Содержание к диссертации
І.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 7
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
2.1.Введение 13
2.2. Биологическая роль металлов 16
2.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы 19
2.2.2. Марганец 20
2.2.3..Железо 21
2.2.4. Кобальт 26
2.2.5. Медь 26
2.2.6.Цинк 30
2.3.Физико-химические свойства металлоорганических хелатных комплексов и пути их синтеза 32
2.3.1. Константы устойчивости 32
2.3.2. Факторы, влияющие на сродство иона металла к лиганду 38
2.3.3. Комплексы ионов металлов с аминокислотами и органическими кислотами 41
2.3.4. Комплексы пептидов и белков с металлами 46
2.3.5. Взаимодействие металлов с азотистыми основаниями нуклеотидов и нуклеиновыми кислотами 48
2.4.Металлобиохимия в развитии животноводства и ветеринарии 51
2.4.1. Биологическое действие металлохелатов 51
2.4.2. Всасывание биогенных металлов 54
2.5.Применение металлохелатов при алиментарной анемии поросят 56
2.6. Металлохелаты в профилактике гойтрогенного действия рапса на организм животных 65
1. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 71
,3.1. Материалы и методы исследований 71
3.2.Результаты исследований 76
3.2.1. Синтез металлохелатов 76
3.2.1.1. Условия синтеза хелатов биогенных металлов с аминокислотами 76
2.2.1.2. Изучение процесса комплексообразования 76
3.2.1.2. Спектры поглощения комплексов в видимой области 78
3.2.1.3. ИК-спектры комплексов 80
3.2.1.4. Получение металлохелатов аминокислот 84
3.2.1.5. Получение препаратов — протофера, феррокомпа-2 и феррокомпа-3 86
3.2.2. Результаты испытания токсичности металлохелатов 91
3.2.2.1. Испытание токсичности металлохелатов на лабораторных животных 91
3.2.2.2. Испытание токсичности протофера 93
3.2.3. Изучение биологической активности металлохелатов на лабораторных животных 95
3.2.3.1. Влияние повышенной дозы триптофаната меди на обменные процессы организма морских свинок 95
3.2.3.2. Влияние подкожной инъекции повышенной дозы хелатного комплекса меди с а-аминомасляной кислотой на биохимические характеристики крови белых крыс 99
3.2.3.3. Влияние подкожной инъекции хелатных комплексов триптофанатов меди, кобальта, цинка и марганца на биохимические характеристики крови белых крыс 102
3.2.3.4. Влияние ферроглюкина- в сочетании с тройным комплексом (протофером) при инъекции на биохимические параметры крови 106
3.2.3.5. Влияние метионинатов железа, меди, кобальта и цинка (феррокомпа) на биохимические показатели крови белых крыс 111
3.2.3.6. Результаты испытаний хелатных соединений биогенных металлов при постгеморрагической анемии на лабораторных животных 117
3.2.4. Применение хелатов биогенных металлов в свиноводстве 138
3.2.4.1. Влияние подкожных инъекций хелатов меди и кобальта на биохимические характеристики крови, на рост и мясные качества свиней 139
3.2.4.2. Влияние внутримышечной инъекции препарата, содержащего ферроглюкин-75 с солями меди, кобальта и селена, на биохимические показатели крови свиноматок 152
3.2.4.3. Влияние протофера на биохимические характеристики крови поросят 160
3.2.4.4. Влияние подкожной инъекции ферроглюкина в сочетании с тройным комплексом и селеном (протофера) на продуктивность и биохимические характеристики крови свиноматок 168
3.2.4.5. Влияние внутримышечного введения ферроглюкина и тройного комплекса (протофера) поросятам на биохимические показатели крови и на их рост 172
3.2.4.6. Воздействие феррокомпа-2 на гематологические и биохимические показатели крови свиноматок и полученных от них поросят 175
3.2.4.7. Исследование влияния препарата феррокомп-2 на организм свиней и поросят в условиях колхоза «Победа» Лаишевского района Республики Татарстан 178
3.2.4.8. Влияние перорального введения феррокомпа-2 на продуктивность свиноматок и на рост поросят 180
3.2.4.9. Результаты применения феррокомпа-3 для профи лактики алиментарной анемии поросят (СТФ учхоза) 183
3.2.4.10. Влияние препарата феррокомп-3 на минеральный состав молока свиноматок и сезонные колебания концентрации железа и ЖСС сыворотоки крови 189
3.2.4.11. Изучение железосвязывающей способности сыворотки крови свиней 190
3.2.4.12. Изучение биологической активности феррокомпа-3 на свиноматках и полученных от них поросятах (на базе учебного хозяйства) 192
