Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Применение сорбентов для профилактики токсикозов и повышения продуктивности животных

ВАК РФ 06.02.03, Звероводство и охотоведение

Автореферат диссертации по теме "Применение сорбентов для профилактики токсикозов и повышения продуктивности животных"

На правах рукописи

КУРШАКОВА ЕКАТЕРИНА ИВАНОВНА

ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ТОКСИКОЗОВ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ЖИВОТНЫХ

06.02.03 - ветеринарная фармакология с токсикологией

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

15 ЯНЗ ¿015

Казань -2014

005557849

005557849

Работа выполнена в ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности».

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РТ и РФ,

доктор ветеринарных наук, профессор Папуниди Константин Христофорович

Официальные оппоненты: Ежкова Асия Мазетдиновна -

доктор биологических наук, заведующая отделом животноводства и ветеринарии Татарского научно-исследовательского института и почвоведения; Данилова Надежда Ивановна -доктор биологических наук, доцент кафедры зоогигиены Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана.

Ведущая организация: Московская государственная академия

ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина, г. Москва;

Защита состоится « 17 » февраля 2015 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д-220.012.01 при ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» (420075, Казань, Научный городок-2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» (г. Казань). Электронный вариант автореферата и текст объявления о защите размещен на официальных сайтах ВАК РФ www.vak.ed.gov.ru и текст диссертации - на официальном сайте ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» www.vnivi.ru

Автореферат разослан «_» декабря 2014 г.

Ученый секретарь

г/

/•' / диссертационного совета, /, -

кандидат ветеринарных наук ' " Степанов Владимир Иванович

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из главных задач современной сельскохозяйственной науки и практики является обеспечение населения продуктами животноводства высокого качества. Однако неблагоприятное состояние окружающей среды является серьезным сдерживающим фактором в решении данной задачи. Антропогенное загрязнение окружающей среды приводит к резкому увеличению в кормах различных токсикантов и к нарушению обмена веществ, ухудшению воспроизводительной способности, здоровья, снижению сохранности и продуктивности животных. Также резко ухудшается качество продуктов питания растительного и животного происхождения. Подобная ситуация характерна для всех стран с развитой промышленностью (К.Х. Папуниди, 2007; В.А. Антипов, 2007; A.M. Смирнов, 2010; A.B. Иванов, 2014). Одним из наиболее распространенных загрязнителей окружающей среды являются тяжелые металлы, избыточное поступление которых в трофические цепи опасно для здоровья животных и человека. Среди металлов-загрязнителей преобладают элементы с повышенной экотоксичностью, к которым в первую очередь относятся кадмий и свинец (В.А. Новиков, 2006; М.Н. Аргунов, 2007).

Для решения этой проблемы в последнее время идет активный поиск энтеросорбентов, которые обладают избирательной сорбционной активностью в отношении конкретного токсиканта, а также имеющих некоторую универсальность в отношении целых групп экотоксикантов -тяжелых металлов, пиретроидов, диоксинов, микотоксинов и др. Широкое применение находят энтеросорбенты на основе кремнезема, углерода, лигнина, хитина и его производных, минеральные энтеросорбенты -бентониты, глаукониты, цеолиты, вермикулиты, кизельгуры и др. (К.Г. Скрябин, 2002; М.Я. Тремасов, 2010).

Исходя из изложенного, разработка средств профилактики и лечения токсикозов как антропогенного, так и природного происхождения, является актуальной задачей ветеринарии и имеет большое научное и практическое значение.

Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ отдела токсикологии ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» по теме «Токсикологическая безопасность» (№ гос. регистрации 01200202603).

Степень разработанности темы. Исследованиями многих авторов показано токсическое действие тяжелых металлов на организм человека и животных. В условиях хозяйств меры, необходимые для предотвращения отравлений животных тяжелыми металлами, не всегда выполняются соответствующим образом.

Многими авторами (A.B. Иванов, 1996; C.B. Лумбунов, 1998; М.И. Рабинович, 2002; К.Х. Папуниди, 2005) подтверждено, что применение

метода энтеросорбции в ветеринарии позволяет снизить негативное действие тяжелых металлов на организм животных.

В настоящее время существует широкий спектр предлагаемых сорбентов: неорганические, органические, комбинированные.

На наш взгляд, перспективными и наиболее финансово доступными для снижения отрицательного воздействия тяжелых металлов на организм животных является использование природных сорбентов, в частности бенгонита Биклянского месторождения и модибента.

Однако применение некоторых адсорбентов приводит к частичной потере питательности корма за счет адсорбции наряду с токсинами целого ряда питательных веществ (М.Я. Тремасов, 2010). Из-за недостаточной освещенности в литературе этих процессов данная проблема является очень актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью исследования явилось изучение влияния кадмия и свинца при совместном их воздействии на организм животных, а также сравнительное изучение сорбционных свойств минеральных энтеросорбентов в отношении микроэлементов in vitro и in vivo.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Установить степень адсорбции микроэлементов различными адсорбентами в опытах in vitro;

2. Изучить клинико-гематологические, биохимические, иммунобиологические и патоморфологические показатели у животных при сочетанном отравлении их свинцом и кадмием и на фоне применения сорбентов;

3. Изучить влияние бентонита на адсорбцию микроэлементов и тяжелых металлов в рационах крыс;

4. Изучить эффективность бентонита и модибента в контаминированных свинцом и кадмием рационах откармливаемых бычков и степень адсорбции микроэлементов данными сорбентами.

