ВПЛИВ МІКРОЕЛЕМЕНТІВ НА ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН

Alt

Життя — це явище, яке найтісніше пов’язане з будовою земної кори. Ще В.І. Вернадський у своїй книзі «Біосфера» (1926) писав, що життя — не випадкове явище, а результат взаємопов’язаних процесів, що відбуваються в земній корі, та еволюції елементарного складу живої речовини.

Тобто, можна припустити, що з розвитком життя на Землі до процесів життєдіяльності організмів залучалося дедалі більше число хімічних елементів.
До складу організмів тварин і рослин входять різноманітні сполуки, основу яких складають елементи: вуглець, водень, кисень, азот, кальцій, фосфор, натрій, калій та ін. На перші чотири (органогенні) елементи припадає близько 95% маси тіла: із них на кальцій і фосфор — 98,5% і на решту — 1,5%.
Мінеральні елементи в організмі тварин (і в організмі людини також) відіграють важливу роль. Вони необхідні для нормального функціонування різних органів, росту і розвитку організму, беруть участь у підтриманні осмотичного тиску, сприяють підтриманню необхідної концентрації іонів, є складовими частинами різних біологічних рідин живого організму: гормонів, вітамінів, білків, ферментів тощо, беруть участь в активізації хімічних реакцій шляхом впливу на ферментні системи, прямо або опосередковано діють на функції ендокринних залоз і виконують ще багато життєво важливих функцій в організмі, які ще досі не вивчено.
Елементи, які входять до складу організму до рівня 0,01%, називаються макроелементами (до них можна віднести О, Н, С, М, Р, К, Са, Nа, Сl ), а в межах 0,001% і менше — мікроелементами (Мn, І, В, Сu, Zn, Ва, Li, Ni, Rb, F та інші). В окрему групу можна виділити ультрамікроелементи. Орієнтовний склад їх у живому організмі становить приблизно від 10-6 до 10-12% від загальної маси. До них належать: Мо, Аs, Аg, Нg, Аu Рb, Ra та інші.
Усі мінеральні елементи залежно від їхньої біологічної ролі можна поділити на життєво необхідні, умовно необхідні та елементи з невивченою роллю. До групи життєво необхідних елементів відносять залізо, мідь, цинк, марганець і кобальт.
Мінеральні речовини надходять в організм тварин із кормом та водою. Нестача їх у раціоні спричиняє порушення обміну речовин, захворювання та загибель тварин. Мінеральні речовини мають постійно надходити в організм, оскільки вони виводяться з сечею, калом, потом, а в лактуючих тварин і з молоком. Підвищена потреба в мінеральних речовинах спостерігається під час вагітності, посиленої лактації, у період росту; у овець — після стрижки, у птиці — під час линяння та в період інтенсивного відкладання яєць.
Отже, поряд із збалансуванням раціонів за основними поживними речовинами, особливу увагу слід приділяти вмісту в них мікроелементів, функції яких в організмі дуже різноманітні.
В основі біологічної активності мікроелементів лежить хімічна структура сполук, у вигляді яких вони вводяться в організм тварин з кормами. Сьогодні як мінеральні добавки використовують переважно неорганічні солі макро- та мікроелементів, проте вони мають низку недоліків щодо використання та зберігання, а також характеризуються певною токсичністю. Тому постає проблема створення нових сполук макро- та мікроелементів на основі органічних речовин, яку можна вирішити лише за умови глибокого та різнобічного вивчення їхніх хімічних та фізичних властивостей, здатності вступати в реакції з білками, амінокислотами та пептидами, що містяться в біологічних рідинах організму тварин.
Експериментально доведено, що залізо, мідь, цинк, марганець, кобальт та селен є обов’язковими компонентами багатьох ферментних систем. Вони потрібні для росту, розвитку і розмноження тварин. Зупинимося детальніше на цих мікроелементах.
Залізо (Fе). В організмі тварин його вміст становить приблизно 0,005% від загальної живої маси, зокрема 90% всього заліза сполучено з білками. Воно є складовою частиною хроматинової речовини клітинних ядер, гемоглобіну, міоглобіну, а також входить до складу пероксидаз, оксидаз, каталази і цитохромних1 ферментів, що беруть участь у біологічному окисленні. На залізо оксидаз і цитохромних ферментів припадає 10–15%.
Всмоктування відбувається в порожній кишці, шлунку, передшлунках (у жуйних) і частково у товстій кишці. Спочатку залізо поглинається слизовою оболонкою кишок (під дією НСl шлункового соку Fe2+ перетворюється на Fe3+ і за допомогою феритину всмоктується в слизову оболонку), а вже потім за допомогою білкових переносників проникає у кров. Основними депо заліза в організмі тварин є червоний кров’яний мозок (90%), печінка, селезінка, стінки кишок, а надлишок заліза виділяється з калом та сечею.
