5.2.2. Микроэлементы

В организме животных присутствуют не менее 70 различных микроэлементов. Их источниками являются корм, питьевая вода и атмосферный воздух, минеральные составы которых в значительной степени зависят от геохимических условий в месте получения.

Потребность животных в определенных микроэлементах зависит от возраста, физиологической активности, температуры окружающей среды, состава корма и ряда других факторов. Поэтому нормы потребления многих микроэлементов приблизительны или даже не установлены.

Ничтожные потребности животных в микроэлементах делают редким их дефицит в организме. В то же время, загрязнение окружающей среды промышленными отходами и широкое применение микроэлементов в растениеводстве способствуют развитию микроэлементозов (болезней вызванных избытком микроэлементов в организме).

Ниже описано биологическое значение наиболее изученных микроэлементов.

Двухвалентное железо необходимо для кроветворения, формирования костной и нервной систем, работы пищеварительного тракта, выработки гормонов, метаболизма витаминов, а также осуществления иммунных и окислительно-восстановительных реакций. Важнейшие функции железо выполняет в составе гемоглобина (переносит газы с кровью), миоглобина (депонирует газы в мышцах), цитохромов (передают электроны по дыхательной цепи) и пероксидаз.

Основная часть железа переносится в крови трансферрином. Он и некоторые другие белки (например, лактоферрин, гаптоглобины и альбумин) участвуют в обмене железа между макрофагами и клетками красного костного мозга. Основными депо железа являются ферритин (в стенке кишечника, печени, селезенке и красном костном мозге) и гемосидерин (в ретикулярных клетках).

Недостаточность железа проявляется низким аппетитом, задержкой роста, анемией, хрупкостью костей и когтей, а также нарушением работы сердца, дыхания и репродуктивной функции.

Избыток железа в организме вызывает диарею, ацидоз, гипотермию, гемосидероз, а также нарушает усвоение кальция, марганца, цинка, витамина E и фосфора.

Растительный корм богат трехвалентным железом, которое в желудке под действием соляной кислоты и витаминов (В₁₂ и С) становится двухвалентным. Его усвоению способствуют белки животного происхождения, углеводы (лактоза, фруктоза), аминокислоты (гистидин, лизин, цистеин), витамины (В₉, В₆ и Е), а также умеренные концентрации меди, кобальта, марганца и никеля. Избытки в рационе этих ионов, а также кальция, цинка, кадмия, оксалатов, цитратов, фосфатов, яичного белка, лактоферрина, клетчатки и фитатов замедляют всасывание железа. В молоке его мало и до перехода к смешанному и обычному кормлению млекопитающие, в основном, используют запасы, отложенные в печени до рождения. У поросят они истощаются за первые 7-10 дней жизни. Поэтому с 2-3-дневного возраста поросятам рекомендуется введение железосодержащих препаратов.

Дойным коровам железа требуется от 0,7-2,0 г. В расчете на 1 кг массы тела взрослым лошадям - 80-120 мг, свиноматкам – 200-600 мг. Телятам - в среднем 50 мг, собакам - 1,3 мг, курам - 100 мг на 1 кг концентрата.

Кобальт преимущественно используется для синтеза витамина B₁₂в преджелудках и толстом кишечнике. У собаки и кошки этот процесс выражен слабо, а у жвачных и лошади возможно полное удовлетворение потребности в данном витамине. Кроме того, всосавшиеся ионы кобальта активируют фосфоглюкомутазу (катализирует превращение глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат), аргиназу (расщепляет аргинин на орнитин и мочевину) и фосфатазу (активирует отложение фосфора в костях), а в красном костном мозге - ускоряют включение железа в гем и выход эритроцитов в кровь.

При недостатке кобальта у жвачных животных, реже - свиней и лошадей возникает акобальтоз (сухотка). Он характеризуется потерей аппетита, вялостью, исхуданием, падением продуктивности и нарушением шерстного покрова.

