Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическое расположение горного дагестана и влияние антропогенных факторов на экологию горной зоны 12
Глава 2. Обзор литературы. история изучения биологических реакций людей, животных и растительности на различные соотношения йода с антагонистами и синергистами 20
Глава 3. Материалы и методы собственных исследований 49
3.1. Материал исследований 49
3.2. Методы биохимических исследований 50
Глава 4. Результаты собственных экспериментальных исследований 52
4.1 Влияние соотношений йода к антагонистам и синергистам в почвах на переход валовой формы йода в подвижную, в различных зонах Дагестана 52
4.2 Содержание и соотношение антагонистов и синергистов в водоисточниках, расположенных в различных зонах Дагестана 69
4.3 Содержание и соотношение йода к антагонистам и синергистам в растительности пастбищ Дагестана 75
4.3.1 Аминокислотный состав растительности горных районов 87
4.4 Содержание и соотношение йода к антагонистам и синергистам в органах здоровых и больных эндемическим зобом животных 93
4.4.1 Содержание свободных аминокислот в сыворотке крови животных (овец) здоровых и больных эндемическим зобом 99
4.4.2 Сравнительные данные активности некоторых окислительно-восстановительных ферментов в организме здоровых и больных эндемическим зобом 102
Заключение 107
Выводы 110
Практические рекомендации 112
Литература 113
- Обзор литературы. история изучения биологических реакций людей, животных и растительности на различные соотношения йода с антагонистами и синергистами
- Методы биохимических исследований
- Влияние соотношений йода к антагонистам и синергистам в почвах на переход валовой формы йода в подвижную, в различных зонах Дагестана
- Содержание и соотношение йода к антагонистам и синергистам в органах здоровых и больных эндемическим зобом животных
Введение к работе
Актуальность проблемы. В процессах нормального протекания обмена веществ и энергии в организме значительная роль принадлежит гормонам, среди которых йодсодержащие тиреоидные гормоны занимают ведущее положение. К ним относят тироксин и трийодтиронин, секретируемые щитовидной железой.
Эти соединения образуются при посттраскрипционном йодировании остатков тирозина - специфического белка, который и синтезируется в щитовидной железе. Свою активную форму тиреоидные гормоны приобретают позже в результате протеолиза образовавшегося специфического белка (Северин Е.С., 2003).
При недостатке йода в организме и иных нарушениях метаболизма у животных и человека наблюдается гипофункция щитовидной железы, сопровождающаяся замедлением обменных процессов и снижением основного обмена и температуры тела. Кроме того, при неспособности железы секретировать в достаточном количестве тиреоидные гормоны, возникает незлокачественная гипертрофия щитовидной железы, называемая зобом. Гипотиреоз может возникнуть так же и при действии антитиреоидных агентов, попадающих в организм (если образующихся в самом организме) и тормозящих нормальное функционирование щитовидной железы (Строев Е.А., 2002)
По данным современных исследователей (F. Delange, P. Lekomte, 2000), 1 миллиард 572 миллиона людей в 118 странах мира подвержены риску йододефицитных заболеваний.
В настоящее время изучение заболеваний, связанных с дефицитом йода, является одним из приоритетных направлений не только в эндокринологии, но и в животноводстве, также по оценке состояния питания человека. (Надинко В.Е. и др., 1990, Трошин Е.А. и др., 2004).
Имеются многочисленные данные о благотворном влиянии, как микроэлементов, так и их комплексов на рост и развитие человека и животных, а также профилактическом действии их при ряде заболеваний (Орлов, 1998; Протасова, 1998; Фофанова, 2005).
Изучение биологических реакций людей, животных и растительности на различное соотношение йода с антагонистами и синергистами имеет актуальный характер. Интерес к этому вопросу особенно возрос у нас в стране в связи с йодной недостаточностью и его проявлением -эндемическим зобом.
Недостаточность потребления йода ведет к возникновению йоддефицитных состояний, которые, в частности, проявляются в развитии эндемического зоба, характеризующегося нарушением синтеза тироксина и угнетением функции щитовидной железы. Это заболевание носит типично эндемический характер и возникает лишь в тех местах (биогеохимических провинциях), где содержание йода в почве, в воде и местных пищевых продуктах снижено (Талантов В.В., 2000).
Необходимость проведения исследования продиктовано возрастающей интенсивностью зобной эндемии людей и животных, а также использование природных биологических ресурсов в сельском хозяйстве и не изученностью биогеохимической обстановки в почвенно-растительном покрове горной зоны Дагестана.
В отношении дисбаланса йода Республика Дагестан является неблагополучным районом, особенно горный Дагестан, являющийся своеобразной геохимической провинцией, поэтому необходимость проведения исследования продиктована возрастающей интенсивностью зобной эндемии людей и животных (Эседова А.Э., Хашаева Т.Х.,1999).
