Влияние природных кремниевых соединений на обмен веществ и процессы оссификации костной ткани цыплят-бройлеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 619:615.356:616.3

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ КРЕМНИЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРОЦЕССЫ ОССИФИКАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ

Тяпкина Е.В.

Семененко М.П.

В связи с удорожанием традиционных минеральных компонентов в птицеводческой отрасли актуален поиск источников минерального сырья, помогающих решать вопросы, связанные с минеральной недостаточностью у птицы. На первой и второй фазах откорма птицы (0-28 и 28-105 дней) должно проходить одновременное развитие костяка и мускулатуры при обеспечении всех условий для формирования прочной костной системы, стабильного роста и развития скелета и опорно-двигательного аппарата. Установлено, что быстрый рост высокопродуктивных кроссов цыплят-бройлеров за счет увеличения питательности рациона сопровождается увеличением частоты заболеваний ног, отставанием кальцификации костной ткани [1,2].

Макро- и микроэлементы составляют пластический материал основных несущих тканей (соединительные ткани, мышцы, кости, кровь) и при их несбалансированном и недостаточном поступлении в организм молодняка птицы происходят достаточно серьезные нарушения жизнедеятельности - возникают пороки развития костяка, слабость и расхождение конечностей, а также отмечаются случаи внезапной смертности бройлеров [3,4].

По биологической роли в организме животных минеральные элементы разделяют на три группы: жизненно необходимые (биогенные, биотические элементы), вероятно необходимые и элементы с мало изученной или неизвестной ролью в организме. При этом все минеральные элементы функционируют в организме не изолированно, а в тесной связи, как с различными сложными соединениями, так и между собой [5,6].

Роль минеральных элементов первой группы (кальция, фосфора, натрия, калия, железа, магния, марганца, цинка, кобальта и некоторых других) в жизнедеятельности животного организма хорошо изучена [7]. Что же касается элементов второй группы, к которой относятся кремний, фтор, титан, ванадий, мышьяк и некоторые другие элементы, то выяснение их роли в организме животных и птиц на настоящий момент требует дополнительного изучения.

При этом, кремний, входящий в данную группу минералов, являясь вторым элементом по распространенности в земной коре после кислорода, оказывается одним из важнейших микроэлементов в природе и проявляет себя как серьезный биотический фактор в жизнеобеспечении организма [8]. Он участвует в усвоении кальция, магния, фосфора, калия, натрия, серы, кобальта и многих других элементов. При недостатке кремния 76 из 104 элементов не усваиваются организмом или их усвоение недостаточно. Большинство болезней возникает на фоне дефицита кремния [9,10]. Образуя длинные и сложные молекулы, кремний играет большую роль в построении соединительных тканей организма, костей, хрящей и кровеносных сосудов. Кроме того, он способствует биосинтезу коллагена, образованию и кальцификации костных тканей, необходим для синтеза сиалопротеинов кости, а в шерсти и рогах животных связывает поперечными мостиками молекулы кератина, обеспечивая им прочность и гидрофобные свойства [11]. Кремний рассматривается как биологический «сшивающий» агент, участвующий в образовании молекулярной «архитектуры» полисахаридов и их комплексов с белками. Эта фракция Si придает эластичность соединительным тканям [12].

Сегодня достоверно установлена взаимосвязь между обменом кремния, кальция и фосфора, поскольку кремний, наряду с витамином Д, выступает как незаменимый фигурант обмена кальция и фосфора. Присутствие его нормальных концентраций в точке роста костей ускоряет процесс оссификации, а у молодки яйценоской птицы обеспечивает ускоренное накопление запасной медуллярной ткани, которая крайне понадобится ей в процессе интенсивной яйцекладки. Кремний участвует в метаболизме фосфора, а также в поддержании своего равновесия с кальцием, которое тесно связано с процессами старения организма [13].

В связи с чем, вопрос использования и разработки оптимальных доз кремния и кремнийсодержащих добавок в качестве лечебно-профилакти-ческих средств для продуктивных птиц является актуальным.

