rus eng
Архив номеров / Номер 3, 2020 год Распечатать

Корреляция эссенциальных микроэлементов в организме крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» как фактор развития иммунодепрессивного состояния

УДК619:616.71-091:616.391:577.161.2
DOI 10.33861/2071-8020-2020-3-6-9

Ушакова Т.М. ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет», пос. Персиановский
Дерезина Т.Н., Капелист И.В., Зеленкова Г.А. ФГБОУ ВО «Донской государственный
технический университет», г. Ростов-на-Дону

Введение. Микронутриентный статус организма, отражающий усвоение микронутриентов с учётом их взаимодействий, является важнейшим показателем биохимических преобразований в организме в определенных условиях геохимических провинций регионов [1, 2, 10, 11]. Среди эссенциальных микроэлементов именно медь и цинк являются важными показателями уровня реализации метаболических процессов в организме и степени формирования иммунного ответа. Характер биогенной миграции химических элементов и корреляция их в организме животных выступают ведущим патогенетическим аспектом развития патологий иммунной системы, что обусловливает высокий уровень заболеваемости молодняка в ранний постнатальный период и взрослого поголовья крупного рогатого скота в послеродовой период [3, 4, 5, 6, 7]. Кроме того, технология современного промышленного животноводства, наряду с нарушением технологии кормления, воздействием на организм многочисленных антропогенных и стресс-факторов, выступают одной из ведущих причин нарушения сложившихся механизмов взаимодействия между животными и окружающей средой, что способствует изменению обменных процессов в организме, снижению факторов неспецифической защиты [8, 9].

До настоящего времени нет четко отработанных методологических подходов к диагностике микроэлементозов у животных, а информативность большинства применяющихся клинико-лабораторных методов диагностики значима только при клинически выраженном развитии патологического процесса. Можно сказать, что вопросы ранней диагностики микроэлементозов у животных до сих пор остаются открытыми, поскольку только лишь показатель уровня микроэлементов в крови не всегда достоверно и стабильно отражает уровень метаболизма и состояние иммунной системы организма в системе «мать-потомство». Таким образом, разработка комплексного алгоритма диагностических мероприятий микроэлементозов у животных в системе «мать-потомство» с использованием универсальных биомаркеров метаболических изменений, а также данных иммунологического статуса животных является актуальным направлением в условиях современной высокотехнологичной и быстро развивающейся ветеринарной медицины и промышленного животноводства.

Цель исследований - изучить характер коррелятивных взаимодействий эссенциальных микроэлементов в организме крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» и их роль в развитии иммунодепрессивного состояния в биогеоценозе Матвеево-Курганского района Ростовской области. Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи: изучить морфологические и биохимические показатели крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»; определить содержание микроэлементов в крови и волосяном покрове крупного рогатого скота в системе «мать-по-томство»; провести исследования иммунологического профиля крупного рогатого скота в системе «мать-потомство».

Материалы и методы исследований. Научные исследования выполняли на кафедре терапии и пропедевтики ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет», на базе лаборатории НИИ физики Южного Федерального Университета (г. Ростов-на-Дону). Научно-производственные опыты проводились в СПК «КОЛОС» Матвее-во-Курганского района Ростовской области.

Опыт осуществляли в два этапа. На первом этапе были подобраны опытные группы животных, по 20 голов в каждой, состоящие из коров на последнем месяце стельности, осуществлен отбор проб крови и волосяного покрова, проведены морфологические, биохимические и иммунологические исследования.

На втором этапе были осуществлены исследования проб крови и волосяного покрова у потомства, полученного от коров исследуемых групп. Отбор проб проводили на 2-е сутки после рождения.

В крови определяли содержание эритроцитов, лейкоцитов, концентрацию гемоглобина, цветовой показатель на автоматическом ветеринарном гематологическом анализаторе РСЕ-90 VET. Для изучения морфологического состава периферической крови мазки окрашивали по методу Павловского. При биохимических исследованиях крови определяли уровень общего белка, его фракционный состав, глюкозы, кальция, фосфора и щелочной фосфатазы на био-химическом анализаторе уровня неспецифической Idexx vetlab station vetTest 8008. Оценку резистентности организма животных осуществляли путем выведения следующих лейкоцитарных индексов: индекс соотношения лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов (далее, ЛНс), индекс сдвига лейкоцитов (далее, ИСЛ); лимфоцитарногранулоцитарный индекс (далее, ИЛГ); индекс соотношения нейтрофилов и лимфоцитов (далее, ИСНЛ); индекс соотношение нейтрофилов и моноцитов (далее, ИСНМ); индекс соотношения лимфоцитов и моноцитов (далее, ИСЛМ); индекс соотношения лимфоцитов и эозинофилов (далее, ИСЛЭ). Иммунологические исследования осуществляли при помощи иммуноферментного анализа на иммуно-ферментных анализаторах StatFax 303+ и «Пикон». Концентрацию микроэлементов в крови определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре Varian ИСП-810-МС, а в волосяном покрове - методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре РФС-001 с полным внешним отражением рентгеновского излучения (TXRF в западной классификации).