Кобальт содержится в большинстве естественных кормов. Его особенно много в злаково-бобовом сене, травяной и перьевой муке, шротах, кормовых дрожжах. Для всеядных и хищников источником кобальта может являться печень.

Дойным коровам ежедневно требуется 5-25 мг кобальта, овцематкам - от 0,4 до 1,0 мг, собакам - 0,05 мг (на 1 кг массы тела), а птице - 1 мг (на 1 кг сухого корма).

Медь является кофактором ферментов (преимущественно оксидаз). Например, медь в аскорбинатоксидазе способствует метаболизму витамина С, а в уриказе - мочевой кислоты. Без меди невозможно образование костей, соединительной ткани, кожи и ее производных. Медь также участвует в регуляции иммунных реакций обмена других ионов (кальция и фосфора), поддержании активности гормонов, усвоении корма, окислении цистеина и репродуктивных процессах.

Наиболее богаты медью трава и сено, полученные с черноземов и красноземов, а также отруби, жмыхи, шроты, кукурузно-глютеновый корм, зеленые овощи, барда, мясокостная мука, бобовые, печень, рыба и морепродукты.

Крахмал повышает всасывание меди, а наличие в кормах высоких концентраций сульфатов, йодидов, железа, молибдена, свинца, кадмия, ртути, цинка, мышьяка, белка, клетчатки и фруктозы снижает его.

После всасывания медь транспортируется белками (транскупреином и альбумином) и свободными аминокислотами в печень. Здесь медь включается в церулоплазмин (белок с 6 атомами меди), который разносит ее к другим органам и тканям, а также переводит железо в трехвалентное состояние для включения его в белки и активации разрушения крупных молекул, подлежащих удалению.

При нехватке меди в мозге нарушаются продукция энкефалинов и миелинизация нейронов, в печени замедляется депонирование железа, а в красном костном мозге – его использованию для синтеза гемоглобина. Кроме того, недостаток меди снижает у животных аппетит и прирост живой массы, приводит к поносам и появлению симптомов лизухи, а их волосяной покров обесцвечивается, становится жестким и свисает клочьями. В тяжелых случаях возникают аневризмы аорты, гипертрофия миокарда, аутолиз мозговой ткани, рахитоподобный синдром и сахарный диабет. У коров падают надои и наступает стерильность. Эмбрионы цыплят погибают. Наиболее чувствительны к нехватке меди овцы и ягнята.

Избыток меди снижает эластичность кровеносных сосудов, подавляет функцию нервной системы и нарушает формирование скелета. При этом медь и железо конкурируют при всасывании, что может вызвать анемию. Даже незначительный избыток меди в рационе может привести к гепатиту или циррозу печени у доберман-пинчеров и терьеров. У птицы избыток меди вызывает гиперемию и эрозию железистого желудка. У овец снижает упитанность, количество сахара в крови и тонус мышц, развиваются атония желудочно-кишечного тракта, а так же дистрофия и цирроз печени.

В сутки на 1 кг массы тела дойным коровам меди требуется 70-300 мг, свиноматкам – 40-100 мг, овцематкам – 10-20 мг. Потребность животных в меди и ее усвоение зависят от содержания в рационах протеина, кальция, молибдена (оптимальное соотношение меди и молибдена 4-5:1), свинца, сульфатов и некоторых других элементов.

Цинк участвует в гормональной регуляции и образовании многих ферментов. Наибольшие концентрации данного микроэлемента отмечены в костях, коже, печени и железах (поджелудочной, щитовидной и половых). Без цинка не синтезируется карбоангидразы (участвуют в транспорте углекислого газа и удалении его через легкие), полимеразы (необходимы для формирования нуклеиновых кислот) и тиреотропный гормон, а ряд других гормонов снижают активность.

