Transcript клінічна біохімія, лекція 1 ОБМІН БІЛКІВ ПРИ ПАТОЛОГІЇ

клінічна біохімія, лекція 6
ОБМІН МІНЕРАЛЬНИХ
РЕЧОВИН ПРИ ПАТОЛОГІЇ
ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ
Підготував: доцент кафедри фізіології та
біохімії с.-г. тварин
Єфімов В.Г.
Дніпропетровськ – 2011
План лекції
 1.
Поняття про макро- та
мікроелементи, ессенціальні елементи,
класифікація мінеральних речовин
 2. Порушення обміну макроелементів і
методи діагностики
 3. Порушення обміну мікроелементів і
методи діагностики
Рекомендована література







1. Ветеринарна клінічна біохімія / В.І.Левченко, В.В.Влізло,
І.П.Кондрахін та ін. – Б.Церква, 2002.
2. Грибан В.Г., Чумак В.О., Немировський В.І. Клінічна біохімія
тварин.– Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2001.
3. Судаков Н.А. Справочник по патологии обмена веществ у
животных. – К.: Урожай, 1984.
4. Колб В.Г., Камышников В.С. Клиническая биохимия. –
Минск: Беларусь, 1976.
5.Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы патохимии. – СПб:
ЭЛБИ,2000.
6. Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии / И.П.
Кондрахин, Н.В. Курилов, А.Г. Малахов и др. – М.:
Агропромиздат, 1985.
7. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической
диагностике. – Минск: Беларусь, 2002. – С. 325-342.
Організм
людини
і
тварин
побудований
із
різноманітних
хімічних елементів. Зокрема, із 92
елементів, знайдених у природі, 81
виявлено в організмі тварин. Ті з
них, які є необхідними для
побудови
та
життєдіяльності
клітин,
називають
біогенними
елементами.
Існує декілька класифікацій
біогенних елементів:


І. За функціональною роллю:
1) органогени, кількість яких в організмі
складає близько 97,4% (С, Н, О, N);
2) іони електролітів (Na, K, Ca, Mg, Cl);
3) мікроелементи (біологічно активні центри
ферментів і гормонів).
ІІ. За концентрацією в організмі:
1) макроелементи,
2) мікроелементи;
3) ультрамікроелементи.


ІІІ. За здатністю накопичуватися в
організмі:
1) такі, що кумулюються (Hg, Pb, Cd);
2) такі, що не кумулюються (Al, Ag, Ge,
Ti, F).
ІV. За біологічним значенням:
1) життєво необхідні (ессенціальні);
2) умовно необхідні;
3) елементи, роль яких є недостатньо
вивченою або невідомою.
Біогенні елементи, масова частка яких в
організмі перевищує 0,01% маси тіла,
належать до макроелементів. Ними є 12
елементів: органогени (С, Н, О, N, P, S),
іони електролітів (Na, K, Ca, Mg, Cl) та
Ферум. Сумарна їх маса в організмі
становить від 99,6 до 99,9%. Елементи,
вміст яких не перевищує 0,01% маси тіла,
належать до мікроелементів. Якщо ж
кількість елементу є надзвичайно малою
(від 10-6 % і менше від маси тіла), його
називають ультрамікроелементом.
1)
2)
3)
Життєво необхідними, або біотичними, є
всі
макроелементи,
а
також
мікроелементи, що відповідають таким
вимогам:
вони постійно присутні в організмі
тварин у кількостях, що є подібними у
різних особин;
виключення такого мікроелементу із
раціону обумовлює характерні ознаки
недостатності та спричинює характерні
біохімічні зміни;
усунення
дефіциту
цих
елементів
попереджує або ж усуває характерні
ознаки їх недостатності. На сьогодні до
життєво необхідних відносяться мідь,
цинк, марганець, кобальт, йод, селен і
молібден.
ОБМІН КАЛЬЦІЮ В НОРМІ ТА
ПРИ ПАТОЛОГІЇ
У сироватці крові більшості ссавців
концентрація його підтримується на рівні 2,53 ммоль/л. Кальцій у сироватці крові
міститься переважно у складі фракції, здатної
до дифузії через ультрафільтри (65%), інша
його частина зв’язана із білками. Основна
кількість дифундованого кальцію (85%)
міститься в іонізованому вигляді, а інша його
частина зв’язана із бікарбонатом, фосфатом і
цитратом. Фізіологічно активним є саме
іонізований кальцій, концентрація якого в
сироватці крові становить 1,1-1,3 ммоль/л.
Абсорбція кальцію ї її порушення
ШЛУНОК
Соляна
кислота
12-пала кишка
Протеолітичні
ферменти
Вивільнення кальцію із:
-органічних сполук
- фосфатів, карбонатів
Утворення
важкорозчинних
фосфатів,
карбонатів
Утворення
важкорозчинних
солей жирних
кислот
жовч
Анацидні і гіпоацидні
гастрити, ін. хвороби
Основне місце
абсорбції
хвороби
печінки
Транспорт кальцію через клітини
кишкового епітелію
Апікальна мембрана
Пасивний транспорт
1. Включення у органели
(к-ція в 10 тис. разів менша)
2. Везикулярний
3. Парацелюлярний
Метаболічно
активні
форми віт. Д
4. За участі Сазв'язувального білка
(Са2+ АТФ-аза)
Активний транспорт
Базолатеральна
мембрана
Регуляція обміну кальцію