Результаты исследований и их обсуждение. В результате проведения гематологических исследований было установлено развитие гипохромной анемии легкой степени тяжести у стельных коров (табл. 1), при этом уровень эритроцитов был ниже средней арифметической величины референсных значений на 3,84% и составлял 6,01±0,40*1012/л, а показатель гемоглобина был ниже на 20,39% и равнялся 90,75±4,80 г/л. Количество лейкоцитов было в пределах 8,33±1,05*109/л, а показатель гематокрита равнялся 35,39±0,70%. Показатели лейкоцитограммы животных были в пределах референсных значений.

Таблица 1 Динамика морфологических показателей крови крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Стельные коровы (n = 20)

Норма

Полученные от них телята (n = 20)

Норма

Эритроциты, Ч1012 /л

6,01±0,40

5,0 - 7,5
(6,25)

6,36±0,50*

7,4 - 8,4
(7,9)

Гемоглобин, г/л

90,75±4,80*

99 - 129
(114)

93,91±5,05*

105 - 109
(107)

Лейкоциты, Ч109 /л

8,33±1,05

4,5 - 12,0
(8,25)

7,15±0,90

7,1 - 12, 1
(9,6)

Гематокрит, %

35,39±0,70

35 - 45
(40)

33,62±2,00

33 - 37
(35)

Лейкограмма, %

базофилы

0,62±0,01

0 - 2
(1)

0,15±0,01

0 - 0,21
(0,105)

эозинофилы

6,25±0,90

3 - 8
(5,5)

6,20±0,60

6,0 - 6,9
(6,45)

Юные нейтрофилы

0,10±0,01

0 - 0,1
(0,05)

5,76±0,18

5,3 - 6,9
(6,1)

Палочкоядерные нейтрофилы

4,06±0,40

2 - 5
(3,5)

11,80±0,30

11,1 - 12,0
(11,55)

Сегментоядерные нейтрофилы

27,38±1,15

20 - 35
(37,5)

37,15±3,01

36,6 - 40,0
(38,3)

лимфоциты

58,49±2,60

40 - 75
(57,5)

34,44±1,38*

41,7 - 46,6
(44,15)

моноциты

3,1±0,80

2 - 7
(4,5)

4,50±0,50

4,4 - 4,7
(4,55)

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

У телят, полученных от коров опытной группы, также отмечалось развитие гипохромной анемии, при этом количество гемоглобина составляло 93,91±5,05 г/л, что было ниже средней арифметической величины референсных значений на 12,23%, а эритроцитов - на 19,49% и составляло 6,36±0,50х1012/л. Количественный показатель лейкоцитов был в пределах нижней физиологической границы (7,15±0,90*109/л), а гематокрита - в пределах референсных значений (33,62±2,00%). Была выявлена лимфоцитопения (34,47±1,90%) на фоне общего снижения уровня лейкоцитов, что свидетельствовало об угнетении лимфоидного ростка кроветворения у телят (табл. 1).

Биохимические показатели крови у стельных коров характеризовались снижением уровня щелочной фосфатазы до 87,90±5,10 Ед/л, что указывало на алиментарную природу развития анемии, а именно вследствие дефицита цинка в питательных субстратах, и последующих расстройств витаминно-минерального обмена (табл. 2). У животных отмечалось незначительное отклонение белкового и углеводного обменов, так уровень глюкозы был в пределах нижней границы референсных значений (2,03±0,170 ммоль/л), а общий белок крови составлял 70,60±2,5 г/л. Количественный показатель фосфора и кальция крови были в пределах физиологических колебаний, и равнялись 1,66±0,10 ммоль/л и 2,72±0,03 ммоль/л, соответственно (табл. 2).