3.2.5. Применение металлохелатов в скотоводстве 193
3.2.5.1. Влияние подкожной инъекции хелатных комплексов меди и кобальта с аминокислотами на биохимические характеристики крови телят 193
3.2.5.2. Исследование влияния хелатов меди с триптофаном и меди с треонином на прирост молодняка крупного рогатого скота и на биохимические параметры крови 204
3.2.6. Применение хелатных форм биогенных элементов в овцеводстве 212
3.2.7. Изучение влияния рапсовых рационов на организм животных 217
3.2.7.1. Результаты опытов по кормлению лабораторных животных рапсом 217
3.2.7.2. Результаты исследований на коровах, получавших зеленую массу рапса 220
3.2.7.3. Результаты опыта на дойных коровах по скармливанию им рапсового жмыха 222
3.2.8. Применение металлохелатов в птицеводстве 232
3.2.8.1. Влияние триптофанатов меди и кобальта на продуктивность и биохимические показатели крови и печени кур 233
3.2.8.2. Влияние подкожной инъекции металлохелатов на биохимиче ские показатели крови кур 243
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 248
4.1. Синтез металлохелатов и изучение их физико-химических свойств и токсичности 248
4.2. Влияние подкожных инъекций хелатных комплексов на биохимические показатели крови, печени и почек животных 252
4.3. Влияние хелатных комплексов на продуктивные и воспроизводительные функции животных и птицы 266
4.4. Антианемическое действие препаратов, созданных на основе хелатных комплексов 269
4.5. Влияние хелатных комплексов в сочетании с амилойодином и селенитом натрия на зобогенное действие рапса 279
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 283
6. ВЫВОДЫ 286
7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 289
8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 290
9. ПРИЛОЖЕНИЯ 338
Введение к работе
1.1. Актуальность темы. В условиях интенсивного животноводства наряду с ветеринарно-профилактическими мероприятиями по предупреждению потерь скота от инфекционных, инвазионных и незаразных болезней важную роль играет нормализация минерального обмена животных. Металлы макро- и микробиогенных элементов («металлы жизни») привлекали и привлекают внимание широкого круга исследователей, изучающих их влияние на продуктивность и плодовитость сельскохозяйственных животных и птицы (Ф.Я.Беренштейн, 1966; С.И.Вишняков, 1967; В.В.Ковальский, М.А.Риш, 1970; Г.А.Бабенко, 1974; А.П.Онегов, Р.М.Ахметов, 1974; В.И.Георгиевский, Б.Н.Анненков, В.Т.Самохин, 1979; Л.Г.Замарин, 1983; Б.Д.Кальницкий, 1985; А.Хенниг, 1976; С.Г.Кузнецов, 1992; E.J.Unterwood, 1977 и др.)
Обеспечение животных необходимыми макро- и микроэлементами в определенных количествах и соотношениях является одним из важнейших условий рационального кормления. Недостаток или избыток их наносит значительный ущерб животноводству, сдерживает рост поголовья, снижает продуктивность, плодовитость, резистентность к заболеваниям, вызывает смертность молодняка, ухудшает качество продукции.
В настоящее время общепризнано, что биологическая активность микробиогенных металлов и их широкое участие во всех важнейших метаболических реакциях, в клеточном химизме зависит от их хелатирующих свойств. Реакции образования хелатных структур лежат в основе образования реакционноспособных молекул, преобразования биосубстратов в структурно организованные специфические системы, формирования иммунитета и иных иммунодинамических и биодинамических процессов организма. В Казанской академии ветеринарной медицины ведутся исследования по синтезу и изучению биохимических, иммунохимических и других свойств хелатных форм биогенных металлов с различными биологическими соединениями и их использованию в практике животноводства. Итогом этих исследований является создание целого ряда металлокомплексов хелатнои структуры и изучение их физиологической активности, а также использование их в области животноводства и птицеводства с целью повышения продуктивности, защитных и воспроизводительных функций сельскохозяйственных животных и птицы (Х.Ш.Казаков, Н.З.Хазипов, А.Н.Пучковский, АВ.Гутовская, Э.В.Тен, В.К.Недзвецкий, Р.Г.Бинеев, Ю.Н.Калимуллин, Э.С.Елисеева, Г.М.Артемьев, Г.Ф.Кабиров, М.Ю.Метлякова, Д.М.Базгутдинова и др.)