В горных районах Дагестана недостаток или избыток макро- и микроэлементов, как факторов вызывающих различные эндемические заболевания животных, и в особенности человека, изучены очень слабо.
По данным Дибирова А.П., и др. (2003) распределение биогенных элементов в почвах равнинной и предгорной провинции Дагестана разнообразно, т.е. содержание валовых и подвижных микроэлементов в Предгорной зоне ниже, чем равнинной.
Содержание и соотношение биофильных элементов и избирательная способность растительности к биофильным элементам в зависимости от концентрации их в почвах и водоисточниках изучалось многими исследователями.
Среди исследователей этого вопроса необходимо отметить работы таких ученных как: Виноградова АЛ. (1952, 1957), Ковальского В.В. (1963, 1974), Коломийцева М.Г. (1972), Гецеу В.В. (1972, 1982), Школьника М.Я. (1974), Ермакова В.В. (1999, 2000, 2003).
Большой интерес к йоду обусловлен его значением, как независимого компонента; гормонов щитовидной железы — тироксина и 3-3-5 трийодтиронина, играющих весьма значительную роль в процессах обмена веществ у человека и животных (Щеплягина Л.А., 1999).
Тироксин активно воздействует на физическое и психическое развитие, дифференцировку и созревание тканей, участвует в регуляции функционального состояния центральной нервной системы, сердечнососудистой системы, печени, эмоционального тонуса человека. Тироксин взаимодействует с другими железами внутренней секреции, особенно с гипофизом и половыми железами, оказывая выраженное влияние на водно-солевой, белковый и углеводный обмен. Он один из наиболее мощных природных разобщителей окисления и фосфорилирования (Takahashi Т., Nozaki J., Komatsu М., 2001)
Иод - элемент необходимый для нормального роста и развития человека и животных. В организме человека он присутствует в небольшом количестве - 20-50 мг, из которых около 8 мг сконцентрировано в щитовидной железе и потребность в нем составляет всего 100-150 мкг в день (Герасимов Г.А., 1997,СвириденкоН.Ю., 1999)
Уже давно было обращено внимание на неравномерность распределения йода в природе. Количество его значительно варьируется в объектах внешней среды в различных географических районах, не только далеко расположенных друг от друга, но и в пределах одной области, одного района, даже одного населенного пункта.
Установлена зависимость между содержанием микроэлементов в почвах и концентрацией их в растениях, изменение их количества в растениях и пищевых продуктах в зависимости от соотношения антагонистов и синергистов микроэлементов в почве. В зависимости от соотношения их и происходит переход от валовой формы микроэлементов в почве в водорастворимое, что является основным фактором определения продуктивности ландшафтов (Ермаков В.В. и др., 1997).
Примером того, что в соседних селах одного и того же района поражаемость животных и людей эндемическим зобом может наблюдаться неодинаково является Гергебильский район.
В самом Гергебиле болеют зобом более 60% людей, а в соседнем селе Кикуни только - 42%. Такое неравномерное распространение эндемического зоба, не только по отдельным районам, но и даже по селам одного и того же района, нас заинтересовало.
Изучением проблемы антагонизма и синергизма биофильных элементов в Дагестане заняты: Гиреев Г.И. (1969, 2001), Шихрагимов А.К., Луганова С.Г. (2001), Магомедова З.М. (2001), Котенко М.Е, Мохов А.О. (2001) и др. Также имеются работы по изучению биофильных элементов в почвах Дагестана: Зырина Н.Г., Салманова А.Б. (1970), Керимханова СУ. (1976), Магомедова Л.А. (1980, 1981, 1987), Залибекова З.Г. (1999).
В последние годы установлено, что эффект дефицита йода усиливается в связи содержанием в почве, растительности и пищевых продуктах антагонистов йода (селена, серы, молибдена) и низким содержанием синергистов (кобальта, меди и марганца). В результате этих взаимодействий создаются условия для поражения людей и животных эндемическим зобом,
8 резкому снижению продуктивности, качества и питательной ценности пастбищ (Протасова Н.А., 1998).
Проблема дефицита йода и связанных с ним заболеваний в Дагестане остается актуальной и до настоящего времени не решенной.
В Дагестане поражение животных и людей эндемическим зобом регистрировано в Гергебильском, Шамилевском, Чародинском и др. районах горной зоны.
Поэтому решение этой проблемы является актуальной, так как до настоящего времени нет достаточных данных о возможном влиянии антагонистов и синергистов йода в возникновении эндемического зоба в исследуемом районе.
