Марганец - химический элемент побочной подгруппы VII группы периодической системы. Марганец необходим для жизни растений и животных. Он содержится в определенных количествах во всех тканях, проявляет многочисленные биохимические функции in vito; при его дефиците в организме возникают характерные явления недостаточности, предупреждаемые или излечиваемые введением марганца.
По данным Н.А. Токового и Л.Н. Лапшиной (143), концентрация марганца в теле птицы составляет 0.5-0.65 мг/кг свежей обезжиренной ткани, или 0.40-0.55 мг/кг живой массы. Распространенное мнение о том, что в организме птиц концентрация марганца выше, чем в организме млекопитающих, экспериментально обосновано недостаточно.
По концентрации марганца органы и ткани птиц располагаются в следующем убывающем порядке: печень, кости, гипофиз, поджелудочная железа, почки, перо, семенники, кожа, мозг, мышцы. В плазме крови концентрация марганца несколько выше, чем в цельной крови (соответственно 28-35 и 10-30 мкг%) (80). Величина абсорбции марганца в кишечнике повышается с возрастом цыплят. На величину всасывания оказывают влияние уровень кальция, натрия и железа (155).
Всосавшийся в кишечник марганец поступает в кровь. Из крови он переходит в органы, главным образом в печень, кости и перо, которые являются основными резервными источниками марганца в организме (G.C. Cotzias, 163).
Выведение марганца из организма, по мнению М.Г. Коломийцева и Р. Д. Габовича (78), происходит через желудочно-кишечный канал (частично через стенку кишечника, но чаще с желчью и с поджелудочным соком). Роль марганца в организме, как и роль цинка, многообразна. Он принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, процессах оссификации, оказывает влияние на рост, размножение, кроветворение, функцию желез внутренней секреции. Экспериментально и клинически роль марганца в этих процессах доказана убедительно, однако биохимический механизм его влияния в ряде случаев остается неясным.
По мнению В.Т. Самохина (125), птицы нуждаются в большом количестве марганца для предотвращения и преодоления его недостаточности по сравнению с млекопитающими.
Вместе с тем, птицы не способны синтезировать мочевину и не содержат в тканях фермента аргиназы, постоянной составной частью которой является марганец. Более высокий уровень метаболизма позволяет предполагать, что наиболее важная функция марганца в их организме связана с его участием в окислительно-восстановительных процессах, в первую очередь, в процессах окислительного фосфорилирования. Марганец оказывает влияние на процессы обмена веществ как активатор ряда ферментов, обладает специфическим липотропным действием, повышает интенсивность утилизации жиров в организме и противодействует жировой дегенерации печени (146).
По мнению А.Р. Вальдмана (19), избытка марганца в рационах опасаться не следует. Способ содержания птицы не влияет, по мнению И.А. Мымрина (104), на концентрацию марганца в яйцах.
1.4 Характеристика комплексонов и комплексонатов и их применение в животноводстве
Биологическое действие вещества определяется его способностью воздействовать на динамическое химическое равновесие в системах живых организмов. Влияние на это равновесие обусловлено образованием прочных химических связей с химическими компонентами тканей и клеток, биогенными макромолекулами. Соединения различных элементов проявляют широкий спектр биологического действия: стимулирующее, ингибирующее, токсическое или экологически опасное, определяемое, прежде всего, физическими и химическими свойствами центрального атома (34). Свойства соединений титана определяется, прежде всего, электронным строением его атома Ti:(Ar)3d24 s.
Он располагается в 4-м периоде 4В группы периодической системы Д.И. Менделеева, поэтому для соединения титана в биологических системах характерны особые свойства: участие в реакциях комплексообразования, окислительно-восстановительных, протолитических (гидролиза и полимеризации) (49).
Способность ионов титана выполнять свою роль в активном центре ферментов типа каталаз, пероксидаз и цитохромов определяется его высокой способностью к комплексообразованию, формированию геометрии координированного иона (159).
По данным А.В. Жолнина (48), при взаимодействии ионов металлов в организме с аминокислотами, пептидами, белками, гормонами и нуклеиновыми кислотами образуются эндогенные комплексонаты.
По мнению Н.М. Дятловой (41), В.С. Кожемякина (74), А.В. Жолнина и др. (55), комплексоны это большая группа органических веществ, содержащие в молекуле основные и кислотные центры, а хелатные соединения, образуемые ими при взаимодействии с ионами металлов, называются комплексонатами.
Комплексоны и комплексонаты являются простой моделью более сложных соединений живых организмов: аминокислот, полипептидов, белков, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов и других эндогенных соединений (127).
Критерием жизненной важности элемента для организма является закономерная реакция на его добавку в процессе роста и развития. Комплексоны и комплексонаты металлов являются простой моделью органических соединений биосистем (9,41), они обладают буферным действием, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях комплексообразования (59).
