Свиридов М.Л.
ФУНКЦИИ КОБАЛЬТА В ОРГАНИЗМЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ *
Аннотация:
в статье обобщаются данные литературных источников и результаты научных исследований влияния кобальта на метаболизм живых организмов. Рассматривается положительное действие и влияние недостатка кобальта на системы и органы организма. Изложены некоторые пути решения профилактики недостаточности микроэлемента у сельскохозяйственных животных
Ключевые слова:
Кобальт, микроэлемент, витамины, соли кобальта, сельскохозяйственные животные, биологически активные добавки
УДК 636.08
Свиридов М.Л.
студент магистратуры
Саратовский государственный аграрный университет имени Вавилова
(Россия, г. Саратов)
ФУНКЦИИ КОБАЛЬТА В ОРГАНИЗМЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Аннотация: в статье обобщаются данные литературных источников и результаты научных исследований влияния кобальта на метаболизм живых организмов. Рассматривается положительное действие и влияние недостатка кобальта на системы и органы организма. Изложены некоторые пути решения профилактики недостаточности микроэлемента у сельскохозяйственных животных.
Ключевые слова: Кобальт, микроэлемент, витамины, соли кобальта, сельскохозяйственные животные, биологически активные добавки.
В 1735 году шведский ученый–химик Георг Брандт извлек из руды, напоминавшей серебряную, добытой в провинции Саксония, серо–розовый металл. Название «Кобольд» (по имени злого духа), или «Кобальт», было дано металлу рабочими рудников, получавшими отравления от газа при обжиге руды. Со, (Cobaltum), элемент VIII группы, с атомным номером 27, атомной массой 58,94 периодической системы Д. И. Менделеева. Это тяжёлый металл, имеющий белый цвет с розовым оттенком. Плотность его равна 8,9 г/см3, температура плавления + 1493 °C, температура кипения +2957 °C. В составе земной коры содержится Co 4·10-3% по массе. Кобальт находится в составе более тридцати минералов, среди них линнеит (Co3S4), каролит (CuCo2S4), кобальтин (CoAsS), смальтит (СоAs2), сферокобальтит (CoCO3), и другие. Морская вода содержит примерно (1-7)·10-10% Co. Элемент применяют в авиационной и космической сфере [1].
Со является важным микроэлементом, необходимым для жизнеобеспечения животных организмов. Однако в избытке может быть токсичен, как и ряд других микроэлементов. Вопрос о важности присутствия Со в организме сельскохозяйственных животных возник в 30х годах прошлого века, когда в некоторых странах, включая Россию, возникали заболевания овец и крупного рогатого скота. В начале наблюдения приводили к предположению о заболевании железодифицитной анемией. Животные теряли аппетит, вес, становились вялыми, что в дальнейшем приводило к гибели. Когда к рациону добавляли кобальт, симптомы прекращались [2, 3, 4].
Микроэлемент необходим также растениям, которые накапливают его преимущественно в корневой системе. Добавление в почву Со ведет к повышению урожайности и улучшению качеств выращиваемых сельскохозяйственных растений: зерновых, бобовых, картофеля. К пищевым продуктам, содержащим достаточное количество (примерно 0,2 мг на кг элемента), относятся: гречиха, свёкла (в особенности ботва), капуста, зеленые части лука, грибы, томаты, редис, груши [5].
Кобальт может провоцировать развитие раковых опухолей. Этот элемент находится в перечне канцерогенных веществ Агентства по исследованию рака Международной Организации Здравоохранения (IARC). Наряду с этим, его соединения используют для борьбы с опухолями [6].
В живых организмах микроэлемент является одним из компонентов витамина B12. Как известно, биологическая роль Со заключается в его влиянии на кроветворение. Его атомы занимают центральное положение в молекуле витамина В12, где массовая доля элемента составляет 4,5 %. Активируя кроветворение, Со участвует в синтезе гема из протопорфирина и Fe, тем самым стимулируя выработку эритроэтинов, увеличивает количество ретикулоцитов, способствует созреванию эритроцитов и предотвращает анемию. Кобальт формирует с белками крови, плаценты, молока и рядом других тканей комплексы биологически активных соединений. Микроэлемент является составляющей частью фибринов, глобулинов и альбуминов крови, может соединяться с аминокислотами, гистидином и цистеином. У животных более 40 % Со в печени связано с фракциями белков. При недостатке или отсутствии микроэлемента у животных возникает анемия и гипокобальтоз [7, 8].
