О перспективности нанопрепаратов на основе сплавов микроэлементов-антагонистов (на примере Fe и Co)

Автор: Сизова Е.А., Мирошников С.А., Лебедев С.В., Кудашева А.В., Рябов Н.И.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Биологические основы кормопроизводства, кормовые добавки

Статья в выпуске: 4 т.51, 2016 года.

Бесплатный доступ

Проблема совместного использования элементов-антагонистов в питании сельскохозяйственных животных решается через раздельное скармливание препаратов микроэлементов или за счет увеличения дозировок. Уникальные свойства наноматериалов позволили нам предположить перспективность альтернативных решений на основе объединения мироэлементов-антагонистов в один препарат, представляющий собой ультрадисперсный порошок их сплавов. В представляемой работе мы впервые сравнили рост, гематологические и биохимические показатели у цыплят-бройлеров отечественного кросса Смена 7 при скармливании индивидуальных солей двух микроэлементов либо их сплава в наноразмерной форме. Выбор пары антагонистов (железо и кобальт) определялся одинаковым механизмом их абсорбции в кишечнике. Источниками железа и кобальта, использованными в качестве минеральной добавки, служили соли FeSO4х 7H2O и CoCl2 (I группа бройлеров) или полученные наночастицы (d = 62,5±0,6 нм) сплава этих металлов (II группа бройлеров). Вычисление выраженного в процентах отношения, характеризующего прирост общего пула микроэлемента в организме к величине их поступления с кормом, показало, что по железу в варианте с наночастицами сплава (по сравнению с чистым железом) превышение составило до 50,0 %, по кобальту - 34,7 %. Биологический смысл полученной величины, выраженной в граммах, - это количество, которое откладывается в организме птицы, в расчете на 100 г элемента, поступившего с кормом. При этом отмечали повышение интенсивности роста цыплят и изменения в метаболизме. За период опыта прирост живой массы в I группе превысил контроль на 6 % (р ≤ 0,05), во II - на 11 % (р ≤ 0,001). Затраты корма на выращивание в контрольной группе составили 2,48 кг, что на 9,3 и 13,7 % больше, чем соответственно в I и II группах. Использование сплава Co-Fe увеличило прирост живой массы на 4,1 % (р ≤ 0,05) по сравнению с таковым в I группе при снижении расхода корма на 4,8 %. В I и II группах содержание креатинина было соответственно на 63,9 % (р ≤ 0,01) и 38,3 % (р ≤ 0,05) выше, чем в контроле. При этом в I группе концентрация мочевины в сыворотке крови, а во II - глюкозы увеличивалась относительно контроля соответственно на 38,5 % (р ≤ 0,05) и 36,5 % (р ≤ 0,05). Вместе с тем выявленное увеличение пула железа во II группе не было сопряжено с достоверным нарастанием концентрации железа в сыворотке крови относительно таковой в I группе (возможно, вследствие гомеостатической регуляции, поскольку избыток железа может привести к генерации активных форм кислорода) с достоверным снижением его концентрации (на 74,3-78,3 % при р ≤ 0,01) в контроле при дефиците железа в рационе. Использование препарата наночастиц сопровождалось увеличением массовой доли аргинина в печени подопытных цыплят - до 8,10±0,105 % по сравнению с контрольным значением 5,05±0,075 % (в литературе описаны ростостимулирующие эффекты L-аргинина).

Еще

Наночастицы железа и кобальта, цыплята-бройлеры, интенсивность роста, химические элементы

Короткий адрес: https://sciup.org/142213963

IDR: 142213963   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2016.4.553rus

Список литературы О перспективности нанопрепаратов на основе сплавов микроэлементов-антагонистов (на примере Fe и Co)