Наиболее распространенными видами природных кремнийсодержащих соединений являются минеральные соли, такие, как кремнекислый натрий, а также глинистые алюмосиликатные минералы - цеолиты и бентониты различных месторождений [14-16]. Процент содержания кремнезема в них нестабилен и способен варьироваться, в том числе, и за счет аморфного кремния. Именно аморфный кремний (в отличие от кристаллического) является физиологически активным и лучше всего усваивается организмом.

Поэтому, с целью изучения влияния кремния и кремнийорганических соединений на обмен веществ и процессы оссификации при формировании костной ткани при слабости ног у птицы (рахите) нами совместно с сотрудниками кафедры физиологии и кормления сельскохозяйственных животных КубГАУ был проведен опыт на цыплятах-бройлерах.

В качестве источника природных алюмосиликатных минералов использовался бентонит Кантемировского месторождения Воронежской области, относящийся к редкой разновидности силицитовой группы, отличительной особенностью которого является высокое содержание в нем аморфного кремнезема - до 37,2%. Кроме того, помимо кремния, бентонит включает в себя целый ряд макро- и микроэлементов, представленных в виде легкоусвояемых организмом соединений

Предварительно были отобраны цыплята с клиническими признаками слабости ног. При этом у птицы наблюдали тугоподвижность конечностей и распрямление суставов. Цыплята с трудом передвигались, стараясь больше лежать, при пальпации суставов конечностей отмечалась болевая реакция. Данная патология встречается, в основном, при искусственном выращивании птицы как следствие плохого усвоения кальция и фосфора из кормов, даже при нормальном сбалансированном кормлении цыплят.

Материалы и методы исследований

В ходе эксперимента по принципу аналогов были сформированы 2 группы цыплят двухнедельного возраста кросса ROSS - 308 по 12 голов в каждой. С момента рождения и до 14-го дня кормление цыплят осуществлялось кормосмесью «Старт», которая на период опыта была заменена на кормосмесь «Рост». Обе кормосмеси были сбалансированными по питательным веществам, витаминам, аминокислотам и макро- и микроэлементам. Кормление птицы было нормированным, содержание и параметры микроклимата соответствовали технологическим нормам, доступ к воде был свободным.

В ходе микотоксикологического анализа проб обоих кормосмесей в них было установлено присутствие зеараленона (0,4 мг/кг), а по содержанию спор грибов комбикорма соответствовали среднему качеству (поскольку были выявлены споры Mukor sp. и дрожжеподобных грибов). Однако на основании результатов исследований пробы кормов были отнесены к нетоксичным, так как концентрация содержащихся в них микотоксинов не превышала МДУ, что подтверждалось биопробой на лабораторных животных.

Первая группа цыплят являлась контрольной и до 40-дневного возраста получала только корма основного рациона, цыплятам 2-ой группы (опытной) в течение 27 дней дополнительно в кормосмесь вводили бентонит Кантемировского месторождения в дозе 2% к сухому веществу рациона.

За птицей на всем протяжении эксперимента было установлено наблюдение, при котором состояние их здоровья оценивали по клиническим показателям, гравиметрическим параметрам и биохимическим исследованиям сыворотки крови.

Оценку клинического состояния проводили по внешним признакам (рост, масса тела, физиологическое развитие, аппетит, реакции на внешние раздражители). Для оценки весовых показателей цыплят проводили двухкратное гравиметрическое исследование, при котором сопоставлялась их масса тела при постановке опыта и по его окончанию с их сохранностью и интенсивностью роста.

Лабораторные исследования включали определение ряда биохимических показателей, для чего у шести цыплят каждой группы дважды отбиралась кровь из подкрыльцовой вены системой взятия крови Monovette® (SARSTEDT, Германия).