Научная новизна. Впервые изучены адсорбционные свойства различных сорбентов в отношении микроэлементов в опытах in vitro. Определена степень адсорбции кадмия, свинца, меди, цинка, железа, марганца и кобальта в организме крыс и бычков. Показана эффективность применения бентонита и модибента при избытке свинца и кадмия в рационах откармливаемых бычков, что способствует снижению токсического воздействия на их организм.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований дана токсикологическая оценка сочетанного воздействия свинца и кадмия на лабораторных и сельскохозяйственных животных. В работе представлены новые сведения по адсорбирующим свойствам энтеросорбентов в отношении микроэлементов. Полученные результаты позволят скорректировать нормы ввода энтеросорбентов в рационы

животных и уменьшить риск вывода микроэлементов из желудочно-кишечного тракта, что имеет большое значение для практики использования энтеросорбентов в целях профилактики субклинических токсикозов животных.

Результаты исследований использованы при составлении инструкции по применению адсорбента «Модибента» для профилактики отравлении крупного рогатого скота кадмием и свинцом, утвержденной в установленном порядке.

Апробация работы. Основные научные положения, выводы и рекомендации диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных сессиях ученого совета ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ», IV съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России (Москва, 2013); II всероссийской научной конференции «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов» (Казань, 2013), III международном конгрессе ветеринарных фармакологов и токсикологов (Санкт-Петербург, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Подана заявка на патент «Способ повышения адсорбирующих свойств бентонита» №2013145051/13(069682) от 08.10.2013 г.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- установление степени адсорбции микроэлементов сорбентами;

- научное обоснование разработки средств, обеспечивающих получение безопасной и полноценной продукции животноводства при

воздействии тяжелых металлов;

- обоснование применения бентонита и модибента для снижения отрицательного воздействия тяжелых металлов на животных, продукты животноводства и для профилактики токсикозов;

- эффективность бентонита и модибента в отношении тяжелых

металлов in vitro и in vivo.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 124

страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, списка сокращённых терминов, списка использованной литературы, списка иллюстративного материала и приложений. Работа иллюстрирована 19 таблицами и 8 рисунками. Список литературы включает 293 литературных источника, в том числе 67 - зарубежных авторов.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена в лаборатории тяжелых металлов и синтетических ядов отдела токсикологии ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» (г. Казань) в соответствии с тематическим планом НИР, результаты апробированы на откармливаемых

бычках скотоводческого предприятия ООО «Йолдыз» Лаишевского района Республики Татарстан в период с 2011 по 2014 г.г.

Взятие крови у опытных и контрольных животных осуществляли путем декапитации белых крыс, из яремной вены у бычков. Определение количества эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, лейкоцитарной формулы проводили общепринятыми методами. Содержание общего белка определяли рефрактометрическим методом, количественное соотношение белковых фракций — нефелометрически, на КФК при красном светофильтре (Б.И. Антонов, 1991; И.П. Кондрахин, 2004).

Концентрацию мочевины, креатинина, а также активность аспартатаминотрансферазы (ACT), аланинаминотрансферазы (АЛТ), гаммаглутаминотрансферазы (ГТТ), щелочной фосфатазы определяли на анализаторе Express Plus.

Определение фагоцитарной активности нейтрофилов проводили по С.А. Кост и М.И. Стенко (1974). Интенсивность фагоцитоза устанавливали по фагоцитарному индексу, который определяли средним числом фагоцитированных микробов, приходящихся на один активный нейтрофил. Лизоцимную активность сыворотки определяли нефелометрическим методом по А.Г. Дорофейчуку (1968), с использованием тест-культуры М. lysodiecticus.

Изучение макроскопических изменений органов проводили путем вскрытия убитых животных, после извлечения внутренние органы (селезенка, почки, печень, сердце, легкие), размером не более 10x10x0,5 мм фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина с последующей обработкой и заливкой в парафин. Срезы толщиной 6 мкм окрашивали гематоксилин — эозином. Патоморфологические исследования проводили под руководством ведущего научного сотрудника лаб. №2, к.м.н. Е.Г. Губеевой, за что выражаем ей благодарность.

Обработку экспериментально полученного цифрового материала проводили методом вариационной статистики с применением критерия достоверности по Стьюденту на персональном компьютере с использованием программного пакета Microsoft Excel ХР.

Экспериментальные исследования проведены на 120 белых крысах и 30 откармливаемых бычках. Группы животных подбирали по принципу аналогов с учетом породы, возраста, пола и массы. Перед постановкой опыта животных выдерживали на карантине в течение 2-х недель. Кормление животных осуществляли по общепринятым нормами с учетом технологических особенностей для разных видов животных.

Для экспериментальной интоксикации животных использовали свинец азотнокислый (Pb (N03)2 и кадмий хлористый (Cd С12 Х2,5Н20).

В опытах in vitro изучали сорбционную способность бентонита Биклянского месторождения Республики Татарстан, модибента, токсфина, микосорба и экофильтрума.

Бентонит Биклянского месторождения Республики Татарстан представляет собой тонкодисперсную глину, обладающую высокой связующей, ионообменной, адсорбционной и каталитической способностью. Минеральный состав данного бентонита представлен монтмориллонитами (64%), гидрослюдой (11%), коалинитом (15%), кварцем (10-12%).

Модибент - представляет собой сорбирующее средство для перорального использования, предназначенное для применения животным в качестве энтеро сорбента при желудочно-кишечных заболеваниях и патологических состояниях, сопровождающихся интоксикацией организма. Модифицируют путем использования сернокислого цинка. В лабораторных условиях провели технологию модификации бентонита цинком при рН = 8,0, которая позволяет добиться прочного связывания металла в широком диапазоне рН (1,0 - 14,0), в концентрации 6,0 - 6,5 млрд. атомов цинка на 1 мм2 удельной поверхности сорбента. В качестве источника цинка использовали сернокислый цинк (ZnS047H20) по ГОСТ 4174-77.

Токсфин - адсорбент нового поколения, предназначен для адсорбции микотоксинов в кормах для сельскохозяйственных животных, в том числе птиц. Состоит из нескольких видов активированных минеральных компонентов с широким спектром связывания (бентонита — 48,9-50,9%), сепиолита (39,0-41,0%), стеатита (0,2-0,6%), двуокиси кремния (0,3-0,7%) и консервантов. Сорбционная емкость составляет не менее 95%.