Цели и задачи исследования. Целью нашего исследования явилось изучение содержание йода и определение его соотношений с другими микроэлементами в почвах, водоисточниках и растительных объектах горной зоны Дагестана и низменных Кизлярских пастбищ для установления биохимических особенностей обмена йода в организме животных.1
В соответствии с данной целью в работе были поставлены следующие задачи:
Определение содержания йода и его соотношений к другим микроэлементам (Со, Си, Mn, Se, S, Mo) в почвах, водоисточниках, растительности и организме животных Гергебильского и Гунибского районов, а так же Кизлярской зоны зимних пастбищ.
Исследование влияния концентрации и количественного соотношения валовой и подвижной форм йода и других микроэлементов на обмен йода и некоторые биохимические показатели организма животных.
3. Определение концентрации микроэлементов и их вариабельности по указанным районам Дагестана, при которых возможно появление у животных заболевания эндемическим зобом.
Научная новизна результатов работы. Впервые проведено комплексное изучение соотношений йода к другим микроэлементам в некоторых горных районах Дагестана и исследовано влияние их на биохимические процессы у растений и животных в этих районах.
Была выявлена зависимость между содержанием и соотношением йода к другим микроэлементам в почве, воде и растительности и уровнем распространения зобной эндемии среди животных.
Установлено влияние этого соотношения на минеральный и аминокислотный состав растительности и активность ферментов в тканях животных.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования расширяют представления в понимании взаимосвязи внешней среды с биохимическими процессами, происходящими в организме человека и животных.
Полученные данные о биохимических процессах, связанные механизмом действия микроэлементов в системе: почва, вода, растительность и животные, представляют несомненный интерес для сельского хозяйства и практической медицины.
Материалы диссертации могут быть использованы в медицинской практике для выявления этиологии возникновения эндемического зоба в горных районах Республики Дагестан.
Полученные данные позволят принять определенные меры по предупреждению эндемических заболеваний путем сбалансирования соотношений йода с другими микроэлементами, введением дополнительной подкормки растений и животных недостающими микроэлементами.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. На основе определения содержания йода и других микроэлементов в пищевых источниках установлены биохимические особенности обмена йода в организме сельскохозяйственных животных в горной зоне Дагестана и Кизлярских пастбищах.
Определено содержание йода и его соотношение к другим микроэлементам (Со, Си, Mn, Se, S, Mo) в почвах, водоисточниках, растительности и в органах животных.
Установлены концентрации и количественное соотношение валовой и подвижной формы йода и других микроэлементов, влияние их на обмен йода и на активность некоторых окислительно-восстановительных ферментов у животных.
На основании проведенных исследований установлены и определены концентрации микроэлементов и их распределение по районам, при которых у животных появляется эндемический зоб.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, две находятся в печати.
Апробация диссертации. По материалам диссертации сделаны сообщения в Дагестанском научном центре РАН в лаборатории биоресурсов ландшафтов (Махачкала, 2004 - 2005), в Дагестанском государственном педагогическом институте на сессии научных исследований кафедры физиологии человека и животных (2004-2005), на научно-практической конференции «Охрана природы Дагестана» (Махачкала, 2003), на итоговой сессии ДНЦ РАН (2003-2005) в лаборатории биогеохимической экологии института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (2005), на 4-й Всероссийской практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученных (Майкоп, 2003).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 180 наименований (из них 152 отечественных). Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 таблицами и 2 рисунками.
Считаю своим приятным долгом выразить благодарность за поддержку и внимание, критические и конструктивные замечания, которые способствовали улучшению и своевременному выполнению настоящей работы моим научным руководителям - доктору биологических наук, профессору Гирееву Гаджи Ибрагимовичу и заведующему кафедрой физиологии человека и животных ДГПУ Магомедову Шамилю Ибрагимовичу.
Особо хочу выразить свою признательность за оказанную помощь заведующему кафедрой биохимии ДПТУ, доктору биологических наук, профессору Исмаилову Эльдеру Шефиевичу.
Большую помощь в определении микроэлементов в почве, растительности и в тканях животных, помог «Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского». И поэтому мы выражаем благодарность зав. лабораторией биогеохимической экологии этого института, доктору биологических наук, профессору, заслуженному деятелю РФ Ермакову В.В. и сотрудникам этой лаборатории.
Обзор литературы. история изучения биологических реакций людей, животных и растительности на различные соотношения йода с антагонистами и синергистами
Труды В.И. Вернадского и его последователей заложили основу для понимания и оценки места, занимаемого микроэлементами сложной цепи взаимодействия и неразрывного единства организма и среды.