Результаты и обсуждение

В ходе эксперимента было установлено, что скармливание бентонита Кантемировского месторождения положительно повлияло на общее состояние опытной птицы. Цыплята лучше развивались, охотнее, чем контрольные аналоги потребляли корм, устойчивее держались на ногах, активно двигались. Клинические признаки слабости ног по истечении двух недель опыта исчезали у 66,7% цыплят, а к концу экспериментального периода лечебная эффективность от применения бентонита составила 91,7%. В контрольной группе клинические признаки заболевания, напротив, прогрессировали, цыплята подолгу сидели с подогнутыми конечностями, у них отмечалось снижение аппетита и ограниченность движений. Из 12 подопытных цыплят только у одного (8,3%) было отмечено улучшение.

Скармливание бентонита опытной птице оказало влияние на их ростовые характеристики и состояние костной системы цыплят-бройлеров. Так, среднесуточные приросты массы тела цыплят в опытной группе превысили показатели контрольных аналогов на 14% при более высокой конверсии корма. Затраты комбикорма на одного цыпленка в сутки по опытной группе составили 123,3 г, по контрольной - 133,1 г, а на 1 кг прироста - соответственно 1,53 и 1,87 кг. То есть снижение составило 0,34 кг, а коэффициент полезного действия корма при этом повысился на 18,2% (таблица 1).

Таблица 1. Динамика массы тела и сохранности цыплят-бройлеров после применения бентонита

Изучение состава крови цыплят в 40-дневном возрасте показало, что скармливание бентонита положительно повлияло и на биохимические показатели крови опытной птицы (таблица 2).

Общее содержание белка в сыворотке крови цыплят-бройлеров опытной группы при назначении бентонита достоверно (р<0,001) повысилось на 15,9% и составило к концу эксперимента 35,8±1,3 г/л против 30,9±0,7 г/л фоновых показателей. При этом пропорционально происходило возрастание альбуминовой фракции, уровень которой в опытной группе к концу экспериментального периода увеличился на 12,1%.

То есть, в условиях применения бентонитов отмечена активизация процессов биологического синтеза белка, и, в первую очередь, его альбуминовой фракции. Метаболическая активность алюмосиликатов обусловлена содержанием в них широкого спектра макро- и микроэлементов, в частности, таких, как Mg, Zn, Cu, которые могут включаться в нуклеиновый обмен, предопределяющий дальнейший этап белкового обмена - биосинтез белка, увеличивая, тем самым, объем пластического материала. Кроме того, бентониты, в силу своих кристаллохимических и адсорбционных особенностей пролонгируют пассаж содержимого кишечника на всем его протяжении, тем самым, способствуя более активному всасыванию питательных веществ из кормовых рационов. Этим, в частности, можно объяснить и более низкие затраты потребляемого корма на килограмм прироста подопытной птицы.

Таблица 2. Влияние бентонита на биохимические показатели крови цыплят-бройлеров (M±m; n=6)

Уровень глобулиновых фракций в обеих группах на протяжении всего периода наблюдений имел умеренные функциональные колебания и находился в пределах видовой нормы, что свидетельствует о достаточном иммунном статусе.

Использование бентонитов оказало влияние на липидный обмен, в частности, на содержание триглицеридов. И хотя повышение данного показателя к концу исследований у опытных цыплят отмечено на уровне тенденции (на 3,4%), у контрольных аналогов в этот период выявлено существенное снижение (р<0,001) концентрации нейтральных жиров - в 1,88 раза от фоновых значений. То есть, в условиях интенсивного роста птицы происходит значительное расходование энергетических запасов организма, приводящих к снижению в печени липидов, а скармливание бентонитов способствует биосинтезу эндогенных триглицеридов, поступающих с пищей и сохранению их физиологически нормальной концентрации в сыворотке крови.

Уровень глюкозы в обеих группах к концу экспериментального периода имел тенденцию к снижению - на 3,4% (контроль) и 16,9% (опыт.) соответственно, однако это было связано с возрастными изменениями в физиологическом состоянии цыплят-бройлеров и не выходило за пределы нормальных значений. Можно просто отметить, что у опытных цыплят интенсификация обменных процессов проявлялась более выражено, что и отразилось на энергетическом балансе организма птицы.