Процес всмоктування кальцію напряму регулюється за
допомогою біологічно активних форм вітаміну D, які
стимулюють синтез кальцієзв’язувального білка. Проте,
всмоктування кальцію залежить і від багатьох інших
чинників. Зокрема, абсорбція залежить від наявності
самого кальцію у раціоні. В умовах його недостатності
або підвищеної потреби організму в кальції зростає
інтенсивність гідроксилювання вітаміну D у нирках, що
стимулює синтез СаЗБ, і рівень засвоєння кальцію
зростає.
Забезпеченість організму фосфором також значно
впливає на обмін і всмоктування кальцію. Знижений
вміст фосфору в раціоні (менше 0,1%) стимулює
утворення 1,25(ОН)2D3 в нирках, що підвищує
абсорбцію кальцію. При підвищеному вмісті фосфору
в раціоні в порожнині кишечнику утворюються
слаборозчинні фосфати кальцію, що зменшує
доступність кальцію для всмоктування, а його екскреція
з калом зростає.
Паратиреоїдний гормон (ПГ).
Кальцитонін (КТ)
Соматотропний гормон (СТГ).
Статеві гормони.
ОБМІН ФОСФОРУ І ЙОГО
ПОРУШЕННЯ
У м’яких тканинах фосфор міститься в основному
в органічній і частково в неорганічній формах.
Органічні сполуки – фосфопротеїни, нуклеїнові
кислоти, гексозофосфати, макроергічні сполуки.
Неорганічний фосфор входить до складу
фосфатів кальцію, магнію, натрію, калію,
амонію.
У крові фосфор міститься також у складі
органічних
і
неорганічних
сполук
у
співвідношенні від 3-4:1 у жуйних до 10:1 у птиці.
Неорганічний
фосфор
плазми
крові
є
іонізованим.
Абсорбція фосфору ї її порушення
ШЛУНОК
Соляна
кислота
Протеолітичні
ферменти
Вивільнення фосфору із:
-органічних сполук
- фосфатів, карбонатів
Не розчиняються солі
фітинової кислоти
(фітати), за
виключенням свиней і
жуйних
12-пала і
порожня кишка
Важкорозчинні
фосфати (вторинні і
третинні)
Утворення
важкорозчинних
фосфатів
кальцію
жовч
Основне місце
абсорбції
ВСМОКТУВАННЯ ФОСФОРУ
Механізм остаточно не з'ясований
Вважається, що транспорт фосфору
залежить від концентрації іонів Na+ в
цитоплазмі, де концентрація його є низькою, та
позаклітинній
рідині,
яка
має
високу
концентрацію натрію і є універсальною
рушійною силою переносу фосфору через
апікальну мембрану ентероцита. Вважається,
що вихід фосфору через базолатеральну
мембрану є також Na+-залежним процесом.
Механізм
транспорту
фосфору
через
цитоплазму остаточно не встановлений, але
припускають
наявність
специфічного
білкового переносника.
Регулятори транспорту
фосфору
У транспорті фосфору велика роль відводиться
ізоферменту лужної фосфатази кишечнику,
який локалізована у глікокаліксі та мембранах
посмугованої кайми ентероцитів. Активність
лужної фосфатази забезпечує підвищення
концентрації аніонів фосфору на мембранах
посмугованої кайми, що полегшує вхід
фосфору
до
клітини.
Оскільки
низькомолекулярні фосфорні ефіри здатні
блокувати системи, які транспортують фосфор
до клітини, лужна фосфатаза, розщеплюючи їх,
забезпечує оптимальне всмоктування фосфору.
Активність цього ферменту залежить від
забезпеченості організму вітаміном D. За
умов
D-гіповітамінозу
активність
ізоферменту
лужної
фосфатази
кишечнику знижується, і абсорбція
фосфору
погіршується.
Підвищена
загальна активність лужної фосфатази в
сироватці крові за таких умов є наслідком
збільшення вмісту ізоферменту кісткової
тканини.
Вітамін D регулює транспорт
фосфору також через модифікацію
ліпідної фази мембран ентероцитів,
за рахунок чого їх проникність
зростає. Також встановлено, що
вітамін D і його активний метаболіт
1,25(ОН)2D3 у порожній кишці
стимулюють активний транспортний
механізм,
який
залежить
від
концентрації Na+.
Надлишок неорганічного фосфору виводиться
із організму різними шляхами – у птиці, кролів,
дрібних лабораторних тварин, у молодняку
жуйних в перші два тижні життя – головним
чином через нирки, у свиней – однаковою
мірою через нирки і кишечник, у дорослих
жуйних – через кишечник.
При тяжкому ураженні клубочків (хронічний
гломерулонефрит)
зменшується
здатність
нирок
фільтрувати неорганічний фосфор,
внаслідок
чого
може
виникати
гіперфосфатемія. Знижене виведення фосфору
можливе також при гіпопаратиреозі, а
збільшене – при ацидозі, гіперпаратиреозі,
надлишковому
надходженні
фосфору
з
кормами.
Обмін магнію в нормі та при патології
За впливу соляної кислоти у шлунку він
частково іонізується, після чого всмоктується у
12-палій і проксимальному відділі порожньої
кишки. Однак, рівень його абсорбції є
достатньо низьким, що пов’язане із утворенням
в кишечнику важкорозчинних карбонатів і
фосфатів магнію. Доведено, що високі
концентрації
калію,
лимонної
кислоти,
довголанцюгових жирних кислот, кальцію, а
також фосфору в раціонах зменшують
засвоєння магнію. У жуйних рубець є основним
місцем абсорбції магнію (Grace et al., 1974,
Greene et al., 1983). Є дані, що в рубці механізм
всмоктування є активним натрійзалежним
процесом (Martens and Rayssiguier, 1980).
У
клубочках
нирок
магній
ультрафільтрується,
але
95%
його
реабсорбується і лише 5% виділяється із
сечею. Основне місце реабсорбції –
висхідне коліно петлі Генле (60%). Тому
основним шляхом виведення магнію із
організму є його виділення із калом.
В організмі відсутній дієвий гомеостатичний
механізм підтримання концентрації магнію у
крові, а тому його достатній вміст у ній
забезпечується в основному за рахунок
надходження із кормами. Встановлено, що не
зважаючи на високий вміст магнію у кістках,
він не може ефективно використовуватися в
процесах регуляції його рівня у крові корів
(Rook and Storry, 1962), тоді як у телят до 30 %
магнію кісток виходить у кров при його
дефіциті в раціоні (Blaxter et al., 1954). Існують
дані, що до певної міри обмін магнію
регулюється за допомогою нирок гуморальним
шляхом: альдостерон опосередковано впливає
на вміст магнію у крові, змінюючи об’єм
позаклітинної рідини, тоді як паратгормон
безпосередньо посилює його реабсорбцію у
ниркових канальцях
Гіпомагніємія – характерна ознака пасовищної
тетанії, захворювання, що має гострий перебіг і
уражує
навесні
переважно
високопродуктивних корів протягом перших
трьох тижнів випасання.
Біохімічні
зміни
характеризуються
зменшенням кількості магнію в сироватці крові
до 0,6-0,4 ммоль/л і менше та іонізованого
кальцію – до 1 ммоль/л і менше. Рідше
гіпомагніємія є наслідком аліментарної його
недостатності або ж значного виведення через
нирки. Крім того, дефіцит магнію також
спостерігається при стресах, хронічному
надлишку мінералокортикоїдів, блювоті та
проносах, при цукровому діабеті, цирозі
печінки,
гіперфункції
щитоподібної
і
паращитоподібної залоз.
ПАТОГЕНЕЗ РОЗВИТКУ
ПАСОВИЩНОЇ ТЕТАНІЇ
НАДЛИШОК ЛЕГКОПЕРЕТРАВНИХ
ПРОТЕЇНІВ
НАДМІРНЕ УТВОРЕННЯ АМІАКУ В РУБЦІ
УТВОРЕННЯ ВАЖКОРОЗЧИННИХ
СПОЛУК МАГНІЮ В РУБЦІ
Гіпермагніємія – підвищення вмісту магнію у
крові – буває абсолютною, яка розвивається
внаслідок швидкого введення в організм
препаратів магнію і відносною, яка виникає
на фоні різкого зменшення вмісту іонівантагоністів у крові (наприклад, кальцію).
