RU2542436C1 - Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals - Google Patents

Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals Download PDF

Info

Publication number
RU2542436C1
RU2542436C1 RU2013145443/15A RU2013145443A RU2542436C1 RU 2542436 C1 RU2542436 C1 RU 2542436C1 RU 2013145443/15 A RU2013145443/15 A RU 2013145443/15A RU 2013145443 A RU2013145443 A RU 2013145443A RU 2542436 C1 RU2542436 C1 RU 2542436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
imbalance
milk
agricultural
animals
sample
Prior art date
Application number
RU2013145443/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федорович Тютиков
Вадим Викторович Ермаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)
Priority to RU2013145443/15A priority Critical patent/RU2542436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542436C1 publication Critical patent/RU2542436C1/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: method comprises preparation of samples of bio-indicators, the determining in them of content of trace elements, and the assessment of the obtained results. The bio-indicators are used as sample of buttermilk, isolated from milk of agricultural ungulate animals. The total content of copper, molybdenum and tungsten is determined in it. The ratio of the total contents of Cu/Mo and Mo/W is determined. When the values of the ratio Cu/Mo are not exceeding 1, and the ratio Mo/W are not exceeding 250, it is considered that the imbalance of trace elements in the body of animals and their habitat is absent. In case of exceeding of the specified values the presence of trace element imbalance is diagnosed.
EFFECT: method enables to diagnose quickly and accurately microelementosis of imbalance of Cu, Mo and W in agricultural ungulate animals.
5 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области ветеринарии и охраны среды обитания человека, поскольку получение экологически чистой продукции животноводства непосредственно влияет на качество продуктов питания людей. Способ может быть использован для ранней диагностики, в том числе при стертых клинических проявлениях, затрудняющих постановку диагноза обычными диагностическими методами.The invention relates to the field of veterinary medicine and the protection of the human environment, since the production of environmentally friendly livestock products directly affects the quality of human food. The method can be used for early diagnosis, including erased clinical manifestations that complicate the diagnosis by conventional diagnostic methods.

В современной геохимической экологии взаимодействие между живыми организмами и средой их обитания рассматривается через поток атомов химических элементов и их соединений. Поступая в организм через пищевые цепи, химические элементы выполняют различные функции, их соединения частично трансформируются в процессе метаболизма, аккумулируются тканями или выводятся с экскрементами и выдыхаемым воздухом. При этом существенная роль принадлежит биологической роли микроэлементов.In modern geochemical ecology, the interaction between living organisms and their environment is considered through a stream of atoms of chemical elements and their compounds. Entering the body through food chains, chemical elements perform various functions, their compounds are partially transformed during metabolism, accumulated by tissues, or excreted with excreted air. In this case, the biological role of trace elements plays an essential role.

По теории, выдвинутой академиком В.В. Ковальским, отдельные химические элементы поступают в организм в основном в комплексе с другими, они обладают специфическими функциями. Считается, что каждый микроэлемент имеет четко очерченные точки приложения в общем метаболизме веществ. Именно с этими свойствами химических элементов связано развитие у животных и человека особой группы заболеваний (микроэлементозов), связанных с избытком, недостатком или дисбалансом поступления химических элементов в организм.According to the theory put forward by academician V.V. Kovalsky, individual chemical elements enter the body mainly in combination with others, they have specific functions. It is believed that each trace element has clearly defined points of application in the general metabolism of substances. It is with these properties of chemical elements that the development in animals and humans of a special group of diseases (microelementoses) is associated with an excess, deficiency or imbalance in the entry of chemical elements into the body.

[Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. 300 с.].[Kovalsky V.V. Geochemical ecology. M .: Nauka, 1974. 300 p.].

В настоящей заявке мы рассмотрим 3 химических элемента: Cu, Mo и W. Первые два из них являются «истинными микроэлементами» - для них известны как гипер-, так и гипомикроэлементозы. Биологическая роль вольфрама менее изучена.In this application, we consider 3 chemical elements: Cu, Mo and W. The first two of them are “true trace elements” - both hyper- and hypomicroelementoses are known for them. The biological role of tungsten is less studied.

Медь - типичный металл, склонный к комлексообразованию. Содержание меди в Земной коре составляет 47 мг/кг, а в морской воде - 3 мкг/л. В наземных растениях присутствует меди 4-9 мг/кг сухого вещества, а в наземных животных - 5-30 мг/кг. Существуют организмы, концентрирующие медь, например асцидии (Busicon), членистоногие и ракообразные. В крови моллюсков содержится гемоцианин, осуществляющий перенос кислорода к клеткам. Обнаружение меди в организме моллюсков было сделано В. Bizio в 1833 г.Copper is a typical metal prone to complex formation. The copper content in the Earth's crust is 47 mg / kg, and in sea water - 3 μg / l. Copper 4–9 mg / kg dry matter is present in terrestrial plants, and 5–30 mg / kg in terrestrial animals. Copper-concentrating organisms exist, such as Ascidia (Busicon), arthropods, and crustaceans. The blood of the mollusks contains hemocyanin, which carries out the transfer of oxygen to the cells. The discovery of copper in the body of mollusks was made by B. Bizio in 1833.

[Виноградов А.П. Биогеохимические провинции и эндемии // Докл. АН СССР, 1938. Т. 18. №4/5. С.820].[Vinogradov A.P. Biogeochemical provinces and endemia // Dokl. USSR Academy of Sciences, 1938. V. 18. No. 4/5. S.820].