Живые существа зависят не только от условий среды, но и активно воздействуют на эти условия, заменяя среду своего обитания. В свете этих представлений большое значение приобретает разработанное преемником В.И. Вернадского А.П. Виноградовым учение о биогеохимических провинциях и о местных заболеваниях - биогеохимических эндемиях. (ВойнарА.И., 1963)
В результате резкой недостаточности или избыточности того или другого химического элемента (или элементов) в пределах той или иной биогеохимической провинции могут возникать эндемические заболевания растений и животных. Виноградов А.П. выделяет два типа биогеохимических провинций: 1. территории определенных почвенно-климатических зон. Это так называемые зональные биогеохимические провинции. Они связаны с недостаточностью Са, Р, К, Со, Си, I, В, Мо и других микроэлементов. Этот тип биогеохимических провинций и эндемий является зональным и носит негативный характер, возникающий в результате недостаточности определенных химических элементов, 2. биогеохимические провинции и эндемии, расположение которых не связано с определенной почвенно-климатической зоной, так называемые азональные (интерзональные по Виноградову). Биогеохимические провинции этого типа могут встретиться в любой зоне. Провинции второго типа появляются в областях образования ареалов рассеивания солевых отложений, вулканических эманации, рудных тел и месторождений и носят позитивный характер, т.е. связаны с избыточным содержанием химических элементов в среде и в организмах. (Школьник М.Я., 1974). Факты и закономерности геохимической геологии становятся важнейшей основой профилактики микроэлементов, включая болезни недостаточности и дисбаланса макро- и микроэлементов, совершенствования биогеохимических критериев и параметров оценки экологического состояния биогеоценозов и устойчивого функционирования природных комплексов (Ермаков В.В., 1999). Среди актуальных вопросов, решаемых в рамках геохимической экологии, следует упомянуть дальнейшее изучение точек приложения микроэлементов в обмене веществ, ферментные адаптации организмов, оценку взаимодействия макро и микроэлементов, выяснение роли геохимических факторов в жизнедеятельности и эволюции микроорганизмов, мутации вирусов. Савченко В.В., Гурч Е.П. (1999) указывают оценку биогеохимического состояния природных популяций млекопитающих, обитающих в условиях естественных и антропогенных геохимических провинций, которые являются важной стороной геохимической экологии. Обусловлено это тканево-биохимической и физиологической близостью этих животных к человеку, положением на высших уровнях пищевой сети и их особой ролью в функционировании экосистем. Изучение различных ландшафтов (Виноградов А.П., 1957, Ковальский В.В., 1974) выявило, что содержание макроэлементов и микроэлементов в органах и тканях местных растений, животных зависят не только от вида организма и его потребностей в том или ином элементе, но и от соотношения антагонистов, синергистов и экологических условий. Тесная зависимость организма от условий экологической среды выражается в том, что соотношение антагонистов или синергистов между микроэлементами в почвах, водоисточниках, кормах, пищевых продуктах приводит к изменению обмена веществ и создает специфическую направленность протекающих в организмах химических процессов. (Берзина ЯМ., 1952-1968, Коломийцева М.Г., Габович Р.Д., 1970, Ковальский В.В., 1972, Гиреев Г.И., Магомедов З.Г., Луганова С.Г., 2001). Одной из важных проблем, поставленных геохимической экологией, является изменчивость обмена веществ и возникновение биогеохимических эндемий под влиянием химического состава компонентов внешней среды. Экологическое значение геохимических факторов среды связано с тем, что многие химические элементы, особенно микроэлементы, входят в состав биологически активных соединений (ферменты, витамины, гормоны и т.д.) или принимают участие в их синтезе. Поэтому нормальный обмен веществ в организме людей, животных и растительности наблюдается только при определенном содержании и соотношении химических элементов в почве, водоисточниках. В зонах и провинциях избыток, недостаток или нарушение соотношения антагонистов в среде обуславливает изменение биогеохимических пищевых цепей и через них воздействует на обмен веществ в организме (Ковальский В.В., 1960). Коллектив лаборатории «биопродуктивности ландшафтов» Прикаспийского института биологических ресурсов Гиреев Г.И. и др. (2001) изучали содержание и соотношение микроэлементов в почвах, в водоисточниках, в растительности, в органах и тканях овец и новорожденных ягнят. Результаты, которые были получены в различных экологических зонах с различными соотношениями микро и макроэлементами показали этиологию эндемических заболеваний встречающихся в Дагестане. Выявлено, что нормативные функции растений, животных и человека невозможны без оптимального содержания и соотношения антагонистов в организме макро и микроэлементов. Недостаток или избыток, какого либо микроэлемента вреден потому, что при этом понижается усвояемость других элементов, из-за нарушения соотношение в среде и снижение активности металлоферментов (Гиреев Г.И., 2001). Участие микроэлементов в построении активирования или угнетения ряда ферментативных систем является одним из основных проявлений важнейшей биологической роли микроэлементов для человека, животных и растений. Металл является каталитически активным компонентом молекулы металлосодержащего фермента, а функции белка выражаются в усилении присущей металлу каталитической способности (Хазаров Ф.Х., 1971). Металлоэнзим - металл являющийся составной частью собственного фермента (Школьник М.Я., 1963). Роль металлов в энзиматических системах может быть представлена по Ленингеру: 1. металл является каталитическим центром фермента; 2. металл не вовлекается первично в процессе катализа, но необходим, как связывающая группа, приводящая во взаимные соприкосновения фермента и субстрата; 3. ион металла оказывает антагонистический эффект по отношению к активирующему воздействию другого металла. В зависимости от характера связи металла в молекуле фермента следует различать два основных типа металлосодержащих фермента: 1. фермент, в котором металл находится в стабильном комплексе; 2. фермент, в котором металл диссациирован и находится в ионном состоянии.