В условиях промышленных свиноводческих комплексов железодефицитная анемия поросят приводит к существенным экономическим потерям. Хелатные комплексы биогенных металлов, синтезированные на кафедре биохимии, обладая высокой биологической активностью, обеспечивает эффективную профилактику анемии поросят.
Для повышения продуктивности животных первостепенное значение имеет обеспечение их протеином. Среди кормовых культур в связи с высоким содержанием белка достойное место занимает рапс. Но известно, что в рапсе содержатся антипитательные вещества, которые способны вызывать различные патологии у животных. Причем качественный и количественный их состав может быть таким, что некоторые сорта рапса нельзя использовать в корм животным. Патогенное действие основной части антипитательных веществ рапса, влияющих на щитовидную железу, усугубляется недостатком йода в рационах и питьевой воде. В качестве препарата, способствующего профилактике гойтрогенного влияния рапсового жмыха и рапса на организм коров, нами были испытаны хелаты биогенных металлов. Доказана пригодность металлохелатов для профилактики гойтрогенного воздействия рапса на организм животных.
Накопившиеся за эти годы результаты экспериментальных исследований в Казанской государственной академии ветеринарной медицины, а также литературные данные свидетельствуют, что хелатные формы биогенных металлов имеют преимущество перед неорганическими солями для использования в практике животноводства, так как имеют низкую токсичность и более эффективны при меньших дозах применения.
1.2. Цель и задачи исследований. Целью работы являлись синтез и изучение влияния хелатных комплексов биогенных металлов на физиолого-биохимические харктеристики, продуктивные показатели и защитные функции животного организма. В соответствии с заданной целью были поставлены следующие задачи:
1. Исследование условий синтеза металлокомплексов хелатной структуры из экзогенных металлов меди, кобальта, цинка, железа и марганца с белковыми аминокислотами и исследование их физико-химических характеристик.
2. Изучение биологической активности металлохелатов на лабораторных животных при парентеральном и пероральном их введении.
3. Изучение противоанемического действия хелатных комплексов металлов с аминокислотами, гидролизатами белков на биохимические показатели крови лабораторных животных на фоне посгеморрагической анемии.
4. Исследование влияния хелатных комплексов биогенных металлов с белковыми аминокислотами на биохимические характеристики крови, на рост и мясные качества откормочных свиней и на продуктивность свиноматок.
5. Изучение антианемического действия железосодержащих препаратов, приготовленных на кафедре биохимии (протофер, феррокомп, феррокомп-2 и феррокомп-3), на поросятах и свиньях.
6. Испытание профилактического действия металлохелатов при гойтрогенном действии рапса на организм животных.
1.3.Научная новизна работы. Впервые был получен хелатный комплекс кобальта с триптофаном по разработанному нами методу; впервые определена токсичность хелатных комплексов триптофаната меди, триптофаната кобальта, лейцината меди, лейцината цинка. Впервые были получены препараты феррокомп-2 (состоящий из ферроплекса, хелатных комплексов меди, кобальта, марганца и цинка с метионином, селенитом натрия и йодированным крахмалом), ферррокомп-3 (содержащий в своем составе йодистый крахмал, метионинат железа, аскорбиновую кислоту, метионинат меди, метионинат кобальта, метионинат марганца, метионинат цинка, селенит натрия). Для предупреждения заболевания поросят железодефицитной анемией был получен препарат протофер и изучен его токсичность. Впервые было изучено влияние подкожной инъекции протофера на рост, развитие и сохранность поросят, стимулирующее влияние его на гемо- и эритропоэз. Впервые установлено антигойтрогенное влияние комплексной соли, содержащей хелатные комплексы меди и кобальта, амилойодин и селенит натрия при введении его в рацион дойных коров. Впервые изучено влияние подкормки хелатами меди и кобальта с триптофаном на яйценоскость кур и на биохимические параметры крови.