Медь - незаменимый микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности организмов, включая растения, животных и человека. Соединения меди легко всасываются в кровь из желудочно-кишечного тракта (5-10% - у взрослых животных и 15-30% - у молодняка). Для меди характерен гомеостаз, регулируемый физиологически за счет ее всасывания и выделения. Концентрация меди в сыворотке крови животных практически равны 1000 мкг/л, а в цельной крови приближается к 1200-1300 мкг/л.Copper is an indispensable trace element necessary for the normal functioning of organisms, including plants, animals and humans. Copper compounds are easily absorbed into the blood from the gastrointestinal tract (5-10% in adult animals and 15-30% in young animals). Copper is characterized by homeostasis, physiologically regulated due to its absorption and excretion. The concentration of copper in the blood serum of animals is almost equal to 1000 μg / L, and in whole blood approaches 1200-1300 μg / L.

Значение меди в обменных процессах животного организма начало выявляться в результате работ висконсинской группы исследователей в США, показавших, что недостаток меди является причиной так называемой молочной анемии у крыс. Это наблюдение привело к установлению значения меди для процессов кроветворения и использования железа в организме [Hart Е.В., Waddell J., Elvehjem C.A. Irin in Nutrition. VII. Copper as supplement to iron for hemoglobin in the rat // J. Biol. Chem., 1928. Vol.77. №2. P.797-812.]. Вслед за этими работами появились сообщения об эндемических заболеваниях овец и крупного рогатого скота во Флориде, Голландии и Австралии, связанных с недостатком меди в пастбищных растениях и предупреждаемых включением в рацион животных небольших количеств медных соединений. Последующие исследования выявили широкую распространенность медной недостаточности среди различных видов животных. Было установлено, что медь кроме участия в кроветворении необходима также для нормального течения многих физиологических процессов - пигментации и кератинизации шерсти, остеогенеза, формирования миелина, воспроизводительной функции и других.The importance of copper in the metabolic processes of the animal organism began to be revealed as a result of the work of the Wisconsin group of researchers in the USA, which showed that a lack of copper is the cause of the so-called milk anemia in rats. This observation led to the establishment of the value of copper for the processes of hematopoiesis and the use of iron in the body [Hart E.V., Waddell J., Elvehjem C.A. Irin in Nutrition. VII. Copper as supplement to iron for hemoglobin in the rat // J. Biol. Chem., 1928. Vol. 77. No. 2. P.797-812.]. Following these works, there were reports of endemic diseases in sheep and cattle in Florida, Holland and Australia, associated with a lack of copper in pasture plants and prevented by the inclusion of small amounts of copper compounds in the diet of animals. Subsequent studies have revealed the widespread prevalence of copper failure among various animal species. It was found that copper, in addition to participating in hematopoiesis, is also necessary for the normal course of many physiological processes - pigmentation and keratinization of the coat, osteogenesis, myelin formation, reproductive function and others.

Молибден был открыт в 1778 г. К. Шееле как металл, подобный графиту и свинцу. Его содержание в Земной коре составляет 1,1-1,5 мг/кг. Наземные растения содержат Мо 0,2-8 мг/кг сухой массы, а животные организмы - 0,2-2 мг/кг. В конце 19 - начале 20 столетия была открыта биологическая фиксация азота с участием молибдена.Molybdenum was discovered in 1778 by C. Scheele as a metal similar to graphite and lead. Its content in the Earth's crust is 1.1-1.5 mg / kg. Terrestrial plants contain Mo 0.2-8 mg / kg dry weight, and animal organisms contain 0.2-2 mg / kg. In the late 19th and early 20th centuries, biological nitrogen fixation involving molybdenum was discovered.

Молибден относится к микроэлементам, биологическая важность которых считается неоспоримой. Особенно большое значение этот элемент имеет в азотном обмене растений, животных и человека. Необходимость и специфичность молибдена доказана для ряда окислительно-восстановительных ферментных систем, участвующих в процессах восстановления нитратов и биологической азотфиксации у растений и микроорганизмов, а также в реакциях пуринового обмена в животном организме.Molybdenum refers to trace elements whose biological importance is considered undeniable. This element is especially important in the nitrogen metabolism of plants, animals and humans. The necessity and specificity of molybdenum has been proven for a number of redox enzyme systems involved in the processes of nitrate reduction and biological nitrogen fixation in plants and microorganisms, as well as in purine metabolism reactions in the animal body.

Растворимый в воде Mo6+, вводимый в виде солей молибденовой кислоты (молибдат натрия и аммония), Мо из нерастворимых соединений, таких как MoO3, CaMoO4, а также из трав и пищевого рациона быстро и практически полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте различных лабораторных и сельскохозяйственных животных. Лишь в небольших количествах Mo всасывается из желудочно-кишечного тракта при введении его в форме MoS2. При введении крысам раствора молибдата натрия (Na2MoO4) (pH 7,0-7,5) всасывание его из желудочно-кишечного тракта крыс составляло примерно 85%. Мо обнаруживается во всех органах млекопитающих, но наиболее богата им печень.Water-soluble Mo 6+ , introduced in the form of salts of molybdenum acid (sodium and ammonium molybdate), Mo from insoluble compounds such as MoO 3 , CaMoO 4 , as well as from herbs and diet, is rapidly and almost completely absorbed in the gastrointestinal tract various laboratory and farm animals. Only in small quantities Mo is absorbed from the gastrointestinal tract when administered in the form of MoS 2 . When rats were injected with a solution of sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) (pH 7.0-7.5), its absorption from the gastrointestinal tract of rats was approximately 85%. Mo is found in all organs of mammals, but the liver is richest in them.

