Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

VARIABILITY AND INTERRELATIONS OF MACROELEMENTS IN THE LIVER OF CATTLE OF BLACK AND WHITE BREED

Strizhkova M.V. 1 Korotkevich O.S. 1 Konovalova T.V. 1
1 Novosibirsk State AgrarianUniversity
Currently, the system to select breeding animals may be supplemented by the data of genetic, biochemical, chemical, physiological, immunogenetical and other investigations that reflect the level and direction of metabolic processes occurring in the animal organism. The investigations were carried out on Black-and-White breed bull-calves at the age of 18 months. Liver samples were taken from 26 clinically healthy animals. The concentration of macroelements in the samples was determined by plasma atomic emission spectrometry. Mean population levels of macroelements were established in the liver of Black-and-White bull-calves housed on ecologically friendly farm. The ranked row for concentrations of macroelements was shown to represent as follows: P> K> Na> Mg> Ca in the ratio 66: 44: 13: 2.6: 1, respectively. Concentrations of all the macronutrients are characterized by relatively low phenotypic variability (Cv = 8-17%). It was shown that increasing level of lead in the liver leads to increasing concentrations of potassium and decreasing sodium accumulation, which can be considered as one of organism protective mechanisms.
potassium
phosphorus
sodium
calcium
macroelements
liver
bull-calves
magnesium
breed

Условия окружающей среды в значительной степени влияют на продуктивность растений и животных, их устойчивость к болезням, на интенсивность накопления химических элементов в почве, воде, тканях и органах [20,21, 33-35].

В основе селекции крупного рогатого скота лежит отбор по комплексу признаков. Животные, которые сочетают необходимые качества, являются наиболее ценными в племенном отношении [35]. С помощью определения биохимического и химического статуса селекционер может достигнуть высокой продуктивности животных, рассматривая организм животного как целостную систему [1, 3, 16, 32]. Интерьер рассматривается как совокупность морфо-физиологических, биохимических, химических и других особенностей организма, связанных с количественными признаками животных. В настоящее время система отбора племенных животных может дополняться данными генетических, биохимических химических, физиологических, иммуногенетических и других исследований статуса, которые отражают уровень и направление обменных процессов, протекающих в организме [11, 16, 17, 29, 36]. Известно, что биохимические и другие особенности организма тесно связаны с продуктивными племенными качествами и здоровьем животных, следовательно, отражают их генетический потенциал [10, 18, 22, 26, 37, 40, 41]. Исследователи изучали и продолжают изучать содержание макро- и микроэлементов в органах и тканях животных [30, 31, 39, 42-43]. Известно, что тяжелые металлы могут накапливаться в органах и тканях крупного рогатого скота [2, 13-15, 44], свиней [4, 5, 7, 8], птицы [23], рыб [19] и других видов животных [38].

В связи с изменением экологической обстановки, развитием приборной базы, совершенствованием методик исследований, возникла потребность в уточнении норм по содержанию микро- и особенно макроэлементов в различных органах и тканях крупного рогатого скота в онтогенезе, в изучении метаболизма и функциональной значимости минеральных элементов в организме животных, с учетом конкретных территорий, технологических приемов и биологических особенностей животных [12, 28]. Все это послужило основанием к изучению содержания химических элементов в печени крупного рогатого скота.

Материал и методы исследования

Исследования проведены в 2004 - 2010 гг. в Убинском районе Новосибирской области. В ОАО Кундранское. Исследования проведены на бычках черно-пёстрой породы в возрасте 18 месяцев. Были отобраны пробы печени от 26 клинически здоровых животных. Концентрацию макроэлементов в пробах определяли методом плазменной атомно-эмиссионной спектрометрии (ИСП-АЭС) в лаборатории аналитической геохимии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН.

Цель исследований

Установить содержание и взаимосвязи основных макроэлементов и Pb в печени крупного рогатого скота черно-пестрой породы.

Результаты исследования и обсуждение

Представляют интерес обобщенные результаты количественного химического анализа макроэлементного состава проб печени бычков черно-пестрой породы (табл. 1).

Таблица 1

Содержание макроэлементов в печени бычков черно-пестрой породы, мг/кг

Элемент

±S

σ

Cv

Lim

Отношение крайних вариантов

Ca

60,6±2,04

10,4±1,4

17,2±2,4

43,7-89

1:2,7

Mg

160,9±4,07

20,7±2,8

12,9±1,8

120-215,5

1:1,8

Na

834,2±29,3

146,5±20,7

17,5±2,5

375,6-1069

1:2,8

K

2679,2±46,8

238,7±33,1

8,90±1,2

2278-3359

1:1,47

P

4020,8±63,4

323,4±44,9

8,04±1,1

3110-4620

1:1,48

В печени ранжированный ряд по уровню макроэлементов был представлен следующим образом: Р > К > Na > Mg > Ca в соотношении 66 : 44 : 13 : 2,6 : 1 соответственно. В этом органе наблюдалось высокое количество фосфора и низкое количество кальция.