Таблица 2 Динамика биохимических показателей у животных в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Стельные коровы (n = 20)

Норма

Полученные от них телята (n = 20)

Норма

Общий белок, г/л

70,60±2,5

70 - 80
(75)

57,05±2,10

56,9 - 60,5
(58,7)

Альбумин, %

30,52±1,80

26 - 39
(32,5)

45,01±1,50

40 - 60
(50)

Глобулин, %

69,48±4,63

36 - 76
(56)

54,09±5,30

29 - 61
(45)

Глюкоза, ммоль/л

2,03±0,17

2,0 - 2,7
(2,35)

4,51±0,15

4,47 - 4,98
(4,72)

Фосфор (неорганический), ммоль/л

1,66±0,10

1,45 - 1,94
(1,69)

1,70±0,15

1,5 - 2,3
(1,9)

Кальций, ммоль/л

2,72±0,03

1,62 - 3,37
(2,409)

2,70±0,01

2,687 - 3,157
(2,92)

Щелочная фосфатаза, Ед/л

87,90±5,10*

90 - 140
(115)

126,80±4,02*

130 - 330
(230)

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

У телят, полученных от исследуемых коров, также было выявлено снижение уровня щелочной фосфатазы (126,80±4,02 Ед/л) и незначительное отклонение белкового (общий белок - 57,05±2,10 г/л) и углеводного обменов (глюкоза - 4,51±0,15 ммоль/л). Уровень фосфора и кальция в крови были в пределах физиологических колебаний, и равнялся 1,70±0,15 ммоль/л и 2,70±0,01 ммоль/л, соответственно (табл. 2).

Уровень минеральной обеспеченности крови у животных в системе «мать-потомство» в условиях СПК «КОЛОС» Матвеево-Курганского района характеризовался выраженным снижением уровня кобальта, цинка на фоне пороговых величин железа. Так у коров эти показатели равнялись - 429,30±4,05 нмоль/л (Co); 7,21±0,20 мкмоль/л (Zn) и 17,90±1,30 мкмоль/л (Fe), а у телят - 430,80±5,60 нмоль/л; 7,60±0,15 мкмоль/л и 18,40±1,80 мкмоль/л, соответственно (табл. 3).

Таблица 3 Динамика уровня микроэлементов в крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Стельные коровы (n = 20)

Полученные от них телята (n = 20)

Норма

Fe, мкмоль/л

17,90±1,30

18,40±1,80

17,85 - 28,57
(23,21)

Cu, мкмоль/л

13,90±1,80

14,08±1,05

12,50 - 18,75
(15,62)

Zn, мкмоль/л

7,21±0,20***

7,60±0,15***

45,90 - 76,48
(61,19)

Co, нмоль/л

429,30±4,05*

430,80±5,60*

510,0 - 850,0
(680)

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

Таблица 4 Динамика уровня микроэлементов в пробах волос крупного рогатого скота в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Норма

Стельные коровы
(n = 20)

Полученные от них телята (n = 20)

Fe, мг/кг

110,910±4,10*

106,735±3,05*

60,0 - 100,0
(80,0)

Cu, мг/кг

13,910±0,67*

12,609±0,70*

8,0 - 10,0
(9,0)

Zn, мг/кг

57,960±0,90*

60,315±0,99*

70,0 - 120,0
(95,0)

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р< 0,001

У крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» был выявлен низкий уровень цинка в пробах волосяного покрова (у коров - 57,960±0,90 мг/кг, у телят - 60,315±0,99 мг/кг), при этом этот показатель был ниже средней арифметической величины физиологических колебаний на 38,99% у коров и на 36,51% - у телят (табл. 4).

Значения меди (у коров - 13,910±0,67 мг/кг и у телят -12,609±0,70 мг/кг) и железа (у коров - 110,910±4,10 мг/кг и у телят - 106,735±3,05 мг/кг) в пробах волосяного покрова у опытных животных были выше верхних пороговых величин на 39,1% и 10,91% у коров и на 26,09% и 9,73% у телят, соответственно.

Уровень интегральных показателей периферической крови у коров был в пределах референсных значений и характеризовался следующими показателями лейкоцитарных индексов: ЛНс - 2,14±0,21; ИСЛ - 0,62±0,02; ИЛГ - 15,23±1,05; ИСНЛ - 0,54±0,01; ИСНМ - 10,14±1,30; ИСЛМ - 18,87±3,37; ИСЛЭ - 9,36±1,59 (табл. 5 ).