Среднее содержание молибдена в крови 14,7±1,2 мкг/л [Ермаков В.В., Сафонов В.А., Тютиков С.Ф. Географические особенности варьирования микроэлементов в крови крупного рогатого скота // Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях агро- и аквальных систем. Тюмень: ТГСХА, 2007. С.100-103]. По результатам наших исследований содержание молибдена в крови крупного рогатого скота зависит от региона и изменяется от 10 до 30 мкг/л. Последняя цифра характерна для коров из молибденовой биогеохимической провинции Северного Кавказа (Тырныауз). Соединения молибдена, всасываясь в желудочно-кишечном тракте, выводятся из организма животных с однокамерным желудком в основном с мочой. Причем степень экскреции зависит от уровня сульфатов. Повышенные концентрации сульфатов тормозят или блокируют реабсорбцию Мо в почечных канальцах. Из организма коров и овец молибден экскретируется с мочой. Для человека общая кратность накопления микроэлемента равна 32, а период полувыведения - 27,5 суток.The average molybdenum content in the blood is 14.7 ± 1.2 μg / l [Ermakov V.V., Safonov V.A., Tyutikov S.F. Geographic features of the variation of trace elements in the blood of cattle // Biogeochemistry of elements and compounds of toxicants in the substrate and food chains of agro- and aquatic systems. Tyumen: TSAA, 2007. S.100-103]. According to the results of our studies, the content of molybdenum in the blood of cattle depends on the region and varies from 10 to 30 μg / l. The last figure is typical for cows from the molybdenum biogeochemical province of the North Caucasus (Tyrnyauz). Molybdenum compounds, absorbed in the gastrointestinal tract, are excreted from animals with a single-chamber stomach, mainly with urine. Moreover, the degree of excretion depends on the level of sulfates. Elevated sulfate concentrations inhibit or block Mo reabsorption in the renal tubules. From the body of cows and sheep, molybdenum is excreted in the urine. For humans, the total accumulation rate of the trace element is 32, and the half-life is 27.5 days.

Вольфрам - химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 74, атомная масса 183,85; тугоплавкий тяжелый металл светло-серого цвета. В природе состоит из смеси пяти стабильных изотопов с массовыми числами 180, 182, 183, 184 и 186.Tungsten - a chemical element of the VI group of the periodic table, serial number 74, atomic mass 183.85; refractory heavy metal in light gray. In nature, it consists of a mixture of five stable isotopes with mass numbers 180, 182, 183, 184 and 186.

Вольфрам мало распространен в природе; однако установлено, что у некоторых архебактерий и бактерий имеются ферменты, включающие вольфрам в своем активном центре. Существуют облигатно-зависимые от вольфрама формы архебактерий-гипертермофилов, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников.Tungsten is not common in nature; however, it was found that some archaebacteria and bacteria have enzymes that include tungsten in their active center. There are obligate tungsten-dependent forms of archaebacteria-hyperthermophiles that live around deep-water hydrothermal springs.

Пыль вольфрама, как и большинство других видов металлической пыли, раздражает органы дыхания. Существуют данные об антагонизме молибдена и вольфрама на молекулярном уровне при действии их на активность ксантиноксидазы молока (КСО - ЕС 1.17.3.2). Известна группа термофильных бактерий, где вольфрам-содержащие ферменты играют важную роль в их жизнедеятельности.Tungsten dust, like most other types of metal dust, irritates the respiratory system. There is evidence of the antagonism of molybdenum and tungsten at the molecular level when they act on the activity of milk xanthine oxidase (CSR - EC 1.17.3.2). A group of thermophilic bacteria is known, where tungsten-containing enzymes play an important role in their life.

Современный уровень развития техники характеризуется нижеследующими патентами-аналогами нашего способа.The current level of technological development is characterized by the following patents-analogues of our method.

Известен способ прогнозирования развития послеоперационных осложнений, включающий исследование крови путем определения активности ее белковых составляющих, а именно - ксантиноксидазы. При превышении активности фермента в сыворотке крови выше 1,25±0,04 у.е. или снижении ниже 1,16±0,03 судят о возможностях развития осложнений [пат. РФ №2222014, G01N 33/48, опубл. 10.01.2004].A known method for predicting the development of postoperative complications, including the study of blood by determining the activity of its protein components, namely xanthine oxidase. If the enzyme activity in blood serum is exceeded above 1.25 ± 0.04 cu or a decrease below 1.16 ± 0.03 judge the possibility of complications [US Pat. RF №2222014, G01N 33/48, publ. 01/10/2004].