Дефицит цинка замедляет рост и половое созревание молодняка, нарушает обмен веществ, иммунные реакции и заживление ран, а также способствует возникновению недостаточности инсулина, рахита и остеопороза. У взрослых животных при этом нарушаются вкусовые (например, лошади начинают грызть дерево) ощущения, исчезает аппетит, нарушаются воспроизводительные функции, кроветворение и секреция гормонов, ухудшается состояние кожи и ее придатков. У свиней при недостаточности цинка появляется паракератоз - поражение кожи с потерей и извращением аппетита.

Цинк лучше всасывается из кормов животного происхождения. Этому способствуют протеины, лактоза, некоторые аминокислоты и аскорбиновая кислота.

В растительных кормах цинк обычно связан гемицеллюлозой и фитатами, что замедляет усвоение данного микроэлемента животными. Всасыванию цинка также препятствуют высокие уровни в корме меди, кадмия, свинца, кальция, фосфора и железа.

Основные источники цинка - мясо, яйца, молоко, тыквенные семечки, пивные дрожжи, отруби, мука из клевера, люцерны и злаковых культур. Средняя суточная потребность в цинке на 100 кг живой массы быков-производителей составляет 300-600 мг, поросят – 100-180 мг, лошадей - 55-96 мг, собак - 11-20 мг, птицы - 70 мг (на 1 кг сухого корма).

Марганец участвует в антиоксидантной защите, обмене жира, углеводов и азотистых соединений, построении костных и соединительных тканей, в синтезе холестерола, ДНК и половых гормонов. В преджелудках жвачных животных данный микроэлемент участвует в метаболизме витаминов (С и группы В).

Дефицит марганца замедляет развитие скелета, вызывает деформацию суставов и сокращает продолжительность жизни. При этом развивается жировая инфильтрация печени, накапливаются перекисные соединения, снижается половая активность и оплодотворяемость, рождается слаборазвитый приплод с признаками анемии, часты мертворождения, удлиняются сроки стельности. Надои у коров и жирность молока падают. У несушек при недостатке марганца снижаются яйценоскость и прочность скорлупы яиц, а эмбрионы гибнут или вылупляются с повышенной возбудимостью нервной системы и перозисом (проявляется изменением формы костей, расслаблением связок и опуханием суставов).

Избыток марганца тормозит образование гемоглобина у многих животных, у птицы приводит к марганцевому рахиту, а у некоторых кошек понижает репродуктивную способность и вызывает частичный альбинизм.

Много марганца в сене, отрубях и шротах. Его усвоение затрудняют кальций, фосфаты, железо, кобальт и медь. Аскорбиновая и лимонная кислоты увеличивают всасывание марганца. Дефицит железа так повышает усвояемость марганца, что он может повредить мозг и эпителий воздухоносных путей.

Средняя суточная потребность в марганце у лошадей - 60-120 мг (на 100 кг живой массы), у свиней – 40-50 мг (на 1 кг сухого вещества рациона), у птиц - 25 мг (на 1 кг сухого корма).

Йод животные получают с водой, воздухом, кормами и минеральными добавками. Его неорганические соединения быстро всасываются из пищеварительного тракта и органов дыхания, а затем в основном используются щитовидной железой (для синтеза гормонов).

Даже легкий дефицит йода у беременных самок вызывает рождение слабого потомства с зобом и редким волосяным покровом. У молодняка (особенно собак, кошек, птиц и лошадей) при недостатке йода (гипотиреозе) замедляются рост, умственное и половое развитие, снижается работоспособность и создается предрасположенность к хроническим заболеваниям. У взрослых животных гипотиреоз сопровождается увеличением щитовидной железы (зобом), снижением основного обмена и температуры тела, ухудшением состояния кожного и волосяного покровов, вялостью и нарушением метаболизма кальция. Избыток йода (гипертиреоз) у млекопитающих (особенно у лошадей) тоже ослабляет синтез гормонов щитовидной железы и может стать причиной зоба. У кошек гипертиреоз вызывает лихорадку и потерю веса.