Микосорб - органический адсорбент, связывающий широкий спектр микотоксинов. Представляет собой сочетание этерофицированных глюкоманнатов, выделенных из внутренних клеточных оболочек стенок специально подобранных штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Экофильтрум - адсорбент различных токсинов, включая микотоксины, патогенные бактерии и продукты их распада. Состоит из эффективного и физиологичного сорбента - лигнина (природного полимера растительного происхождения, обладающего высокой сорбционной емкостью благодаря своей структуре, которая содержит макро- и микропоры) и лактулозы (изомера лактозы, стимулирующего рост лакто- и бифидобактерий в толстом кишечнике, угнетающего рост условно патогенной микрофлоры и повышающего иммунитет).

В основу эксперимента по определению адсорбционной способности сорбентов in vitro была положена методика, описанная Крюковым B.C. и соавт. (1992). Каждый опыт проводили на пяти параллельных пробах. Для приготовления 20 мл маточного раствора (100 ПДК) брали 235 мг меди, 1244 мг железа, 440 мг цинка, 360 мг марганца, 13 мг кобальта. В инкубируемых растворах одновременно содержались соли микроэлементов в концентрации 2ПДК по металлу (5 мл маточного раствора разбавляли дистиллированной водой до 250 мл). В ряд пробирок с содержанием 10 мл основного раствора микроэлементов вносили исследуемый сорбент по 10 мг. Условия эксперимента: экспозиция на водяной бане при постоянном встряхивании 30

минут при температуре 37°С. Затем раствор центрифугировали при 1000 об/мин. и переносили в тигель. Далее сжигание (до полного выжигания, чтобы сжечь всю органику) в муфельной печи (8 ч), золу после добавления 1 мл азотной кислоты (HNO3 1:1) и полного выжигания снова переносили в печь (на 1,5 ч) и затем добавляли 1 мл азотной кислоты до полного выжигания. В тигель наливали фоновый раствор HNO3 (примерно наполовину), перемешивали и фильтровали, далее доводили фоновым раствором до 25 мл.

Содержание микроэлементов в исследуемых образцах (инкубаты, корма и их остатки, экскременты, органы и ткани животных) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии по ГОСТ 39178 - 96.

Балансовые опыты по изучению влияния энтеросорбентов на усвоение железа, марганца, цинка, меди и кобальта проводили на белых крысах общепринятым методом. Длительность учетных периодов составила три дня.

На белых крысах был проведен опыт по испытанию бентонита в качестве сорбента в отношении тяжелых металлов и микроэлементов.

В ООО «Иолдыз» Лаишевского района Республики Татарстан в период с 30 сентября по 29 ноября 2013 года проведен производственный опыт на откармливаемых бычках по определению эффективности бентонита и модибента в качестве энтеросорбентов и для определения их адсорбционной активности в отношении микроэлементов.

Расчет экономической эффективности применения модибента и бентонита бычкам проводили согласно методическим рекомендациям ВНИИЭСХ РАСХН (1996) и МСХ РФ (1998).

3 РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Адсорбционные свойства сорбентов в отношении микроэлементов в опытах in vitro

Действие сорбентов при токсикозах основано на их способности быстро связывать и эффективно выводить тяжелые металлы из организма, но при этом не "прихватывать" с собой микроэлементы. Одним из этапов разработки сорбирующих препаратов является исследование адсорбционной активности в отношении микроэлементов в опытах in vitro.

Для определения сорбционной активности в отношении микроэлементов провели сравнительную оценку следующих сорбентов: бентонит Биклянского месторождения, модибент, токсфин, экофильтрум и микосорб (рис. 1).

Из данных рисунка 1 видно, что наибольшими сорбционными свойствами в отношении микроэлементов обладают токсфин (26,7%), модибент (25,7%) и микосорб (24,2%),

Модибент, микосорб, бентонит и токсфин адсорбируют медь в

пределах - 58,0 - 34,8%. Экофильтрум связывает 22,2% меди. В целом медь адсорбируется интенсивно - в среднем по всем сорбентам связывается 38,3% микроэлемента.

При сочетанной адсорбции ТМ железо связывается микосорбом в количестве 29,8%; модибентом - 26,3%; бентонитом - 16,6%. Токсфин и экофильтрум адсорбируют железо незначительно.

% 100

90 80 70

60 50

« Бентонит в» Модибент ¡"Токсфин

40 ,Г "ТЦ ■ Экофильтрум

30

20 -I__®__Я_ИВ1ЫВ-----ЙЁНН в Микосорб

железо медь цинк марганец кобальт

Рисунок 1 - Сочетанная адсорбция микроэлементов, %

Цинк адсорбируется (по убывающей), %: токсфин - 18,5; модибент -16,4; бентонит - 10,1; микосорб - 9,0; экофильтрум - 6,3. В среднем по всем сорбентам связывание цинка составляет 12,1%.

Марганец связывается в среднем по всем сорбентам в количестве 10,9%; наиболее активно его адсорбируют токсфин (15,4%) и экофильтрум (15,3%). Наибольшая адсорбция установлена у кобальта - 44,9% в среднем по всем сорбентам. Активно связывают кобальт экофильтрум (67,0%) и токсфин (63,0%).

При сочетанной адсорбции микроэлементов наиболее активно связываются медь (38,3%) и кобальт (44,9%). Основываясь на результатах исследования сорбционных свойств сорбентов предположили, что наименьшей адсорбционной активностью в отношении микроэлементов обладают экофильтрум и бентонит.

3.2 Влияние сорбентов на усвоение меди, цинка, железа, марганца и кобальта

В данном эксперименте изучали суточный баланс меди, цинка, железа, марганца и кобальта в организме крыс при включении в рационы бентонита, модибента, токсфина, экофильтрума и микосорба.