При зростанні концентрації магнію в плазмі
крові понад 5 ммоль/л виникають
синоаурикулярна
і
атріовентрикулярна
блокади, а при збільшенні концентрації вище
7,5 ммоль/л виникає реальна загроза
паралічу дихання і асистолії (зупинки серця)
Обмін калію в нормі та при
патології
Іон калію є основним катіоном
внутрішньоклітинного середовища,
90% якого зосереджено у цитоплазмі.
Загальний
вміст
цього
макроелементу в організмі тварин
різних видів коливається від 0,18 до
0,27 %.
Надходить калій до організму разом із
кормами та всмоктується за допомогою
дифузії у тонкому кишечнику, а
засвоюваність його може досягати 100 %.
У
жуйних
майже
з
такою
ж
інтенсивністю калій також всмоктується
у передшлунках. Виводиться він з
організму головним чином через нирки у
вигляді солей неорганічних і органічних
кислот.
Регулює обмін калію альдостерон,
який посилює виведення К+ до
складу сечі в обмін на іони натрію, а
концентрацію
калію
у
крові
збільшується. Якщо ж виділення
альдостерону
зменшується,
то
екскреція калію зменшується і
рівень його у крові зростає.
Гіперкаліємія – підвищений вміст К+ у крові –
лише зрідка носить аліментарний характер, що
спостерігається, зокрема, при надмірному
внесенні калійних добрив під рослини зеленого
конвеєру, і викликає пасовищну тетанію.
Найімовірніша причина її це гостра ниркова
недостатність, коли порушуються процеси
екскреції калію до складу сечі, особливо, коли
спостерігається
значний
цитоліз
із
вивільненням калію до складу крові (опіки,
травми). Інша можлива причина гіперкаліємії –
патологія кори наднирників, пов’язана із
зменшеним синтезом альдостерону (амілоїдоз,
аутоімунні та інфекційні хвороби тощо).
Токсичний прояв спостерігається при збільшенні
вмісту калію понад 6,0-6,5 ммоль/л (норма – 4,0-5,5
ммоль/л). Проявляється він брадикардією та
характерними змінами картини ЕКГ: зубець Т
збільшується і загострюється, зубець Р зникає. При
подальшому збільшенні концентрації калію понад 8
ммоль/л відбувається деформація комплексу QRS,
блокада пучка Гісса та зупинка серця. Раптова
зупинка серця може спостерігатися і за менших
рівнів калію у крові, що пояснюється підвищеною
збудливістю центрів блукаючого нерва за дії К+.
Слід зазначити, що при одночасному зменшенні
концентрації іонів натрію (до 120 при нормі 135-150
ммоль/л), які є антагоністами калію, типові зміни
ЕКГ можуть з’являтися і при менших концентраціях
калію (5,5-5,8 ммль/л).
Гіпокаліємія – зменшений вміст калію у крові –
через дефіцит його у раціонах є малоімовірною,
особливо в раціонах жуйних. Вона може бути
наслідком значної його втрати через травний
канал (блювота, проноси), або ж у складі сечі
при
хронічному
пієлонефриті,
гіперальдостеронізмі, застосуванні сечогінних
(із групи салуретиків) та кортикостероїдних
препаратів.
Клінічний прояв гіпокаліємії настає при
зменшення вмісту К+ до 2,5 ммоль/л і менше,
що супроводжується пригніченням тварин,
послабленням рефлексів і зниженням тонусу
м’язів. Можлива парестезія, а у тяжких
випадках – паралічі та кома.
Обмін натрію в нормі та при
патології
Іон натрію є основним катіоном позаклітинної
рідини. Вміст його у тілі дорослих тварин
становить в середньому 0,13-0,16 % в розрахунку
на сиру тканину. Концентрація натрію в плазмі
крові тварин різних видів є більшою в
порівнянні з його вмістом у еритроцитах, тоді
як у жуйних і собак – навпаки. У плазмі крові
натрію міститься значно більше, аніж калію, а
їх співвідношення складає 25:1. Концентрація
іонів натрію у плазмі – величина стала і складає
135-150 ммоль/л.
Тварини отримують натрій переважно в складі
рослинних і тваринних кормів у формі його
хлориду. Солі натрію добре розчиняються,
після чого він швидко всмоктується в
кишечнику за рахунок механізмів активного
транспорту (80-90% у жуйних – Minson, 1990).
Поряд з тим, у травному каналі спостерігається
і зворотній процес – натрій виділяється до
складу слини жуйних і з нею потрапляє у
рубець. Тому фактична величина всмоктування
натрію в кишечнику є значно більшою, ніж
його споживання з кормами.
Регулюється обмін натрію ендокринною системою.
Центральною ланкою є мінералокортикоїди –
альдостерон і дезоксикортикостерон (активність
останнього є в 25-50 разів нижчою). Вони
безпосередньо впливають на процес реабсорбції іонів
натрію у звивистих канальцях нирок. Затримка натрію
зазвичай супроводжується посиленим виділенням іонів
калію (у жуйних) або іонів водню (у всеїдних). Однак,
виділення
альдостерону,
яке
в
свою
чергу
контролюється рівнем іонів натрію та калію і ренінангіотензиновою
системою,
проявляється
із
затримкою. Це не може забезпечити швидку регуляцію
виведення іонів натрію та калію. Цю функцію виконує
так
званий
натрійуретичний
фактор,
або
натрійуретичний гормон. Виділяється він міозитами у
передсердях при збільшенні об’єму циркулюючої крові
та посилює процеси фільтрації, діурезу та натрійурезу,
водночас гальмуючи виділення реніну нирками та
синтез альдостерону.
Гіпонатріємія – зменшення вмісту натрію в плазмі
крові менше 135 ммоль/л. Виникає вона переважно
внаслідок посиленої його втрати із організму при
одночасному обмеженні води, а також при дефіциті
натрію в раціонах. Спостерігається таке явище при
діареях, сильному потовиділенні, хронічних хворобах
нирок, недостатньому синтезі альдостерону та водянках.
Гіпонатріємія як вторинне явище може виникати через
надлишок калію в раціонах, оскільки при цьому
посилюється виведення натрію.
Деякі автори вказують (Morris, 1980), що вміст натрію у
плазмі або сироватці крові великої рогатої худоби є
малоінформативним. Вони рекомендують з цією метою
застосовувати співвідношення натрію і калію у слині,
яке в нормі має становити 20:1. При його зменшити до
10:1 і нижче можна судити про дефіцит натрію в
організмі худоби.
Надлишок натрію можливий через надмірний вміст
натрію хлориду в раціонах і значній втраті води через
легені, травний канал, при поліурії центрального
(дефіцит вазопресину) і ниркового (порушенні
фільтраційної функції нирок), при гіперсекреції
альдостерону.
До сольової інтоксикації досить чутливі свині та птиця:
смертельна доза для них становить відповідно 1,5-2 і 3-4
г на 1 кг маси тіла. У патогенезі отруєння лежать 3
основних механізми: а) порушення ізотонії крові і
тканинної рідини через підвищення концентрації іонів
натрію та зміну їх співвідношення з іонами кальцію та
магнію; б) зневоднення клітин органів і тканин через
втрату ними води внаслідок підвищення осмотичного
тиску крові; в) заміна іонів калію в молекулі гемоглобіну
на іони натрію, що спричинює кисневе голодування.
Біохімія обміну хлору
Нестача хлору в раціонах маловірогідна.
В експериментальних умовах виникає
ахлоргідрія. В умовах значної втрати
хлору при діареях і порушенні функції
нирок
спостерігається
надмірне
утворення бікарбонатів і розвиток
алкалозу, тоді як надмірне надходження
іонів
хлору,
навпаки,
зменшує
концентрацію бікарбонатів і призводить
до ацидозу.
Біохімія обміну сірки


