0,440 + 0,009 0,521 + 0,003
Кобальт н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн.
Цинк 2,807 + 0,69 8,580 + 1,28 7,800 + 1,36 5,040 + 0,391 6,790 + 0,637 3,150 + 0,407 5,860 + 0,546 6,660 + 0,891
железа колеблется в пределах: у плодов от 41,72 до 61,6 мг/кг; у телят 3-6-ти месяцев от 47,97 до 150,93 мг/кг.
У животных в 12-16 месяцев количество железа снижается, что объясняем сезонностью кормления.
Содержание марганца в почках плода значительно возрастает к 9-ти месячному возрасту. С момента рождения и до 6-ти месячного возраста изменение концентрации его незначительное. Это явление трудно объяснить с точки зрения поступления марганца из внешней среды. Видимо, в организме происходит перераспределение этого микроэлемента, в связи с изменением функций отдельных органов и «биохимическим развитием» организма. В этот же период наблюдается уменьшение содержания марганца в селезенке и сердце. Максимальная концентрация марганца в почках наблюдается в период усиленного роста теленка.
Количество никеля в процессе развития плода уменьшается, достигая минимума к моменту рождения. С возрастом телят содержание никеля в почках увеличивается в три, а у взрослых животных в четыре раза по сравнению с телятами месячного возраста.
Накопление меди в различные периоды эмбрионального развития плодов более интенсивное, чем у телят. Это объясним незначительным поступлением меди с молоком в организм теленка, однако, с ростом телят содержание
меди изменяется, но мало. Изменение содержания меди в постнатальный период статистически недостоверно (Р>0,05).
В плодах крупного рогатого скота содержание молибдена невысокое и в разные периоды развития составляет 0,027-0,085 мг/кг. У телят с ростом наблюдается тенденция к увеличению концентрации молибдена, особенно с 6-ти месячного возраста. В более старшем возрасте отмечается стабильность, выраженная постоянной концентрацией молибдена, равной 0,602-0,618 мг/кг.
Накопление цинка в почках в процессе развития плода увеличивается, достигая максимума к моменту рождения. В молочный период содержание цинка колеблется в пределах от 6,37 до 8,63 мг. Максимальное количество его наблюдается у телят в 12-ти месячном возрасте.
Содержание микроэлементов в печени
Количество сухого вещества и золы в печени увеличивается с ростом плода и телят (таблица 4).
В печени плода и телят из всех определяемых микроэлементов, содержание железа, марганца, меди, молибдена и цинка наиболее высокое. Кобальт нами обнаружен только у телят в постнатальный период.
Данные таблицы 4 показывают, что с возрастом в печени происходят количественные
Таблица 3. Содержание микроэлементов в почках крупного рогатого скота в эмбриональный и постнатальный периоды развития
Показатели Воз раст плода, мес. Возраст телят, молодняка, мес.
3 6 9 1 3 6 12 16
М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м
Содержание сухого вещества, % 9,36 15,53 19,88 16,24 18,60 22,72 19,65 19,82
Содержание золы, % от свежей ткани 1,13 1,25 1,55 1,12 1,24 1,37 1,27 1,24
Содержание микроэлементов, мг/кг свежей ткани:
Марганец 0,148 + 0,01 0,327 + 0,01 0,960 + 0,09 1,764 + 0,21 1,910 + 0,33 1,820 + 0,18 2,424 + 0,22 2,559 + 0,20
Железо 41,72 + 3,52 43,4 + 3,65 61,60 + 4,31 39,63 + 3,06 47,97 + 3,3 6 150,9 + 11,2 120,4 + 9,67 98,71 + 6,61
Никель 0,359 + 0,05 0,474 + 0,04 0,282 + 0,01 0,167 + 0,02 0,347 + 0,03 0,479 + 0,03 0,550 + 0,04 0,663 + 0,03
Медь 2,38 + 0,24 2,45 + 0,26 2,98 + 0,22 1,58 + 00,27 1,78 + 0,26 2,51 + 0,0,16 1,02 + 00,14 1,50 + 0,08
Молибден 0,028 + 0,004 0,08 + 0,01 0,034 + 0,004 0,094 + 0,003 0,165 + 0,002 0,708 + 0,01 0,602 + 0,01 0,618 + 0,02
Кобальт н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн. н/обн.
Цинк 0,667 + 0,13 4,230 + 0,16 9,700 + 0,69 6,370 + 0,86 8,630 + 0,54 7,870 + 0,27 12,20 + 0,78 7,930 + 0,79
изменения микроэлементов, содержание которых в процессе роста плода увеличивается. Подобной зависимости у телят не установлено.
Анализируя экспериментальный материал видно, что наибольшее количество марганца у плода обнаружено к моменту рождения. Относительно высокая концентрация его отмечена у телят в возрасте от трех до 12-ти месяцев. У взрослых животных наблюдается некоторое понижение количества марганца.
Концентрация железа в печени во все периоды роста установлена в пределах небольших колебаний у плода от 121,5 до 370,2 мг/кг, у телят от 151,6 до 237,5 мг/кг. Различия в накоплении железа между плодом в 9 месяцев и телятами в постнатальный период жизни статистически достоверны (Р<0,02).
В печени взрослых животных содержание железа ниже на 34,5% по сравнению с телятами трехмесячного возраста.
Содержание никеля с ростом плода увеличивается, однако, максимальное его количество наблюдается у телят в постнатальный период, особенно в первые шесть месяцев. У взрослых животных отмечается понижение количества никеля. Разница в накоплении никеля у телят в ранний период жизни и взрослых животных статистически достоверна (Р<0,025).
