Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКИХ МИКРОЭЛЕМЕНТОЗОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КОПЫТНЫХ ЖИВОТНЫХ

Изобретение относится к области ветеринарии и охраны среды обитания человека, поскольку получение экологически чистой продукции животноводства непосредственно влияет на качество продуктов питания людей. Способ может быть использован для ранней диагностики, в том числе при стертых клинических проявлениях, затрудняющих постановку диагноза обычными диагностическими методами

В современной геохимической экологии взаимодействие между живыми организмами и средой их обитания рассматривается через поток атомов химических элементов и их соединений. Поступая в организм через пищевые цепи, химические элементы выполняют различные функции, их соединения частично трансформируются в процессе метаболизма, аккумулируются тканями или выводятся с экскрементами и выдыхаемым воздухом. При этом существенная роль принадлежит биологической роли микроэлементов.

Несмотря на то что отдельные химические элементы поступают в организм в основном в комплексе с другими, они обладают специфическими функциями. Считается, что каждый микроэлемент имеет четко очерченные точки приложения в общем метаболизме веществ [Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. 300 с]. Именно с этими свойствами химических элементов связано развитие у животных и человека особой группы заболеваний (микроэлементозов), связанных с избытком или недостатком поступления химических элементов в организм. Не для всех химических элементов описаны гипомикроэлементозы, а для ряда химических элементов, называемых также тяжелые металлы, известны только гипермикроэлементозы.

Микроэлементозы - заболевания животных сельскохозяйственного назначения от дефицита либо избытка микроэлементов в организме. В организмах животных сельскохозяйственного назначения обнаруживают более 30 химических элементов в концентрации меньше 3%. Для 17 из них выяснена биологическое значение в процессах обмена веществ. В практических условиях хозяйств различных зон страны на жизнедеятельность животных сельскохозяйственного назначения отрицательно оказывают воздействие нехватка, излишек либо неправильное соотношение микроэлементов. В кормах и в организме животных сельскохозяйственного назначения очень часто может быть нехватка микроэлементов (гипомикроэлементозы).

Главный симптом недостаточности железа в организме всех сельскохозяйственных животных - малокровие вследствие расстройства синтеза гемоглобина.

Нехватка меди проявляет себя нарушением функции желудочно-кишечного тракта. У молодняка овец - дегенеративные патологии головного и спинного мозга - энзоотическая атаксия.

Нехватка цинка проявляет себя замедлением роста, формирования, исхуданием, животные возбуждены, резко утомляются, шерсть делается матовой, депигментируется, возникают облысевшие участки,

При дефиците марганца наступают деструктивные видоизменения в костях (у птиц сельскохозяйственного назначения - перозис), печени, органах репродуктивной системы - пропадает способность к размножению.

В обменных процессах в условиях избыточного содержания в рационах стронция, последний накапливается в хряще костной ткани. Избыток его или недостаток его могут вызвать патологические изменении в образовании и жизнедеятельности костной ткани.

Молибден относится к микроэлементам, биологическая важность которых считается неоспоримой. Особенно большое значение этот элемент имеет в азотном обмене растений, животных и человека. Содержание молибдена в крови крупного рогатого скота зависит от региона и изменяется от 10 до 30 мкг/л.

Из аспектов биологической роли кадмия следует отметить этиологическое значение кадмия в патогенезе ряда заболеваний (итаи-итаи, кадмиоз сельскохозяйственных животных, нефриты, опухолевые заболевания, остеомаляция, гипертоническая болезнь и др.). В ряде городов России выявлены кадмиевые гипермикроэлементозы у детей. Дефицит кадмия еще недостаточно ясен. Однако снижение роста козлят и воспроизводительных функций коз были установлены на рационе с концентрацией кадмия <15.

Селен как необходимый микроэлемент стал известен только в 1957 г. Особенность обмена селена состоит в том, что он всасывается в организме животных на протяжении всего пищеварительного канала. Усвояемость соединений селена достигает 70-80%. При дефиците селена в рационе у животных развиваются мышечная дисторофия и ряд других патологий. Состояние риска недостаточности оценивается как 0,03-0,05 мг/кг сухого вещества. Дефицит селена в среде был установлен практически одновременно в 60-е гг. в Новой Зеландии, Австралии, США и Восточном Забайкалье.

Первые шаги преодоления селеновой недостаточности - использование селенита (селената) натрия в животноводстве - относятся к 1960 г.

Биологическая роль таких элементов, как ртуть и кадмий, малоизученна и потому весьма спорна. Микроэлементозы, связанные с недостатком этих химических элементов в среде обитания животных и человека, не описаны.

Известно, что незаразные болезни с/х животных составляют 94-97% общей заболеваемости скота. Ежегодно ими переболевают около 35% крупного рогатого скота, более 20% коз и овец, до 40% свиней, среди которых преобладают болезни органов пищеварения и обмена веществ.

