Лекция №13

Водно-солевой обмен: роль в организме, регуляция

План.

1. Минеральный обмен: опреление, роль в организме.

2. Ионы кальция и фосфора.

3. Калий, натрий, магний, иод, железо, цинк, медь, селен.

Минеральный обмен – совокупность процессов всасывания, распределения, превращения и выделения из организма неорганических соединений. Основную часть этих соединений у млекопитающих составляют хлористые, сернокислые, фосфорнокислые и углекислые соли калия, натрия, кальция и магния. Сравнительно высокое содержание кальция и фосфора объясняется тем, что они в виде различных солей фосфорнокислого кальция являются преобладающей частью скелета. В отличие от белков, углеводов и липидов, минеральные вещества не имеют энергетического и пластического значения (за исключением кальция, фосфора и магния, входящих в состав костей).

Тем не менее, недостаток в корме одного или нескольких истинных биоэлементов приводит к развитию тяжелых патологических явлений, даже к гибели животных. Неорганические соединения тканей и жидкостей организма играют важную роль в регуляции обмена веществ. Ионы калия, натрия и хлора являются основными регуляторами осмотического давления крови, спинномозговой жидкости,, лимфы, вне- и внутриклеточной тканевых жидкостей. Нарушение их соотношения приводит к значительным изменениям в распределении воды между тканями и жидкостями организма. От соотношения общего количества неорганических катионов и анионов зависит кислотно-щелочное состояние организма, способность его изменяться при различных патологических состояниях.

Большое значение имеет то, что ионы кальция, калия, натрия, марганца, магния и др. являются мощными активаторами, а в некоторых случаях ингибиторами многих ферментов. Ряд микроэлементов (медь, молибден, цинк) входит в состав активного центра ряда ферментов, а железо является незаменимой составной частью гемоглобинов и цитохромов. Кальций и фосфор необходимы для процессов окостенения; кроме того, фосфор неорганический является основным источником образования аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и многих органических фосфорных соединений, являющихся важнейшими аккумуляторами энергии, а сера неорганическая – источником для образования ряда серосодержащих органических соединений. Сохранение постоянства концентрации неорганических соединений в органах и тканях является непременным условием для нормального обмена органических соединений.

Кальций является одним из главных катионов внеклеточной среды. 99% его находится в костях, где вместе с ионами фосфата, магния, натрия и других веществ образует кристаллы минерального компонента кости – гидроксиапатита. Большая часть остального кальция содержится во внеклеточной жидкости, меньшая - в клетках. Концентрация кальция в плазме крови крупного рогатого скота и овец составляет 2,5–3,13, у свиней и лошадей – 2,5–3,5, а у кур – 2,0–3,0 ммоль/л. Она регулируется гормонами паращитовидных желез: парпагормоном и тиреокальцитолнином. Кальций участвует в процессах свертывания крови. В одних нервных синапсах ионы кальция играют роль нейромедиаторов, в других – способствуют выделению ацетилхолина в синаптическую щель. Они активируют холинэстеразу, расщепляющую ацетилхолин после того, как он подействовал на рецептор. Во всасывании кальция и фосфора из тонкого кишечника и реабсорбции его в почках участвуют белки, активируемые витамином Д. Этот процесс также зависит от содержания в кормах фосфора, состояния желудочно-кишечного тракта и почек. Концентрация кальция в крови регулируется паратгормоном, усиливающим отложение этого иона в костях, и тиреокальцитонином, стимулирующим поступление его в кровь.

Уменьшается содержание кальция в крови при длительном снижении поступления его с кормом, недостаточно эффективном всасывании его в кишечнике вследствие дефицита витамина Д, сниженной инкреции паратгормона, при патологии почек, когда они теряют белки, связывающие этот ион. Гипокальциемия сопровождает алиментарную, вторичную и энзоотическую остеодистрофию, рахит, особенно при затяжном, тяжелом их течении, послеродовый парез, анемии, лейкоз, сахарный диабет, хронический сепсис и других заболеваниях. При резко выраженной форме такого дефицита появляются тонические, клонические судороги и парезы. Резко выраженная гиперкальциемия отмечается при повышенном содержании кальция в корме, передозировке витамина Д, остеоме, деформирующем артрите у быков, гиперпаратиреоидозе, сердечно-сосудистой недостаточности, перитоните, гангрене и других заболеваниях.