Таблица 5 Динамика интегральных показателей периферической крови у животных в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Стельные коровы (n = 20)

Полученные от них телята (n = 20)

ЛНс

2,14±0,21

0,93±0,19**

ИСЛ

0,62±0,02

1,57±0,02*

ИЛГ

15,23±1,05

5,64±1,20**

ИСНЛ

0,54±0,01

1,42±0,02**

ИСНМ

10,14±1,30

10,88±1,10

ИСЛМ

18,87±3,37

7,65±4,05**

ИСЛЭ

9,36±1,59

5,55±1,25*

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

Таблица 6 Динамика показателей гуморального иммунитета у животных в системе «мать-потомство»

Показатели

Группы животных

Стельные коровы (n = 20)

Норма

Полученные от них телята (n = 20)

Норма

Ig G, мг/мл

15,00±0,90

15 - 35
(25)

12,80±1,15

4,0 - 17,0
(10,5)

Ig A, мг/мл

0,30±0,05

0,2 - 0,4
(0,3)

2,05±0,10*

3,0 - 8,5
(5,75)

Ig M, мг/мл

0,99±0,15*

1,1 - 1,9
(1,5)

1,64±0,05*

1,9 - 3,0
2,45)

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

Иммунограмма у телят свидетельствовала о снижении уровня неспецифической резистентности, что проявлялось снижением количественного показателя Ig М до 1,64±0,05 мг/мл и Ig A до 2,05±0,10 мг/мл, что было ниже средней арифметической величины референсных значений на 33,06% и на 64,35%, соответственно. Показатели Ig G был в пределах физиологических колебаний и составлял 12,80±1,15 мг/мл.

Так, низкий уровень кобальта и цинка на фоне пороговых величин железа и меди в крови послужили причиной нарушения гемопоэтической функции красного костного мозга, что проявлялось снижением уровня гемоглобина и, как следствие, развитием гипохромной анемии легкой степени тяжести у стельных животных и получаемого от них потомства. Кроме того, алиментарный дефицит цинка и метаболические нарушения, связанные с расстройством белкового и углеводного обменов, способствовали снижению синтеза щелочной фосфатазы, что усугубляло течение гипохромной анемии у животных. Однако, данные минералограммы волосяного покрова свидетельствуют о длительном дисбалансе меди и цинка в питательных субстратах исследуемых животных, что привело к повышению уровня меди в организме и, как следствие, к дефициту цинка, послужившего одной из ведущих причин развития иммунодепрессивного состояния. Изменения со стороны иммунной системы проявлялись развитием лимфоцитопении у телят вследствие угнетения лимфоидного ростка кроветворения, что проявлялось снижением уровня неспецифической резистентности и выражалось снижением значений ЛНс, ИЛГ, ИСЛМ, ИСЛЭ и повышением ИСЛ, ИСНЛ, также снижением количественного показателя Ig М и Ig A.

Выводы. Таким образом, антагонистический механизм взаимодействия меди и цинка в питательных субстратах, получаемых животными, послужил причиной развития дефицита цинка в организме на фоне относительной обеспеченности медью, что привело к развитию метаболических и иммунологических расстройства у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство» и подтверждалось данными морфологических, биохимических показателей крови, минералограммы крови и проб волосяного покрова, а также результатами исследования иммунологического статуса у животных.

Список литературы:

  1. Белоусов, А.И. Биохимический профиль телят раннего постнатального периода в сравнении с взрослым крупным рогатым скотом/ А.И. Белоусов, О.В. Соколова// Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. - 2015. - № 2. - С. 102-104.
  2. Богомольцев, А.В. Гипокупроз крупного рогатого скота в условиях агропромышленного комплекса Республики Беларусь/ А.В. Богомольцев, М.В. Бого-мольцева// Ученые записки УО ВГАВМ, 2017. - Т. 53. - Вып. 2. - С. 18-21.
  3. Виноградов, А.П. Биогеохимические провинции и их роль в органической эволюции/ А.П. Виноградов// Геохимия. - 1963. - № 3. - С. 45-47.
  4. Воробьев, Д.В. Физиологическая роль меди в организме коров симментальской породы в биогеохимических условиях Нижней Волги/ Д.В. Воробьев// Естественные науки. - 2010. - № 3. - С. 76-82.
  5. Дерезина, Т.Н. Состояние иммунной системы у поросят при рахите/ Дерезина Т.Н., Овчаренко Т.М.// «Инновационный путь развития АПК - магистральное направление научных исследований для сельского хозяйства». - Материалы Международной научно-практической конференции. - Т. 3. - п. Персиановский, 2007. - С. 5-7.
  6. Золотарёва, Н.А. Иммунодефициты: профилактика и борьба с ними/ Н.А. Золотарёва// Ветеринарная патология. - М., 2003. - Вып. 2 (6). - С. 47-49.
  7. Карпуть, И.М. Клинико-морфологическое проявление иммунных дефицитов и их профилактика у молодняка/ И.М. Карпуть, М.П. Бабина, Т.В. Бабина// «Актуальные проблемы ветеринарной патологии и морфологии животных». - Материалы науч.-производств. конф. - Воронеж: «Научная книга», 2006. - С. 46-51.
  8. Папуниди, К.Х. Патология обмена веществ и пути ее коррекции/ К.Х. Па-пуниди, А.В. Иванов, М.Г. Зухрабов// Тр. Второго съезда вет.врачей Республики Татарстан. - Казань, 2001. - С. 192-197.
  9. Ребров, В.Г. Витамины, макро- и микроэлементы/ В.Г. Ребров, О.А. Громова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 960 c.
  10. Чекалин, Н.Ю. Метаболически адекватная диагностика уровня микроэлементов как показатель состояния иммунной системы у крупного рогатого скота/ Н.Ю. Чекалин, Т.Н. Дерезина, Т.М. Овчаренко, Н.М. Новиковский// Вестник ОрелГАУ, 2015. - Т. 54. - № 3. - С. 91-94.
  11. Ших, Е.В. Взаимодействие компонентов витаминно-минеральных комплексов и рациональная витаминотерапия/ Е.В. Ших// Русский медицинский журнал. - 2004. - № 17. - С. 29-36.