У всіх тканинах, окрім сполучної, сірка є
компонентом сірковмісних амінокислот (цистину,
цистеїну, метіоніну). Особливо багатий на сірку
білок кератин, який входить до складу похідних
шкіри (волосся, рогові утворення).
У хрящах і кістковому матриксі виділені глюкозамін
і глікозаміноглікан, до останнього входить
хонроїтинсульфат, який становить 30-40 % маси
сухого хряща. Сірковмісні мукополісахариди також
функціонують у деяких детоксикаційних реакціях.
Усі сірковмісні сполуки, за виключенням біотину і
тіаміну, можуть синтезуватися із метіоніну.
Значний дефіцит сірки супроводжується
анорексією, втратою живої маси, слабкістю,
матовістю,
виснаженням,
надмірною
слинотечею. При цьому у жуйних тварин
зменшується
мікробний
синтез
у
передшлунках, погіршується перетравність
поживних речовин раціону. В рубцевому вмісті
зростає кількість анаеробних мікроорганізмів,
що веде до накопичення лактату в рубці, його
всмоктування у кров і розвитку ацидозу
(Whanger и Matrone, 1966). Основна лімітуюча
амінокислота в раціонах жуйних – метіонін.
Надлишок неорганічної сірки негативно
впливає на організм курчат і поросят.
Мікроелементози