Фосфор активно участвует в обмене веществ. 80–85% его содержится в составе гидроксиапатитов костной ткани. Он входит в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот, НАД, НАДФ, ФАД, АТФ и других макроэргических соединений, фосфолипидов мембранных структур, фосфопротеинов и других веществ. Концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови крупного рогатого скота составляет 1,45–1,94, овец – 1,45–1,84, свиней – 1,29–1,94, лошадей – 1,35–1,78, а у кур – 1,78–2,42 ммоль/л. Фосфор находится и в составе органических веществ сыворотки крови. Уменьшение концентрации фосфора в крови отмечается при сниженном поступлении его с кормами при алиментарной остеодистрофии, недостаточно эффективном его усвоении, связанном с патологией желудочно-кишечного тракта, рахите, анемии лошадей, хронической гематурии крупного рогатого скота, атрофическом рините у свиней, уровской болезни, пеллагре, усиленной инкреции паратгормона, длительном лечении инсулином или хлористым кальцием. Увеличение концентрации фосфора в крови наблюдается при сердечно-сосудистой недостаточности, передозировке витамина Д, нефрозах, нефритах, заболеваниях почек, острой желтой атрофии печени, лейкозе, отравлении хлористым натрием, токсикозах беременности, мышечном перенапряжении. Оно может развиться и при сниженной инкреции паратгормона на фоне повышенной выработки щитовидной железой тиреокальцитонина. Это приводит к усилению реабсорбции фосфора в почках с последующим развитием гиперфосфатемии.

Калий и натрий поддерживают осмотическое давление жидкостей организма.Ион калия является основным осмотически активным катионом внутриклеточного пространства, а ион натрия – внеклеточной жидкости. Концентрация натрия в плазме крови крупного рогатого скота, овец, свиней составляет 139–148, лошадей – 135–143, а кур – 152–165 ммоль/л. Содержание калия в плазме крови крупного рогатого скота, овец и свиней составляет 4,10–4,86, лошадей – 4,86–5,63, а кур – 4,86–5,89 ммоль/л. Концентрация калия в плазме крови новорожденных животных несколько выше, чем у взрослых. Ионы натрия и калия также являются важными компонентами буферных систем крови. Изменение их концентрации в крови сопровождается нарушением кислотно-щелочного состояния организма. Потеря натрия в организме сопровождается соответствующим изменением количества воды, поэтому обессоливание и обезвоживание почти всегда понимают как синонимы. Снижение содержания ионов натрия в плазме крови отмечают при длительном солевом голодании, поступлении с кормом большого количества калия, пневмонии, лихорадке, заболеваниях почек, чрезмерном потоотделении, поносах, обильном питье, гидратации организма большим количеством безнатриевой жидкости. Повышение этого показателя отмечают при повышенном диурезе, ограничении питья, гиперфункции коры надпочечников и др.

Снижается концентрации ионов калия в крови (гипокалиемия) при усиленном выделении его с мочой, вызванном гиперфункцией клеток коры надпочечников и передней доли гипофиза, сахарном диабете, при диарее, ацидозах, когда вместо вышедших из клеток ионов калия их место занимают ионы натрия. Уровень ионов калия в крови не всегда тождествен с таковым в тканях: при уменьшении их содержания в тканях уровень этого катиона в крови может быть высоким. Такое явление отмечается при сгущении крови, когда развивается относительная гиперкалиемия. Последняя нередко наблюдается при токсикозах у новорожденных животных, тяжелых формах диспепсии, сопровождающихся выраженным ацидозом, при сахарном диабете, введении инсулина, больших количеств растворов глюкозы или хлористого натрия.

Гиперкалиемия встречается при поедании большого количества молодой травы или зеленой массы растений, выращенных на угодьях, обильно удобренных калийными удобрениями. Она может быть следствием ацидоза, когда водородные ионы переходят из плазмы в клетки, обмениваясь на калий, а также при поражении почек, которые становятся неспособными выводить поступающие с кормом электролиты.

Магний является одним из главных катионов внутриклеточной среды. Его концентрация в клетках в 10–15 раз выше, чем во внеклеточной жидкости. В клетках ионы магния образуют комплексы с белками и нуклеиновыми кислотами. В митохондриях клеток магний влияет на интенсивность процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Он активизирует ДНК-полимеразу, РНК-полимеразу, рибонуклеазу и другие ферменты. Магний необходим для формирования костной ткани, активируя в ней ферменты цикла трикарбоновых кислот и щелочную фосфатазу. Магний усиливает расщепление ацетилхолина путем активации холинэстеразы. При снижении магния в крови резко увеличивается концентрация ацетилхолина, что приводит к блокированию передачи нервного возбуждения, развитию тетании и судорог. Более 60% магния организма находится в костях и зубах. Содержание магния в плазме крови крупного рогатого скота, овец и кур составляет 0,82–1,23 ммоль/л, свиней – 1,03–1,44 ммоль/л; лошадей – 0,82–1,44 ммоль/л. Снижение этого показателя в крови отмечают при белково-минеральном голодании, пастбищной тетании у жвачных, алиментарной остеодистрофии, послеродовом парезе, рахите, опухолях, панкреатите, транспортной болезни у коров. Гипомагнемия проявляется при поступлении в организм избытка калия (с молодой травой), азота с концентрированными кормами или азотсодержащими небелковыми средствами Повышенная концентрация кальция в плазме крови отмечается при острой и хронической почечной недостаточности, заболевания печени, усиленной инкреции тироксина и других заболеваниях.