  • Goyer R.A. Toxic and essential metal interactions. Annu. Rev. Nutr., 1997, 17: 37-50.
  • Нотова С.В., Мирошников С.А., Болодурина И.П., Дидикина Е.В. Необходимость учета региональных особенностей в моделировании процессов межэлементных взаимодействий в организме человека. Вестник Оренбургского государственного университета, 2006, S2: 59-63.
  • Xin W., Xugang S., Xie C., Li J., Hu J., Yin Y.-l., Deng Z.-y. The acute and chronic effects of monosodium l-glutamate on serum iron and total iron-binding capacity in the jugular artery and vein of pigs. Biol. Trace. Elem. Res., 2013, 153: 191-195 ( ) DOI: 10.1007/s12011-013-9668-x
  • Суханова О.Н., Мирошников С.А., Кван О.В. Влияние группы факторов на обмен химических элементов в организме. Вестник мясного скотоводства, 2011, 3(64): 87-92.
  • Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А., Скальная М.Г., Громова О.А. Иммунофармакология микроэлементов. М., 2000.
  • Huang R.L., Yin Y.L., Wu G.Y., Zhang Y.G., Li T.J., Li L.L., Li M.X., Tang Z.R., Zhang J., Wang B., He J.H., Nie X.Z. Effect of dietary oligochitosan supplementation on ileal digestibility of nutrients and performance in broilers. Poultry Sci., 2005, 84(9): 1383-1388 ( ) DOI: 10.1093/ps/84.9.1383
  • Fang R.J., Yin Y.L., Wang K.N., He J.H., Chen Q.H., Fan M.Z., Wu G.Y. Comparison of the regression analysis technique and the substitution method for the determination of true phosphorus digestibility and faecal endogenous phosphorus losses associated with feed ingredients for growing pigs. Livestock Sci., 2007, 109: 251-254 ( ) DOI: 10.1016/j.livsci.2007.01.108
  • Reddy M.B., Hurrell R.F., Cook J.D. Estimation of nonheme-iron bioavailability from meal composition. Am. J. Clin. Nutr., 2000, 71(4): 937-943.
  • Лазарев М.И., Енилеев Р.Х. Витаминно-минеральный комплекс. Патент РФ 2195269. Российская Федерация А61К31/00. Заявл. 14.02.2001. Опубл. 27.12.2002. Бюл. № 26.
  • Lind T., Lönnerdal B., Stenlund H., Gamayanti I., Ismail D., Seswandhana R., Persson L.A. A community based randomized controlled trial of iron and zinc supplementation in Indonesian infants: effects on growth and development. Am. J. Сlin. Nutr., 2004, 80: 729-736.
  • Ших Е.В., Раменская Г.В., Гребенщикова Л.Ю. Всасывание цинка при приеме в составе различных витаминно-минеральных комплексов. Лечебное дело, 2010, 4: 17-22.
  • Богословская О.А., Сизова Е.А., Полякова В.С., Мирошников С.А., Лейпунский И.О., Ольховская И.П., Глущенко Н.Н. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных. Вестник Оренбургского государственного университета, 2009, 2: 124-127.
  • Никонов И.Н., Фолманис Ю.Г., Фолманис Г.Э., Коваленко Л.В., Лаптев Г.Ю., Егоров И.А., Фисинин В.И., Тананаев И.Г. Наноразмерное железо -кормовая добавка для сельскохозяйственной птицы. Доклады академии наук, 2011, 440(4): 565-569.
  • Распопов Р.В., Трушина Э.Н., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А. Биодоступность наночастиц оксида железа при использовании их в питании. Результаты экспериментов на крысах. Вопросы питания, 2011, 80(3): 25-30.
  • Куренева В.П., Егоров И.А., Федоров Ю.И., Глущенко Н.Н., Фаткуллина Л.Д. Способ кормления цыплят. Патент СССР 1346114. Союз Советских Социалистических Республик А23К. Заявл. 24.07.84. Опубл. 23.10.87. Бюл. № 39.
  • Оробченко А.Л. Токсикокинетика железа в организме кур-несушек при условии хронического поступления с кормом нанокомпозита (Ag, Cu, Fe и двуокись Mn) и солей металлов. Ветеринария, зоотехния и биотехнология, 2014, 10: 26-38.
  • Оробченко А.Л., Романько М.Е., Куцан А.Т. Экспериментально-теоретиче-ское обоснование применения нанокомпозита металлов (Ag, Cu, Fe и двуокись Mn) для кур-несушек при условии хронического поступления с кормом (обобщение экспериментальных исследований). Ветеринария, зоотехния и биотехнология, 2014, 12: 32-40.
  • Фисинин В.И., Егоров И.А., Мухина Н.В., Черкай З.Н. Нанотехнологии в промышленном птицеводстве. Мат. XVII Межд. конф. ВНАП «Инновационные разработки и их освоение в промышленном птицеводстве». Сергиев Посад, 2012: 268-271.
  • Smith R.M. Cobalt. In: Trace elements in human and animal nutrition. V. 1/W. Mertz (ed.). Academic Press, Inc., San Diego, California, 1987: 143-183.
  • Underwood E.J. Cobalt. Nutr. Rev., 1975, 33(3): 65-9.
  • Жигач А.Н., Лейпунский И.О., Кусков М.Л., Стоенко Н.И., Сторожев В.Б. Установка для получения и исследования физико-химических свойств наночастиц металлов. Приборы и техника эксперимента, 2000, 6: 122-127.