При нестачі, надлишку або дисбалансі
мікроелементів в організмі людей і тварин
розвиваються захворювання, які називаються
мікроелементозами. Мікроелементози– це
ендемічні хвороби, які зустрічаються в
окремих біогеохімічних зонах і провінціях.

Дніпропетровська область разом із Миколаївською,
Херсонською, Запорізькою, Луганською, АР Крим
та ін. входить до південної геохімічної зони. Ґрунти
її достатньо добре забезпечені мікроелементами,
тому клінічний прояв мікроелементозів
зустрічається не надто часто. Поряд з цим, зона є
збідненою на засвоювані форми цинку, кобальту та
міді, а в деяких місцевостях спостерігається
надлишок марганцю, що спричинює відносну
йодну недостатність.

Крім природних зон, з’являються і
техногенні біогеохімічні провінції.
Забруднення їх важкими металами та іншими
токсинами призводить до порушення
засвоєння ессенціальних мікроелементів,
появи техногенних мікроелементозів і
отруєння тварин. Після катастрофи на ЧАЕС
до навколишнього середовища потрапили
іони Cs-137, що є антагоністами Na+,K+ та
Sr-90 – антагоністу кобальту і кальцію, які
викликають негативний вплив на організм
тварин і людини.
Клінічна біохімія обміну кобальту

До організму кобальт надходить із кормами і лише
частково – у формі вітаміну B12. Всмоктування
відбувається в тонкому кишечнику, при чому його
розчинні солі абсорбуються у незміненому виді, а
вітамін В12 – після зв’язування із
гастромукопротеїном (внутрішнім фактором
Кастла). У моногастричних ціанкобаламін може
синтезуватися мікрофлорою товстого кишечника.
Основним депо кобальту в організмі є печінка.

Фізіологічна роль кобальту в першу чергу
пов’язується з вітаміном В12, до складу якого він
входить. У тканинах ссавців виявлено два вітамін
В12-залежних ферменти: метилмалоніл-СоА мутаза
і метіонін синтетаза. Перший каталізує
перетворення метилмалоніл-СоА до сукциніл-СоА,
а другий – перенесення метильних груп разом з
фолієвою кислотою, в результаті чого з
гомоцистеїну утворюється метіонін. В останній
реакції утворюється тетрагідрофолієва кислота,
необхідна для синтезу ДНК в кровотворних
клітинах.

У жуйних обмін кобальту в основному відбувається
у передшлунках, де мікрофлорою рубця
синтезується ціанкобаламін, що забезпечує потреби
як організму тварини, так і мікрофлори рубця.
Однак, ефективність використання кобальту
раціонів для синтезу В12 незначна і складає від 3 до
13%. Крім ціанкобаламіну, в рубці синтезуються і
його біологічно неактивні аналоги, причому їх
кількість зростає зі вмістом у раціоні концентратів.
Водночас, потреби жуйних тварин у вітаміні В12 є
підвищеними, оскільки у них він приймає участь в
енергетичному обміні, зокрема, у перетворенні
пропіонової кислоти.


Кобальт необхідний для синтезу мікробного білка
жуйними тваринами. За умов дефіциту кобальту
засвоєння протеїну кормів погіршується,
розвивається негативний азотистий баланс, і як
наслідок – сильне виснаження. Встановлено, що
кобальт стимулює секрецію та підвищує
протеолітичну активність травних соків. Він також є
необхідним для синтезу тиреоїдних гормонів, а
тому при недостатності кобальту розвивається
гіпотиреоз.
Являючись активатором лужної фосфатази, кобальт
виступає остеогенним мікроелементом. Його
дефіцит спричинює порушення синтезу як
органічної, так і неорганічної речовини кісток та
розвиток остеодистрофії.

Гіпокобальтоз характеризується виснаженням тварин,
спотворенням у них смаку. Відзначається
гіперхромна анемія та збільшення об’єму
еритроцитів. Однак, хоча симптоми нестачі
кобальту є типовими, але не патогномонічними.
Для точної діагностики гіпокобальтозу необхідно
визначити вміст у крові не тільки кобальту, але й
вітаміну В12. Враховуючи, що метаболізм
пропіонової кислоти і метилмалоніл-СоА тісно
пов’язані, нестача кобальту або вітаміну В12 у
жуйних тварин супроводжується накопиченням
метилмалонової кислоти у крові та сечі. Тому
пропонується для ранньої діагностики
гіпокобальтозу у телят досліджувати вміст
метилмалонової кислоти у сечі (в нормі він складав
2,9±0,73 мкмоль/л порівняно з 8,23±1,03 мкмоль/л
при субклінічному гіпокобальтозі).

Гіперкобальтоз – хронічний токсикоз, який
характеризується відсутністю апетиту,
виснаженням, дистрофічними змінами у
кардіоміоцитах. При надлишку кобальту
пригнічується тканинне дихання, що веде до
поліцитемії.

Мідь надходить до організму з кормами і
всмоктується у верхній третині тонкого кишечнику
і, частково, у шлунку. В процесі абсорбції значна
роль відводиться металотіонеїну – транспортному
білку, який полегшує транспорт мікроелемента
через епітеліальну стінку. Утруднюється
всмоктування міді при вживанні кормів, багатих
одночасно на молібден і сульфати. В цьому випадку
утворюються важкорозчинні сполуки міді.
Надлишок у раціонах сірки, кальцію та кадмію
також спричиняє утворення важкорозчинних
сполук міді.