Способ весьма спорный с точки зрения биохимии, поскольку известно, что Мо- и Cu-содержащий фермент ксантиноксидаза в организме высших млекопитающих катализирует превращение гипоксантина в ксантин и далее в мочевую кислоту [Зайцев С.Ю., Конопатов Ю.В. Биохимия животных. Фундаментальные и клинические аспекты: Учебник. - СПб.: Издательство «Лань», 2004. - 384 с.]. Данная биохимическая реакция активно протекает в печени, почках и слизистой кишечника. Кроме данных органов высокие количества ксантиноксидазы обнаруживаются в крови и молоке. Однако уверенному определению фермента в сыворотке крови мешает ряд факторов. Кроме того, встает вопрос о самой взаимосвязи активности фермента (тем более в столь узком интервале) и наличии патологического состояния в организме. Метод интересен, однако он позволяет лишь отнести человека к группе риска, а не диагностировать у него конкретную патологию.The method is very controversial from the point of view of biochemistry, since it is known that the Mo- and Cu-containing enzyme xanthine oxidase in the body of higher mammals catalyzes the conversion of hypoxanthine to xanthine and further to uric acid [Zaitsev S.Yu., Konopatov Yu.V. Biochemistry of animals. Fundamental and clinical aspects: Textbook. - St. Petersburg: Publishing House "Lan", 2004. - 384 p.]. This biochemical reaction proceeds actively in the liver, kidneys and intestinal mucosa. In addition to these organs, high amounts of xanthine oxidase are found in blood and milk. However, a number of factors interfere with the reliable determination of the enzyme in serum. In addition, the question arises about the very relationship between the activity of the enzyme (especially in such a narrow interval) and the presence of a pathological condition in the body. The method is interesting, but it only allows you to assign a person to a risk group, and not to diagnose a specific pathology in him.

Известен способ диагностики нарушений гепетобилиарной системы у новорожденных детей и детей раннего возраста из группы перинатального риска. Метод также, как и предыдущий, относится к медицине. Характеризуется тем, что у детей в первые 12 месяцев жизни определяют активность ксантиноксидазы в сыворотке крови. При значениях активности фермента 10,2 нмоль/(с·мл) и ниже диагностируют морфофункциональные нарушения гепатобилиарной системы, обусловленные поражением паренхиматозной ткани печени. По мнению авторов, использование данного способа позволяет поставить диагноз на ранних сроках у детей, перенесших перинатальную гипоксию.A known method for the diagnosis of disorders of the hepatobiliary system in newborns and young children from the perinatal risk group. The method also, like the previous one, relates to medicine. It is characterized by the fact that in children in the first 12 months of life, the activity of xanthine oxidase in the blood serum is determined. With enzyme activity values of 10.2 nmol / (s · ml) and lower, morphofunctional disorders of the hepatobiliary system caused by damage to the parenchymal liver tissue are diagnosed. According to the authors, the use of this method allows you to make a diagnosis in the early stages in children after perinatal hypoxia.

Способ страдает недостатками предыдущего. Кроме того, в данном случае речь вообще не идет о «норме», поскольку все дети заведомо перенесли перинатальную гипоксию.The method suffers from the disadvantages of the previous one. In addition, in this case we are not talking about the “norm”, since all children knowingly suffered perinatal hypoxia.

[Пат. РФ №2389029, G01N 33/68, опубл. 10.05.10].[Pat. RF №2389029, G01N 33/68, publ. 05/10/10].

Известен способ оценки микроэлементного статуса региона, осуществляемый путем биоиндикации территории, при этом в качестве биоиндикаторов используют мышечную ткань диких копытных животных и их сельскохозяйственных видов-аналогов, определяют содержание в ней микроэлементов, сравнивают полученные результаты с критическими уровнями содержания элементов в пищевых продуктах, выход за границы которых свидетельствует об ухудшении микроэлементного статуса региона. Способ апробирован на примере 4 элементов: Zn, Cu, Mn, Se.A known method for assessing the microelement status of a region is carried out by bioindicating the territory, while the muscle tissue of wild ungulates and their agricultural analogs are used as bioindicators, the content of trace elements in it is determined, the results obtained are compared with critical levels of elements in food products, the boundaries of which indicate a deterioration in the microelement status of the region. The method is tested on the example of 4 elements: Zn, Cu, Mn, Se.

Недостатком способа является проведение сложной биопсии внутренних органов, связанные с этим материальные затраты и потеря продуктивности животных.The disadvantage of this method is the conduct of a complex biopsy of internal organs, the associated material costs and loss of animal productivity.

[Пат. РФ №2280869, G01N 33/50, опубл. 23.07.06].[Pat. RF №2280869, G01N 33/50, publ. 07/23/06].