1.4. Практическая значимость работы. Для повышения продуктивности животных, для профилактики алиментарной анемии и антигойтрогенного влияния рапса предложены новые металлокомплексы хелатной струкуры - триптофанаты и метионинаты меди и кобальта, протофер, феррокомп, феррокомп-2 и феррокомп-3.
Полученные материалы использованы при составлении нормативно-методических документов.
Научная новизна полученных данных подтверждена также авторскими свидетельствами и патентом: 1) Авт. свидетельство «Способ обеспечения высокой продуктивности животных» / Казаков Х.Ш., Хитринов Г.М., Логинов ГЛ., Артемьев Г.М. № 745479. Заявл. 5.03.79. Опубл. 14.03 1980.
2) Авт. свидетельство «Препарат для нормализации обменных процессов у молодняка свиней» / Иванов Г.И., Воронцов А.П., Чернышев Н.И., Хазипов Н.З., Логинов ГЛ. № 1813444. Заявл. 25.02.91, № 4923243. Опубл. 11.10.91. 3) Авт. свидетельство «Препарат для профилактики алиментарной анемии поросят» / Иванов Г.И., Григорьева Т.Е., Олышева Г.Ф., Хазипов Н.З., Логинов Г.П. № 172719. Заявл. 29.03.91, № 4932357. Опубл. 8.10.92. 4) Патент «Способ профилактики незаразных болезней молодняка свиней», приоритет изобретения / Иванов Г.И., Воронцов А.П., Чернышов Н.И., Хазипов Н.З., Логинов Г.П. № 203206. Заявл. 12.05.191, № 4935343. Опубл. 10.04.95.
Результаты экспериментальных исследований подтвердили целесообразность и эффективность применения хелатных комплексов биогенных металлов с целью повышения продуктивности и защитных функций организма сельскохозяйственных животных.
1.5.0сновные положения, выносимые на защиту:
1. Хелатные комплексы биогенных металлов с аминокислотами менее токсичны, чем неорганические соли этих элементов.
2. Данные по влиянию синтезированных препаратов на вопроизводительную функцию свиней; на сохранность поросят; на рост и развитие откормочных свиней и откормочных бычков.
3. Свидетельством антианемического воздействия металлокомплексов хелатной структуры является повышение гемо- и эритропоэза, снижение железосвязываюшей способности сыворотки крови (ЖСС) и повышение содержания железа в сыворотке.
4. Применение комплексной соли в рационах дойных коров существенно снижают гойтрогенное действие рапса и рапсового жмыха.
1.6. Апробация. Материалы диссертации доложены и обсуждены: на VI Поволжской конф. физиологов с участием биохимиков, фармакологов и морфологов, 1973, Чебоксары; на 2-ой зональной научной конференции Поволжья и Приуралья «Эндемические болезни и микроэлементы» (Казань, 1977); на Всесоюзном симпозиуме «Биохимия и животноводство» (Боровск, 1977); на заседании Казанского отделения ВБО АН СССР (Казань, 1984); на XI Всесоюзной конференции «Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине» 3-5 октября 1990 г. (Самарканд, 1990); на Международной конф «Биологические основы высокой продуктивности сельскохозяйственных животных» 3-7 сент. 1990 г. (Боровск); на Международной научно-производственной конференции «Диагностика и терапия болезней сельхозживотных» (Казань, 1997); на Международной научной конференции, посвященной 125-летию академии (Казань, 1998); на заседаниях Ученого Совета при обсуждении отчетов НИР (КГАВМ, 1974-2002); на ежегодных научно-производственных конференциях по годовым итогам научных исследований.
1.7. Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 45 печатных работ в сборниках научных трудов КГАВМ, в материалах и тезисах республиканских, зональных, всесоюзных, международных конференций и симпозиумов, написано 4 информационных листка, получены 4 удостоверения по рац.предложениям, 3 авторских свидетельства, патент, опубликована монография «Хелатные формы биогенных металлов в животноводстве» (в соавторстве).
1.8. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, обзора литературы, собственных исследований (материалы и методы, результаты исследований), обсуждения результатов исследований, выводов и практических предложений. Список литературы включает 477 работ, в том числе 249 иностранных авторов. Общий объем работы 359 страниц. Иллюстративная часть имеет 83 таблицы и 36 рисунков.