Після всмоктування мідь надходить до печінки, якій
відводиться ключова роль в обміні цього
мікроелемента. Саме тут мідь включається до складу
білка церулоплазміна, який поряд зі своєю
функцією оксидази виконує роль транспортного
білка, що переносить мідь на тканинні ферменти.
Таким чином, транспорт міді в основному
забезпечується церуплазміном (з ним зв’язано 60-65
% міді у крові), а також транспортним білком
транскупреїном (12-14 %), сироватковим
альбуміном (12-17 %), амінокислотами –
гістидином, треоніном, глютаміном (10-15 %)

Мідь, володіючи змінною валентністю (Cu2+ і Cu+), входить до
складу багатьох окиснювальних ферментів, що деякі автори
називають основною її функцією. Зокрема, цитохромоксидаза
відіграє ключову роль в транспорті електронів у дихальному
ланцюзі в мітохондріях; супероксиддисмутаза бере участь у
знешкодженні вільних перекисних радикалів; дофамін βмонооксигеназа – в метаболізмі катехоламінів; тирозиназа необхідна
для утворення пігменту шкіри та шерсті меланіну. Крім того, мідь є
компонентом багатьох інших ферментів – аскорбінази, уреази,
церулоплазміну, урикази, ксантиноксидази та ін. До того ж, вона
впливає на включення заліза в структуру гема, і таким чином сприяє
дозріванню еритроцитів на ранніх стадіях їх розвитку. Здійснюючи
вплив на синтез порфіринових сполук, мідь може з’єднуватись із
деякими з них і утворювати Fe-Cu-нуклеопротеїдні комплекси, які є
попередниками гемоглобіну. Церулоплазмін, проявляючи
властивості ферроксидази, переводить Fe2+ до Fe3+, що є
необхідним для транспортування цього мікроелементу.

Найхарактернішою ознакою дефіциту міді у
овець є порушення формування білка шерсті
– кератину. В основі цього лежить
порушення перетворення сульфгідрильних
груп у дисульфідні, що каталізується
ферментом сульфідоксидазою, специфічним
активатором якого є іони міді. Водночас, у
всіх видів тварин спостерігається
депігментація шерсті через порушений
синтез меланіну тирозиназою.

Мідь необхідна також для нормального
дозрівання еластину, тому при її
порушується синтез колагену. Внаслідок
цього кістки стають ламкими, розвивається
дифузний остеопороз. Порушення синтезу
еластину спостерігається також і в артеріях,
що веде до їх розривів та значних внутрішніх
крововиливів.

Гіперкупроз – виникає через порушення
правил застосування добавок і препаратів міді
та через техногенне забруднення. Найбільш
чутливими до отруєння міддю є вівці, для
яких токсична доза міді сульфату складає 20
мг/кг маси тіла. Тривале надходження
невисоких токсичних доз спричинює
розвиток гепатодистрофії,а пізніше –
атрофічного цирозу печінки з порушенням
усіх її функцій.
Обмін заліза в нормі та при
патології


В організмі дорослих тварин концентрація заліза в
середньому становить 0,005-0,006 % у розрахунку на
сиру тканину. Майже все залізо знаходиться у складі
органічних сполук, які умовно можна поділити на
гемвмісні та негемінові, співвідношення яких
складає приблизно 3:1.
Залізо, що міститься у клітинах, поділяють на: а)
гемопротеїни; б) залізовмісні негемінові ферменти
(сукцинатдегідрогеназа, гідрогеназа тощо); в)
феритин і гемосидерин внутрішніх органів; г)
залізо, зв’язане з білками та іншими органічними
речовинами. До позаклітинних сполук заліза
відносяться залізозв’язуючі білки – трансферин і
лактоферин

Роль залізовмісних сполук зводиться до
виконання чотирьох основних функцій: 1)
переносу електронів у дихальному ланцюзі
(цитохроми і залізосіркопротеїни); 2)
транспорт та депонування кисню (гемоглобін
і міоглобін); 3) утворення активних центрів
окисно-відновних ферментів (каталаза,
пероксидази супероксиддисмутаза); 4)
транспорт і депонування заліза (трансферин,
феритин, гемосидерин, сидерохроми).

Транспорт і депонування заліза
забезпечується групою білків, до яких
належать феритин, гемосидерин,
трансферин, лактоферин і кональбумін із
крові та яєць птиці.

Феритин і гемосидерин – основні резервні сполуки
заліза в організмі, які знаходяться в клітинах
мононуклеарної системи фагоцитів (МНСФ) у
печінці, селезінці та кістковому мозку. Майже ⅓
запасів заліза в організмі, переважно у вигляді
феритину, припадає на печінку. Залізо надходить
до молекули феритину у вигляді Fe2+, де воно
окиснюється до Fe3+. Одна молекула феритину
насичується 2000 атомів заліза. Гемосидерин є
великим агрегатом молекул феритину, що
відкладається переважно у макрофагоцитах
кісткового мозку і селезінки.


Трансферин – транспортний білок, який забезпечує
перенесення заліза. У плазмі крові він знаходиться в
невеликих кількостях у виді 4-ох молекулярних
форм: апотрансферину, який не містить заліза,
монозалізні трансферини А і Б та дизалізний
трансферин (у залежності від кількості та місця
розташування атомів заліза). Синтезується він у
паренхіматозних клітинах печінки.
Лактоферин також здатний зв’язувати 2 атоми
заліза і знайдений у молоці, сльозах, жовчі,
синовіальній рідині та секреті слизової оболонки
тонкого кишечнику. Він бере участь в імунних
процесах та в абсорбції заліза.
Абсорбція заліза.