По содержанию аспартатаминотрансферазы, общего билирубина, креатинина и мочевины значимых изменений между группами установлено не было. По уровню аланинаминотрансферазы выявлено повышение активности данного фермента в контрольной группе на 21,9% при одновременном его снижении в опытной группе на 29,8%. Нормализация активности АлАт у подопытных цыплят может быть обусловлена сорбционной активностью бентонитов, способствующих выведению из организма продуктов метаболизма или токсических веществ, попавших с кормами. Тогда как возрастание данного фермента у контрольной птицы может служить одним из признаков усиления регистрируемого цитолитического синдрома, в результате которого происходит разрушение стенок гепатоцитов и нарушение структуры клеточных мембран, приводящие к выведению ферментов в кровяное русло.

Назначение бентонита оказало выраженное положительное влияние на минеральный обмен опытных цыплят-бройлеров. Для активного и продуктивного роста костной и хрящевой ткани необходимо введение в организм молодняка птицы оптимально-корректных сочетаний многих микро- и макроэлементов, из которых наиболее значимыми для формирования костной системы являются кальций, фосфор, кремний, цинк и магний. скармливание бентонит бройлер биологический

Кальциевый метаболизм в организме птицы происходит наиболее интенсивно, в результате чего часто возникают дефицитные состояния по данному минералу. А поскольку обмен кальция напрямую связан с обменом фосфора, нарушения Ca : Р соотношения часто приводят к тяжелым расстройствам минерального обмена и возникновению болезней остеодистрофического характера. В нашем случае, дисбаланс в макроэлементах был связан с повышенным содержанием фосфора (на уровне 2,3-2,4 ммоль/л при верхних значениях нормы 1,8 ммоль/л), тогда как концентрация кальция не достигала средних границ видовой нормы. Однако к концу экспериментального периода у подопытных цыплят уровень общего кальция увеличился (р<0,001) на 15,3% относительно фоновых значений и на 11,1% относительно интактной птицы, тогда как в контроле произошло снижение данного показателя 3,6%.

По уровню неорганического фосфора значимых изменений в группах выявлено не было. При этом динамика кремния в сыворотке крови цыплят-бройлеров имела существенные колебания между опытной и контрольной птицей. В начале исследований его концентрация варьировала в пределах 98-106 мкг/л. Но уже к 40-му дню уровень кремния у цыплят опытной группы увеличился на 22,7% при высокой степени достоверности (р<0,001) в отличие от контрольных аналогов, у которых эти изменения были несущественными (1,5% от фоновых значений).

Повышение кремния в сыворотке крови опытных цыплят, в определенной мере, коррелировало с уровнем кальция и указывало на взаимосвязь метаболических процессов между этими элементами. При этом можно с уверенностью сказать, что именно применение бентонитов способствовало отложению данных минералов в организме птиц и положительно сказалось на развитии костей конечностей опытных цыплят по сравнению с контрольными (фото 1-2).

Фото 1. Рентгеновский снимок задней конечности контрольного цыпленка

Фото 2. Рентгеновский снимок задней конечности опытного цыпленка

Так, у контрольных цыплят трубчатые кости были более тонкими, менее плотными, кортикальный слой истончен и неровный, костномозговой канал расширен. Вместо обычной ровной узкой полоски просматривается широкое эпиметафизарное просветление. В некоторых случаях отмечались признаки крупнопетлистой костной структуры, спонгиозирование кортикального слоя.

При этом аморфный кремний, поступивший в пищеварительный тракт опытных цыплят, под действием силиказы (фермента, освобождающего кремний из его соединений), становясь растворимым, всасывается в двенадцатиперстной кишке и в верхнем отделе тонкого кишечника, и далее, кровотоком разносится во все органы и ткани тела, в том числе, в костную систему птицы, где используется для формирования основного вещества кости и хряща. Кремний принимает активное участие и в процессе минерализации костной ткани, его физиологическая роль, в этом случае, связана в основном с синтезом гликозаминогликанов и коллагена. При этом образуются Si-замещенные фосфаты кальция (Si-ФК), которые обладают более выраженными остеопластическими свойствами по сравнению с обычными фосфатами кальция.

