Методы изучения минерального обмена у животных

Исследование абсорбции и удержания минеральных элементов в организме путем определения их баланса. В балансовых опытах сравнивают поступление исследуемого элемента с кормом и выделение его из организма с калом и мочой; по разнице определяют количество удержанного элемента (Э) : Э корма — Э кала = абсорбции. Э корма — (Э кала + Э мочи) = удержанию.

Синонимы — усвоение, ретенция. У птиц удержание = Э корма — Э помета.

Величину действительной (истинной) абсорбции, или истинного усвоения, обычным балансовым методом определить нельзя, так как с калом выделяется не только невсосавшийся, но и так называемый эндогенный элемент. Последний представляет собой элемент, уже участвовавший в метаболических процессах и выделившийся в просвет желудочно-кишечного канала либо с пищеварительными соками, либо непосредственно через кишечную стенку.

Определение абсорбции минеральных элементов в разных отделах желудочно-кишечного тракта с помощью инертных веществ. Метод инертных меток позволяет значительно упростить процесс определения видимой, или кажущейся, абсорбции, не прибегая к полному сбору экскретов. Он основан на использовании плохо абсорбируемых веществ (окиси хрома, полиэтиленгликоля, радиоактивного цезия и иттрия и др.), равномерно распределенных в корме. О величине абсорбции судят по соотношению элемент : метка в корме и кале. При убое животных в разные промежутки времени после скармливания метки и исследовании химуса можно определить видимую абсорбцию элемента в различных участках пищеварительного тракта.

То же можно сделать, получая порции химуса из разных отделов кишечника у полифистульного животного.

Общая формула расчетов (Э — исследуемый элемент):

Исследование обмена минеральных элементов с помощью радиоактивных индикаторов. Внедрение этого уникального метода в исследовательскую практику позволило изучить такие стороны минерального метаболизма, которые раньше были недоступны экспериментатору (обмен между пищеварительным трактом и кровью, включение элементов в биополимеры тканей, размеры обменноспособных фондов минеральных элементов в организме, трансплацентарный переход элементов и пр.). Важен тот факт, что радиоизотопы биотических элементов вводятся в организм в индикаторных дозах (в концентрации 0,05·10^-6 или меньше) без увеличения содержания изучаемого элемента в корме или тканях выше физиологического уровня.

Вместе с тем использование радиоиндикаторного метода требует высокого уровня методической подготовки экспериментатора, ибо интерпретация полученных результатов нередко затруднительна.

Так, применение радиоактивных индикаторов (например, ⁴⁵Са или ³²Р) для изучения уровня абсорбции или баланса минеральных элементов может давать завышенные результаты вследствие таких причин: 1) предпочтительного всасывания хорошо растворимых солей радиоизотопов в пищеварительном тракте, 2) процессов изоионного обмена в костной ткани, 3) эндогенной экскреции меченого элемента ниже активных зон абсорбции. Более перспективна в этом плане методика одновременного введения двух радиоизотопов одного и того же элемента (например, ⁴⁵Са и ⁴⁷Са) — одного в вену, другого per os. Процент абсорбированного элемента рассчитывают по отношению количества перорально введенного радиоизотопа, обнаруженного в моче, к количеству, обнаруженному в моче при внутривенном введении.

С помощью радиоактивных индикаторов биотических элементов можно проследить за распределением соответствующих элементов по органам и тканям, но нельзя определить их концентрацию.

Ангиостомия кровеносных сосудов и минеральный анализ крови. Методика вживления нейлоновых или тефлоновых катетеров в кровеносные и лимфатические сосуды животных описана в соответствующих руководствах. Получение и исследование крови из воротной вены в разные фазы пищеварения и сравнение данных с соответствующими показателями в периферической крови позволяют изучить динамику абсорбции минеральных элементов в желудке и кишечнике, формы их связей с веществами-переносчиками, аккумуляцию в печени и других органах.