У кормах залізо знаходиться переважно в органічній
формі. Для ефективного всмоктування ці сполуки
мають бути відновлені до двовалентної форми, що і
відбувається у травному каналі за дії соляної кислоти
шлункового соку. Тому при гіпоацидних і
анацидних гастритах його засвоєння значно
зменшується. Варто зазначити, що порівняно із
тваринними доступність заліза із рослинних кормів
є меншою, що пояснюється наявністю в останніх
фітинової кислоти

Залізо всмоктується, в основному, у 12-палій і
порожній кишці, меншою мірою в інших відділах
кишечнику, в сичузі та рубці жуйних тварин.
Надходження і перенесення заліза через ентероцити
здійснюється трансферином. Мукозний апопротеїн
секретується ентероцитами у просвіт кишечнику, де
він зв’язується із залізом і проникає в ентероцит.
Там він звільняється від атомів заліза і повторює
свій цикл. В цитоплазмі ентероцита деяка кількість
заліза зв’язується із феритином. Як тільки клітина
досягає фізіологічного насичення феритином,
подальше всмоктування припиняється, допоки
залізо не вивільниться зі складу феритину і не
надійде до крові.

Перед включенням до складу трансферину і
феритину відбувається перетворення Fe2+ до
Fe3+, яке здійснюється церулоплазміном –
мідьвмісним білком плазми крові, який
синтезується в печінці та проявляє
властивості оксидази. Він же в разі потреби
каталізує зворотну реакцію, чим забезпечує
мобілізацію заліза з його депо.

Транспортується залізо до органів і тканин, які
мають специфічні рецептори, від кількості яких на
мембрані залежить і кількість заліза, яка ними
споживається. У клітині залізо звільняється із
трансферину, той перетворюється на
апотрансферин і повертається у кров’яне русло, а
залізо зв’язується з феритином або спеціальними
білками, які доставляють його до мітохондрій, де
воно і включається до складу гему.

Залізодефіцитна анемія (гіпосидероз) –
найпоширеніший мікроелементоз молодняку, особливо
поросят і телят. Виникає вона при надмірному
використанні заліза тканинами або при недостатньому
його надходженні із кормами. Найбільш чутливі до
гіпосидерозу поросята. Існують біологічні бар’єри, які
перешкоджають переходу заліза з крові свиноматки до
плоду. На момент народження в організмі поросят
міститься незначна кількість заліза (50 мг), а добова
потреба складає 7-10 мг. Враховуючи, що з молозивом
чи молоком матері вони отримують близько 1 мг, через
5-7 діб після народження виникають ознаки
захворювання, а максимального розвитку хвороба
досягає у тритижневому віці і зазвичай характеризується
гострим перебігом. Сприяючим фактором також слід
вважати відсутність вільної соляної кислоти у
шлунковому соку поросят до 3-тижневого віку (вікова
ахлоргідрія), що значно знижує засвоюваність заліза.

В діагностиці залізодефіцитних анемій слід
вирізняти латенту (приховану) і явну стадію.
При латентній стадії кількість еритроцитів,
уміст гемоглобіну та показник гематокриту
залишаються в межах фізіологічної норми, а
концентрація заліза в сироватці крові
знижується. В явну стадію розвитку хвороби
всі перелічені показники мають значення
нижче фізіологічної норми
Біохімія та патохімія обміну цинку

Цинк надходить із кормами та всмоктується
переважно в тонкому кишечнику за участі
транспортного білка металотіонеїну. У великої
рогатої худоби абсорбція цинку також відбувається в
сичузі (близько третини), у птахів – у залозистому
шлунку. На всмоктування цинку негативно впливає
вміст у раціонах фітатів, а у поросят – надлишок
кальцію. Інтенсивність засвоєння цинку
пригнічується кадмієм та міддю, з якими існують
антагоністичні взаємовідносини.

Після всмоктування цинк надходить у
печінку, а звідти – до кісток, м’язів,
підшлункової залози. В крові транспорт
цинку здійснюється в основному
альбумінами і, в незначній мірі, гістидином та
цистеїном. Із організму виводиться через
травний канал, виділення із сечею та потом
незначне.

Найбільш значима функція цинку полягає в тому,
що він входить до складу ферменту карбоангідрази
і в такий спосіб приймає участь у диханні
організму, видаляючи з нього вуглекислий газ. Він
також є кофактором великої групи ферментів
(близько 200), що беруть участь в білковому та
інших видах обміну речовин. Він, зокрема, є
складовою карбоксипептидаз соку підшлункової
залози, стимулює активність шлункового соку,
трипсину, а тому його нестача веде до зменшеного
засвоєння протеїнів із корму. Цинку відводиться
значна роль у біосинтезі білка і нуклеїнових кислот.
Він необхідний для стабілізації структури ДНК,
РНК і рибосом, входить до складу ферментів, що
відіграють важливу роль у процесах трансляції.
Тому дефіцит цинку веде до затримки росту і
розвитку тварин.


Цинк відноситься до числа остеогенних
мікроелементів. Стимулюючи активність лужної
фосфатази, він приймає участь у формуванні
хрящів, тому недостатність цинку часто пов’язана із
порушенням функції суглобів, появою кульгавості,
деформацією кісток тощо.
Активність інсулярного апарату підшлункової
залози залежить від наявності цинку. Утворюючи
комплекс із інсуліном, він сприяє депонуванню
гормону, попереджуючи руйнацію інсуліну
інсуліназою.

Значна роль відводиться цинку в процесах
відтворення. До цинкової недостатності більш
чутливі самці, у яких уповільнюється розвиток
сім’яників, передміхурової залози, відбувається
атрофія сперматогенного епітелію. Спермії містять
значну кількість цинку, який, напевне, відіграє
велику роль для запліднення, поділу зиготи та її
імплантації. У самок порушення відтворної
здатності за дефіциту цинку проявляється
неповноцінними статевими циклами.