Участвуя в функционировании нервной системы, Со в составе витамина В12 способствует образованию белковых и жировых структур миелинового слоя нервных клеток. Микроэлемент нормализует обмен веществ, включается в работу эндокринной системы, является составляющей частью металлоэнзимов и активатором ферментов в некоторых реакциях организма. Взаимодействуя с витамином В9 (фолиевой кислотой), витамином В5 (пантотеновой кислотой), с витамином С, принимает участие в образовании жиров, белков, углеводов. Как участник процессов кроветворения, Со входит в состав молекулы витамина В12 –кобаламина. Кобаламин преобразуется в организме в гидрооксикобаламин, из которого в органах, преимущественно в почках и печени, происходит образование кофермента В12, участвующего синтезе белков, аминокислот, пиримидиновых, пуриновых оснований, дезоксирибонуклеиновой ДНК и рибонуклеиновой РНК кислот, из которых состоят ядра клеток, содержащих наследственную информацию. Находясь в остеобластах, кобаламин стимулирует рост костной ткани. Особенно это важно для молодых особей. Кобальт снижает уровень холестерина в крови и способствует его выведению из сосудов, тем самым предупреждая патологические состояния организма [3, 7].
Комплексные соединения Со с биотином (витамином Н) применяют в лечении патологий желудка и двенадцатиперстной кишки у человека [9]. В составе соединений Со влияет на обмен простых и сложных белков организма, на метаболизм липидов и углеводов, способствует усвоению витамина А, витамина Е и С [10]. Согласно исследованиям, микроэлемент участвует в синтезе инсулина, при инъекции солей Со животным наблюдалось понижение сахара в крови и уменьшение алиментарной гипергликемии.
Соединения микроэлемента снижают кровяное давление у кроликов и некоторых других млекопитающих. Согласно исследованиям, проводившихся на животных, добавление солей Со ведет к понижению давления крови. Ежедневное введение в рацион кроликов с почечной гипертонией хлористого кобальта вызывало снижение давления. Гипотензивный эффект действия микроэлемента ослаблялся, если животным предварительно был введен цистеин [3].
Кобальт оказывает положительное действие на жизнедеятельность микроорганизмов желудочно–кишечного тракта, которые синтезируют в нем ряд витаминов группы В. Микроэлемент стимулирует процессы роста бактерий рубца жвачных [11]. По данным исследований, при недостатке кобальта в микрофлоре пищеварительного тракта у коров повышается количество микроорганизмов, не задействованных в пищеварении. Происходит торможение моторной и секреторной функции, замедляется регенерация клеток эпителия пищеварительного тракта. Недостаток синтеза витамина В12 микроорганизмами в преджелудках, толстом отделе кишечника, ведет к снижению эритропоэза, уменьшению образования эритроцитов, наполнения эриторцитов Fe. При нехватке Со ослабевает действие каталазы, фосфатазы, пептидазы, понижаются гликолитические процессы в крови, синтез белков, повышается количество жира в печени. Отклонения в большей степени заметны у заболевших животных при одновременной нехватке Мn и Со. Происходит усиление потерь Са через стенки кишечника, усугубляющие катаральные процессы, понижается усвоение питательных веществ. Больные особи теряют массу костной ткани, происходит неравномерное их окрашивание, размягчается корковый слой костей, что ведет к патологии позвоночника, переломам скелета. Костная ткань теряет необходимое количество солей, происходят нарушения соотношения между Р, Са, Mg, Ва, Sr. Резкие проявления этого нарушения заметны в роговых отростках, бедренных и реберных костях, хвостовых позвонках. При недостатке Со, Мn и избытке Ni, Sr, Ba происходит прогрессирование патологий. При этом в преджелудках увеличивается кислотность, в рубце уменьшается микрофлора, задействованная в переваривании пищи, понижается синтез жирных кислот и незаменимых аминокислот, витаминов, высвобождение из пищи каротина и фосфора, усвоение фосфора микроорганизмами в преджелудках. Далее получают развитие катаральные процессы в нижних отделах пищеварительного тракта. Это приводит к снижению переваривания пищи. Одновременно увеличивается потеря через почки и кишечник необходимых микроэлементов, том числе и кобальта. А также некоторых органических веществ, что отрицательно сказывается на обменных процессах, синтезе белков, состоянии скелета, продуктивности, развитии плода и устойчивости к воздействию условий внешней среды. На основе научных исследований были предложены рекомендации введения в рационы солей Со и Mn. Разработана методика введения доз соединений: хлористого кобальта – 0,02-0,05 мг/кг, хлористого и сернокислого марганца – 0,05-1,0 мг на 1 кг веса животных в день с кормом: на 1–й стадии заболевания в течение 15–30 суток, 2–й стадии в течение 30–45 суток, 3 –й стадии – до 60 суток. После терапии у коров повышались удои, у молодняка происходил прирост веса, улучшались показатели состояния кожи и шерсти, прекращалось поражение желудочно–кишечного тракта, уплотнялись хвостовые позвонки, резцы, было отмечено быстрое образование костной мозоли на месте переломов, увеличивались удои, показатели жирности молока [11, 12, 13, 14].
