ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Существующие системы классификации минеральных элементов, обнаруженных в организме животных, основываются на одной из трех исходных предпосылок: 1) преимущественной локализации элементов в тех или иных органах и тканях, 2) количественном содержании элементов в организме и 3) их значении для жизнедеятельности.
В основу классификации по распределению элементов в органах и тканях положена «тропность», т. е. органная и тканевая специфичность элементов, или, наоборот, отсутствие таковой. Согласно этой схеме, минеральные элементы разделяют на три группы: 1) локализующиеся в костной ткани (остеотропные); 2) локализующиеся в ретикулоэндотелиальной системе; 3) не обладающие тканевой специфичностью, т. е. равномерно распределяющиеся по тканям организма.
К первой группе элементов относят кальций, магний, стронций, бериллий, фтор, ванадий, барий, титан, радий, свинец и др.; ко второй — железо, медь, марганец, серебро, хром, никель, кобальт, часть лантанидов; к третьей — натрий, калий, серу, хлор, литий, рубидий, цезий.
С физиологической точки зрения эта схема несовершенна. Прежде всего большинство «тропных» элементов не является таковыми в полном смысле слова. Магний, например, концентрируется в костях, но он же представляет собой основной внутриклеточный катион мягких тканей. Фосфор — остеотропный элемент (до 83% его находится в скелете в составе гидроксиапатита), но он входит в состав сложных органических соединений и является непременным компонентом внутренней среды организма.
Кроме того, накопление каких-либо элементов в кости, печени, селезенке и т. д. еще не определяет их значения в развитии и функционировании данного органа. Так, некоторые остеотропные элементы (свинец, бериллий, барий, цирконий, олово, актиниды), по-видимому, не выполняют никакой биологической функции и являются для скелета балластными. Концентрация ряда элементов (например, меди, кобальта) в печени находится в прямой зависимости от поступления их с кормом; для других же элементов (марганец, железо) эта зависимость выражена слабо, хотя содержание их в печени достаточно высокое.
Что касается ретикулоэндотелиальной системы (системы макрофагов), то под этим названием понимают совокупность различных по структуре образований, выполняющих функцию защиты организма от чужеродных частиц или веществ. Сюда относят ретикулярные клетки и эндотелий сосудов в костном мозге, селезенке, лимфатических узлах, легких; особые эндотелиальные (куп-
п
феровские) клетки в капиллярах печени, сходные с ними клетки в мозговом веществе надпочечников и аденогипофизе. Накопление минеральных элементов в этих органах служит не столько доказательством их важности для функции данного органа, сколько показателем их токсичности или бесполезности для организма.
Наконец, имеются элементы, вообще не попадающие ни в одну из перечисленных групп. Это йод, концентрирующийся в щитовидной железе и яичниках, теллур — в почках, мышьяк и сурьма — в эритроцитах, цинк и кадмий — в поджелудочной железе, половых органах, костях.
В целом описанная классификация более полезна для токсикологов и радиобиологов, чем для физиологов.
По классификации, основанной на количественном признаке, все минеральные элементы делят на три группы в соответствии с их содержанием в теле животных: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы (табл. 1).
1. Среднее содержание минеральных элементов в организме сельскохозяйственных животных
| Порядок содержа ния | Концентрация в % к массе тела | Элементы | Группа |
|---|---|---|---|
| П. 100 П. 10-1 П. Ю-» | 1—9 0,1—0,9 0,01—0,09 | Са, Р, К, Na, S, С1 Mg | Макроэлементы |
| П. Ю-з п. 10-* п. Ю - 6 | 0,001—0,009 0,0001—0,0009 0,00001—0,00009 | Fe, Zn, F , Sr, Mo, Cu Br, Si,Cs, J, Mn, Al, Pb Cd, B, Rb | Микроэлементы |
| п. Ю-* и ниже | 0,000001—0,000009 | Se, Co, V, Cr, As, Ni, L i , Ba, T i , Ag, Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Sc, Zr, B i , Sb, U , Th, Rh | Ультрамикро элементы |
П р и м е ч а н и я . 1. Перечислены элементы, содержание которых в организме определено количественно. 2. Более точные данные о концентрации каждого биотического элемента в организме приведены в главе 4.
Система классификации по количественному признаку проста и удобна, но она не дает ответа на главный вопрос — какова биологическая роль того или иного элемента в организме. Кроме того, количественное содержание некоторых элементов в организме может значительно варьировать в зависимости от среды обитания животных, способа питания, видовой принадлежности (это, в частности, относится к фтору, ванадию, селену, стронцию, молибдену, кадмию).
По мнению ряда исследователей, микро- и ультрамикроэлементы вообще не следует отождествлять с минеральными веществами по той причине, что в кормах и животных организмах они содержатся главным образом в виде органиче-
ских соединений или комплексов, обладающих биологической активностью. Однако это обстоятельство, по-видимому, не является основанием для обособления микроэлементов в особую группу биологически активных веществ.
При современном уровне знаний метаболизм любого минерального элемента нельзя рассматривать лишь в аспекте динамики его неорганических солей.
С точки же зрения науки о кормлении животных микроэлементы являются столь же необходимыми компонентами питания, как и другие минеральные элементы, независимо от того, в какой форме они поступают в организм.
Классификация, основанная на биологической роли элементов, представляет наибольший интерес для физиологов, биохимиков и специалистов в области питания животных. Согласно этой классификации, минеральные элементы, обнаруженные в организме животных, делят на три группы: 1) жизненно необходимые (биогенные, биотические элементы), 2) вероятно (условно) необходимые и 3) элементы с малоизученной или неизвестной ролью.
Для большинства млекопитающих животных, в том числе и сельскохозяйственных, эту классификацию можно представить следующим образом:
| Жизненно необходимые элементы | Вероятно необходимые элементы | с малоизученной | Элементы ролью |
|---|---|---|---|
| Кальций Сера | Фтор | Литий | Олово |
| Фосфор Магний | Кремний | Бериллий | Сурьма |
| Калий Железо | Титан | Бор | Цезий |
| Хлор Медь | Ванадий | Скандий | Барий |
| Натрий Кобальт | Хром | Алюминий | Ртуть |
| Цинк | Никель | Галлий | Свинец |
| Марганец | Мышьяк | Германий | Висмут |
| Молибден | Бром | Рубидий | Радий |
| Йод | Стронций | Цирконий | Торий |
| Селен | Кадмий | Серебро | Уран |
Группа биотических элементов включает в себя все макроэлементы, часть микро- и ультрамикроэлементов. Это подтверждает мысль о том, что порядок концентрации того или иного микроэлемента в организме еще не определяет его биологического значения.
Элемент может быть отнесен к группе биотических, если он удовлетворяет следующим требованиям:
постоянно присутствует в организме животных в количествах, сходных у разных индивидуумов;
ткани по содержанию данного элемента всегда располагаются в определенном порядке;
синтетический рацион, не содержащий этого элемента, вызывает у животных характерные симптомы недостаточности и определенные биохимические изменения в тканях;
эти симптомы и изменения могут быть предотвращены или устранены путем добавления данного элемента в экспериментальный рацион.