На сьогодні виявлено, що існує тісний взаємозв’язок між вітаміном Е і залізом. Вітамін Е може підтримувати необхідне співвідношення закисного та окисного заліза в тканинах або впливати на розподіл цього елемента в організмі.
Потреба організму в залізі підвищується в період інтенсивного росту (молодняку) та в період вагітності. Потреба дорослих тварин у залізі невелика і повністю забезпечується кормами.
Основним джерелом заліза для тварин є: зелені листки, трава бобових рослин, оболонка зерна злакових рослин, силос та солома, сухий жом, рибне борошно.
Нестача заліза в організмі призводить до залізодефіцитної анемії, блідості слизових оболонок і зовнішніх покривів, сухості шкіри, порушенню утворення еритроцитів, синтезу гемоглобіну. Доведено, що в організмі новонароджених тварин існує достатня кількість заліза. З ростом існуючі запаси заліза використовуються на фізіологічні потреби організму, тому їх
поповнення відбувається за рахунок материнського молока, але в молоці деяких тварин його міститься недостатньо, що зумовлює виникнення в новонароджених тварин анемії.
Для забезпечення потреби організму тварин залізом рекомендуються встановлені дози сірчанокислого заліза: для телят — 50 мг і для поросят — 8–10 мг на добу.
Мідь (Сu). Головною функцією міді в організмі слід вважати її участь у процесах тканинного дихання. Процеси дихання забезпечуються ферментами — оксидазами, що мають окислювальні властивості. До складу оксидази входить не менш як чотири атоми міді.
Мідьвмісні білки (аскорбатоксидаза, церулоплазмін та інші) беруть участь у різноманітних біологічних процесах — від перенесення електронів до окислення різних субстратів.
Іони міді беруть участь у процесах транспорту амінокислот і, таким чином, впливають на швидкість білкового обміну. Мідь стимулює виведення азоту з організму, тим самим підсилюючи розпад білків у тканинах.
Мідь необхідна для утворення кісткового мозку, оскільки бере участь у складних біохімічних процесах, що відбуваються в місцях пошкодження кісткової тканини в процесі її регенерації. Бере участь у біосинтезі гемоглобіну, еластину, каталази, пероксидази, необхідна для дозрівання ретикулоцитів до еритроцитів. Сприяє транспорту вітаміну С в організмі, тобто каталізує окислення аскорбінової кислоти то дегідроаскорбінової, яка, у свою чергу, швидше проникає в еритроцити.
Виявлено певну взаємозалежність між міддю та вітамінами групи А, Е та К: вітамін А пригнічує каталітичну дію міді, а мідь, у свою чергу, підсилює використання тканинами вітамінів Е та К. Мідь активує дію інсуліну та гальмує дію адреналіну, стимулює діяльність гормонів гіпофіза та усуває токсичну дію тироксину.
Всмоктування міді відбувається в шлунку і тонкій кишці. Інтенсивність всмоктування залежить від складу кормів. Так, солі міді з амінокислотами та жирними кислотами всмоктуються краще, ніж солі мінеральних кислот. Використання міді в організмі значно знижується за надлишку в кормах кальцію та різко підвищується у самок в період лактації (частина міді виділяється разом з молоком). Дефіцит міді у тварин може бути результатом споживання ними підвищених доз молібдену і сульфатів, що блокують засвоєння міді. Надлишок міді виділяється жовчним міхуром, нирками, шкірою, слизовими оболонками дихального апарату.
Як за недостатнього (0,012 мг), так і за надлишкового (0,36 мг) вмісті в організмі міді, спостерігається ослаблення імунобіологічної реактивності організму. Розвивається анемія, виникають проноси, свербіж шкіри, порушуються функції статевої, кровоносної, м’язової та нервової систем. Експериментально викликана у тварин мідна недостатність призводила до затримки росту та розвитку кістяку, супроводжувалася депігментацією волосяного покриву, полисінням та дерматитами. У тварин відмічають множинні розлади сполучної тканини, у тому числі деформацію скелету і суглобів, емфізему легень, судинні аневризми та ураження серця. У великої рогатої худоби спостерігається зниження статевої активності, молочної продуктивності, відтворювальної здатності, розвивається анемія. Телята від таких корів гинуть у перші дні життя.
Різка нестача міді в організмі тварин, особливо вагітних, призводить до діареї. За зниження кількості міді в сироватці крові до 1–3 мг% (норма 6–12) у великої рогатої худоби відмічають лизуху.
