Методы изучения минерального обмена у животных

22-01-2014, 06:00

В данном разделе речь идет именно о методах изучения минерального обмена. т. е. абсорбции, удержания, тканевого метаболизма и экскреции минеральных элементов. Методы же определения потребностей в минеральных веществах и полноценности минерального питания животных изложены далее.

Ниже дана краткая характеристика основных методов изучения минерального обмена у сельскохозяйственных животных.

Исследование абсорбции и удержания минеральных элементов в организме путем определения их баланса. В балансовых опытах сравнивают поступление исследуемого элемента с кормом и выделение его из организма с калом и мочой; по разнице определяют количество удержанного элемента (Э). Э корма — Э кала = абсорбции. Э корма — (Э кала+Э мочи) = удержанию.

Величину действительной (истинной) абсорбции, или истинного усвоения, обычным балансовым методом определить нельзя, так как с калом выделяется не только невсосавшийся, но и так называемый эндогенный элемент. Последний представляет собой элемент, уже участвовавший в метаболических процессах и выделившийся в просвет желудочно-кишечного канала либо с пищеварительными соками, либо непосредственно через кишечную стенку.

Определение величины эндогенных потерь основано на использовании методики изотопного разбавления, подробно описанной ниже.

Определение абсорбции минеральных элементов в разных отделах желудочно-кишечного тракта с помощью инертных веществ. Метод инертных меток позволяет значительно упростить процесс определения видимой, или кажущейся, абсорбции, не прибегая к полному сбору экскретов. Он основан на использовании плохо абсорбируемых веществ (окиси хрома, полиэтиленгликоля, радиоактивного цезия и иттрия и др.), равномерно распределенных в корме. О величине абсорбции судят по соотношению элемент. метка в корме и кале. При убое животных в разные промежутки времени после скармливания метки и исследовании химуса можно определить видимую абсорбцию элемента в различных участках пищеварительного тракта.

Общая формула расчетов (Э — исследуемый элемент):

Исследование обмена минеральных элементов с помощью радиоактивных индикаторов. Внедрение этого уникального метода в исследовательскую практику позволило изучить такие стороны минерального метаболизма, которые раньше были недоступны экспериментатору (обмен между пищеварительным трактом и кровью, включение элементов в биополимеры тканей, размеры обменноспособных фондов минеральных элементов в организме, трансплацентарный переход элементов и пр.). Важен тот факт, что радиоизотопы биотических элементов вводятся в организм в индикаторных дозах (в концентрации 0,0510в-6 или меньше) без увеличения содержания изучаемого элемента в корме или тканях выше физиологического уровня.

Вместе с тем использование радиоиндикаторного метода требует высокого уровня методической подготовки экспериментатора, ибо интерпретация полученных результатов нередко затруднительна.

Так, применение радиоактивных индикаторов (например, 45Ca или 32P) для изучения уровня абсорбции или баланса минеральных элементов может давать завышенные результаты вследствие таких причин: 1) предпочтительного всасывания хорошо растворимых солей радиоизотопов в пищеварительном тракте, 2) процессов изоионного обмена в костной ткани, 3) эндогенной экскреции меченого элемента ниже активных зон абсорбции. Более перспективна в этом плане методика одновременного введения двух радиоизотопов одного и того же элемента (например, 45Ca и 47Ca) — одного в вену, другого per оs. Процент абсорбированного элемента рассчитывают по отношению количества перорально введенного радиоизотопа, обнаруженного в моче, к количеству, обнаруженному в моче при внутривенном введении.

С помощью радиоактивных индикаторов биотических элементов можно проследить за распределением соответствующих элементов по органам и тканям, но нельзя определить их концентрацию.