Накопление молибдена в печени идет пропорционально росту плода. Наибольшее количество его установлено к моменту рождения и
у телят в 3-х месячном возрасте. Имеющаяся разница для телят месячного возраста и взрослых недостоверна (Р<0,05).
Телята рождаются с большим запасом цинка. В течение первых месяцев жизни (молочный период) запас его в печени сокращается на 56,3%. Некоторое увеличение его отмечаем у телят в 6 месяцев (до 43,47 мг).
Максимальное накопление меди отмечается у плода в девять месяцев, однако у телят в молочный период сокращается содержание его на 73,4%.
У взрослых животных наблюдается тенденция к сокращению содержания меди в печени по сравнению с телятами. Различия достоверны (Р<0,05).
Нами проводилось сравнение накопления микроэлементов (в возрастном аспекте) в крови печени, почках и селезенке телят, содержавшихся на разном уровне молочного кормления.
Результатами биометрической обработки было установлено, что имеющаяся разница в содержание меди, цинка, марганца, никеля, молибдена и железа в данных органах у телят (обеих групп) одного возраста, статистически недостоверна (Р>0,05-Р=0,5).
Исследованиями установлено, что самая высокая концентрация меди в печени 9-месячного плода. Повышенное содержание меди свидетельствует о необходимости этого элемента для роста и развития организма, обусловлен-
Таблица 4. Содержание микроэлементов в печени крупного рогатого скота в эмбриональный и постэмбриональный периоды развития
Показатели Воз раст плода, мес. Возраст телят, молодняка, мес.
3 6 9 1 3 6 12 16
М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м М + м
Содержание сухого вещества, % 16,80 19,27 20,59 19,22 24,23 26,59 27,40 31,79
Содержание золы, % от свежей ткани 1,18 1,21 1,38 1,05 1,31 1,61 1,48 1,39
Содержание микроэлементов, мг/кг свежей ткани:
Марганец 0,222 + 0,02 0,400 + 0,027 0,642 + 0,032 0,414 + 0,05 1,476 + 0,27 1,313 + 0,297 1,419 + 0,31 0,875 + 0,05
Железо 128,2 + 19,26 167,6 + 15,32 370,2 + 12,80 237,5 + 15,27 151,6 + 11,22 147,7 + 18,71 157,1 + 8,44 99,9 + 6,81
Никель 0,080 + 0,004 0,139 + 0,008 0,395 + 0,021 1,395 + 0,06 1,450 + 0,086 1,070 + 0,069 0,756 + 0,05 0,994 + 0,06
Медь 4,55 + 1,11 8,33 + 1,64 39,60 + 2,31 12,10 + 1,59 11,15 + 1,75 10,32 + 2,05 4,26 + 0,56 8,69 + 1,29
Молибден 0,390 + 0,05 0,790 + 0,080 0,970 + 0,11 1,075 + 0,15 1,793 + 0,20 1,009 + 0,20 1,025 + 0,25 1,400 + 0,31
Кобальт н/обн. н/обн. н/обн. 0,077 + 0,005 0,097 + 0,003 0,112 + 0,027 0,107 + 0,023 0,143 + 0,02
Цинк 26,48 + 1,59 38,21 + 1,89 71,44 + 3,06 52,16 + 2,88 31,27 + 1,59 43,47 + 3,03 39,26 + 3,59 33,62 + 3,68
ное положительным воздействием меди на различные ферментативные процессы.
В тканях 16-месячного молодняка содержание меди распределяется в следующем убывающем порядке: печень, почки, селезенка, кровь.
По мере роста телят от 3-16 месяцев обнаружено снижение меди в печени с 11,15-8,69 мг/ кг. Вероятно, это связано с окислительно-восстановительными процессами, которые в более ранний возрастной период протекают более интенсивно.
Значительное содержание марганца отмечено в тканях в последние три месяца развития плода. В печени и почках отмечена повышенная концентрация марганца у растущих телят. Это связано с участием марганца, как активатора, во многих ферментативных процессах,
Список использованной литературы:
обеспечивающих белковый, минеральный, углеводный и жировой обмен. В частности, марганец является составной частью аргиназы, которая активирует образование в почках мочевины и расщепление ее в печени.
В период развития животного распределение цинка подвергнуто значительным изменениям. Вероятно это связано с интенсивными процессами роста, так как цинк входит в состав дегидрогеназы, пептидазы, трансфосфорилазы, которые оказывают определенную роль в обмене белков и углеводов.
Высокая концентрация железа наблюдается в крови. Это связано с тем, что оно входит в состав гемоглобина, окислительная функция которого наиболее эффективно проявляется в постэмбриональном периоде [3].
1 Ковальский, В.В. Значение микроэлементов в животноводстве. «Природа», № 4 [Текст]/ В.В. Ковальский - М., 1954.
2 Андервуд, Э. Микроэлементы у животных. В кн.: «Макроэлементы» [Текст]/ М., 1962.
3 Коломейцева, М.Г. Микроэлементы в медицине [Текст]/ М.Г. Коломейцева, Р.Д. Габович - М., 1970.
4 Асатиани, В.А. Новые методы биохимической фотометрии [Текст]/ В.А. Асатиани - 1965.
5 Плохинский, Н.А. «Биометрия» [Текст]/Н.А. Плохинский - Новосибирск, изд-во СО АН СССР, 1961.