Практически у всех видов животных резкий избыток Со ведет к полицитемии, потере аппетита, нарушению ростовых процессов. Наблюдается возрастание уровня Со в волосяном покрове. Предел содержания кобальта принято считать: для телят — 0,5 мг на кг, для коров — 1,0 мг на кг, для овец — 2—3 мг на кг, для цыплят — 3,0—3,5 мг на кг живого веса в день. Диапазон биотической и токсической фаз Со достаточно большой, в связи с этим в практике передозировка его маловероятна. Микроэлемент не накапливается в организме жвачных, в связи с этим, необходимо постоянное его пополнение с пищей. Полноценное и сбалансированное питание для сельскохозяйственных животных относится к одной из главных задач для экономических показателей сельскохозяйственной отрасли [15, 16]. Важную роль в решении данной проблемы выполняют биологически активные добавки, содержащие витаминные и минеральные комплексы [10, 17, 18, 19]. Организму животных необходимо постоянное поступление вместе с питанием макроэлементов, микроэлементов, витаминов. Примерно 1% от массы организма животного занимают микроэлементы. Если витамины успешно синтезируют в современных условиях, то многие микроэлементы организм животного может усвоить только в виде соединений солей. Дозировки микроэлементов применяются в очень малых количествах, поэтому создать необходимую для животного дозу, не превысив предельно допустимую концентрацию вещества достаточно трудно, поскольку некоторые элементы, относящиеся к тяжелым металлам (Co, Fe, Сu) требуют строгого соблюдения дозировки в рационах. Избыток отдельных химических элементов может спровоцировать снижение усвояемости других веществ. По некоторым данным, неорганические соли в виде сульфатов, нитратов, хлоридов микроэлементов Co, Fe, Zn, Mn агрессивны в отношении ферментов и витаминов, находящихся в комбинированных кормах. В связи с этим, животноводству и птицеводству требуются безопасные и сбалансированные по составу биологические препараты для профилактики недостатка микроэлементов у животных. В качестве альтернативы использования солей металлов учеными предлагаются биологически активные добавки на основе нанопорошков металлов, используемые в микродозах [20, 21, 22, 23].
В последнее время появились новые ветеринарные изобретения, включающие способы регулирования высвобождения Co бактериями, находящимися в рубце, для преобразования в витамин B12. Метод представляет собой скармливание жвачным животным смешанного источника Co, включающего источник быстрого и источник медленного высвобождения микроэлемента [24].
Выводы
Существенную роль в регуляции процессов жизнедеятельности организма животных играют соединения микроэлементов, среди которых важное место принадлежит кобальту, участвующему во многих функциональных процессах организма, повышая его устойчивость к воздействию внешней среды. Ряд метаболических связей этого микроэлемента с некоторыми патологическими проявлениями животных предстоит еще выяснить. В механизмах предотвращения развития различных патологий животных важную роль играет микроэлементный состав рационов питания. Внедрение в сельскохозяйственную отрасль сбалансированных по составу биологических препаратов, включающих кобальт наряду с другими веществами для профилактики недостаточности микроэлементов у животных, может стать одним из факторов ее успешного развития.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Макаренко Н. «Золотая лихорадка» за стратегическим металлом ХХІ века. Наука и техника. 22 декабря 2019. [Электронный ресурс]. URL: https://naukatehnika.com/kobalt-zolotaya-lihoradka-za-strategicheskim-metallom.html.
Анохин А.Ю. Роль микроэлементов в биохимических процессах. Применение минералов в медицине [Электронный ресурс] – Курский государственный медицинский университет. 36 с. URL: http: //www.scienceforum.ru/2014/pdf/356.pdf
Гудиева И.Р. Физиологические свойства кобальта и его влияние на организм человека // Молодой ученый. 2019. № 5 (243). С. 42–46.
Осинский С., Левитин И., Бубновская Л. и др. Селективность действия редоксактивных комплексов кобальта (III) на опухолевую ткань // Экспериментальная онкология. 2004. Т. 26. № 2. С. 18–24.
Моргулис И.И., Хлебопрос Р.Г. Биологическая роль кобальта // Красноярский научный центр СО РАН Сибирский федеральный университет. Современные проблемы медицины. [электронный ресурс] URL: http://modernproblems.org.ru/ecology.
Андросова Л.Ф. Нормирование кобальта в рационах коров на Сахалине // Зоотехния. 2005. № 1. C. 20–22.