Резюме. Характер минеральной обеспеченности определенных биогеохимических провинций и коррелятивные взаимодействия их внутри биологических организмов определяют степень развития иммунодепрессивных состояний у животных. Так, авторами изучен уровень минеральных веществ в пробах волосяного покрова и крови у крупного рогатого скота в системе «мать-потомство», и установлен характер корреляции кобальта, цинка, железа и меди. Доказано, что низкий уровень кобальта (коровы - 429,30±4,05 нмоль/ л и телята - 430,80±5,60 нмоль/л) и цинка (коровы - 7,21±0,20 мкмоль/л и телята - 7,60±0,15 мкмоль/л) на фоне пороговых величин железа (коровы - 17,90±1,30 мкмоль/л и телята - 18,40±1,80 мкмоль/л) и меди (коровы -13,90±1,80 мкмоль/л и телята - 14,08±1,05 мкмоль/л) в крови послужили причиной нарушения гемопоэтической функции и привели к развитию гипохромной анемии легкой степени тяжести (эритроциты: коровы - 6,01±0,40х1012/л и телята - 6,36±0,50х1012/л) у животных в системе «мать-потомство». Кроме того, метаболические нарушения, вызванные алиментарным дефицитом цинка, способствовали снижению синтеза щелочной фосфатазы (коровы - 87,90±5,10 Ед/л и телята - 126,80±4,02 Ед/л), усугубляя расстройство эритропоэтической функции красного костного мозга животных. Был выявлен длительный дисбаланс меди и цинка в питательных субстратах исследуемых животных, о чем свидетельствовали результаты минералограммы проб волосяного покрова (медь: коровы - 13,910±0,67 мг/кг и телята - 12,609±0,70 мг/кг; цинк: коровы - 57,960±0,90 мг/кг и телята - 60,315±0,99 мг/кг), что в конечном итоге и привело к дефициту цинка в организме, обусловив развитие иммунодепрессивного состояния (Ig М: коровы - 0,99±0,15 мг/мл и телята - 1,64±0,05мг/мл; Ig A : коровы - 0,30±0,05 мг/мл и телята - 2,05±0,10 мг/мл).

Ключевые слова: крупный рогатый скот, система «мать-потомство», медь, железо, цинк, кобальт, кровь, волосяной покров, иммунологический статус, минералограмма.

Сведения об авторах:

Ушакова Татьяна Михайловна, кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры терапии и пропедевтики ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»; 346493, Ростовская область, Октябрьский район, пос. Персианов-ский, ул. Кривошлыкова, 24; тел.: 8-928-6055873; e-mail: tanja_0802@mail.ru.

Капелист Иван Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник Центра развития компетенций ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-989-7248238.

Зеленкова Галина Александровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры биологии и общей патологии ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-961-3096244; e-mail: zelenkovalex@rambler.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Дерезина Татьяна Николаевна, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры биологии и общей патологии ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»; 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1; тел.: 8-903-4351237; e-mail: derezinasovet@mail.ru.

 

   
2011 © Ветеринария Кубани Разработка сайта - Интернет-Имидж