Согласно пат. РФ №2477483 (G01N 33/50, опубл. 10.03.2013), разработанному ранее нами и взятому за прототип, способ диагностики хронических микроэлементозов сельскохозяйственных копытных животных характеризуется отбором образцов шерсти путем настрига ее с кисти хвоста, квартованием их до получения усредненной пробы в количестве 1,0-1,4 г, пробоподготовкой образца, включающей многократную обработку его в бидистиллированной воде при 30-40°C при постоянном шутелировании, последующую сушку при 105-110°C до воздушно-сухого состояния, озолением пробы в смеси концентрированной азотной и хлорной кислот, анализом концентраций микроэлементов и сравнением полученных результатов с данными критических концентраций элементов, по выходу за пределы которых судят от наличии заболевания. Анализ концентраций микроэлементов проводят методом атомно-адсорбционной спектроскопии, а для оценки полученных результатов используют данные верхних критических концентраций для стронция и меди, равные 10-11 мг/кг, для молибдена, свинца, ртути - 0,20-0,26 мг/кг, а для кадмия - 0,033 мг/кг.According to US Pat. RF №2477483 (G01N 33/50, publ. 03/10/2013), previously developed by us and taken as a prototype, a method for the diagnosis of chronic microelementoses of agricultural ungulates is characterized by taking wool samples by cutting it from the tail of the tail, quarting them to obtain an average sample in quantity 1.0-1.4 g, sample preparation of the sample, including repeated processing in bidistilled water at 30-40 ° C with constant jelling, subsequent drying at 105-110 ° C to an air-dry state, by ashing the sample in a concentrated mixture nitric and perchloric acids, an analysis of the concentrations of trace elements and a comparison of the results with data on critical concentrations of elements, beyond which are judged from the presence of the disease. The analysis of trace element concentrations is carried out by atomic absorption spectroscopy, and the upper critical concentrations for strontium and copper equal to 10–11 mg / kg and for molybdenum, lead, and mercury — 0.20–0.26 mg / kg, are used to evaluate the results. and for cadmium - 0,033 mg / kg.

Способ апробирован на примере определения Cu, Mo, Sr, Pb, Cd, однако возможность оценки не только Cu-Mo и Mo-W дисбаланса в организме копытных животных отсутствовала. Не обеспечивалась также возможность рассмотрения антагонистических взаимосвязей указанных химических элементов в среде обитания.The method was tested on the example of determination of Cu, Mo, Sr, Pb, Cd, however, the possibility of assessing not only Cu-Mo and Mo-W imbalances in the body of ungulates was absent. Nor was it possible to consider the antagonistic relationships of these chemical elements in the environment.

Задачей изобретения является также расширение числа видов биологических индикаторов в прижизненной диагностике микроэлементного дисбаланса у сельскохозяйственных копытных животных и повышение репрезентативности результатов оценки среды их обитания.The objective of the invention is to expand the number of types of biological indicators in the in vivo diagnosis of microelement imbalance in agricultural ungulates and increase the representativeness of the results of the assessment of their habitat.

Поставленная задача решается тем, что в способе биохимической диагностики дисбаланса Cu, Mo и W у сельскохозяйственных копытных животных, включающем подготовку проб биоиндикаторов, определение в них содержания микроэлементов и оценку полученных результатов, в качестве биоиндикаторов используют образец пахты, выделенный из молока сельскохозяйственных копытных животных, определяют в нем валовое содержание меди, молибдена и вольфрама, находят отношение валовых содержаний Cu/Mo и Mo/W, причем при значениях отношения Cu/Mo, не превышающих 1, а отношения Mo/W, не превышающих 250, считают, что дисбаланс микроэлементов в организме животных и среде их обитания отсутствует, а при превышении указанных значений диагностируют наличие микроэлементного дисбаланса.The problem is solved in that in the method of biochemical diagnosis of the imbalance of Cu, Mo and W in agricultural ungulates, including the preparation of samples of bioindicators, determining the content of trace elements in them and evaluating the results obtained, a buttermilk sample extracted from milk of agricultural ungulates is used as bioindicators, determine in it the gross content of copper, molybdenum and tungsten, find the ratio of the gross contents of Cu / Mo and Mo / W, and with values of the ratio Cu / Mo not exceeding 1, and the ratio Mo / W, not exceeding 250, consider that there is no imbalance of microelements in the animal organism and their habitat, and if these values are exceeded, the presence of microelement imbalance is diagnosed.

Обычно подготовку пробы биоиндикатора ведут путем отстаивания образца молока в холодильной камере в течение не менее 24 час при температуре не более 3-5°C, последующего отделения жировой составляющей молока, сепарирования, отделения масла и отбора образца пахты. Целесообразно образцы молока отбирать у не менее 1% лактирующих особей дойного стада, а для установления микроэлементного дисбаланса региона отбирать не менее 3 образцов молока на 1000 га сельскохозяйственных угодий.Typically, a bio-indicator sample is prepared by sedimenting a milk sample in a refrigerator for at least 24 hours at a temperature of no more than 3-5 ° C, followed by separation of the fat component of milk, separation, oil separation and buttermilk sampling. It is advisable to take milk samples from at least 1% of the lactating individuals of the dairy herd, and to establish the microelement imbalance in the region, take at least 3 milk samples per 1000 ha of agricultural land.

Определение содержания микроэлементов ведут методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой.The determination of trace elements is carried out by mass spectrometry with inductively coupled argon plasma.

У лактирующих самок сельскохозяйственных копытных, обычно это крупный рогатый скот, берется образец молока объемом не менее 500 мл. Для статистически достоверного диагностирования микроэлементного дисбаланса у животных достаточно отобрать образцы молока у 1% лактирующих особей дойного стада (но не менее 3 особей - в случае небольшого хозяйства). Для уверенной констатации регионального микроэлементного дисбаланса необходимо исследовать не менее чем по 3 образца молока на каждую 1000 га сельскохозяйственных угодий (сенокосы и выпасы). При этом алиментарная привязка животных должна быть при отсутствии привозных комбикормов.Lactating females of agricultural ungulates, usually cattle, take a sample of milk with a volume of at least 500 ml. For a statistically reliable diagnosis of microelement imbalance in animals, it is enough to take milk samples from 1% of lactating individuals of the dairy herd (but not less than 3 individuals in the case of a small farm). To be sure of the regional microelement imbalance, it is necessary to study at least 3 milk samples for every 1000 ha of agricultural land (hayfields and pastures). In this case, the alimentary binding of animals should be in the absence of imported feed.

