Некоторые физико-химические показатели органов и тканей у здоровых и больных рахитом поросят

Актуальность темы

На современном этапе развития свиноводства важной проблемой является обеспечение свинопоголовья рационами, сбалансированными не только по питательности, но и по содержанию оптимального соотношения обменной энергии, протеина, незаменимых аминокислот, жирных кислот, макрои микроэлементов, витаминов и других биологически активных веществ (Dent С. Е., 1970; Чумаченко В. Е., 1983; Шарабрин И. Г., 1983; Бузлама В. С., 1984, 1995; Жаров А. В., 2000, Прудников С. И. с соавт., 2002; Самохин В. Т., 2003; Сулейманов С. М., 1999).

Рахит поросят имеет широкое распространение (от 20 до 35%) и наносит значительный экономический ущерб, который слагается из-за недополучения привесов и затрат на лечение и профилактику. Последствия переболевания рахитом в средней и тяжелой формах наблюдается в течение всей жизни животного: ухудшается экстерьер, снижается резистентность и продуктивность (И. П. Кондрахин, 1989; И. М. Карпуть с соавт., 1988, В. И. Федюк с соавт., 2001; Т. Н. Дерезина, 1995;2004 и др.).

За последние годы в достаточной степени изучены причины возникновения и симптомы клинически выраженного рахита, что позволяет достаточно точно и быстро ставить диагноз. Достигнуты значительные успехи и в изучении механизма развития болезни, разработке методов профилактики и лечения (Абрамов М. И., 1990; Конопелько П. Я., 1968; Эльце К., 1977; Тыхонюк JI. А. с соавт., 1982; Собко А. И., 1988; Карпуть И. М. с соавт., 1989; Федюк В. И. с соавт., 2001; Mudher S. et al., 1980; Miller S. С., 1981,1983; Van Saun R. J., 2004 и др.). Кстати, отличительная особенность костной патологии состоит в том, что ранние и специфические изменения проявляются, прежде всего, в костной ткани. Однако информация о многих физико-химических показателях костей незначительна или даже полностью отсутствует.

Из изложенного следует, что недостаточная изученность механизма развития болезни сдерживает разработку и внедрение более эффективных методов лечения и профилактики. В связи с этим, изучение химического состава костной ткани у больных рахитом поросят является одной из актуальных проблем ветеринарной науки и практики.

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось изучение и анализ показателей органических и неорганических веществ, воды, некоторых макро-и микроэлементов в органах и тканях здоровых и больных рахитом поросят. А также разработка на основании этих данных новых методов ранней диагностики рахита.

Для реализации этих целей были поставлены следующие задачи:

• изучить и сопоставить данные по содержанию органических и неорганических веществ в различных органах и тканях у здоровых и больных рахитом поросят.

• изучить и сопоставить данные по содержанию воды в органах и тканях здоровых и больных рахитом поросят.

• выяснить основные закономерности изменения кальция, фосфора, калия и натрия не только в крови здоровых и больных рахитом животных, но и в других органах и тканях.

• изучить характер изменения показателей марганца, меди и цинка в органах и тканях здоровых и больных рахитом поросят.

• разработать методы ранней диагностики рахита у поросят.

Научная новизна. Доказано, что деминерализация костной ткани у больных рахитом поросят происходит, в основном, за счет снижения содержания натрия, калия, фосфора, цинка и меди. Установлена тесная связь и зависимость изменения макроэлементов с метаболическим ацидозом. Подтверждена высокая диагностическая информативность определения ионизированного кальция и неорганического фосфора в крови при диагностике рахита поросят. Расширено представление о механизме деминерализации костной ткани. Доказана высокая диагностическая значимость показателей костной ткани при рахите поросят. Установлен выраженный дефицит макрои микроэлементов в костной ткани больных рахитом поросят. Доказано, что одной из причин рахита у поросят является метаболический ацидоз.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований значительно расширяют и дополняют существующие представления об этиологии и патогенезе рахита у поросят. Установлены параметры показателей костной ткани у здоровых и больных рахитом поросят, которые дают возможность использовать их для проведения научно-обоснованных профилактических и лечебных мероприятий.

Диагностику рахита у поросят рекомендовано проводить по показателям ионизированного кальция и неорганического фосфора.

Полученные результаты внедрены в учебный процесс и используются при проведении научных исследований на кафедре внутренних незаразных болезней и клинической диагностики животных ФГОУ ВПО СГАУ им. Н. И. Вавилова.