Добова потреба тварин у міді становить 8–5 мг/кг сухої речовини. Для забезпечення тварин міддю у достатній кількості застосовують сульфат та хлорид міді. Основним джерелом міді в кормах є конюшина, жом, дріжджі, гичка буряків, соєвий шрот, тваринне борошно.
Цинк (Zn). Кількісний вміст цинку в організмі тварин становить приблизно 0,003% від живої маси. В організмі існує у вигляді вільних іонів або солей. Міститься майже в усіх органах. Найбільший його вміст у гіпофізі, статевих залозах, печінці, м’язах, шерсті. Завдяки своїй здатності до утворення ковалентного зв’язку він утворює численні комплексні сполуки з білками, амінокислотами, пуриновими основами, нуклеотидами. На противагу більшості біологічних катіонів цинк є повністю недіалізуючим.
Цинк входить до складу простатичної групи дихальних ферментів карбоангідрази. Основна функція останньої полягає у зворотному гідратуванні СO2, що утворюється при диханні клітин у результаті декарбоксилювання органічних речовин.
Цинк входить до складу білка густину, що міститься в слині тварин і людини та відіграє важливу роль у процесах смакових відчуттів. За нестачі цинку вміст густину в слині тварин значно знижується, що призводить до порушення смакової чутливості та втрати апетиту, а згодом і до спотворення смаку.
Цинкові характерна функція стимулювання обміну вуглеводів та білків, активування дії гормонів, зокрема адреналіну, тестостерону, фолікуліну, пролану, гонадотропного гормону та інших. Йому також належить важлива роль у розвитку скелету.
Відсутність або недостача його в організмі порушує відтворну функцію, затримує ріст і розвиток молодняку, порушує функції центральної нервової системи, процеси травлення, затримує ріст шерсті. Основними клінічними ознаками дефіциту цинку в організмі є надмірне слиновиділення, гіперкератоз шкіри шиї, нижньої щелепи і внутрішнього боку кінцівок, тріщини шкіри тощо.
У більшості тварин цинк всмоктується в тонкій кишці, у жуйних, крім того, у сичузі. Основним депо цинку є печінка, з якої цинк надходить до інших органів і використовується для забезпечення потреб організму.
Обмін цинку регулює щитовидна залоза. Зниження концентрації цинку у крові тварин призводить до розм’якшення копитного рогу, випадання шерсті, повільного рубцювання ран. Дефіцит цинку в раціонах тварин призводить до погіршення зору, оскільки він активує фермент сітківки ока — ретинолдегідрогеназу, що взаємодіє з родопсином і сприяє виникненню первинного імпульсу в зоровому нерві. Порушуються процеси ороговіння клітин епідермісу. Виникають проноси, дерматити, анемія, знижується продуктивність, настає безпліддя, припиняється ріст і розвиток, починається виснаження і тварина гине.
Негативний вплив на вміст цинку в організмі тварин має надлишок в раціоні кальцію. Це спричинює утворення в шлунково-кишковому тракті важкорозчинних і погано засвоюваних сполук цинку і кальцію. Засвоєння цинку зменшується також за високого вмісту в раціоні тварин кобальту, марганцю, фітинової кислоти, що пояснюється утворенням у рубці важкорозчинного незасвоюваного Са-Zn-фітинового комплексу.
Оптимальна потреба для всіх сільськогосподарських тварин і птиці становить 40–50 мг/кг сухого корму. Основним джерелом цинку в раціоні є зелені корми (до 30 мг/кг сухої речовини), сінне борошно, пшеничні висівки, рибне борошно.
Марганець (Mn). Середній вміст марганцю в організмі ссавців становить 0,00005% від живої маси. Міститься в усіх органах і тканинах організму, найбільше його в печінці, кістках, нирках, підшлунковій залозі та гіпофізі. Всмоктування марганцю відбувається в основному в тонкій кишці, потім з кров’ю надходить до печінки і розноситься до інших органів та тканин. Виділяється з організму разом з жовчю, сечею, молоком у самок та з еякулятом у самців.
Марганець бере участь у синтезі глюкопротеїдів. Він активує кокарбоксилазу, сприяє зменшенню вмісту піровиноградної кислоти в організмі тварин, знижує потреби в тіаміні. Такий фермент, як пероксидаза, містить два атоми марганцю, а піруватпероксидаза мітохондрій — чотири атоми марганцю. Було відмічено наявність марганцю в коферментній системі, що каталізує окислювальне фосфорилювання. Марганець стимулює синтез білка в м’язах, глікогену — в печінці, сприяє підвищенню активності Мg-АТФази, що збільшує живу масу птиці. Він підсилює процеси росту, кровотворення, біосинтез нуклеїнових кислот, білків, холестерину, антитіл. Стимулює дію гормонів передньої частки гіпофіза (аденогіпофіз). Марганець, подібно до холіну, підвищує утилізацію жирів в організмі і попереджує жирове переродження печінки [8].