Много йода в злаково-бобовом сене, травяной муке, отрубях, шротах, водорослях и муке из морских рыб. Развитию гипотиреоза способствуют недостаточность меди и кобальта, а также избыток марганца и наличие в корме гойтерогенов (присутствуют в сырой капусте, редиске, репе, брюкве, кукурузе, просе, бобах и горчичных маслах), которые нарушают использование микроэлемента щитовидной железой.

Средняя суточная потребность в йоде у дойных коров - 6-25 мг (с 10 л молока теряется 5,8 мг йода), у молодняка крупного рогатого скота – 1-3 мг, у свиноматок - 1-2 мг, у собак (в расчете на 1 кг массы тела) - 0,03-0,06 мг. В расчете на 100 кг живой массы, суточная потребность в йоде у лошадей - 0,8-1,4 мг (в зависимости от тяжести физических нагрузок), у молодняка 1,5-2,0 мг. Птице необходим сухой корм с концентрацией йода 1 мг/кг.

Селен участвует в синтезе белка, фосфорилировании и окислительно-восстановительных реакциях. Это повышает чувствительность сетчатки глаза к свету, защищает от неблагоприятных воздействий спермии и увеличивает их подвижность, снижает нейротоксичность металлов, стимулирует образование ЛЖК в рубце, влияет на метаболизм гормонов щитовидной железы и усиливает их действие на мозг плода. Перечисленные свойства позволяют селену снижать вероятность развития воспалений, стрессов, мышечной дистрофии, миокардита, анемии, инфантилизма и инфекционных заболеваний. Антиоксидантные эффекты селена тесно связаны с витамином Е, метионином и цистеином, а вместе с кобальтом и магнием, селен противодействует повреждению хромосом.

Селен действует на организм животного как в составе неорганических соединений, так и в связанном с белками (в виде селенопротеидов) состоянии. Например, селенит натрия регулирует проницаемость биомембран во многих тканях (его нет только в жировых клетках), а селенопротеид глютатионпероксидаза (содержит 4 атома селена) защищает клетки от повреждения продуктами ПОЛ и гемоглобин - от превращения в метгемоглобин.

Одним из симптомов дефицита селена является беломышечная болезнь (дистрофия скелетных и сердечных мышц). У многих животных недостаток селена проявляется нарушением роста, репродуктивной функции и отеками. У птиц при этом наблюдается скудость оперения и фиброзное перерождение поджелудочной железы.

Из окружающей среды селен поступает через дыхательные пути, кожу и желудочно-кишечный тракт. Хорошо усваивается селен из морепродуктов, лука, риса, помидор, отрубей, злаков и молока. Улучшают всасывание селена витамин В₁, цистеин и глютатион, а замедляют - свинец, ртуть, метионин и пуриновые основания (их много во всех кормах животного происхождения, кроме молока).

У большинства теплокровных суточная потребность в селене составляет 0,04-0,2 мг/кг сухого корма. Из-за способности замещать серу в белковых молекулах, разница между нормой приема и токсичной дозой селена невелика (богатые им биодобавки должны использоваться только по показаниям). В то же время, токсичность селена снижают соединения серы и льняное масло, а также корма, богатые белками, метионином и витамином Е.

Фтор придает костям и эмали зубов прочность (у эмали она уступает только алмазу), а также способствует восстановлению эмали ферментами слюны.

Основная часть фтора поступает в организм животного с питьевой водой. Его оптимальные концентрации в воде - 0,5-1,0 мг/л, а в сухом веществе корма - 10-25 мг/кг. При длительной нехватке фтора наблюдается кариес зубов. Если содержание фтора в кормах превышает 30 мг/кг, а в воде – более 1,2-1,5 мг/л - возможен флюороз (его типичным проявлением являются меловидные пятна на эмали зубов). Он сопровождается снижением подвижности нервных процессов, остеодистрофией, расстройствами пищеварения, обмена фосфора, кальция, белков и углеводов. Всё это негативно сказывается на росте и продуктивности животных.

Молибден в небольших количествах способствует метаболизму углеводов и жиров, предупреждению анемии и разрушения зубов, удалению излишков меди из организма и росту бактерий в кишечнике.