Концентрация калия и фосфора в печени характеризуется относительно низкой фенотипической изменчивостью. Индивидуальная изменчивость остальных элементов была значительно выше. В целом изменчивость изученных макроэлементов в печени была значительно ниже, чем, например, паратипическая изменчивость ряда тяжелых металлов в органах и тканях крупного рогатого скота [2, 28].

Изменения уровня макроэлементов обусловлено влиянием различных условий среды и наследственностью. Так, О.А. Зайко и др. установили влияние генофонда линий и семейств свиней на аккумуляцию некоторых химических элементов органах и тканях [6, 9].

Выявлена средняя положительная корреляция между калием и свинцом (табл. 2). Свинец накапливается у животных в состоянии покоя. Он является сильным восстановителем и «вытесняет» катионы из соединений. Это приводит к торможению всасывания элементов в тонком отделе желудочно-кишечного тракта. Антагонизм тяжелых металлов в организме животных необходимо рассматривать в механизмах взаимодействия химических элементов между собой [1, 8]. Так, тяжелые металлы являются более активными элементами и способны замещать в коферментах энзимов первичные металлы. При этом активность ферментов изменяется. Ферменты полностью теряют свою активность, если активный центр замещается медью, кадмием, свинцом. Первичный механизм антагонизма между микроэлементами и тяжелыми металлами проявляется в замещении активного центра ферментов другими, более активными металлами. Можно предположить, что увеличение уровня калия на аккумуляцию свинца является защитным механизмом организма.

Таблица 2

Корреляции химических элементов в печени

Коррелируемые

показатели

r

Коррелируемые

показатели

r

K-P

0,49**

Mg-P

0,70***

К-Pb

0,64**

Na-Pb

-0,46**

** P ≤0,05; *** P ≤0,001

В то же время между уровнем натрия и свинца выявлена средняя отрицательная связь. Имеется как бы два вида выведения ксенобиотиков: те, которые очищают внутреннюю среду всего организма, и те, которые поддерживают чистоту внутренней среды одного органа. Принцип работы системы выведения одинаков: транспортные клетки образуют слой, одна сторона которого граничит с внутренней средой организма, а другая – с внешней. Мембрана клеток не пропускает ксенобиотики, но в этой мембране имеется белок-переносчик, который опознает «вредное» вещество и переводит его во внешнюю среду. Анионы выводятся одним видом переносчиков, а катионы – другим [1]. Повышение уровня свинца в печени негативно влияет на концентрацию натрия.

Транспортные механизмы обеспечивают выведение ксенобиотиков из организма. Они обнаружены во многих органах человека. Наиболее мощные находятся в клетках печени и почечных канальцах.

Ферментные системы превращают ксенобиотики в соединения, менее токсичные и легче удаляемые из организма. Они катализируют процессы взаимодействия ксенобиотика с молекулами других веществ. Продукты взаимодействия легко удаляются из организма [1]. Наиболее мощные ферментные системы находятся в клетках печени. В большинстве случаев она может справляться с этой задачей и обезвреживать опасные вещества.

Ранее нами было показано, что по содержанию, например калия в волосе можно прижизненно диагностировать степень аккумуляции свинца в печени и почках [25].

Известно, что химические, биохимические и другие параметры могут быть использованы в качестве маркеров накопления ряда химических элементов в органах и тканях крупного рогатого скота [43, 44]. Поэтому многие биохимические маркеры могут быть использованы для ранней диагностики накопления полютантов в организме животных.

Выводы

Установлены средние популяционные уровни содержания макроэлементов в печени крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Содержание К и Р характеризуются низкой фенотипической изменчивостью, а Ca, Na, Mg – средней. Повышенная аккумуляция свинца ведет к увеличению уровня калия, что можно рассматривать как один из защитных механизмов организма. В то же время свинец снижает степень аккумуляции натрия в печени.

Рецензенты:

Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор, профессор кафедры ветеринарной генетики биотехнологии ФГБОУ ВПО «НГАУ», г. Новосибирск;

Клименок И.И., д.с.-х. н., профессор, зам. директора по научной работе ГНУ СибНИИЖ Россельхозакадемии, г. Новосибирск.