Балансовый опыт проводили по общепринятой методике в соответствии с Методическими указаниями по определению токсических свойств препаратов, применяемых в ветеринарии и животноводстве (1988).

Учетный период опытов составил 3-е суток. Были сформированы 6 групп животных средней живой массой 100,0 г., по 10 особей в каждой. В ходе опытов крысы получали полнорационный комбикорм в соответствии с действующими нормами кормления. Крысы получали сорбенты из расчета 1% от массы комбикорма: 1 группа - бентонит; 2 группа - модибент; 3 группа

- токсфин; 4 группа - экофильтрум; 5 группа - микосорб. Крысы 6-й группы (контрольной) получали комбикорм без включения сорбента.

В ходе опыта вели учет потребленного корма, остатков корма и экскрементов крыс. В средних пробах определили содержание меди, цинка, железа, марганца и кобальта методом атомно-абсорбционной спектрометрии на AAC Perkin Elmer Analyst 200. На основе результатов исследования рассчитывали баланс изучаемых микроэлементов в организме животных.

Введение в рацион сорбентов в целом снижает усвоение микроэлементов (рис. 2). Так, усвоение железа снижают все сорбенты: бентонит - на 25,0%; модибент - на 34,1%; токсфин - на 70,3%; экофильтрум

- на 48,9%; микосорб — на 7,1%.

Усвоение цинка бентонит снижает на 5,6%. Модибент снижает усвоение соответственно на 12,2%; токсфин - на 0,8%; экофильтрум - на 11,4%; микосорб на -2,8%.

Усвоение меди бентонит снижает на 3,3%, модибент - на 4,2%, токсфин

- на 3,4%, экофильтрум - на 6,8%; микосорб - на 1,9%.

В отношении марганца сорбенты снижают усвоение в среднем на 0,7 -10,4%. Бентонит снижает усвоение кобальта на 27,2%; модибент — на 2,8%; токсфин - на 7,5%; экофильтрум - на 16,6%; микосорб - на 10,6%. В отношении железа наибольшей сорбционной способностью обладают токсфин и экофильтрум. Цинк активно адсорбируют токсфин, микосорб и экофильтрум.

Рисунок 2 - Усвоение микроэлементов в организме крыс при включении адсорбентов в дозе 1,0% от сухого вещества рациона, % на фоне сбалансированного по микроэлементам рациона

Адсорбция меди сорбентами в пищеварительном тракте животных незначительна, примерно такая же картина характерна для марганца. Наиболее активно адсорбируют кобальт бентонит, экофильтрум и микосорб.

Железо Медь Цинк Марганец кобальт

и Бентонит к Модибент вТоксфин

■ Экофильтрум в Микосорб

■ Контроль

33 Изучение эффективности применения бентонита при контаминации рационов свинцом и кадмием в хроническом опыте на крысах

Данные, полученные в эксперименте in vitro, позволили остановиться на наиболее эффективном сорбенте бентоните и начать хронический опыт на крысах. Изучение адсорбционных свойств бентонита в отношении тяжелых металлов и микроэлементов проводили на 60 крысах с массой тела 100 г, которые были разделены на 4 группы по 15 особей в каждой. Учетный период опыта составил 30 суток. Животных взвешивали утром натощак индивидуально перед постановкой на опыт, в середине и конце опыта. В ходе эксперимента вели ежедневные клинические наблюдения за состоянием крыс. Кормление проводили согласно принятым нормам. В I кг основного рациона содержалось 108 мг железа, 18 мг меди, 85 мг цинка, 45 мг марганца, 1,1 мг кобальта.

Животные первой группы служили контролем, а второй группы

получали основной рацион (ОР) с 1% сорбента, животные третьей группы одновременно с солями тяжелых металлов (10,0 мг/кг свинца и 0,6 мг/кг кадмия) получали бентонит из расчета 1г/100г корма, животные четвертой группы получали ОР, контаминированный свинцом в дозе 10 мг/кг и кадмием в дозе 0,6 мг/кг (по 2 ПДК).

В исследованиях (рис. 3) было установлено, что из всех микроэлементов в наибольшей степени адсорбировался марганец.

У животных, получавших наряду с ОР 1% бентонита, содержание железа в печени подопытных животных снизилось на 26,6% по сравнению с контрольными показателями. Бентонит адсорбировал медь в пределах 33,8%. При определении количества цинка наблюдали его снижение на 32,3% по сравнению с контрольными показателями. Содержание марганца снизилось 71,4%. Количество кобальта уменьшилось на 79,2%.

%

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

4И

г! г!

ИВУ Щ

ид

Щ в Основной рацион И Ер +бентонит

-М—V ■ Основной рацион + ! бентонит + тяжелые

металлы — Основной рацион + тяжелые металлы

Железо Медь Цинк Марганец Кобальт

Рисунок 3 — Содержание микроэлементов в печени крыс, %

Результаты исследований по определению содержания микроэлементов и тяжелых металлов в печени при сочетанном отравлении крыс свинцом азотнокислым и кадмием хлористым на фоне применения бентонита показали, что количество железа снизилось на 44,3% по сравнению с контрольными значениями. Содержание меди уменьшилось на 38,3%, а цинка на 61,3%. Содержание марганца было наименьшим и снижение составило 84,1%. Кобальта было меньше контрольных значений на 45,8%. Применение бентонита уменьшило накопление тяжелых металлов в печени

леченых крыс, так количество свинца и кадмия снизилось на 47,4 и 41,2% соответственно по сравнению с группой затравленных животных.

При скармливании в течение 30-ти дней животным корма, загрязненного свинцом азотнокислым и кадмием хлористым, содержание железа снизилось на 48,7%. У животных, затравленных сочетание свинцом и кадмием количество меди и цинка уменьшилось на 49,4 и 68,8% соответственно. Содержание марганца снизилось на 83,4%. У затравленных тяжелыми металлами животных наблюдалось уменьшение количества кобальта, оно было меньше на 66,7% от контрольных значений.