При дефіциті цинку розвиваються
специфічні зміни в епідермісі, характерні для
паракератозу. Суть паракератозу зводиться до
порушення процесів рогоутворення
внаслідок порушеного синтезу клітинами
шкіри кератогіаліну. Клінічний прояв
найхарактерніший для поросят 1,5–4хмісячного віку
Обмін марганцю в нормі та при
патології

У травному ж каналі марганець всмоктується в основному у
тонкому кишечнику, особливо у 12-палій та порожній
кишці, а у свиней його абсорбція відбувається також у сліпій
кишці. Поглинання марганцю у кишечнику здійснюється
шляхом дифузії, а за нестачі заліза – шляхом активного
транспорту у 12-палій і порожній кишках. Вважається, що
марганець всмоктується у двовалентній формі і конкурує із
залізом та кобальтом за місця абсорбції. Після всмоктування
він проникає у кров і транспортується трансферином до
тканин і органів. Із крові марганець проникає в печінку,
кістки, і волосся, які є основним резервним джерелом
марганцю в організмі. Припускається, що марганець
необхідний для життєдіяльності мікроорганізмів рубця.

Виводиться марганець із організму з
каловими масами, виявлено високий його
вміст у жовчі та соку підшлункової залози,
причому його екскреція є більш важливим
фактором у підтримці гомеостазу, ніж
інтенсивність його всмоктування. Виділення
марганця із сечею є незначним і зростає при
введенні в організм хелатів.

Марганець відіграє першочергову роль у багатьох важливих
процесах, а його валентність змінюється
(Mn2+→Mn3+→Mn4+→Mn6+→Mn7+) в окисно-відновних
реакціях. Він входить до складу справжніх металоферментів і
підвищує активність ферментів циклу Кребса,
фосфорилювання, ліпідного і вуглеводного обміну.
Марганець необхідний для синтезу РНК і ДНК. Через його
нестачу можуть виникати порушення в будові нуклеїнових
кислот і в біосинтезі білка. Марганець – важливий активатор
процесів окиснення, бере участь у процесах оссифікації та
входить до складу деяких ферментів. Встановлено його
позитивний вплив на розвиток органів кровотворення і
функцію відтворення. Марганець сприяє утворенню
гонадотропного і лактотропного гормонів гіпофізу, посилює
дію інсуліну та послаблює вплив адреналіну на вуглеводний
обмін.


При дефіциті марганцю його вміст суттєво знижується
в першу чергу в печінці. Особливо чутливим до нестачі
марганцю є молодняк птиці, у якої виникає
захворювання – пероз. При ньому у курчат, індичат, і
фазенят деформуються, розпухають, потовщуються та
скорочуються кістки кінцівок та крил. Вважають, що
саме дефіцит марганцю може бути однією із причин
канібалізму у курей.
У корів і свиней, яких випасають на піщаних та
торф’яних ґрунтах, виникає нестача марганцю. У самок
при цьому знижується продуктивність, пригнічується
функція яєчників, порушується овуляція, припиняється
тічка та затримується ріст кістяку. Молодняк
народжується слабким і мертвим. У самців може
зникати статевий потяг і з’являтися атрофія сім’яників

Селен – один із ключових мікроелементів, що
забезпечують нормальну функцію ферментативної
антиоксидантної системи організму. Ключовий
фермент системи антиоксидантного захисту –
глутатіонпероксидаза, містить у своєму складі селен.
Вона знешкоджує пероксиди, які утворюються в
результаті окиснення поліненасичених жирних
кислот фосфоліпідів клітинних мембран активними
формами кисню. Селеновмісна форма
глутатіонпероксидази, до складу якої входить 4
атоми селену, виявлена в багатьох органах і
тканинах, однак найвища її активність в
еритроцитах і печінці.

Селен всмоктується у тонкому кишечнику. У
жуйних тварин він засвоюється у меншій мірі, що
зумовлено редукцією селеніту в рубці до
нерозчинної форми. Ступінь його адсорбції в
значній мірі залежить від перетравлювання білків,
до складу яких він входить у вигляді селеновмісних
амінокислот – селенометіоніну і селеноцистеїну. Ці
ж амінокислоти здатні синтезуватися мікрофлорою
у рубці. Всмоктування селеновмісних амінокислот
відбувається подібно до сірковмісних, як, загалом, і
їх метаболізм. Гальмується всмоктування селену при
значному вмісті у раціоні сполук міді, кадмію та
сірки.

Особливо тісно селен пов’язаний із
функцією щитоподібної залози. Адже в ній
для окиснення йодиду під час синтезу
тироксину і трийодтіроніну утворюється
значна кількість перекису водню. Саме за
допомогою глутатіонпероксидази, що
містить селен, і відбувається його
знешкодження.

Недостатність селену в організмі
проявляється у вигляді білом’язової хвороби,
неплідності та супроводжується розвитком
гепатодистрофії. Це пояснюється
накопиченням за дефіциту селену у
метаболічно активних органах перекисних
радикалів, які й зумовлюють деструкцію
міоцитів, гепатоцитів та порушення в роботі
статевих залоз.

Надлишок селену – селеноз – зумовлений надмірним
надходженням сполук селену до організму. Слід
зазначити, що низькі потреби організму тварин у селені
на тлі високої токсичності його сполук значно
підвищують ризик отруєння селеном, особливо у разі
застосування неорганічних форм цього мікроелементу
(селенітів, селенатів). Гострий селеноз розвивається
протягом кільком діб і характеризується анемією,
серцево-судинною недостатністю, ураженням
центральної нервової системи. При хронічному
селенозі (“лужній хворобі”) настає затримка росту,
порушення структури копитного рогу та інших
кератинових утворень, випадання волосся. Водночас,
порушується відтворна здатність, розвивається нефрит і
цироз печінки. Деякі рослини (родини хресто- і
складноцвітних) здатні вибірково накопичувати селен із
ґрунтів, що може спричинити отруєння тварин.
ЩАСТИ У ВИВЧЕННІ!