Апробация и реализация результатов исследований. Материалы диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной патологии, физиологии, биотехнологии, селекции животных» (Саратов, 2007), а также на ежегодной научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов «Саратовского ГАУ» (Саратов, 2008). Основные научные положения и практические предложения, вытекающие из выполненных исследований, используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Объект исследований. Спонтанно заболевшие рахитом поросята в возрасте 4-х месяцев и здоровые животные того же возраста, получавшие сбалансированный рацион. Порода крупная белая.

Предмет исследований. Органы и ткани здоровых и больных рахитом поросят 4-х месячного возраста.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах и состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений и списка литературы, включающего 173 источника, в том числе 30 зарубежных.

5. Выводы.

1. Относительное содержание воды, органических и неорганических веществ в костной ткани больных рахитом поросят определяется степенью нарушения процессов созидания и разрушения. Общее содержание воды, органических и неорганических веществ зависит от концентрации различных веществ и от массы органов и тканей.

2. Снижение ионизированного кальция (до 3,93 мг% и ниже, против 4,89 мг% у здоровых) и неорганического фосфора (3,95 мг% и ниже, против 5,53 мг% у здоровых) в сыворотке крови больных рахитом поросят является ранним биохимическим маркером рахита.

3. Уменьшение количества натрия (в 110 раз), калия (в 34 раза), цинка (в 141 раз), фосфора (в 5 раз), кальция и марганца (в 1,1 раза) в костной ткани больных рахитом поросят является патогномотичным для рахита поросят.

4. При субклинической стадии, легком и среднем течении рахита уровень общего кальция (11,20 мг% у здоровых и 8,60 мг% у больных), натрия (585,16 мг% у здоровых и 553,20 мг% у больных) и калия (19,84 мг% у здоровых и 15,16 мг% у больных) в крови изменяется в физиологических пределах и не имеет диагностического значения.

5. Определение макро-и микроэлементов в костной ткани больных рахитом поросят позволяет диагностировать болезнь, определять тяжесть течения болезни и разрабатывать мероприятия по профилактике заболевания.

6. Выведение натрия (дефицит 1483,70 мкг/г), калия (дефицит 1859,22 мкг/г), фосфора (дефицит 4,80 мг%), кальция (дефицит 1,06 мг%), цинка (дефицит 44,90кг/г) и меди (дефицит 0,70 мкг/г) из костной ткани больных рахитом поросят является компенсаторным механизмом, направленным на нормализацию кислотно-основного состояния, изменяемого метаболическим ацидозом.

6. Практические предложения.

1. Результаты исследований могут служить основанием для оценки физико-химического состояния костной ткани здоровых и больных рахитом поросят.

2. Раннюю диагностику рахита у поросят рекомендуем проводить по показателям ионизированного кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови.

3. Оценку минерального обмена у больных рахитом поросят рекомендуем проводить по результатам исследования костной ткани.

4. Профилактику рахита у поросят рекомендуем проводить сбалансированным рационом, отвечающим всем требованиям поросят 2−4 месячного возраста.

5. Материалы, представленные в научной работе, могут быть использованы в учебном процессе по внутренним незаразным болезням сельскохозяйственных животных.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ.

Мы, нижеподписавшиеся представители ООО «Агрофирма «Arpo — Новониколаевский». Волгоградская область, Новониколаевский район, п. Красноармейский 403 913. Тел/факс 8(84 444) 6−90−95- Тел 8(84 444) 6−34−25. Главный зоотехник Уткаева Е. ВГлавный вет. врач Морозов Н. С;

Аспирант кафедры внутренних незаразных болезней и клинической диагностики животных ФГОУ ВПО Саратовского ГАУ им. Вавилова Щербакова Ю.О.

Составили настоящий акт в том, что практические предложения научноисследовательской работы Щербаковой Ю. О. на тему: «Некоторые физико — химические показатели органов и тканей у здоровых и больных рахитом поросят.» внедрены в технологический процесс в ООО «Агрофирма «Arpo — Новониколаевский».

Главный ветврач:

Главный зоотехни.

Аспирант:

Морозов Н.С./.

Щербакова Ю.О. / Уткаева Е. В. /.

4.

Заключение

.

Учитывая основные причины спонтанно заболевших рахитом поросят, мы создали опытную группу.

Результаты опыта показали, что сбалансированный рацион, хорошие зоогигиенические условия содержания, активный моцион и ультрафиолетовое облучение профилактируют рахит у поросят. Это подтверждается не только клиническими, рентгенологическими, морфологическими и биохимическими исследованиями В. Н. Скорикова (он является участником комплексной темы), но и нашими исследованиями органов и тканей здоровых и больных рахитом поросят.