Недостатнє надходження в організм з кормом марганцю спричинює таке захворювання, як пероз, що характеризується розслабленням зв’язок і сухожилків ніг, зміщенням суглобів. Спостерігаються анемія, тетанія, зниження молочної продуктивності, а в молодняку — анемія і рахіт. Марганець потрібен для нормальної функції залоз внутрішньої секреції.
Марганець і цинк у дозах 75 і 50 мг/кг, відповідно, діють як синергісти, стимулюючи засвоєння азоту, мінеральних речовин, формування органічної та мінеральної фаз шкаралупи. За підвищеної дози марганцю (100 мг/кг корму) проявляється його антагоністичний вплив на цинк та інші елементи.
Багаті на марганець бурякова гичка (104 мг/кг сухої речовини), рапсовий шрот, пшеничні та рисові висівки, дріжджі, конюшина, бобові трави. Добова потреба становить 40-60 мг/кг сухого корму.
Марганець, мідь і кобальт є активаторами тканинних ферментів. Проте каталітична дія їх на ферменти енолазу, діамінооксидазу та рибонуклеазу неоднакова: для енолази є специфічним марганець, а для діамінооксидази та рибонуклеази — мідь.
Кобальт (Со). В організмі становить  0,000001% від загальної маси тіла. Є складовою частиною ряду металоензимів. Входить до складу ферментів, що каталізують реакції йодування і, таким чином, бере участь в утворенні гормону щитовидної залози та є специфічним активатором ферменту гліцил-гліцингідролази (гліцилгліциндипептидази). Є також складовою частиною вітаміну В12 та інших речовин. Бере участь в утворенні еритроцитів та гемоглобіну, регулює білковий, вуглеводний та мінеральний обміни.
В організм всмоктується лише 30–40% кобальту, що міститься в кормах. Використовується мікроорганізмами для біосинтезу вітаміну В12 (у жуйних — у передшлунках, у нежуйних — у сліпій та ободовій кишках). Після надходження у кров’яне русло спочатку депонується в печінці, а потім надходить до інших органів: підшлункової залози, нирок, селезінку, надниркових залоз. Виділяється з організму із сечею, секретами травного каналу та жовчю.
Відсутність кобальту в раціоні призводить до акобальтозу (уповільнюється ріст, знижується продуктивність, з’являється анемія). Відмічаються деформація кісток черепа, переломи кісток, шерсть стає ламкою і матовою.
Встановлено, що в телят існує кореляція між кобальтом, міддю та молібденом: кобальт зберігає рівень міді в печінці, а молібден знижує його. Також експериментально доведено, що кобальт, мідь і залізо запобігають виникненню окисних і енергетичних стресів. Біотичні дози кобальту пригнічують проліферацію2 пухлинних клітин.
Отримуючи з кормами солі таких металів, як мідь і кобальт, тварини набувають стійкості до інфекції з боку шкірного покриву та слизових оболонок шлунково-кишкового тракту і дихальних шляхів. Це пов’язано зі здатністю цих елементів зменшувати проникливість стінок кровоносних судин та покривних тканин щодо інфекції.
Селен (Se) за своєю дією близький до вітаміну Е. Тривалий час його вважали токсичним елементом, що призводив до апатії, регідності суглобів, хромоти, випадання волосу із гриви та хвоста, деформації копит. Тепер встановлено, що селен запобігає м’язовій дистрофії в телят і ягнят, впливає на засвоєння та обмін вітамінів А, С, Е, К в організмі, регулює швидкість окислювально-відновних процесів. За недостачі селену в раціоні тварин розвивається біломускульна хвороба.
Отже, такі мікроелементи, як залізо, мідь, цинк, марганець та кобальт є життєво необхідними для організму тварин, оскільки мають широкий спектр дії на більшість процесів, що відбуваються в ньому. Їхня дія в організмі залежить не тільки від кількості в раціоні, а й від форми сполук. Сьогодні вже доведено, що сполуки мікроелементів з органічними речовинами (білками, вуглеводами, амінокислотами) є доступнішими для організму і ефективніше забезпечують його потреби.
Тож мікроелементи та їх сполуки мають не тільки фізіологічне, а й народногосподарське значення, оскільки є факторами нагромадження білка в м’ясі, зокрема в бройлерів. Введення їх до раціону птиці суттєво збільшує приріст живої ваги та використання (засвоюваність) корму.
І. Дерев’янко, канд. біол. наук, доцент,
Національний аграрний університет
1 Цитохроми — це сполуки гематину, включені до електронно-транспортного ланцюга мітохондрій.
2 Проліферація — розростання тканин організму шляхом новоутворення клітин.

печатная версия