  • Фисинин В.И., Егоров И.А., Ленкова Т.Н., Околелова Т.М., Игнатова Г.В., Шевяков А.Н., Панин И.Г., Гречишников В.В., Ветров П.А., Афанасьев В.А., Пономаренко Ю.А. Методические указания по оптимизации рецептов комбикормов для сельскохозяйственной птицы. ВНИТИП. М., 2009.
  • Aslam M.F., Frazer D.M., Faria N., Bruggraber S.F., Wilkins S.J., Mirciov C., Powell J.J., Anderson G.J., Pereira D.I. Ferroportin mediates the intestinal absorption of iron from a nanoparticulate ferritin core mimetic in mice. FASEB J., 2014, 28(8): 3671-3678 ( ) DOI: 10.1096/fj.14-251520
  • Arosio P., Carmona F., Gozzelino R., Maccarinelli F., Poli M. The importance of eukaryotic ferritins in iron handling and cytoprotection. Biochem. J., 2015, 472(1): 1-15 ( ) DOI: 10.1042/BJ20150787
  • Liu X., Theil E.C. Ferritin as an iron concentrator and chelator target. Ann. NY Acad. Sci., 2005, 1054: 136-140.
  • Hurrell R.F. Safety and efficacy of iron supplements in malaria-endemic areas. Ann. Nutr. Metab., 2011, 59: 64-66.
  • Lomer M.C., Cook W.B., Jan-Mohamed H.J., Hutchinson C., Liu D.Y., Hider R.C., Powell J.J. Iron requirements based upon iron absorption tests are poorly predicted by haematological indices in patients with inactive inflammatory bowel disease. Br. J. Nutr., 2012, 107: 1806-1811 ( ) DOI: 10.1017/S0007114511004971
  • Pereira D.I., Mergler B.I., Faria N., Bruggraber S.F., Aslam M.F., Poots L.K., Prassmayer L., Lonnerdal B., Brown A.P., Powell J.J. Caco-2 cell acquisition of dietary iron (III) invokes a nanoparticle at endocytic pathway. PLoS ONE, 2013, 8: 81250 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0081250
  • Nemmar A., Beegam S., Yuvaraju P., Yasin J., Tariq S., Attoub S., Ali B.H. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles acutely promote thrombosis and cardiac oxidative stress and DNA damage in mice. Part. Fibre Toxicol., 2016, Apr 30, 13(1): 22 ( ) DOI: 10.1186/s12989-016-0132-x
  • Latunde-Dada G.O., Pereira D.I., Tempest B., Ilyas H., Flynn A.C., Aslam M.F., Simpson R.J., Powell J.J.A nanoparticulate ferritin-core mimetic is well taken up by HuTu 80 duodenal cells and its absorption in mice is regulated by body iron. J. Nutr., 2014, 144(12): 1896-1902 ( ) DOI: 10.3945/jn.114.201715
  • Sizova E., Yausheva Е., Kosyn D., Miroshnikov S. Growth enhancing effect of intramuscular injections with nano-and microparticles of elemental iron. Modern Applied Science, 2015, 9(10): 17-26 ( ) DOI: 10.5539/mas.v9n10p17
  • Miroshnikov S.A., Yausheva E.V., Sizova E.A., Miroshnikova E.P., Levahin V.I. Comparative assessment of effect of copper nano-and microparticles in chicken. Oriental Journal of Chemistry, 2015, 31(4): 2327-2336 ( ) DOI: 10.13005/ojc/310461
  • Huang C.C., Tsai S.C., Lin W.T. Potential ergogenic effects of L-arginine against oxidative and inflammatory stress induced by acute exercise in aging rats. Exp. Gerontol., 2008, 43(6): 571-577 ( ) DOI: 10.1016/j.exger.2008.03.002
  • Mostafavi-Pour Z., Zal F., Monabati A., Vessal M. Protective effects of a combination of Quercetin and vitamin E against cyclosporine A-induced oxidative stress and hepatotoxicity in rats. Hepatol. Res., 2008, 38(4): 385-392 ( ) DOI: 10.1111/j.1872-034X.2007.00273.x
  • Wu G., Ott T.L., Knabe D.A., Bazer F.W. Amino acid composition of the fetal pig. J. Nutr., 1999, 129: 1031-1038.
  • Wu G., Knabe D.A., Kim S.W. Arginine nutrition in neonatal pigs. J. Nutr., 2004, 134: 2783S-2790S.
  • Flynn N.E., Meininger C.J., Haynes T.E., Wu G. The metabolic basis of arginine nutrition and pharmacotherapy. Biomed. Pharmacother., 2002, 56: 427-438 ( ) DOI: 10.1016/S0753-3322(02)00273-1
  • McKnight J.R., Satterfield M.C., Jobgen W.S., Smith S.B., Spencer T.E., Meininger C.J., McNeal C.J., Wu G. Beneficial effects of L-arginine on reducing obesity: potential mechanisms and important implications for human health. AminoAcids, 2010, 39(2): 349-357 ( ) DOI: 10.1007/s00726-010-0598-z
  • Fouad A.M., El-Senousey H.K., Yang X.J., Yao J.H. Dietary L-arginine supplementation reduces abdominal fat content by modulating lipid metabolism in broiler chickens. Animal, 2013, 7(8): 1239-1245 ( ) DOI: 10.1017/S1751731113000347
  • Каширина Л.Г., Деникин С.А. Влияние кобальта в наноразмерной форме на физиологические и биохимические процессы в организме кроликов. Вестник Красноярского ГАУ, 2014, 4: 203-207.
Еще
Статья научная