Пахта стоит отдельно от других молочных продуктов, потому, что получают ее не из молока, как всю остальную кисломолочную продукцию, а путем сбивания (или пахтанья) масла из сливок или сметаны. В результате этого процесса получается мутная, кисловатая на вкус жидкость, которая многими своими свойствами похожа на сыворотку, которая содержит полезные, биологически активные вещества.Buttermilk is separate from other dairy products, because they get it not from milk, like all other dairy products, but by churning (or churning) butter from cream or sour cream. As a result of this process, a turbid, sour-tasting liquid is obtained, which, in many of its properties, is similar to serum, which contains useful, biologically active substances.

В пахте есть белки, жиры, молочный сахар - лактоза, органические кислоты. Много в ней различных элементов - калия, натрия, кальция и магния, фосфора и железа, а также витамины группы B, витамины E и PP и даже немного витамина C.Buttermilk contains proteins, fats, milk sugar - lactose, organic acids. There are many different elements in it - potassium, sodium, calcium and magnesium, phosphorus and iron, as well as B vitamins, vitamins E and PP, and even a little vitamin C.

Пахта в большом количестве содержит Cu-Mo-ксантиноксидазу, а также открытый нами ранее новый (для высших млекопитающих) фермент - W-ксантиноксидазу. Исследования нашей лаборатории показали, что для повышения достоверности оценки Cu/Мо дисбаланса среды обитания необходимы данные соотношения Mo/W. [Ермаков В.В., Тютиков С.Ф., Данилова В.Н. и др. Связь меди, молибдена и вольфрама в биогеохимической пищевой цепи // Материалы VII Междунар. начно-практ. конф. «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (5-7 октября 2012 г.). Т.1. С.435-441].Buttermilk in large quantities contains Cu-Mo-xanthine oxidase, as well as the previously discovered new (for higher mammals) enzyme, W-xanthine oxidase. Our laboratory studies have shown that to increase the reliability of the assessment of the Cu / Mo habitat imbalance, these Mo / W ratios are needed. [Ermakov V.V., Tyutikov S.F., Danilova V.N. and others. The relationship of copper, molybdenum and tungsten in the biogeochemical food chain // Materials VII Intern. initial-practical. conf. “Heavy metals and radionuclides in the environment” (October 5-7, 2012). T.1. S.435-441].

В полиэтиленовой или стеклянной таре с завинчивающейся крышкой он доставляется в лабораторию, где производится его дальнейшая пробоподготовка.In a plastic or glass container with a screw cap, it is delivered to the laboratory, where it is further sampled.

Пробоподготовку производят в два этапа:Sample preparation is carried out in two stages:

Первый этап (первичная пробоподготовка):The first stage (initial sample preparation):

1. Молоко выдерживают в холодильнике в течение не менее 24 часов при 3-5°C.1. Milk is kept in the refrigerator for at least 24 hours at 3-5 ° C.

2. Аккуратно снимают сливки в количестве не менее 50 мл.2. Carefully skim cream in an amount of at least 50 ml.

3. Используя шюттель-аппарат отделяют сливочное масло.3. Using a shuttle apparatus, the butter is separated.

4. Отбирают образец пахты (полупрозрачная белесая жидкость, остающаяся после отделения масла) объемом не менее 20 мл, который поступает на второй этап аналитической пробоподготовки.4. A sample of buttermilk (a translucent whitish liquid remaining after separation of the oil) is taken with a volume of at least 20 ml, which enters the second stage of analytical sample preparation.

Аналитическую пробоподготовку и приборное определение меди, молибдена и вольфрама производят согласно МУК 4.1.1483-03 от 29.06.2003 г.«Методы контроля. Химические факторы. Определение содержания химических элементов в диагностируемых биосубстратах, препаратах и биологически активных добавках методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой». Полученные данные усредняют общепринятыми математическими методами и определяют отношение валовых содержаний Cu/Мо и Mo/W. При значениях Cu/Mo-отношения не менее 1, а Mo/W-отношения не менее 250 считают, что дисбаланс химических элементов в организме животных и среде их обитания отсутствует. При превышении указанных критических значений диагностируют наличие микроэлементного дисбаланса.Analytical sample preparation and instrument determination of copper, molybdenum and tungsten are carried out in accordance with MUK 4.1.1483-03 dated 06/29/2003 “Control methods. Chemical factors. "Determination of the content of chemical elements in diagnosed biosubstrates, preparations and biologically active additives by mass spectrometry with inductively coupled argon plasma." The data obtained are averaged by conventional mathematical methods and determine the ratio of the total contents of Cu / Mo and Mo / W. For Cu / Mo ratios of at least 1, and Mo / W ratios of at least 250, it is believed that there is no imbalance of chemical elements in the animal body and their environment. If these critical values are exceeded, the presence of microelement imbalance is diagnosed.