Известно, что диагностика, механизм развития болезни, лечение и профилактика оценивается по результатам клинических показателей и исследованиям биологических жидкостей. Между тем, изменения клинического статуса и многих показателей крови и мочи в субклинический период, при легком и умеренно-тяжелом течении болезни мало информативны. Из этого следует, что диагностика и оценка рахитического состояния по этим показателям возможна только при тяжелом течении болезни.

Кстати, отличительная особенность костной патологии состоит в том, что ранние и специфические изменения проявляются, прежде всего, в костной ткани. Однако информация о многих физико-химических показателях костей незначительна или же полностью отсутствует.

Учитывая изложенное, мы провели физико-химические исследования костной ткани у здоровых и больных рахитом поросят.

Проведенные исследования показали, что у здоровых поросят 4-х месячного возраста общая масса тела составляет 36 кг (36 325 г), а у больных — около 7 кг (6683 г), что в 5 раз меньше, чем у здоровых. Кстати, снижение массы тела происходит за счет всех органов и тканей и особенно за счет кожи, крови, печени, костной и мышечной ткани.

Резкое снижение массы тела у больных рахитом поросят обусловлено неполноценным кормлением, снижением аппетита и нарушением обмена веществ. Из этого следует, что рахит — это не только нарушение фосфорно-кальциевого и И-витаминного обмена, но и морфологические и функциональные нарушения всех органов и систем организма. Это подтверждается и данными Т. Н. Дерезиной (1995 — 2004).

Установлены различия и в показателях органических и неорганических веществ.

У здоровых поросят 4-х месячного возраста процентное и общее содержание органических веществ в 1,8 и 8,0 раз (соответственно) больше, чем у здоровых. В тоже время, процентное содержание неорганических веществ у больных поросят на 1,09% выше, а общее содержание — более чем в 4 раза меньше здоровых. Кстати, процентные и абсолютные различия органических и неорганических веществ между здоровыми и больными животными обусловлены, в основном, кожей, костной и мышечной тканями.

Согласно литературных данных в костях больных рахитом животных больше органических и меньше неорганических веществ. Кстати, общим признаком рахитических изменений в костях является остеопороз. Сущность остеопороза заключается в нарушении равновесия процессов созидания и разрушения костной ткани, в сторону дефицита последней. Доказано, что при остеопорозе происходит потеря как минерального, так и органического состава костной ткани. Причем, резорбция костной ткани может протекать по-разному, т. е. с преимущественной потерей минерального или органического вещества, что зависит от характера костной патологии и тяжести патологического процесса.

Следовательно, незначительное снижение (на 1,7%) органического и повышение (на 1,9%) неорганического вещества в костной ткани больных рахитом поросят, вероятно, связано с пазушной резорбцией, при которой происходит одновременный распад органического и неорганического вещества.

Различны процентные и общие показатели воды. Так, у здоровых поросят процентной содержание воды составляет 73,56%, а у больных 78,98%, т. е. у больных поросят общее количество воды в организме на 5,42% больше, чем у здоровых.

Иное различие по абсолютному содержанию, а именно: у больных поросят общее содержание воды в 4,7 раза меньше, чем у здоровых.

Подобные различия наблюдаются и в костной ткани. У больных поросят процентное содержание воды в костях на 2,7% больше, а абсолютное — в 4,2 раза меньше здоровых.

Увеличение процентного содержания воды в костях больных поросят, по-видимому, обусловлено изменением соотношения органических и неорганических веществ.

Таким образом, у больных рахитом поросят процентное содержание органических веществ незначительно (на 1,7%) меньше, а неорганических веществ и воды незначительно (на 1,9% и на 2,7% соответственно) больше. В тоже время, общее содержание органических и неорганических веществ в 5,8 и 4 раза (соответственно) меньше здоровых. Важно отметить, что общее количество воды, органических и неорганических веществ зависит не только от процентного содержания, но и от массы органов и тканей.

Представляют интерес и показатели кальция. Так, у здоровых поросят относительное содержание в коже, костной и мышечной ткани выше, а в других органах — ниже.

Существенны различия и по абсолютным показателям. У здоровых поросят общее количество кальция во всех органах и тканях значительно выше, чем у больных.

Согласно литературных данных (Палшаускас М. К., 1966, Конопелько П. Я., Жаров М. С., 1967, Knopelsko P. J., 1966, Pettifor et al., 1980) в костной ткани больных рахитом животных концентрация и общее количество кальция значительно ниже здоровых.