33.1 Влияние ТМ на морфологические показатели крови у крыс на фоне применения бентонита

Результаты исследований морфологических показателей крови белых крыс при сочетанном отравлении свинцом азотнокислым и кадмием хлористым и применении бентонита показывают, что у крыс четвертой группы наблюдались изменения в гематологических показателях, которые характеризовались уменьшением содержания эритроцитов и гемоглобина на 20-е сут на 36,9 и 18,4% и на 30-е сут на 44,3 и 23,1% соответственно, увеличением количества лейкоцитов на 20-е и 30-е сут на 13,2 и 13,3% соответственно по сравнению с контрольными показателями. Введение в рацион животных бентонита в количестве 1% от ОР существенно не изменяло гематологические показатели крови, однако характеризовалось менее выраженным уменьшением содержания эритроцитов и гемоглобина. А введение в рацион затравленных животных бентонита способствовало менее значительным изменениям в данных показателях.

При анализе лейкоформулы четвертой группы животных было отмечено снижение количества лимфоцитов на 20 и 30 сут на 5,0 и 14,3% соответственно по сравнению с контрольными показателями. Количество сегментоядерных нейгрофилов увеличивалось на протяжении всего эксперимента и к 30 суткам превысило контрольные значения на 22,4%. Палочкоядерные нейтрофилы увеличились на 20 и 30 сутки затравки на 26,0 и 21,2% соответственно. Количество эозинофилов и моноцитов подвергалось незначительным колебаниям.

В 3-ей группе, где животным наряду с тяжелыми металлами задавали сорбент также наблюдали изменения в лейкоформуле, но менее значительные. Так, количество лимфоцитов к 30 суткам было ниже контрольных показателей на 8,7%, а количество сегментоядерных и палочкоядерных нейтрофилов в этот период повысилось на 21,7 и 8,6% соответственно.

33.2 Влияние ТМ на показатели неспецифической резистентности крыс при применении бентонита

Для оценки иммунологического статуса организма определяли показатели фагоцитоза, а также содержание Т- и В-лимфоцигов.

У животных, затравленных сочетанно свинцом азотнокислым и кадмия хлоридом, фагоцитарная активность нейтрофилов на 10, 20 и 30 сут стала меньше контрольных значений на 21,1; 32,9 и 41,5% соответственно; фагоцитарный индекс - на 6,4; 22,3 и 39,4% соответственно; фагоцитарное число - на 28,6; 39,8 и 65,3% соответственно; фагоцитарная емкость - на 20 и 30 сут также уменьшилась на 7,6 и 34,5% соответственно. Также наблюдали снижение Т- и В-лимфоцитов, количество которых к 30 сут было меньше контрольных показателей на 17,6 и 12,2% соответственно.

При затравке крыс свинцом и кадмием и применении бентонита фагоцитарная активность нейтрофилов понижалась на 10, 20 и 30 сут на 14,6;

21.3 и 26,3% соответственно; фагоцитарное число - на 22,5; 34,8 и 45,4% соответственно. Содержание Т-лимфоцитов к 30 сут уменьшилось на 13,0%, а В-лимфоцитов сохранялось в пределах контрольных показателей.

3.4 Эффективность бентонита и модибента в рационах бычков

В производственных условиях провели опыт на откармливаемых бычках черно-пестрой породы по изучению эффективности сорбентов при контаминации рационов 2ПДК свинца и кадмия. В качестве сорбентов применяли бентонит Биклянского месторождения Республики Татарстан и модибент. По принципу аналогов (порода, пол, возраст, происхождение, живая масса) были сформированы 6 групп по 5 бычков в каждой. Перед постановкой опыта у животных брали кровь (для фоновых показателей) и выдерживали их на 2-х недельном карантине. Учетный период опыта составил 60 суток. В конце опыта всех животных убивали, брали у них кровь для биохимических исследований. Кормление проводили согласно принятым нормам.

Схема опыта была следующей: первая группа бычков служила контролем и получала ОР, вторая группа получала ОР, обогащенный модибентом из расчета 1% от сухого вещества рациона, животные третьей группы одновременно с солями ТМ в дозе 2 ПДК получали ОР с добавлением модибента в дозе 1% от сухого вещества рациона, животные четвертой группы получали ОР, контаминированный свинцом в дозе 10 мг/кг и кадмием в дозе 0,6 мг/кг (по 2 ПДК), пятая группа бычков получала ОР, обогащенный 1% бентонита, шестая группа получала ОР, контаминированный кадмием и свинцом с добавлением 1% бентонита.

В исследованиях (табл.1) было установлено, что микроэлементы в наибольшей степени адсорбируются во 2-ой группе, где животные вместе с

ОР получали модибент. Так, в печени содержание железа снизилось на 51,1 мг/кг (38,6%) по сравнению с контрольными показателями, количество цинка снизилось на 25,0 мг/кг (22,3%), а меди было ниже на 17,2 мг/кг (44,0%). При определении количества марганца и кобальта наблюдали их значительные снижения (на 51,4 и 42,8% соответственно) по сравнению с контрольными значениями.

Результаты исследований по определению содержания микроэлементов и тяжелых металлов в печени при сочетанном отравлении бычков свинцом азотнокислым и кадмием хлористым на фоне применения модибента показали, что в данной группе животных наблюдалось значительное уменьшение количества меди и марганца.

Так, в печени содержание меди и марганца снизилось на 16,4 мг/кг (41,9%) и на 1,3 мг/кг (36,0%) соответственно по сравнению с контрольными значениями.