Пример 1Example 1

В АОЗТ «Ника» Чернянского района Белгородской области у 10 коров дойного стада были отобраны образцы молока (по 500 мл). Для анализа использовали по 50 мл полученной пахты. Результаты анализа концентраций микроэлементов в пахте дали следующие результаты (мкг/л): Cu - от 102,3 до 148,1; Мо - от 73,3 до 109,2 и W - от 0,1 до 0,4. Использовали масс-спектрометрический метод анализа.Milk samples (500 ml each) were taken from AOZT Nika, Chernyansky District, Belgorod Region, at 10 cows of the dairy herd. For analysis, 50 ml of the obtained buttermilk was used. The results of the analysis of the concentrations of trace elements in buttermilk gave the following results (μg / L): Cu - from 102.3 to 148.1; Mo is from 73.3 to 109.2 and W is from 0.1 to 0.4. Used mass spectrometric method of analysis.

Отношение Cu/Мо находилось в пределах 1,4-1,7, a Mo/W - в пределах 733-273. Исходя из вычисленных среднестатистических отношений химических элементов констатируем:The ratio Cu / Mo was in the range 1.4-1.7, and Mo / W was in the range 733-273. Based on the calculated average statistical relations of chemical elements, we state:

1) отсутствие у коров хронического Cu-Мо и Mo-W дисбаланса,1) the lack of cows chronic Cu-Mo and Mo-W imbalance,

2) отсутствие хронического Cu-Мо и Mo-W дисбаланса в среде их обитания.2) the absence of chronic Cu-Mo and Mo-W imbalance in their environment.

Пример 2.Example 2

На рынке г. Тырныауз Эльбрусского района Кабардино-Балкарской Республики было куплено молоко местных коров (количество образцов 6). Площадь выпаса и сенокоса не превышает 1500 га. Количество субстанций в пробах и метод анализа аналогичны примеру 1. Результаты анализа концентраций микроэлементов в пахте дали следующие результаты (мкг/л): Cu - от 583,3 до 702,1; Мо - от 697,7 до 893,2 и W - от 3,8 до 4,8. Исходя из вычисленных отношений концентраций химических элементов, констатируем 1) наличие у коров хронического Cu-Мо и Mo-W дисбаланса и 2) наличие хронического Cu-Мо и Mo-W дисбаланса в среде их обитания.At the Tyrnyauz market in the Elbrus region of the Kabardino-Balkarian Republic, milk of local cows was purchased (number of samples 6). The area of grazing and haying does not exceed 1,500 ha. The number of substances in the samples and the analysis method are similar to example 1. The results of the analysis of the concentrations of trace elements in buttermilk gave the following results (μg / l): Cu - from 583.3 to 702.1; Mo is from 697.7 to 893.2 and W is from 3.8 to 4.8. Based on the calculated ratios of concentrations of chemical elements, we ascertain 1) the presence of chronic Cu-Mo and Mo-W imbalance in cows and 2) the presence of chronic Cu-Mo and Mo-W imbalance in their environment.

Таким образом, данный метод диагностики позволяет прижизненно устанавливать наличие у животных микроэлементного дисбаланса различной этиологии, а равно и устанавливать нарушение естественных соотношений элементов в среде их обитания. Он сравнительно прост и позволяет практически единовременно обследовать значительное количество животных и крупный регион в целом.Thus, this diagnostic method allows in vivo to establish the presence in animals of microelement imbalance of various etiologies, as well as to establish a violation of the natural ratios of elements in their environment. It is relatively simple and allows you to examine a significant number of animals and a large region as a whole almost simultaneously.

Способ может быть использован для экологического картирования, выявления неблагоприятных участков исследуемых регионов и дифференцированной оценки загрязнения регионов вольфрамом.The method can be used for environmental mapping, identifying adverse areas of the studied regions and differentiated assessment of regional pollution by tungsten.

Claims (5)

1. Способ биохимической диагностики дисбаланса Cu, Mo и W у сельскохозяйственных копытных животных, включающий подготовку проб биоиндикаторов, определение в них содержания микроэлементов и оценку полученных результатов, отличающийся тем, что в качестве биоиндикаторов используют образец пахты, выделенный из молока сельскохозяйственных копытных животных, определяют в нем валовое содержание меди, молибдена и вольфрама, находят отношение валовых содержаний Cu/Mo и Mo/W, причем при значениях отношения Cu/Mo, не превышающих 1, а отношения Mo/W, не превышающих 250, считают, что дисбаланс микроэлементов в организме животных и среде их обитания отсутствует, а при превышении указанных значений диагностируют наличие микроэлементного дисбаланса.1. The method of biochemical diagnosis of the imbalance of Cu, Mo and W in agricultural ungulates, including the preparation of samples of bioindicators, determining the content of trace elements in them and evaluating the results, characterized in that as a bioindicator use a sample of buttermilk isolated from milk of farm ungulates in it, the gross content of copper, molybdenum and tungsten, find the ratio of the gross contents of Cu / Mo and Mo / W, and with Cu / Mo ratios not exceeding 1, and Mo / W ratios not exceeding 250, they believe that there is no imbalance of microelements in the animal organism and their habitat, and if these values are exceeded, the presence of microelement imbalance is diagnosed. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку пробы биоиндикатора ведут путем отстаивания образца молока в холодильной камере в течение не менее 24 час при температуре 3-5°C, последующего отделения жировой составляющей молока, сепарирования, отделения масла и отбора образца пахты.2. The method according to claim 1, characterized in that the preparation of the bio-indicator sample is carried out by settling a milk sample in the refrigerator for at least 24 hours at a temperature of 3-5 ° C, followed by separation of the fat component of milk, separation, separation of oil and sampling buttermilk. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что образцы молока отбирают у не менее 1% лактирующих особей дойного стада.3. The method according to claim 1, characterized in that milk samples are taken from at least 1% of the lactating individuals of the dairy herd. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для установления микроэлементного дисбаланса региона берут не менее 3 образцов молока на 1000 га сельскохозяйственных угодий.4. The method according to claim 1, characterized in that at least 3 milk samples per 1000 ha of agricultural land are taken to establish the trace element imbalance in the region. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение содержания микроэлементов ведут методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой. 5. The method according to claim 1, characterized in that the determination of trace elements is conducted by mass spectrometry with inductively coupled argon plasma.
RU2013145443/15A 2013-10-10 2013-10-10 Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals RU2542436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145443/15A RU2542436C1 (en) 2013-10-10 2013-10-10 Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145443/15A RU2542436C1 (en) 2013-10-10 2013-10-10 Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2542436C1 true RU2542436C1 (en) 2015-02-20