Anderson S.P.T. Nickel and cobalt: Their physiological action on the animal organism // J. Anat. Physiol, 1883. Vol. 17. P. 89–123.
Сафонов В.А., Нежданов А.Г., Рецкий М.И., Шабунин С.В., Близнецова Г.Н. Свободнорадикальное окисление липидов и репродуктивное здоровье коров // Сельскохозяйственная биология, 2014. № 6. С. 107–115.
Кабыш А.А. Нарушение фосфорно-кальциевого обмена у животных на почве недостатка и избытка микроэлементов в зоне Южного Урала. – Челябинск, 2006. – 408 с.
Каримова А.Ш. Роль А.А. Кабыша в изучении и геохимической провинции по остеодистрофии крупного рогатого скота и современное состояние этого региона // Материалы Международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВО «Южно–Уральский государственный аграрный университет», 2017. С. 223–226.
Черницкий А.Е., Скогорева Т.С., Сафонов В.А. Изучение особенностей микроэлементного обмена в системе «мать-плацента-плод» у крупного рогатого скота // Материалы XXIII съезда Физиологического общества имени И.П. Павлова. Воронеж: издательство «Истоки», 2017. С. 2477–2479.
Vorobyev V.I., Vorobyev D.V., Zakharkina N.I., Polkovnichenko A.P., Safonov V.A. Physiological status of king squab pigeon (Columba livia gm. sv. King) in biochemical conditions of low iodine, selenium and cobalt levels in the environment // Asia Life Sciences. 2019. Vol. 28. No 1. P. 99-110.
П. Дегтярев, Б. Д. Кальницкий, Н. А. Балакирев и др. Новое в кормлении животных // Издательство Российского государственного аграрного университета – МСХА им. К. А. Тимирязева, 2012. 612 с.
Лазарева Н. Микроэлементы в рационах бройлеров // Животноводство России. 2012. № 1. С. 13–15.
Салимзаде Э.А., Воробьёв Д.В., Сафонов В.А., Применение микроэлементов в кормлении крупного рогатого скота // В сборнике: Прикаспийский международный молодежный научный форум агропромтехнологий и продовольственной безопасности: Материалы Прикаспийского международного форума. Астрахань, 2021. С. 59–60.
Сафонов В. Значение минеральных элементов в крови высокопродуктивных коров // Молочное и мясное скотоводство. 2007. № 4. С. 28–30.
Сафонов В.А. Связь антиоксидантного и микроэлементного статуса крупного рогатого скота // Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии (в двух томах). Барнаул, 2015. Т. 2. С. 110–113.
Степанова И.А. Показатели минерального и липидного обмена сельскохозяйственных животных при введении в рацион нанопорошков металлов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Рязань, 2018. 156 с.
Степанова И.А. Влияние нанопорошка кобальта на минеральный состав крови молодняка КРС // Совершенствование системы подготовки и дополнительного профессионального образования кадров для агропромышленного комплекса: Материалы национальной науч.–практ. конференции. Рязань: Изд–во РГАТУ, 2017. Ч. 1. С. 196–200.
Степанова И.А., Назарова А.А., Полищук С.Д. Влияние нанопорошка кобальта на показатели липидного обмена телок голштинской породы // Ветеринария. 2018. № 2. С. 45–48.
Самбурова М.А., Сафонов В.А. Накопление тяжелых металлов растениями и животными Новотроицкого хвостохранилища // Исследование живой природы Кыргызстана. 2021. № 1. С. 62-64.
Старк П.А. Способ и композиция для регулирования высвобождения кобальта в рубце бактериями рубца для получения витамина В12 // Патент на изобретение 2739949 C1, 30.12.2020. Заявка № 2020106292 от 28.06.2018.
Sviridov M.L.
graduate student
Saratov State Agrarian University named after Vavilov
(Russia, Saratov)
FUNCTIONS OF COBALT IN AGRICULTURAL ANIMALS
Abstract: the article summarizes the data from literary sources and the results of scientific research on the effect of cobalt on the metabolism of living organisms. The positive effect and influence of cobalt deficiency on the systems and organs of the body are considered. Some ways of solving the prevention of micronutrient deficiency in farm animals are outlined.
Keywords: cobalt, trace element, vitamins, cobalt salts, farm animals, biologically active additives.
Номер журнала Вестник науки №1 (46) том 1
Ссылка для цитирования:
Свиридов М.Л. ФУНКЦИИ КОБАЛЬТА В ОРГАНИЗМЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ // Вестник науки №1 (46) том 1. С. 147 - 156. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5117 (дата обращения: 18.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+