Таблица 1- Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в печени

бычков, мг/кг

Группа Си Хп Ре Мп Со са РЬ

1 39,14 ±0,07 112,22 ±0,13 132,55 ±0,35 3,51 ±0,02 0,42 ±0,01 0,003 ±0,01 0,15 ±0,02

2 21,90 ±0,35* 87,25 ±4,23* 81,42 ±4,16* 1,71 ±0,02* 0,24 ±0,01* <0,002 ±0,01 0,05 ±0,01

3 22,72 ±0,11* 90,00 ±0,92 87,84 ±2,04* 2,24 ±0,04* 0,28 ±0,02* 0,08 ±0,01 1,07 ±0,21*

4 26,55 ±0,07 90,13 ±0,85 100,11 ±0,25 2,56 ±0,02 0,29 ±0,01 0,27 ±0,04* 3,13 ±0,23*

5 24,54 ±0,13* 79,21 ±3,11* 97,90 ±0,58* 2,54 ±0,02 0,31 ±0,01 <0,002 ±0,01 0,08 ±0,01

6 26,13 ±0,08 88,54 ±3,18* 106,51 ±0,64 2,67 ±0,05 0,34 ±0,02 0,14 ±0,08* 1,26 ±0,19*

Примечание: * - Р <0,05

Наблюдалась значительная адсорбция ТМ модибентом, так количество свинца и кадмия понизилось на 65,5 и 70,4% соответственно по сравнению с затравленной группой бычков, без применения сорбентов.

У животных 4-й группы, затравленных сочетанно свинцом и кадмием, наблюдалось снижение количества всех микроэлементов. В значительной степени снизилось количество меди (на 32,2%) и кобальта (на 30,9%).

Анализ результатов in vivo показывает, что у животных получавших наряду с ОР 1% бентонита (5 группа), к концу опыта в большей степени наблюдалось снижение меди в печени на 14,6 мг/кг (37,3%) по сравнению с контрольными значениями. В наименьшей степени бентонит адсорбировал железо, его количество было ниже контрольных значений на 34,6 мг/кг (26,1%). Содержание марганца и кобальта снизилось на 1,0 мг/кг (28,6%) и на 0,11 мг/кг (26,2%) соответственно.

У животных 6-й группы, получавших наряду с кадмием и свинцом бентонит, в наибольшей степени наблюдалось снижение меди и марганца. Количество меди в печени снизилось на 13,01 мг/кг (33,2%). Содержание марганца снизилось на 0,8 мг/кг (23,7%), а цинка и железа стало ниже контрольных значений на 23,7 мг/кг (21,1%) и на 26,0 мг/кг (19,6%) соответственно. Количество кобальта уменьшилось на 0,08 мг/кг (14,1%), По сравнению с группой затравленных животных без использования бентонита наблюдалось снижение ТМ (свинца на 48,1% и кадмия на 59,4%).

3.4.1 Влияние ТМ на морфологические и биохимические показатели крови бычков

Для изучения эффективности воздействия бентонита и модибента было проведено морфологическое и биохимическое исследования крови. При затравке животных тяжелыми металлами изменяются морфологические показатели крови. Заметно резкое снижение количества эритроцитов и гемоглобина и повышение лейкоцитов. Так, количество эритроцитов и гемоглобина было ниже контрольных показателей на 34,7 и 31,3% соответственно, а количество лейкоцитов повысилось на 47,7%. Сочстанное действие ТМ приводило к более существенным нарушениям морфологического состава крови. В лейкоцитарной формуле было отмечено снижение количества лимфоцитов на 19,0% и эозинофилов на 11,9% по сравнению с контрольными показателями. Количество сегментоядерных нейтрофилов увеличилось на 27,6%. Количество палочкоядерных нейтрофилов и моноцитов существенно не изменилось.

Добавление бентонита и модибента в корм, загрязненный свинцом и кадмием, способствовало менее значительным изменениям по сравнению с 4 группой животных. Так, в 3 и 6 группах животных наблюдалось понижение количества гемоглобина (на 10,5 и 10,1% соответственно), эритроцитов (на 13,0 и 16,3% соответственно), эозинофилов (на 11,9 и 13,4% соответственно), лимфоцитов (на 5,2 и 4,5% соответственно) и повышение количества

лейкоцитов (на 15,9 и 16,0% соответственно) и сегментоядерных нейтрофилов (на 7,8 и 6,0% соответственно).

Добавление в корм бычков бентонита и модибента без предварительной затравки токсикантами способствовало благоприятному влиянию на морфологические показатели и обменные процессы животных.

Анализ результатов биохимических исследований сыворотки крови показал, что у бычков 4-ой группы активность щелочной фосфатазы повысилась в 2,5 раза по сравнению с контрольными показателями, также повышение наблюдалось у бычков 3-ей (на 36,9%) и 6-ой (на 45,2%) групп. У бычков 6-ой и 4-ой групп активность ACT и ГГТ также была выше нормы. Так, активность ACT и ГГТ в сыворотке крови животных 6-ой группы повысилась на 14,1 и 26,0% соответственно. А в 4-ой группе активность ACT была выше контрольных значений на 32,2%, АЛТ на 39,5% и ГГТ на 50,4%. Все это указывает на негативное влияние кадмия и свинца на печень, так как повышение активности этих ферментов в крови связано с поражением гепатоцитов.

К концу опыта избыточная концентрация креатинина и мочевины наблюдалась у бычков 3-ей, 4-ой и 6-ой групп, что указывает на повышение распада белковых тканей в организме животных. Концентрация креатинина была выше контрольных значений в 3-ей группе на 21,4%, в 4-ой - на 59,2% и в 6-ой - на 14,3%. Содержание мочевины повысилось на 50,9% - в 3-ей группе, на 71,9% - в 4-ой группе и на 57,9% - в 6 группе. В целом, наибольшие изменения были характерны для бычков 4-ой группы, которая не получала сорбенты.

Исследования'общего белка и его фракций в сыворотке крови животных опытной группы показало тенденцию к увеличению данных показателей. При этом количество общего белка и его фракций в сыворотке крови контрольных животных практически не изменялось. Так, в сыворотке крови бычков 4 группы было заметно значительное снижение общего белка на 17,4%, альбуминов - на 24,5%, а-глобулинов -на 24,2% и повышение количества р-глобулинов на 89,0% и у-глобулинов - на 11,1% по сравнению с контрольными показателями.