Одним из способов диагностики микроэлементозов, вызываемых нарушением минерального обмена, является способ, заключающийся в проведении диспансеризации сельскохозяйственных животных и профилактики микроэлементной недостаточности. Разработана специальная схема диспансеризации крупного рогатого скота, при этом приходится проводить значительный объем исследований показателей здоровья животных состава и качества кормов. В схему диспансеризации включено выяснение биогеохимической ситуации хозяйства посредством определения подвижный форм элементов в почвах, водоисточниках, кормах, рационах и организме животных, клиническое обследование животных с целью выявления симптомов микроэлементозов, а также основные гематологические исследования. При проявлении симптомов микроэлементозов проводилась подкормка коров недостающими микроэлементами в дозах, разработанных на основе данных диспансеризации.

Проведение диспансеризации по данной схеме дает возможность диагностировать микроэлементозы у крупного рогатого скота, оценивать степень клинического проявления их, контролировать эффективность проводимых в хозяйстве мер профилактики микроэлементозов.

Однако предложенный способ является трудоемким и, включая последующую обработку полученных многочисленных данных, длительным и в основном применим для крупных животноводческих хозяйств. Это связано с тем, что при проведении диспансеризаций выполняется значительный объем исследований с применением клинико-гематологических, химических, спектрографических измерений, определяется содержание подвижных форм микроэлементов в почвах, водоисточниках, важнейших микро- и макроэлементов в кормах, рационах, в крови, молоке, организме и жизненно важных органах животных. [Автореферат диссертации, "Диспансеризация и профилактика микроэлементозов коров в специализированных хозяйствах." Сичкарь B.C. г.Киев, 1985 г.]

Известен современный способ системной диагностики и коррекции обменных процессов в организме животных, основанный на индивидуальном подходе к кормлению, повышению продуктивности и поддержания здоровья животных.

В соответствии с разработанным способом проводят исследования белкового, углеводного, жирового обмена, макро- и микроэлементного состава крови и химического исследования мочи (белок, глюкоза, кетоновые тела, рН, кальций, магний фосфор, медь, цинк, кобальт, свинец, кадмий, никель), и на основании полученных результатов разрабатывается комплекс лечебно-профилактических мероприятий и конкретно вводимый в рацион состав макро-, микроэлементов и витаминов.

Используемый в конечном результате комплекс лечебно-профилактических мероприятий позволяет: нормализовать в организме животных показатели белкового, углеводного, жирового и минерального обмена, проводить профилактику и лечение заболеваний, связанных с минеральной недостаточностью (рахит, артроз, артрит, остеопороз, остеодистрофия, травмы и переломы опорно-двигательнго аппарата), укрепить опорно-двигательный аппарат и др.

Однако диагностировать микроэлементозы с помощью традиционных клинических методов микроэлементного анализа крови, мочи, проведения сложной биопсии внутренних органов крайне сложно, длительно и затратно.

[Т.А.Шепелева, Г.И.Петухова, "Современный метод диагностики и лечения заболеваний у животных с нарушением обмена веществ", журнал «Ветеринарная клиника» №9 (76) сентябрь 2008]

Задачей настоящего изобретения является упрощение способа получения достоверных данных в прижизненной диагностике хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных различной этиологии.

Поставленная задача решается способом диагностики хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных, характеризующимся отбором образцов шерсти путем настрига ее с кисти хвоста, квартованием ее до получения усредненной пробы в количестве 1,0-1,4 г, пробоподготовкой образца, включающем многократную обработку его в бидистиллированной воде при 30-40°С при постоянном шутелировании, последующей сушкой при 105-110°С до воздушно-сухого состояния, озолением пробы в смеси концентрированной азотной и хлорной кислот, анализом концентраций микроэлементов и сравнением полученных результатов с данными критических концентраций элементов, по выходу за пределы которых судят от наличии заболевания.

Целесообразно производить настриг шерсти массой не менее 10 г.

Предпочтительно обработку пробы вести не менее 3 раз в течение не менее 30 мин, а для озоления пробы брать азотную и хлорную кислоты в соотношении 3:1 (по объему).

Обычно проводят анализ концентраций микроэлементов методом атомно-адсорбционной спектроскопии, а для сравнением полученных результатов используют данные верхних критических концентраций для стронция и меди, равные 10-11 мг/кг, для молибдена, свинца, ртути - 0,20-0,26 мг/кг, а для кадмия - 0,033 мг/кг.

С основной части кожных покровов крупного рогатого скота (таких как спина, бока, живот, ноги, шея, ствол хвоста) отбор настрига шерсти массой порядка 10 г весьма затруднителен. Слишком редкие и короткие волосы. Реальную «конкуренцию» хвосту по возможности пробоотбора составляет лишь область холки.

В результате проведенных исследований как фоновых территорий и хозяйств (Воронежская и Белгородская области РФ, совхоз им. Ленина и ОПХ «Немчиновка» Московской области), так и экстремальных регионов (горнорудные районы Северного Кавказа, высокоэндемичные по беломышечной и уровской болезням районы Забайкалья) выявлены следующие закономерности:

1. Диапазоны варьирования концентраций меди и молибдена в шерсти холки, характерные для здоровых животных значительно шире, чем таковые у тех же животных, взятые с хвоста.