Методы биохимических исследований
По данным разных авторов мы знаем, что наибольшие запасы йода сконцентрированы в морской воде, а также в воздухе и в почве приморских районов.
Это подтверждается и в работах Салманова А.Б. (1981, 1996), где территории равнинного Дагестана (170 - 250 га), которые подвержены затоплению водами Каспийского моря, способствуют увеличению биопродуктивности земель и концентрации ряда микроэлементов в среднем в 1,72 раза.
Регистрировано неодинаковое содержание йода в воде, почве, воздухе и местных продуктах, не только в разных районах, но и в селах одного и того же района.
Изучая влияние соотношения антагонистов и синергистов по отношению к йоду в почвах, водоисточниках, пищевых продуктах и в растительности мы выявляли причины возникновения различных эндемических болезней у растений, животных и людей. Особенно этот вопрос недостаточно изучен в условиях горного Дагестана.
Параллельно проанализированы литературные данные о содержании йода в почвах других регионов России, традиционно считающихся неблагополучными в отношении йоддефицитных заболеваний: Среднерусская возвышенность, Полесье, Предуралье, Западносибирская равнина, Северный Казахстан (Комракова, Лукашев, 1985, Герасимов, 1997, 1999. Щеплягина, 1999, 2000, Протасова, Беляев, 2000, Конарбаева, 2001). Главное внимание необходимо было обратить на соотношения этих микроэлементов в почве, и влияние этого на переход валовой формы йода и его синергистов в подвижную форму, так как в почве может находиться большое количество этих элементов. Но антагонисты препятствуют переходу их в подвижную форму. Так как растительность поглощает из почвы только подвижные формы микроэлементов, поэтому мы особое внимание уделяли изучению подвижной формы микроэлементов в почве. В связи с этим, нами были проведены исследования в горных районах и в низменной части Дагестана. Основной целью нашей работы было выяснение влияния различных соотношений микроэлементов (антагонистов и синергистов) по отношению к йоду в почвах данных районов. Особое значение при этом имело выявление пороговых концентраций микроэлементов, которые вызывают эндемический зоб у животных и людей, и выяснить реакции растений на их содержание. Одним из путей изучения этой проблемы является установление корреляции между содержанием йода и другими микроэлементами в окружающей среде (почвах, водоисточниках, растительности и животном организме). Особое значение это приобретает в эндемических по зобу районах Дагестана. Бабин М.А. (1978) и соавторы указывают на необходимость изучения синергизма и антагонизма различных химических элементов в парных сочетаниях. Ученные считают, что исследование элементов - биотиков в таком аспекте позволяет наиболее полно оценить их биологическую роль. Установлено, например, что при избыточном поступлении в организм стронция увеличивается выведение кальция, а при недостатке кальция, стронций способен замещать его, что нарушает обмен веществ (Пивоваров Ю.П., Конаминский А.В., 1989). Высокая напряженность распространения эндемического зоба в эндемических районах, связано не только дефицитом йода, но и от различных соотношений антагонистов и синергистов йода. При высокой йодной недостаточности выявляются отдельные случаи кретинизма и глухонемоты. Ученными было высказано мнение, что основной причиной развития йодного дефицита является нарушение соотношения йода к антагонистам в почве и в воде (Ковальский Ю.