Известно, что кальций входит в состав костной ткани в виде гидроксиапатита (медленнообмениваемый) и аморфного фосфата (быстрообмениваемый) кальция. Поэтому, при дефиците кальция в организме в первую очередь, т. е. при субклинической стадии, легком и среднем течении болезни, в кровь поступает быстрообмениваемый кальций, который у молодняка составляет 9 — 11%. Медленнообмениваемый кальций, т. е. гидроксиапатит, будет поступать в биологические жидкости только после полного выведения быстрообмениваемого кальция. Таким образом, в субклинической стадии, при легком и среднем течении рахита снижение кальция в костной ткани будет незначительным, т. е. в пределах 9 — 11%, а при тяжелом течении — оно будет резко увеличено.

Следовательно, снижение кальция в костях в пределах 9 — 11% является ранним и специфическим симптомом рахита, снижение же кальция более 12% указывает на выведение кальция из гидроксиапатита, что приводит к деформации костной ткани.

Изложенное положение согласуется с результатами наших исследований, а именно: при среднем течении рахита концентрация кальция в костной ткани на 9% ниже, а общее количество кальция в 4,9 раза меньше здоровых.

Подлежит анализу и содержание кальция в крови. У здоровых поросят концентрация общего кальция в крови составляет 11,20 мг%, а у больных — 8,60 мг%, что на 2,60 мг% ниже здоровых. Однако, по данным Д. Мейера и Дж. Харви (2007) у свиней в норме в крови содержится 8−12 мг% общего кальция. Из этого следует, что содержание общего кальция в крови больных рахитом поросят не выходит за пределы нормы.

Кстати, при рахите уровень общего кальция по мнению большинства авторов не изменяется, по мнению других — снижается, а по сведениям третьих — повышается.

Отмеченные противоречия объясняются, по-видимому тем, что при оценке общего кальция не учитывались: методы исследования, тяжесть течения болезни, показатели гематокрита, количество общего белка в плазме, кислотно-основное состояние. Однако, по нашим данным и по мнению большинства исследователей (Конопелько П. Я., 1971, Кондрахин И. П., 1989, Кузнецов С. Г., 1991) общий кальций в сыворотке крови резко снижается только при тяжелом течении болезни. Следовательно, в субклинической стадии, при легком и среднем течении болезни содержание общего кальция в крови изменяется в пределах физиологической нормы, поэтому его показатели не информативны.

Наряду с определением общего кальция мы провели исследование на содержание ионизированного кальция.

Исследования показали, что у здоровых поросят концентрация ионизированного кальция в крови составляет 4,89 мг%, а у больных — 3,93 мг%, что на 19,63% ниже здоровых.

Важно отметить, что количество ионизированного кальция в крови, указывает на интенсивность кальциевого обмена и на обеспеченность организма кальцием.

Изложенное дает основание утверждать, что снижение ионизированного кальция в крови является ранним и специфическим симптомом рахита.

Показательны различия и по содержанию фосфора. Проведенные исследования показали, что концентрация и общее содержание фосфора в органах и тканях больных рахитом поросят значительно ниже здоровых.

Существенны различия фосфора и в костной ткани. Так, концентрация фосфора у больных рахитом поросят в 5, а общее содержание в 22 раза меньше здоровых.

Различны показатели и в крови. У здоровых поросят содержание неорганического фосфора в сыворотке крови 5,53 мг%, что в 1,4 раза больше, чем у больных. Известно, что снижение ионизированного кальция стимулирует секрецию паратгормона, который совместно с витамином Б обеспечивает поступление кальция из костной ткани, что снижает гипокальциемию, но.

Развитию гипофосфатемии и дефициту фосфора в костях способствует и метаболический ацидоз. Доказано, что в нейтрализации метаболического ацидоза принимает активное участие фосфатная буферная система, при которой происходит интенсивное выведение фосфора с мочой.

Изложенное положение согласуется с результатами наших исследований, а именно: у больных рахитом поросят установлен метаболический ацидоз и дефицит ионизированного кальция в сыворотке крови, что и обусловило гипофосфатемию и низкое содержание фосфора в костях.

Кстати, все виды обмена (энергетический, белковый, углеводный, липидный, витаминный и минеральный) неразрывно связаны с превращениями фосфорной кислоты. Поэтому нарушение фосфорного обмена приводит к морфологическим и функциональным изменениям в организме больных рахитом поросят.

Проведено определение калия и натрия в органах и тканях здоровых и больных рахитом поросят.

Расчеты показали, что у больных рахитом поросят концентрация калия и натрия в 40 — 60 и в 70 — 90 раз (соответственно) меньше, чем у здоровых. В тоже время, общее количество калия и натрия в организме здоровых поросят на 50,55 г и на 48,59 г (соответственно) больше, чем у больных.