У животных, получавших модибент на фоне применения смеси солей ТМ, наблюдалось менее значительное снижение показателей по сравнению с группой, не получавших сорбенты, так количество общего белка снизилось на 3,6%, альбуминов на - 11,0%, а-глобулинов - на 24,2%, а количество 0- и у-глобулинов повысилось на 53,3 и 2,3% соответственно по сравнению с контрольными показателями.

При сочетанном отравлении животных свинцом и кадмием и применении бентонита изменения в содержании общего белка и его фракций были схожи с 2 группой. Так, количество общего белка понизилось на 2,4%, альбуминов - на 8,8%, а-глобулинов на - 13,3%, а количество р-глобулинов повысилось на 53,3% по сравнению с

контрольными показателями.

В группах бычков, в рацион которых входил модибент (2 группа) и бентонит (5 группа), наблюдалось незначительное повышение общего белка, альбуминов и у-глобулинов и понижение Р-глобулинов.

Таким образом, результаты исследований показали, что применение модибента и бентонита в рационах откармливаемых бычков в дозе 1% от сухого вещества рациона способствует нормализации обмена веществ.

3.4.2 Влияние ТМ на показатели неспецифической резистентности бычков при применении бентонита и модибента

При сочетанном отравлении животных кадмием и свинцом наблюдалось заметное угнетение показателей фагоцитоза. Так, фагоцитарная активность (ФА) понижалась на 34,2%, фагоцитарный индекс (ФИ) - на 29,4%, фагоцитарное число (ФИ) - на 57,5%, фагоцитарная емкость (ФЕ) - на 26,7%, а лизоцимная активность сыворотки крови была ниже контрольных показателей на 31,3%.

Включение в рацион модибента и бентонита при отравлении ТМ оказывало положительное влияние на иммунобиологические показатели. Так, ФА в 3 группе понизилась всего на 13,6%, а в 6-ой - на 12,9%, ФЕ 3 группы повысилась на 13,1% и 6 группы - на 12,2%. ФИ, ФЧ, ЛАСК колебались на уровне исходных данных.

У животных, получавших модибент и бентонит без затравки ТМ, показатели фагоцитоза имели тенденцию к повышению. Так, в 2 и 5 группах бычков ФА, ФИ, ФЧ и ЛАСК повысились на 19,0 и 21,3%; 26,7 и 30,1%; 39,2 и 32,9%; 51,7 и 48,6%; 20,9 и 21,0% соответственно.

При отравлении животных тяжелыми металлами количество Т-лимфоцитов снижалось на 22,3%, а количество В-лимфоцитов - на 13,7% по сравнению с контрольными показателями. При включении в рацион животных модибента и бентонита на фоне затравки тяжелыми металлами наблюдалось схожее в обеих группах понижение количества Т-лимфоцитов на 8,7-5,4% и В-лимфоцитов - на 0,6%. В группах (2 и 5), где животным вместе с ОР задавали сорбенты наблюдалось идентичное повышение количества Т- и В-лимфоцитов на 15,5-16,7% и 18,9-21,6% соответственно.

3.43 Влияние ТМ на показатели продуктивности бычков на фоне применения бентонита и модибента

За время опыта бычки первой группы имели среднесуточный прирост живой массы 860 г; второй группы - 880 г, третьей группы - 830 г, четвертой группы - 650 г, пятой группы - 880 г, шестой группы - 800 г. Контаминация рациона 2ПДК кадмия и свинца вызвала снижение продуктивности бычков 4-ой группы на 24,4% по сравнению с контрольными показателями.

Применение модибеита на фоне 2ПДК кадмия и свинца способствовало снижению продуктивности бычков 3-ей фуппы всего на 3,5%, а бентонита способствовало понижению продуктивности бычков 6-ой группы лишь на 7,0% по сравнению с контролем.

Общий прирост живой массы бычков повышался при введении в рацион сорбентов, так при применении модибента и бентонита заметно повышение прироста живой массы на 6 кг (на 2,3%) по сравнению с бычками контрольной группы. При введении в рацион сорбентов животным, получавшим загрязненный ТМ корм, наблюдался более высокий прирост живой массы по сравнению с 4 группой, где животные получали контаминированный корм без применения сорбентов. Так, при введении в рацион модибента прирост был выше на 54,0 кг (на 21,7%) и бентонита - на 69,0 кг (на 26,1%) по сравнению с 4-ой группой.

Денежная выручка за вычетом дополнительных затрат составила 31522,5 руб. при использовании модибента и 31575 руб. при использовании бентонита и дополнительная выручка составила 562,5 руб. и 615,0 руб. соответственно по сравнению с контрольной группой животных. При использовании сорбентов животным, получавшим загрязненный ТМ корм, дополнительная выручка составила 6322,5 руб. (при использовании модибента) и 5295 руб. (при использовании бентонита) по сравнению с 4-ой группой.

3.4.4 Экономическая эффективность применения бентонита н модибента в рационах откармливаемых бычков

По результатам наших данных при скармливании бычкам с ОР 1% модибента и бентонита экономическая эффективность на 1 рубль затрат составила 3,6 руб. и 5,9 руб. соответственно по сравнению с контрольной группой животных. При использовании сорбентов в группе, где животным задавали загрязненный ТМ корм, экономическая эффективность на 1 рубль дополнительных затрат составила 40,1 руб. при введении в рацион модибента и 50,4 руб. - при включении бентонита по сравнению с группой, животных получавших затравленный корм без применения сорбентов.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что применение высокодисперсного модибента и бентонита в рационах откармливаемых бычков в дозе 1% от сухого вещества рациона позволяет сохранить продуктивность с получением дополнительной прибыли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая и анализируя наши данные, полученные в ходе исследований, можно рекомендовать применение бентонита и модибента в качестве энтеросорбентов, но при этом необходимо повышать в премиксах

содержание меди, цинка, железа, марганца и кобальта.