Г. и др., 1997). Содержание и соотношение валового и подвижного йода к селену сере и кобальту в почвах Изучение содержания и соотношения йода к селену и сере в почвах необходимо для того, чтобы установить корреляцию йода к селену и сере, так как селен и сера являются антагонистами йода. Нашими исследованиями установлено (табл. 1), что среднее содержание валового йода в почвах Гергебильского, Гунибского и Кизлярского районов составляло: 1,39±0,004; 1,30±0,003; 3,70±0,0027 мг/кг. Если сравнить данные, мы видим, что валовое содержание йода в почвах Гергебильского района сравнительно выше, чем в Гунибском на 0,09, а по сравнению с Кизлярским районом, ниже на 2,31 мг/кг. Среднее содержание валовой формы селена серы и кобальта в почвах Гергебильского района составляло: 0,60±0,004; 0,34±0,006; 2,15±0,048, а в Гунибском: 0,40±0,004; 0,28±0,007 3,30±0,0027 мг/кг (табл. 1,2,3). Содержание этих микроэлементов почвах Гергебильского района больше на: селен 0,20, сера 0,06, а кобальт меньше на 1,15, чем в Гунибском районе. А по сравнению с Кизлярским районом, селен и сера больше на 0,30; 0,21, а кобальт меньше на 1,96 мг/кг. Соотношение подвижной формы микроэлементов (J, Se, S, Со) к валовой форме в среднем в Гергебильском, Гунибском и Кизлярском районах составляло: 1:115,8, 1:39,4, 1:41,1; 1:9,38, 1:9,52, 1:7,69; 1:2,13, 1:2,55, 1:1,86; 1:10,75, 1:5,1,1:3,04. Как видно из таблицы 1 в почвах Кизлярской зоны по сравнению с Гергебильским и Гунибским районами отмечено наиболее высокое и близкое к стандарту содержание йода, кобальта, и низкое селена, серы. При сравнении средних значений t-критерия данных микроэлементов по трем районам результаты анализа были существенны на самом высоком уровне достоверности. Значения, при сравнении горного и низменного Дагестана, различаются на 95% и 99% уровне. Нами также установлено, что в почвах различных населенных пунктов одного и того же района содержание и соотношение подвижной формы йода к селену, сере и кобальту неодинаковое. Установлено, что в почвах населенных пунктов Гергебиль, Кикуни и Хартикуни содержание и соотношение подвижной формы йода к микроэлементам (Se, S, Со) было различное и составляло: 1: 5,63, 1:4,64, 1:5,5; 1: 13,64, 11,43, 15,0; 1:18,18, 1:12,86, 1:18,33. Анализируя, свои данные, мы можем сказать, что соотношение йода к антагонистам и синергистам в почвах горных районов неодинаковое не только по отдельным районам, но и даже по селам одного и того же района. Так как почва является показателем продуктивности ландшафтов, следует сказать, что у животных в Гергебильском районе заболеваемость эндемическим зобом выше, чем в Гунибском и Кизлярском районах. Это объясняется повышенным содержанием в почвах Гергебильского района селена и серы, в связи, с чем происходит подавление йода и кобальта в почвах данного района.
Влияние соотношений йода к антагонистам и синергистам в почвах на переход валовой формы йода в подвижную, в различных зонах Дагестана
Питьевая вода содержит йод и вносит относительно небольшой (до 5 -10 %) вклад в обеспечении им человека. Вместе с тем по содержанию микроэлементов в воде можно судить о его уровне в сельскохозяйственных культурах, выращиваемых в данной местности (Тутелян В.А., 2002).
Романенко В.Д. (1982) отмечает, что при взаимодействии атмосферных осадков с геохимическими породами и почвами вода обогащается различными органическими и минеральными веществами. Следовательно, от состава почв в основном и зависит концентрация минеральных веществ в воде. И в каждой геохимической зоне имеются воды со специфичным для данного региона химическим составом.