Подобные различия и в костной ткани. У здоровых поросят концентрация и общее содержание натрия и калия в костной ткани в 110 и в 34 раза, в 48 и в 15 раз (соответственно) больше, чем у больных.

Совершенно иные показатели крови, а именно: у здоровых и больных рахитом поросят концентрация натрия и калия в крови различалась не существенно.

Проведено определение и некоторых микроэлементов. Полученные данные показывают, что в органах и тканях здоровых поросят общее содержание марганца, цинка и меди в 10, 376 и в 3,9 раза больше, чем у больных.

Имеются различия и в концентрации. Так, у больных поросят концентрация меди и цинка значительно ниже здоровых. В тоже время, у здоровых поросят концентрация марганца в печени, коже, селезенке и мышечной ткани выше, а в остальных органах ниже, чем у больных.

Значительны различия и в костной ткани. У здоровых поросят концентрация меди, марганца и цинка в 2,5, 1,1 и в 141 раз выше, чем у больных.

Известно, что натрий, калий, марганец, медь и цинк являются составной частью костной ткани, они принимают участие в процессах остеогенеза, способствуют росту кристаллов оксиапатита и пр. Поэтому их определение в костной ткани необходимо не только для диагностики, но и для своевременной рациональной коррекции.

Предложено несколько теорий остеопатий: химическая (кислотная), минеральное голодание, инфекционная, гуморальная, авитаминоз Б.

Кислоты и основания постоянно поступают и образуются в организме. Однако величина рН остается неизменной. Постоянство рН обеспечивается буферными системами крови, компенсаторной деятельностью легких и почек, а также катионами и анионами, которые удаляют из организма избыток кислот и оснований. Известно, что наиболее частой и более тяжелой формой расстройств кислотно-основного состояния (КОС) является метаболический ацидоз, который возникает при избыточном накоплении нелетучих кислот или при значительной потере оснований. По данным многих авторов (В. А. Лукьяновский, 1984; Е. А. Сердцева, 1986; А. Т. Петряева, 1986; В. Н. Скориков, 2006 и др.) при рахите уже в, начальной стадии развития болезни наблюдается ацидоз.

Основной причиной метаболического ацидоза является избыточное содержание ионов водорода и дефицит оснований. Высокое содержание ионов водорода согласуется с изменением рН крови в кислую сторону, а дефицит оснований — с низким уровнем бикарбонатов.

Кстати, в нейтрализации и выведении нелетучих (фосфорной, серной, соляной и др.) кислот принимают участие не только буферные системы крови и почечно-компенсаторные механизмы, но и катионы органов и тканей.

Известно, что катионы металлов (Ыа, К, Са, М§-) не являются ни кислотами, ни основаниями, они не связывают ни водородные, ни гидроксильные ионы, и, следовательно, не обладают буферными свойствами. Тем не менее, изменение содержание катионов всегда ведет к нарушению или нормализации КОС. Это объясняется тем, что катионы нейтрализуют заряды анионов, и, следовательно, изменяют среду. Особенно выраженное влияние на КОС ионов натрия и калия, поскольку последние входят в состав бикарбонатной и фосфатной буферной систем.

В опытах на собаках установлено, что 43% введенной внутривенно кислоты нейтрализуется бикарбонатами, 36% - за счет клеточного натрия и 15% - клеточного калия. Причем, нейтрализация кислот происходит в основном за счет катионов скелета. Так, при компенсации метаболического ацидоза, количество калия в костях может уменьшаться в 3 раза, а натрия — на одну треть. Значительные потери оснований объясняются тем, что радикалы сильных кислот (Б04, РО4 и др.) могут выделяться только вместе с основаниями. Следовательно, чем больше поступает и образуется ионов водорода, тем значительнее потери оснований.

Если учесть, какое громадное количество катионов связано в костной ткани, то можно представить роль этого фактора в нейтрализации кислот.

Кстати, когда исчерпываются буферные системы и костные резервы натрия и калия, в процесс нейтрализации кислот вовлекаются двухвалентные катионы (М§-, Са), что и обуславливает их интенсивное выведение из костной ткани. Важно отметить, что выведение катионов из костной ткани — явление компенсаторное, направленное на нормализацию кислотно-основного состояния. Однако длительное или интенсивное выведение катионов неизбежно ведет к деминерализации костей и к развитию рахита.

Это согласуется с результатами наших исследований у здоровых и больных рахитом поросят (табл. 27).

Так, основные потери в костной ткани сначала будут наблюдаться со стороны одновалентных катионов, особенно натрия и в меньшей степени калия. Что касается двухвалентных катионов, то здесь различия будут значительными, но в меньшей степени ощутимыми, за исключением содержания цинка.