Таким образом, на основании результатов проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. В исследованиях in vitro установлено, что при адсорбции микроэлементов сорбентами наиболее активно связываются медь (38,3%) и кобальт (44,9%). Средняя величина адсорбции микроэлементов наиболее высокая у токсфина (26,7%), модибента (25,7%) и микосорба (24,2%).

2. Результаты балансовых опытов на крысах показывают, что в отношении железа наибольшую сорбционную способность проявляют токсфин и экофильтрум. Цинк активно адсорбируют токсфин, микосорб и экофильтрум. Наиболее активно адсорбируют кобальт бентонит, экофильтрум и микосорб. Адсорбция меди и марганца сорбентами в пищеварительном тракте животных незначительна.

3. Применение крысам в течение 30 дней высокодисперсного бентонита из расчета 1% от сухого вещества рациона, при скармливании корма, контаминированного свинцом и кадмием в дозе 2 ГЩК, снижает содержание тяжелых металлов в печени, отдаляет сроки проявления клинических признаков отравления, способствует повышению иммунобиологической реактивности организма, обеспечивает развитие крыс, сопоставимое с биологическим контролем.

4. При использовании бентонита с основным рационом в течение 30 дней у крыс, отравленных тяжелыми металлами, отмечаются менее выраженные патоморфологические и гистологические изменения в печени и почках, обнаруживаемые в результате воздействия тяжелых металлов по сравнению с затравленных группой животных без применения сорбента.

5. Применение высокодисперсного бентонита и модибента в количестве 1% от сухого вещества рациона, контаминированного свинцом и кадмием в дозе 2 ГЩК, обеспечивает адсорбцию тяжелых металлов в желудочно-кишечном тракте откармливаемых бычков, снижая количество свинца и кадмия на 48,1 и 59,4%, 65,5 и 70,4% соответственно, по сравнению с затравленной группой бычков без применения сорбентов.

6. Ежедневное применение высокодисперсного бентонита и модибента в количестве 1% от сухого вещества в контаминированных свинцом и кадмием в дозе 2 ПДК рационах откармливаемых бычков, способствует нормализации обмена веществ, морфологических и биохимических показателей, а также повышению факторов неспецифической резистентности и продуктивности.

7. Применение с основным рационом модибента и бентонита повышает прирост живой массы животных на 2,3% по сравнению с контрольной группой животных. Использование модибента и бентонита животным, получавшим загрязненный тяжелыми металлами корм, способствует получению более высокого прироста живой массы - на 21,7 и 26,1% соответственно по сравнению с группой животных, получавших контаминированный корм без применения сорбентов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для снижения токсического действия кормов, контаминированных соединениями свинца и кадмия до 2 ПДК, рекомендуем добавлять в комбикорм или размолотое зерно в течение 30-ти дней высокодисперсный бентонит или модибент в количестве 1% от сухого вещества рациона, а для профилактических целей 0,5% от сухого вещества рациона в течение 60-ти дней.

2. Для сохранения высокой продуктивности животных при применении сорбентов необходимо корректировать нормы ввода в рационы минеральных премиксов с учетом возможной степени их адсорбции.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ермакова, Е.И. Особенности сочетанной сорбции микроэлементов различными адсорбентами / Р.У. Бикташев, К.Х. Папуниди, Е.И. Ермакова, О.В. Портнов // Ветеринарный врач - 2012. - №6 - С. 24 - 26.*

2. Ермакова, Е.И. Особенности сочетанной сорбции микроэлементов и токсичных металлов различными адсорбентами in vitro и in vivo / К.Х. Папуниди, О.В. Портнов, Р.У. Бикташев, Е.И. Ермакова // Матер. IV съезда ветеринарных фармакологов и токсикологов России, Москва, 2013. - С. 452 -455.

3. Ермакова, Е.И. Сочетанная сорбция металлов и витаминов различными энтеросорбентами в опытах in vitro и in vivo / К.Х. Папуниди, Р.У. Бикташев, Е.И. Ермакова // Труды Второй Всероссийской научн. конф. с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов», Казань, 2013. — С. 133 — 135.

4. Ермакова, Е.И. Адсорбционные свойства бентонита в отношении тяжелых металлов, микроэлементов и витамина В2 в рационах белых крыс / Е.И. Ермакова, В.И. Степанов, Р.У. Бикташев // Ветеринарный врач - 2013. -№6-С. 8-10.*

5. Ермакова, Е.И. Взаимодействие энтеросорбентов с биогенными, токсичными металлами и витамина В2 / К.Х. Папуниди, Р.У. Бикташев, С.Р. Буланкова, Е.И. Ермакова // Матер. III международного конгресса ветеринарных фармакологов и токсикологов «Эффективные и безопасные средства в ветеринарии», Санкт-Петербург, 2014. - С. 205 - 207.

6. Ермакова, Е.И. Адсорбционные свойства бентонита и модифицированного бентонита в отношении тяжелых металлов и микроэлементов в рационах бычков / Е.И. Ермакова, К.Х. Папуниди, Р.У. Бикташев // Ветеринарный врач - 2014. - №2 - С. 7 - 10.*

7. Ермакова, Е.И. Сорбционные свойства бентонита в опытах in vitro и in vivo / Р.У. Бикташев, С.Р. Буланкова, Е.И. Ермакова // Веткорм -2014. -

№1-С. 22 - 23.

* - публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК России.

Отпечатано в ООО «Печатный двор», г. Казань, ул. Журналистов, 2А, оф.022

Тел: 295-30-36, 564-77-41, 564-77-51. Лицензия ПД №7-0215 от 01.11.2001 г. Выдана Поволжским межрегиональным территориальным управлением МПТР РФ. Подписано е печать 17.12.2014 г Печл. 1,4 Заказ М К-7446. Тираж 100 экз. Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать - ризография.