Family

ID=53289016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145443/15A RU2542436C1 (en) 2013-10-10 2013-10-10 Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542436C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643590C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Method for bioggeochemical phytoindication of territories status
RU2754119C1 (en) * 2020-11-03 2021-08-26 Марина Вячеславовна Степанова Centile scales for estimating the content of chemical elements in the fur of rodents

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005019423A2 (en) * 2003-08-18 2005-03-03 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Methods and compositions comprising fatp5 for use in the diagnosis and treatment of metabolic disorders
RU2477483C1 (en) * 2012-02-28 2013-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Method to diagnose chronical microelementosis of farm hoofed animals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005019423A2 (en) * 2003-08-18 2005-03-03 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Methods and compositions comprising fatp5 for use in the diagnosis and treatment of metabolic disorders
RU2477483C1 (en) * 2012-02-28 2013-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Method to diagnose chronical microelementosis of farm hoofed animals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОПЫЛ Н.И. Диагностика и профилактика микроэлементозов у крупного рогатого скота в хозяйствах Восточного Полесья УССР. Автореф. д.к.в.н. Киев, 1985, с.1-22. . *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643590C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Method for bioggeochemical phytoindication of territories status
RU2754119C1 (en) * 2020-11-03 2021-08-26 Марина Вячеславовна Степанова Centile scales for estimating the content of chemical elements in the fur of rodents

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Klinkon et al. Values of blood variables in calves
Ruckman et al. Effects of exercise on iron and copper metabolism in rats
Akinrinmade et al. Hematological and serum biochemical indices of West African dwarf goats with foreign body rumen impaction
Erdogan et al. Seasonal and locational effects on serum, milk, liver and kidney chromium, manganese, copper, zinc, and iron concentrations of dairy cows
RU2542436C1 (en) Method of biochemical diagnostics of microelement imbalance in agricultural ungulate animals
Jesuthasan et al. Assessment of changes in physiological markers in different body fluids at rest and after exercise
Al-Gamal Blood biochemical profile of young and adult racing pigeons (Columba livia domestica) in Egypt
RU2477483C1 (en) Method to diagnose chronical microelementosis of farm hoofed animals
Nafisat et al. Effect of breed, sex, age and season on the haematological parameters of sheep in Bauchi state, Nigeria
Samimi Changes of clinical, electrolytes, acute phase proteins, and some cardiovascular biomarkers in lambs and kids from birth to 2 days of age
Tyutikov et al. Geographic variation of the content of microelements and biochemical indices in cattle blood and milk
Polkovnichenko et al. Comprehensive diagnosis of selenium and iodine deficiencies in golden manchurian quails and gray-speckled guinea fowls risen in the astrakhan region
RU2689678C1 (en) Method for increasing reproduction capacity of meat breeds cows
RU2675704C1 (en) Method for evaluating the speed characteristics of horses of trotting breeds by elemental composition of hair
Eltahir et al. Serum biochemistry parameters in the Omani racing Arabian camels (Camelus dromedarius)
Martini et al. Milk composition, fatty acids profile and fat globule size of bottlenose dolphin (Tursiops truncatus, Montagu 1821) milk at early lactation
Bouda et al. Blood acid–base and plasma electrolyte values in healthy ostriches: The effect of age and sex
RU2763349C1 (en) Method for predicting the growth potential of rams by the activity of serum alkaline phosphatase
Safonov et al. Retrospective diagnosis of intrauterine diselementosis in newborn calves
Maji et al. Standardization of Methodology to Determine Nitrogen, Total Reducing Sugar, Crude Lipid and Urea Content in Panchgavya Formulation
Durak et al. Investigation of serum trace element levels in sheep in diyarbakir province and districts
Al-Zubaidy et al. Investigation on serum trace element status (copper; iron and zinc) in Iraqi camels (Camelus dromedaries).
Joy et al. EVALUATION OF URINARY CRYSTALS IN DOG AT DHAKA METROPOLITAN AREA, DHAKA, BANGLADESH
Cork et al. chapter 7 Clinical chemistry
TERASAWA et al. Influence of diet on hematological characteristics in bottlenose dolphins