Если говорить о других минеральных составляющих бентонитовых глин, включающихся в минеральный обмен цыплят-бройлеров, то разница в содержании цинка, меди и магния между группами тоже имела существенные различия. Так, цинк в крови опытных цыплят к концу исследований повысился на 9,4%, медь - на 16,3%, магний - на 34,6% соответственно. У аналогов контрольной группы показатель цинка оставался на уровне фоновых исследований, а концентрация меди снизилась на 12,7%.

Выводы

Таким образом, минералы, входящие в состав бентонита Кантемировского месторождения, проявляют себя как доноры макро- и микроэлементов, включаясь, при этом, в окислительно-восстановительные реакции организма в качестве коферментов, что способствует иммобилизации ферментных систем, активизации обменных процессов и более эффективному использованию питательных веществ рациона. Тогда как кремний способствует лучшей минерализации органического костного матрикса, и как следствие, повышению прочности, непроницаемости и плотности костной ткани птицы.

Библиографический список

1. Аргунов М.Н. Фосфорно-кальциевый обмен у птиц / М.Н. Аргунов, Н.К. Доманский, А.А. Таравков и др. // Птицеводство. - 2006. - № 9. - С. 31-32

2. Кузнецов С.Г. Соединения микроэлементов в кормлении птицы / С.Г. Кузнецов, A.C. Кузнецов // Птицеводство. - 2001. - № 2. - С. 29-35.

3. Авцын А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын. - М.: Медицина, 1991. - 496 c.

4. Косов A.B. Пути решения проблемы «слабости конечностей» у цыплят-бройлеров / A.B. Косов, Н.В. Картамышева // Зооиндустрия. - 2004. - № 1. - С. 7-8.

5. Патент на изобретение RUS 2322053.05.05.2006. Средство для повышения продуктивности и сохранности сельскохозяйственных животных и птицы / М.П. Семененко, В.А. Антипов, Е.В. Кузьминова - заявители и патентообладатели.

6. Семененко М.П. Использование природных бентонитов в животноводстве и ветеринарии / М.П. Семененко, В.А. Антипов, Е.В. Кузьминова, А.Н. Трошин, Е.В. Тяпкина и др. // - Краснодар, 2014. - 29 с.

7. Семененко М.П. Алюмосиликатные минералы - перспективная группа природных соединений для животноводства и ветеринарии / М.П. Семененко, В.А. Антипов // Международный вестник ветеринарии. - 2009. - № 2. - С. 37-40.

8. Амосова Я.М. Использование соединений кремния в сельском хозяйстве / Я.М. Амосова, В.М Дьяков, В.В. Матыченков [и др.]. - М.: Изд-во Мин. хим. пром.,1990. - 32 с.

9. Айлер Р. Химия кремнезема / Р. Айлер. - М.: Изд-во Мир, 1982. - 1127 с.

10. Федин А.С. Биологическое обоснование потребности животных в кремнии / A.C. Федин, В.А. Кокорев, А.П. Матренин, В.Г. Матюшкин; науч. ред. В.А. Кокорев. - Саранск, 1993. - 92 с.

11. Подобед Л.И. Методические рекомендации по применению кремнийорганических препаратов (хелатов кремния) в кормлении сельскохозяйственной птицы. / Л.И. Подобед, А.Б. Мальцев, Д.В. Полубояров. - 2012. - 50 с.

12. Федин А.С. Кремний в питании молодняка с.-х. животных: автореф. дисс. … доктора с.-х. наук: 06.02.02. / А.С. Федин. - Саранск, 1995. - 40 с.

13. Сухарева Л.А. Влияние кремнийорганических препаратов на энергию роста и использование питательных веществ корма молодняком кур-несушек: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук: 06.02.02 / Л.А. Сухарева. - Саранск, 2001. - 21 с.

14. Антипов В.А. Применение бентонитов в животноводстве / В.А. Антипов, М.П. Семененко, Е.В. Кузьминова [и др.]. - Методические рекомендации. - Москва. 2007. - 22 с.