Йод входит состав тироксина и трийодтиронина. Их образование происходит в фолликулярных клетках щитовидной железы из аминокислоты тирозина и неорганического йода. Он соединяется с белком связывающим йод плазмы крови (БСЙ), который на 90–95% состоит из тироксина. Поэтому уровень БСЙ в крови служит критерием для оценки функционального состояния щитовидной железы. Йод необходим также для нормальной жизнедеятельности многих микроорганизмов желудочно-кишечного тракта.

Содержание БСЙ в плазме крови крупного рогатого скота и овец составляет 0,04–0,08, свиней – 0,04–0,06, лошадей – 0,02–0,04 мг/л. У телят первого дня жизни оно достигает 0,20, на третьи сутки – 0,12 мг/л. При тиреотоксикозе этот показатель превышает 0,08 мг/л, а при гипотиреозе он ниже 0,03 мг/л. Снижение уровня СБЙ отмечается при недостаточном поступлении йода с кормом и водой, энзоотическом зобе, кетозе у коров и других заболеваниях.

Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы, ксантиноксидазы, сукцинатдегидрогеназы, формиатдегидрогеназы и других белков. Около 65% общего количества железа находится в составе циркулирующей крови. Содержание его в эритроцитах составляет 1,0–1,05, в цельной крови – от 0,30–0,58, в сыворотке крови – 0,001–0,0020 г/л. Всасывается оно в виде FeCL₂ в желудке, тонком и толстом кишечнике. Эта соль соединяется с белком апоферритином, а затем образуется ферритин, в котором содержится трехвалентное железо. Под действием ксантиноксидазы оно превращается в двухвалентное, способное всасываеться в кровь. И затем соединившись с трансферрином, переносится в костный мозг, печень и другие органы. Около 20% содержащегося в организме железа является резервным.

Снижение содержания железа в крови, гипосидеремия, наблюдается при недостаточном поступлении в организм, повышенной потребности в нем при беременности, острых инфекционных заболеваниях, анемии, интоксикациях при гнойных и септических заболеваниях, уремии, сердечно-сосудистой недостаточности, бронхиальной астме, бронхитах. Этот показатель улучшается при усиленном поступлении железа в организм, хроническом гепатите, циррозе печени, гемолитической и паренхиматозной желтухе, гемолитической анемии, бронхопневмонии и других заболеваниях. Наоборот, при недостатке железа в организме развивается гипохромная микроцитарная анемия, сопровождающаяся снижением в крови гемоглобина и железа.

Медь принимает непосредственное участие в гемопоэзе живого организма, катализирует включение железа в структуру гемма, способствует созреванию эритроцитов, является остеогенным элементом, входит в состав медьсодержащего белка – церулоплазмина. Она является составной частью цитохромоксидазы, тирозиназы, уреазы и многих других ферментов. При ее недостатке у животных развивается анемия, нарушается пигментация и кератинизация шерсти и пера, наступает дистрофия костей, снижаются продуктивность и репродуктивная функция. Такие явления сопровождаются снижением меди в крови. Отмечено, что содержание меди в крови крупного рогатого скота составляет 0,90–0,11, овец – 0,50–0,70, лошадей – 0,35–0,45, кур – 0,50–0,70 мг/л. Избыточное поступление меди ведет к накоплению ее в печени и почках, развивается токсикоз. Также можно обнаружить повышение концентрации меди в крови.

Цинк входит в состав многих ферментов: супероксиддисмутазы, карбоксипептидазы, карбоангидразы, щелочной фосфатазы, малатдегидрогеназы, аргиназы, уратоксидазы, для которых он является компонентом активного центра или активатором. При недостатке цинка у молодняка задерживаются рост, развитие и костеобразование. У поросят может развиться паракератоз. У самцов снижается спермообразование.

Селен участвует во многих окислительно-восстановительных процессах, находится в составе активного центра глутатионпероксидазы. Этот фермент разрушает токсические перекиси в тканях, благодаря чему предотвращаются жировая дистрофия печени, беломышечная болезнь и др. (см. раздел 1,6). Содержание селена в кормах по данным различных авторов колеблется от 0,01 до 20 мг/кг сухого вещества, в цельной крови – от 5 до 18 мг/кг, в плазме крови – от 0,36 до 0,68 мкг/кг, в печени – от 0,3 до 1,2 ч/млн, в волосах – от 0,5 до 0,7 ч/млн. Считают, что при наличии в кормах селена менее 0,01 мг/кг развивается беломышечная болезнь, возникают дистрофия печени, задержание во время родов последа, снижается продуктивность животных, замедляются их рост и развитие. Свидетельством дефицита этого микроэлемента в организме является низкое содержание его в крови, молоке, волосах, печени и мышцах.

Поиск по сайту: