СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКИХ МИКРОЭЛЕМЕНТОЗОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КОПЫТНЫХ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2013 года по МПК G01N33/50 

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.

Таблица 1 Элемент нижняя критическая концентрация (мг/кг) верхняя критическая концентрация (мг/кг) Sr - 11 Сu 6 10 Мо 0,02 0,26 РЬ - 0,024 Cd - 0,033 Hg - 0,020 Se 0,20 -

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.

Изобретение относится к области ветеринарии и охраны среды обитания человека и направлено на получение достоверных данных в прижизненной диагностике хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных различной этиологии. Способ диагностики хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных характеризующийся отбором образцов шерсти путем настрига ее с кисти хвоста, квартованием их до получения усредненной пробы в количестве 1,0-1,4 г, пробоподготовкой образца, включающей многократную обработку его в бидистиллированной воде при 30-40°С при постоянном шутелировании, последующую сушку 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. Настриг шерсти производят массой не менее 10 г, а обработку пробы ведут не менее 3 раз в течение не менее 30 мин. Анализ концентраций микроэлементов проводят методом атомно-адсорбционной спектроскопии. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ диагностики хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных, характеризующийся отбором образцов шерсти путем настрига ее с кисти хвоста, квартованием их до получения усредненной пробы в количестве 1,0-1,4 г, пробоподготовкой образца, включающей многократную обработку его в бидистиллированной воде при 30-40°С при постоянном шутелировании, последующую сушку 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят настриг шерсти массой не менее 10 г.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку пробы ведут не менее 3 раз в течение не менее 30 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для озоления пробы берут азотную и хлорную кислоты в соотношении 3:1 (по объему).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят анализ концентраций микроэлементов методом атомно-адсорбционной спектроскопии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что 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.