По данным исследователей Дрюцкой СМ. и Рябкова В.А (2004) норме содержание йода в воде составляет 10 мкг/л. Существенным условием для удерживания йода в воде является также рН почвы. Основными источниками микроэлементов для человека и животных служат пищевые продукты и вода. Однако при кулинарной обработке потеря некоторых из них может достигать - 96 %. При этом возрастает роль воды как источника микроэлементов, хотя поступление их вместе с питьевой водой колеблется в широких пределах. Например, поступление следующих микроэлементов составляет: молибден 0,2 %, йод 2,5 %, марганец 4 %, медь 28 %, фтор 60 %, суточной потребности (Кондратюк В.А., 1989). Балансовые исследования показали, что минеральные соли при поступлении в виде водных растворов всасываются из желудочно-кишечного тракта значительно быстрее и накапливаются во внутренних органах больше, чем при включении их в пищевые рационы (Богомазов М.Я., 1985). Доказано также, что йод содержащийся в питьевой воде физиологически более активен, чем присутствующий в пищевых продуктах (Флоринский В.А., Рогачева Л.С., 1965). Такая закономерность установлена и в отношении ряда других микроэлементов (Коломийцева М.Г., Габович Р.Д., 1970). Самофал Т.С. (1962) при изучении содержания марганца в питьевых водах обнаружил. Что на больших высотах более низкая концентрация его, чем в местах расположенных ниже. Также четко обнаруживалась прямая зависимость концентрации йода и марганца в пищевых продуктах от высоты расположения населенных пунктов над уровнем моря и процента пораженности населения эндемическим зобом. Изучение содержания йода и других микроэлементов в водоисточниках имеет большое значение в Дагестане, особенно в горных районах, где наблюдается массовое поражение эндемическим зобом. В связи с этим нами было проведено изучение содержания микроэлементов, т. е. антагонистов и синергистов по отношению к йоду, в различных природных зонах Дагестана. Содержание микроэлементов в природных водах горного Дагестана изучалось Гецеу В.В., (1972, 1981). Для обеспечения нормального роста, развития и обмена веществ организм человека нуждается в непрерывном поступлении микроэлементов с пищевыми продуктами и с питьевой водой, так как организм постоянно теряет их с различными выделениями. Знание содержания микроэлементов в пищевых продуктах, рационах и в питьевой воде необходимо для того, чтобы эти данные могли быть использованы органами здравоохранения при осуществлении профилактических и других оздоровительных мероприятий, в частности для предупреждения эндемического зоба у людей, проживающих в различных биогеохимических провинциях Дагестана с недостатком содержания микроэлементов. Как видно из таблицы 6, содержание йода в питьевых водоисточниках расположенных в Гергебильском и Гунибском районе почти одинаковое. В Гергебильском районе среднее содержание йода составляло 2,3±0,05 мкг\л, в Гунибском районе 2,4±0,03 мкг/л. Сравнив эти результаты с данными содержания йода в питьевых водоисточниках расположенных в плоскостной Кизлярской зоне, мы видим, что среднее содержание составляло 3,1±0,06 мкг/л, т. е выше, чем в Гунибском районе на 0,7 мкг/л, и в Гергебильском районе на 0,8 мкг/л. Дефицит йода в организме проявляется не изолированным действием на функцию щитовидной железы, а в зависимости от соотношения других микроэлементов. Нарушения качественных соотношений ряда микроэлементов в местностях с наличием йодной неполноты в природе являются дополнительными факторами в этиологии и патогенезе эндемического зоба. Поэтому нами было изучено содержание и соотношение также и других микроэлементов в водоисточниках, таких как: селен, медь, кобальт, молибден, цинк и марганец. Результаты исследования приведены в таблице 6. Среднее содержание селена, молибдена, меди, кобальта, и марганца в Гергебильском районе составляло: селен 0,42±0,005; молибден 4,2±0,04; медь 2,3±0,03; кобальт 1,4±0,01; и марганца 3,0±0,03 мкг/л. В Гунибском районе составляло: 0,14±0,003; 1,7±0,03; 2,5±0,03; 3,4±0,06; 5,7±0,03 мкг/л, соответственно. В Кизлярском районе содержание этих микроэлементов составило: 0,12±0,002; 1,1±0,04;4,3±0,06;6,1±0,06;9,1±0,08 мкг/л. Соотношение йода к микроэлементам в Гергебильском, Гунибском и Кизлярском составляло: к селену 1:0,2, 1:0,1, 1:0,04; молибдену 1:1,8, 1:0,8, 1:0,4; меди 1:1,0 , 1:1,2, 1:1,4; кобальту 1:0,6, 1:1,7, 1:2,0; марганцу 1:1,3, 1:2,8, 1:2,3.
Содержание и соотношение йода к антагонистам и синергистам в органах здоровых и больных эндемическим зобом животных
Недостатку йода в окружающей среде принадлежит роль провоцирующего фактора, вызывающего возникновение йододефицитных заболеваний у людей и сельскохозяйственных животных: гипотиреоза, узловых новообразований щитовидной железы у людей, необратимых нарушений мозга у плода и новорожденного (Герасимов, Свириденко, 1999).