Ангиостомия кровеносных сосудов и минеральный анализ крови. Методика вживления нейлоновых или тефлоновых катетеров в кровеносные и лимфатические сосуды животных описана в соответствующих руководствах. Получение и исследование крови из воротной вены в разные фазы пищеварения и сравнение данных с соответствующими показателями в периферической крови позволяют изучить динамику абсорбции минеральных элементов в желудке и кишечнике, формы их связей с вещества-ми-переносчиками, аккумуляцию в печени и других органах.

Перфузия изолированных участков желудка (рубца) и кишечника изотоническими растворами. Этот метод применяют для изучения механизма переноса ионов через кишечную стенку, роли разных отделов кишечника в абсорбции минеральных веществ, взаимодействия элементов в процессе всасывания, влияния гормонов и метаболитов на процессы абсорбции, экскреции минеральных элементов из крови и т. п.

Метод применяют в двух вариантах — in vivo и in vitro. В перBOM случае используют животных с изолированным желудком (рубцом) по Павлову или с изолированными участками кишечника по Тири, Тири—Велла, Синещекову. Во втором случае применяют методику «вывернутых мешочков» с инкубацией последних в буферных растворах с разными концентрациями исследуемого элемента. Этот вариант методики был, в частности, эффективно использован для выяснения механизма активного транспорта кальция через кишечную стенку.

Получение через фистулу содержимого преджелудков (у жвачных) и толстого кишечника с последующим его анализом или инкубацией in vitro в присутствии разных доз макро- или микроэлементов. Этим методом изучают роль микрофлоры пищеварительного тракта животных в трансформации питательных веществ корма и значение минеральных элементов в этих процессах. Обычно используются различные варианты «искусственного рубца» с инкубацией цельного рубцового содержимого или отмытых клеток микроорганизмов в обогащенном буферном растворе.

Исследование содержания макро- и микроэлементов в «критических» органах и тканях (печени, костях, коже и пр.), полученных при убое животных или путем биопсии. Методику убоя используют при работе с лабораторными, мелкими сельскохозяйственными животными и птицей. Для получения достоверных данных необходима однородная популяция и достаточная численность животных (желательно не менее пяти на точку), подбор их по полу и весовым показателям. Эта методика предпочтительна при работе с молодняком.

Преимущество метода биопсии состоит в том, что он позволяет исследовать содержание микроэлементов или ферментов, влияющих на их обмен, у одних и тех же животных при разных физиологических состояниях (в процессе роста, во время беременности и лактации, в летнепастбищный и зимнестойловый периоды и т. д.).

Взятие проб кожи и мышечной ткани затруднений не представляет. То же можно сказать и о пункционной биопсии печени с использованием специального троакара при соответствующем навыке экспериментатора. В частности, в наших опытах систематический (с месячного до 6-месячного возраста телят) отбор проб печени, мышц и кожи не вызывал никаких отклонений в их росте и развитии.

Определение динамики минеральных элементов в пищеварительном тракте животных с внешними кишечными анастомозами. Метод внешних анастомозов позволяет получить представление об обменной функции пищеварительного канала в отношении минеральных веществ. Этим методом было показано, в частности, что некоторые минеральные вещества содержатся в химусе в значительно больших количествах, чем поступает скормом (табл. 12). Интенсивность обмена между пищеварительным трактом и кровью неодинакова в разных его участках и зависит от состава рациона.

Наличие у жвачных двух анастомозов (дуоденального и илеоцекального) дает возможность проследить за превращениями минеральных веществ в разных звеньях пищеварительного тракта (сложном желудке, тонком и толстом отделах кишечника).

Изучение in vitro или in vivo влияния добавок микроэлементов на ферментативную активность пищеварительных соков. Этим методом получают чистые пищеварительные соки (желудочный, поджелудочный, кишечный) у фистульных животных и изучают их ферментативную активность при разных режимах минерального питания животных или при добавлении в инкубируемую среду (субстрат + сок) различных доз микроэлементов.

Метод позволил установить стимулирующее влияние на активность пищеварительных соков Zn2+, Co2+, Mn2+, Cr3+, SeOa3в2+ и других ионов.