Хелатирование металлов комплексонами преобразует их в нетоксичные, связанные формы, подходящие для изоляции и проникновения через мембраны, транспорта и выведения из организма (68).
Комплексонаты сохраняют способность к комплексообразованию как по лиганду, так и по иону металла, что способствует поддержанию металлолигандного гомеостаза организма (75). Так, комплексные соединения меди с аминокислотами обладают повышенной интенсивностью всасывания, предохраняют от образования труднорастворимых и абсорбируемых в кишечнике лигандов и тем самым играют решающую роль во всасывании меди (63)
Велика роль фосфорсодержащих комплексонатов титана (ФКТ) в поддержании антиокислительного гомеостаза и в защите организма от окислительного стресса (76). Они являются активными регуляторами свободнорадикальных процессов, системой утилизации активных форм кислорода, перекиси водорода и участвуют в окислении субстратов. Их ферментативное действие аналогично и более эффективно действию пероксидаз, каталаз и миелопероксидаз (109).
Нами представлен следующий механизм свободно радикальной реакции окисления субстрата перекиси водорода с участием в качестве фермента комплексоната титана.
RH + OH R + H2O
Субстрат
L L
R + Ti4+ R+ + Ti 3+
OOH OOH
R+ + OH - ROH
Окисленный
субстрат
Дальнейшее протекание радикальной реакции замещения приводит к образованию продуктов более высокой степенью гидроксилирования. Все это определяет эффективность работы комплексоната титана как фермента (57).
Общая схема ферментативного действия соединений титана
2Н TiK + 2H +
2e- H2O
RH2 2Ti4+ O2-
R TiKH2 O
2Ti3+ 2e-
ФКТ-4 выполняет в организме ферментативную функцию и обладает неспецифическим характером действия типа карбоксилазы, полипептидазы и аргиназы. Ферментативное действие определяется, в основном, действием гетеровалентных и полиядерных соединений титана на ферменты клеточной мембраны. Они участвуют в защите организма от “окислительного стресса”, что связано с утилизацией продуктов метаболизма, определяющих неконтролируемый процесс окисления с перекисями, свободными радикалами и другими кислородреактивными частицами, а также в окислении субстратов.
Синтезированные А.В. Жолниным и сотрудниками (56) на кафедре общей и биоорганической химии ЧГМА комплексонаты титана первоначально были апробированы на картофеле. Результаты исследований показали, что фосфорсодержащие комплексонаты титана увеличивают рост и развитие картофеля (урожайность повышается на 30-40%, содержание нитратов уменьшается на 25-30%), нейтрализуется вредное воздействие неблагоприятных экологических факторов.
Исследованиями А.В. Жолнина и др. (53) на лабораторных животных per os установлена средняя летальная доза:
ЛД 50 = 1500-2400 мг комплексоната титана на кг живой массы.
Доза комплексоната, вызывающая патологические изменения, как правило, выше, чем доза простых солей металлов. Металл в комплексе имеет более низкую токсичность (50). Комплексонаты металлов не раздражают слизистую оболочку глаз, не повреждают кожу. Сенсибилизирующие свойства не выявлены, кумулятивные свойства комплексоната титана не выражены, а у некоторых выражены очень слабо. Коэффициент кумуляции равен 0,9-3,0, что указывает на низкую потенциальную опасность хронического отравления препаратами (47).
Соединение титана не обладают токсичным влиянием на животных и человека. Ежедневные добавления к пище собак, даже таких больших доз, как 1 г лимоннокислого титана, не вызывали патологических изменений при длительности опыта в 30 дней (53).
Постоянное присутствие титана в эмбрионе свидетельствует о проницаемости плаценты для циркулирующих в крови соединений титана и его участии в процессах эмбриогенеза. Комплексы титана влияют на воспроизводительные функции свиноматок (42).
По данным В.А. Мальцевой (93), при введении 0,05 мг/кг живой массы титана многоплодие свиноматок повышается на 16%. Выживаемость поросят к отъему увеличивается на 37%, а при дозе 0,15 мг живая масса их повышается на 45,2%.
При этом у поросят отмечается интенсификация анаболических процессов обмена веществ (белкового, липидного и углеводного), улучшение общих физиологических показателей крови. В сыворотке крови повышается концентрация аминного азота, общих липидов, - липопротеидов и снижается содержание мочевины и холестерина (94).
Титан постоянно присутствует в женском молоке в количестве 14,7 мг%, самое высокое содержание в кобыльем молоке, самое низкое - в козьем. Распределение титана в отделах головного мозга неравномерно, наибольшее количество его обнаружено в коре полушарий головного мозга и зрительных буграх (90).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