Дальнейшее течение этих заболеваний определяется факторами ионного порядка, в частности, недостатком Se, Mn, Си,, но роль йода все же является определяющей (Ермаков В.В., 1999). Поскольку в настоящее время считают, что действие дефицита йода проявляется на фоне избытка или недостатка других микроэлементов, необходимо было изучать микроэлементный фон данного географического региона. Основной причиной появления эндемического зоба у животных является нарушение соотношения йода к микроэлементам, антагонистам (селен, сера, молибден) и синергистам (кобальт, медь, марганец) в почве, в растительности и в кормах. Для определения потребности животных в тех или иных микроэлементах, важно иметь представление о содержании их в органах и в тканях в норме и патологии, об их взаимоотношениях между собой и другими биологически активными веществами - ферментами, витаминами и, наконец, о биологических механизмах, лежащих в основе их влияния на организм (Тутельян В.А., В.Б.Спиричев и др., 2002). Обогащение в течение двух недель рациона микроэлементами в сочетании с другими биологически активными добавками не только предупреждает нарушение микроэлементного гомеостаза в организме, но и способствует улучшению некоторых показателей естественного иммунитета и повышению физической работоспособности (Насолодин В.В., Русин В.Я., Воронин СМ., 1989). Известно, что при уменьшении в почве содержания йода нарушается синтез в щитовидной железе йодсодержащих гормонов. Установлено, что кобальтовые подкормки животных могут активировать деятельность щитовидной железы - усиливать способность гормонообразования даже при недостатке йода (Ковальский В.В. и Блохин Р.И., 1963). Указывалось, что эндемическое увеличение щитовидной железы овец коррелируется с низким содержанием кобальта в кормах (Ковальский В.В., 1957), и что наиболее значительное снижение способности щитовидной железы концентрировать йод отмечается в условиях недостаточного поступления в организм животных йода и кобальта (Новикова СП., 1963). Металлы участвуют в метаболических процессах при нормальном содержании их в организме. Изменение же уровня одного из них, как правило, сопровождается изменением концентрации другого (Надеенко В.Е., Борзунова Е.Н., 1990). Медь обнаружен во многих органах. Его концентрация наиболее высокое в печени, в легких, в сердце, в селезенке и в почках. Максимальное количество меди (около 50 %) сосредоточено в мышечной и костной ткани, в печени содержится 10 % меди (Тутельян В.А. и др., 2002). Рассматривая данные таблицы 13 можно сказать, что почти во всех органах больных животных накопление микроэлементов (медь, кобальт, марганец, йод) намного ниже нормы. А содержание молибдена, селена и серы превышает до трех раз, т.е. не соответствует нормам содержания. Полученные данные свидетельствуют о том, что недостаток других микроэлементов в кормах не всегда и не у всех животных приводит к развитию заболевания. В наших исследованиях большинство овец проявили значительную устойчивость и не заболели. В тех же условиях некоторые овцы оказались заболевшими. Но не все овцы, видимо, одинаково проявляют приспособляемость к изменениям в минеральном обмене. Вероятно, поэтому у менее приспособленных овец рождаются больные эндемическим зобом ягнята. В зонах с относительной недостаточностью Си, Со, Мп (у коров) отмечались симптомы лизухи, анемии, прогрессирующее исхудание. У молодняка замедленное развитие и задержки роста, утрата естественной окраски шерстного покрова (Кособрюхов А.Н., 1963). В органах и в тканях овец больных эндемическим зобом содержание йода 4 — 5 раз меньше чем у здоровых овец. Самофал Т.Е., (1962) в своей работе отмечает, что уменьшение концентрации йода в организме ведет к замедлению окислительно-восстановительных процессов. Организм стремится поддержать их на определенном уровне, так как процесс образования тироксина является окислительно-восстановительным, протекающим под влиянием пероксидазы и цитохромоксидазы, способствующей переводу йода ионного (J) в элементарный (h).
Для определения данных микроэлементов в органах и ткани (печень; щитовидная железа, кровь), было забито 10 голов овец здоровых и больных эндемическим зобом. В результате анализа было обнаружено (табл. 13), что содержание микроэлементов (медь, кобальт, марганец и йод) значительно отличаются в органах больных животных. Содержание йода в печени, щитовидной железе и крови у больных животных составило: 2,6±0,003; 791,0±39,6; 0,6±0,03, у здоровых составило: 4,9±0,25; 1031,0±51,1; 0,14±0,07 мкг/кг. У больных эндемическим зобом овец регистрировано низкое содержание меди в данных органах и составляло: 72,3±1,12; 0,021±0,0011; 0,6±0,03, у здоровых: 90,1±1,51; 0,081±0,0041; 0,9±0,05 мг/кг. Содержание же селена и серы в печени у больных животных было больше 1- 1,5 раза. Уровень молибдена в этих органах у больных животных составляло: 7,0±0,04; 0,09±0,005; 0,28±0,014 мг/кг, и было выше, чем у здоровых 1,8; 3,0; 1,5-2 раза. Как известно молибден является антагонистом меди. В связи с этим можно предполагать, что низкое содержание меди в органах и тканях может быть связано с большим содержанием молибдена. Следовательно, причиной возникновения эндемического зоба у животных и у людей можно считать низкое содержание йода в почвах, в растительности пастбищ и в пищевых продуктах. Также это связано с нарушением соотношения йода к кобальту, меди, марганцу, молибдену, сере и селену.
Результаты сравнения средних значений по t-критерию представлены в этой же таблице. При сравнении результатов анализа у обеих групп животных все значения по t-критерию существенны на 95% и 99% уровне.