Данный микроэлемент депонируется в печени (бедный белками рацион замедляет этот процесс) и почках, а затем расходуется на образование флавиновых ферментов (обеспечивают утилизацию железа, обмен пуринов, выделение мочевой кислоты и сульфатов, формирование мозга, способность организма к освобождению толстого кишечника от продуктов жизнедеятельности грибов).

Дефицит молибдена может привести к почечнокаменной болезни (особенно у овец), снижению прироста массы тела и повышению нервной возбудимости.

Существуют почвы с высоким содержанием молибдена (как правило, торфяники), а в сельском хозяйстве его применяют в качестве микроудобрения для бобовых культур. Из грунта молибден может чрезмерно поглощаться растениями (например, клевером), поедание которых (наиболее чувствителен крупный рогатый скот, наименее - лошади и свиньи) может вызвать молибденоз (его вероятность усиливается если соотношение меди и молибдена в рационе меньше чем 2:1). При нем молибден вытесняет медь и фосфор из печени и костей, что нарушает развитие скелета, а также использование энергии АТФ. Стимуляция роста кишечной микрофлоры при молибденозе может вызвать нарастающий понос. Это приводит к слабости животного и исхуданию, дистрофии почек и печени, тахикардии, анемии, снижению оплодотворяемости, отекам слизистых оболочек, остеопорозу и отложению мочевой кислоты в суставах («молибденовая» подагра). Темные волосы становятся серыми, а красные - ржаво-оранжевыми.

Организму необходим трехвалентный хром. При его недостаточности у животных понижается чувствительность к инсулину. Это повышает содержание в плазме крови глюкозы, триацилглицеролов и холестерола, а также вызывает глюкозурию. Избыток хрома в организме повышает чувствительность тканей к инсулину (возникает гипогликемия), а также вызывает поражение печени, селезенки, почек, костей, ЦНС и костного мозга.

В продуктах растительного происхождения хрома очень мало (много только в дрожжах).

Никель стабилизирует нуклеиновые кислоты и рибосомы, а также активирует фермент уреазу. Дефицит никеля нарушает секрецию пролактина, а избыток - стимулирует выработку гормонов передней доли гипофиза (но не пролактина) и глюкагона. Недостаток никеля снижает прирост массы тела, молочную продуктивность, уровень гемоглобина в крови и размножение метанообразующих бактерий в преджелудках.

Наиболее богаты никелем орехи, бобы, горох, зерновые, фрукты и овощи. Потребность в данном микроэлементе повышается при избытке в рационе железа.

Ванадий способствует осаждению солей кальция в костях и зубной эмали. Дефицит данного микроэлемента повышает содержание триглицеридов в плазме крови, а у цыплят нарушает рост перьев. Избыток ванадия снижает синтез холестерина в печени и подавляет рост микрофлоры в пищеварительном тракте.

Основными источниками ванадия для животных являются горох, молоко, вода, а также пыль и аэрозоли в воздухе.

Кремний необходим для формирования органической матрицы костной, эпителиальной и соединительной тканей, а также формирования кожи и ее придатков.

На протяжении веков мышьяк расценивался только как яд. Теперь доказано, что в небольших количествах мышьяк является жизненно необходимым микроэлементом. При его дефиците появляется предрасположенность к аллергическим и опухолевым заболеваниям, чрезмерно накапливаются медь и марганец в тканях, повреждаются органеллы и отмечается бесплодие, а у беременных учащаются мертворождения.

Основными источниками мышьяка являются: питьевая вода, морская рыба и морепродукты. Отравление мышьяком (возможно при вдыхании выделяемых плесенью мышьяковистых соединений, попадании их на кожу или в пищеварительный тракт) сопровождается депрессией, расстройствами памяти, слуха, зрения, вкуса и обоняния, невритами, дерматитами, повреждением слизистых оболочек, нарушением кроветворения, энцефалопатией, бронхиальной астмой и гепатитами, ростом вероятности онкологических заболеваний.