2. Установление критической концентрации (верхней) для стронция, свинца и кадмия в шерсти холки затруднительно, поскольку в ряде случаев у больных животных она ниже, чем у здоровых из того же региона и хозяйства.

В связи с вышеотмеченным наиболее достоверные результаты можно получить, используя настриг шерсти с хвоста.

Методика отмывки шерсти с кисти хвоста является неотъемлемой и необходимой частью предлагаемого способа, поскольку от проведения отмывки именно таким образом зависит воспроизводимость способа.

Определение концентрации микроэлементов в отобранных пробах проводят методом атомно-абсорбционной спектроскопии "холодного пара": ртуть по ГОСТ 26927-86, свинца - по ГОСТ 26932-86, кадмия - по ГОСТ 26933-86 Определение стронция и молибдена производят аналогичными методами атомной абсорбции, селена - флуориметрическим методом по Ермакову В.В. ["Методические указания…"М.: ВАСХНИЛ, 1987. С.8-18].

Полученные данные сравнивают с критическими концентрациями, приведенными в таблице 1, по выходу за пределы которых судят о наличии у данного животного хронического микроэлементоза.

Используемые критические концентрации микроэлементов определены на основании многолетних исследований лаборатории биогеохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН.

Авторами проделана огромная работа по определению уровней химических элементов в шерсти с кисти хвоста, отобранной у животных из разных регионов и хозяйств Российской Федерации. Животные эти принадлежали к двум группам: здоровые и больные микроэлементозами (учитывая разные степени болезни). В результате этих элементоопределений и были обнаружены диапазоны нормальных концентраций меди и молибдена в шерсти кисти хвоста. Эти диапазоны характерны для здоровых животных. У больных же реальные концентрации либо ниже нижней критической концентрации, либо выше верхней критической концентрации. Соответственно эти особи больны либо гипо- либо гипермикроэлементозом.

Аналогично получены и критические концентрации по стронцию, свинцу и кадмию. Но, поскольку на сегодняшний день не описаны микроэлементозы, связанные с недостатком этих токсических элементов, приводится лишь верхняя критическая концентрация. При обнаружении у животного концентрации, превышающей приводимую, животное больно гипермикроэлементозом.

Пример 1.

В АОЗТ «Нива» Чернянского района Белгородской области у коров дойного стада были отобраны образцы шерсти с кисти хвоста. В лаборатории путем последовательного квартования получили пробы 1-1,5 грамма. Далее, 3-кратным промыванием в бидистиллированной воде путем шутелирования (встряхивания) пробы очистили от грязи. До воздушно-сухого состояния образцы доводили выдерживанием при температуре 105°С в течение 1 часа.

Навеску 0,5 г в конических колбах жаропрочного стекла объемом 50 мл подвергли «мокрому озолению» путем нагревания на песчаной бане с концентрированными кислотам (3 мл азотной и 1 мл хлорной). Приборное определения концентраций микроэлементов проводили на приборах «Квант-2А», «Квант-Z.ЭТА», «Юлия-2» по гостированным методикам.

Результаты анализа концентраций микроэлементов дали следующие результаты (мг/кг): Sr - от 5,2 до 10,7; Сu - от 7,6 до 9,1; Мо - от 0,3 до 0,21; Рb - 0,012 до 0,21; Cd - менее 0,001; Hg - менее 0,001 и Se - от 0,31 до 0,54. Исходя из сопоставления результатов с табличными данными констатируем отсутствие у коров микроэлементозов.

Пример 2.

В ОПХ «МИС» поселка Нагорный Петушинского района Владимирской области у коров дойного стада были отобраны образцы шерсти с кисти хвоста. Пробоподготовка и приборное определения концентраций микроэлементов осуществлялись аналогично примеру 1.

Результаты анализа концентраций микроэлементов дали следующие результаты (мг/кг): Sr - от 12,42 до 21,7; Сu - от 3,8 до 5,7; Мо - от 0,3 до 0,21; Рb - 0,012 до 0,21; Cd - менее 0,001; Hg - менее 0,001 и Se - от 0,31 до 0,54. Исходя из сопоставления результатов с табличными данными диагностируем наличие у коров гиперстронциевого и гипомедного микроэлементозов.

Таким образом, данный метод диагностики позволяет прижизненно устанавливать наличие у животных гипо- и гипермикроэлементозов различной этиологии без проведения сложной биопсии внутренних органов и связанной с этим потерей продуктивности.

Способ исключает проведение специфических дорогостоящих лабораторных исследований, повышает качество диагностики, позволяет выявить ранние и скрытые формы нарушений и проводить своевременные коррекционные мероприятия.

Способ сравнительно прост и позволяет практически единовременно обследовать значительное количество животных, и его вполне возможно его рекомендовать для целей широкомасштабного обследования крупных регионов с последующим картированием заболеваемости скота.