Перфузия изолированных участков желудка (рубца) и кишечника изотоническими растворами. Этот метод применяют для изучения механизма переноса ионов через кишечную стенку, роли разных отделов кишечника в абсорбции минеральных веществ, взаимодействия элементов в процессе всасывания, влияния гормонов и метаболитов на процессы абсорбции, экскреции минеральных элементов из крови и т. п.

Метод применяют в двух вариантах — in vivo и in vitro. В первом случае используют животных с изолированным желудком (рубцом) по Павлову или с изолированными участками кишечника по Тири, Тири—Велла, Синещекову.

У мелких животных нередко изолируют лигатурами участки кишечника ш vivo в остром опыте.

Во втором случае применяют методику «вывернутых мешочков» с инкубацией последних в буферных растворах с разными концентрациями исследуемого элемента. Этот вариант методики был, в частности, эффективно использован для выяснения механизма активного транспорта кальция через кишечную стенку.

Получение через фистулу содержимого преджелудков (у жвачных) и толстого кишечника с последующим его анализом или инкубацией in vitro в присутствии разных доз макро- или микроэлементов. Этим методом изучают роль микрофлоры пищеварительного тракта животных в трансформации питательных веществ корма и значение минеральных элементов в этих процессах. Обычно используются различные варианты «искусственного рубца» с инкубацией цельного рубцового содержимого или отмытых клеток микроорганизмов в обогащенном буферном растворе.

Исследование содержания макро- и микроэлементов в «критических» органах и тканях (печени, костях, коже и пр.), полученных при убое животных или путем биопсии. Методику убоя используют при работе с лабораторными, мелкими сельскохозяйственными животными и птицей. Для получения достоверных данных необходима однородная популяция и достаточная численность животных (желательно не менее пяти на точку), подбор их по полу и весовым показателям. Эта методика предпочтительна при работе с молодняком.

Преимущество метода биопсии состоит в том, что он позволяет исследовать содержание микроэлементов или ферментов, влияющих на их обмен, у одних и тех же животных при разных физиологических состояниях (в процессе роста, во время беременности и лактации, в летнепастбищный и зимнестойловый периоды и т. д.).

Взятие проб кожи и мышечной ткани затруднений не представляет. То же можно сказать и о пункционной биопсии печени с использованием специального троакара при соответствующем навыке экспериментатора. В частности, в наших опытах систематический (с месячного до 6-месячного возраста телят) отбор проб печени, мышц и кожи не вызывал никаких отклонений в их росте и развитии.

Определение динамики минеральных элементов в пищеварительном тракте животных с внешними кишечными анастомозами. Метод внешних анастомозов позволяет получить представление об обменной функции пищеварительного канала в отношении минеральных веществ. Этим методом было показано, в частности, что некоторые минеральные вещества содержатся в химусе в значительно больших количествах, чем поступает скормом. Интенсивность обмена между пищеварительным трактом и кровью неодинакова в разных его участках и зависит от состава рациона.

Роль пищеварительного тракта в обмене минеральных элементов (данные получены в опыте на корове с дуоденальным анастомозом)

Наличие у жвачных двух анастомозов (дуоденального и илеоцекального) дает возможность проследить за превращениями минеральных веществ в разных звеньях пищеварительного тракта (сложном желудке, тонком и толстом отделах кишечника).

Изучение in vitro или in vivo влияния добавок микроэлементов на ферментативную активность пищеварительных соков. Этим методом получают чистые пищеварительные соки (желудочный, поджелудочный, кишечный) у фистульных животных и изучают их ферментативную активность при разных режимах минерального питания животных или при добавлении в инкубируемую среду (субстрат + сок) различных доз микроэлементов.

Метод позволил установить стимулирующее влияние на активность пищеварительных соков Zn²⁺, Со²⁺, Mn²⁺, Cr³⁺, SeO₃²⁺ и других ионов.