15. Zholobova I.S. Reseving functional feed additive on the basis of bentonite clauys andcarotene containing raw materials. /Zholobova I.S., Khusid S.B., Semenenko M.p., Lopatina J.A. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2014. - № 96. - С. 117-128.

16. Семененко М.П. Влияние природных алюмосиликатов на организм птицы / М.П. Семененко, В.А. Антипов // Птицеводство. - 2006. - № 12. - С. 11-12.

Резюме

Целью исследований стало изучение влияния бентонитов Кантемировского месторождения Воронежской области, относящихся к силицитовой группе алюмосиликатов с высоким содержанием аморфного кремнезема, на формирование костной ткани у цыплят-бройлеров. В ходе эксперимента по принципу аналогов были сформированы 2 группы цыплят двухнедельного возраста кросса ROSS - 308 по 12 голов в каждой. Первая группа являлась контрольной и до 40-дневного возраста получала только корма основного рациона, цыплятам 2-ой группы дополнительно в кормосмесь на протяжении 27 дней вводился бентонит в дозе 2% к сухому веществу рациона. Установлено, что скармливание бентонита положительно повлияло на общее состояние птицы и оказало влияние на их ростовые характеристики, что проявилось увеличением среднесуточных приростов массы тела подопытных цыплят на 14% относительно показателей контрольных аналогов. При этом бентонит способствовал усилению процессов биологического синтеза в организме птицы, повышая уровень общего белка на 15,9%, триглицеридов на 3,4%, снижая, одновременно, цитолитический синдром в гепатоцитах печени за счет нормализации уровня трансфераз. Включение алюмосиликатов в кормовой рацион цыплят-бройлеров оказало выраженное влияние на минеральный обмен, и, в частности, на обмен кальция и кремния, выявив взаимосвязь метаболических процессов между этими элементами, что положительно сказалось на развитии костей конечностей опытных цыплят по сравнению с контрольными аналогами. Это связано с тем, что аморфный кремний, принимая активное участие в процессе минерализации костной ткани, образует при этом Si-замещенные фосфаты кальция, которые обладают более выраженными остеопластическими свойствами по сравнению с обычными фосфатами кальция. Таким образом, минералы, входящие в состав бентонита Кантемировского месторождения, проявляют себя как доноры макро- и микроэлементов, активизируют обменные процессы, а также способствуют лучшей минерализации органического костного матрикса, и как следствие, повышению прочности, непроницаемости и плотности костной ткани птицы.

Ключевые слова: бентонит, кремний, цыплята-бройлеры, обмен веществ, кровь, биохимические исследования.

The goal of the study was to examine influence of bentonites from the Kantemirovskoe Field in the Voronezh Oblast, classified as silicitic group of aluminosilicates with high amorphous silica content, on formation of bone tissue in broiler chicken. The controlled experiment involved 2 groups of the ROSS-308 cross chickens two weeks old, 12 chickens each. The first group was control and fed till 40 days old with the basic ration; ration of the chickens in the second group was supplemented with 2% (dry w/w) bentonite for 27 days of the test. It was found that bentonite supplement improved general condition of the birds, which was revealed with increased daily body weight gain higher by 14% compared to control group. At the same time, bentonite promoted biological synthesis in birds, which resulted in increased content of total protein by 15.9% and triglycerides by 3.4%, with lower cytolytic activity in the hepatocytes due to stabilized level of transferase content. Introduction of aluminosilicates into the feeding ration of broiler chickens proved pronounced effect on the mineral metabolism, calcium and silicon in particular, thus demonstrating the associated character of metabolism of these two elements; the effect improved development of bone tissue in the limbs in test group chickens compared to the control group of analogs. The fact is amorphous silicon actively participates in the bone tissue mineralization process and forms Si-substituted calcium phosphates which have better osteoplastic properties as compared to common calcium phosphates. Therefore, the minerals of bentonite from the Kantemirovskoe Field donate both macro- and microelements, promote metabolism, and improve mineralization of the bone organic matrix thus making bone tissue in birds stronger, less permeable, and denser.

Размещено на Allbest.ru