вПонятно, что в данном случае речь идет не об окисленной, а о нейтральной сере, входящей в состав серосодержащих аминокислот (дисульфидные связи возникают при окислении SHгрупп двух молекул цистина, расположенных близко друг к другу).
Типичным (и пока единственным) примером роли микроэлемента как специфической интегральной части гормона является наличие йода в структуре тиронинов щитовидной железы. Последняя обладает выраженным сродством к йоду, концентрация которого в железе в 25 раз выше, чем в крови (наличие «йодного насоса» в мембране клеток). Поглощенные йодиды окисляются до атомарного йода, который включается в молекулу белка, образуя моно- и дийодтирозины. При их конденсации образуются тиреоидные гормоны (подробнее см. раздел 6.7.3).
Представляют интерес данные о возможности получения изостерических форм гормонов, где часть атомов заменена другими атомами или неорганическими ионами. Примером может служить замена атомов водорода фтором в тироксине или стероидах. В отношении ряда функций такие фторидные гормоны, по-видимому, более эффективны, чем исходные. Получены синтетические аналоги гормона окситоцина, содержащие вместо серы селен. Они более активны, чем природные гормоны, и лишены нежелательных побочных свойств [17].
О роли фосфора в реализации гормональных воздействий может свидетельствовать его содержание в молекуле так называемого циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Предполагается, что это соединение является уникальным промежуточным компонентом, через который опосредствуется влияние многих гормонов на активность ферментов [18].
Комплексы гормоны — микроэлементы. Примером комплекса гормона с металлом-микроэлементом и участия последнего в конформации белковой молекулы является взаимодействие цинка с гормоном поджелудочной железы — инсулином.
Установлено, что у большинства животных цинк концентрируется в р-клетках островков Лангерганса, где он образует через имидазольные кольца гистидина комплекс с инсулином (при рН 7,3 комплекс содержит 2% Zn).
Димер инсулина (молекулярная масса 12 000) образует с двумя и четырьмя атомами цинка кристаллы. Ромбоэдральные кристаллы гексамера инсулина (молекулярная масса 36000) представляют собой единицы кристаллического инсулина [17]. Предполагают, что цинк способствует как связыванию инсулина с белковыми гранулами р-клеток (т. е. «хранению» гормона), так и освобождению его из этих гранул [25, 26]. При йодировании инсулина в количествах 4—6 атомов йода на молекулу способность гормона связывать цинк подавляется. Этот эффект зависит от замещения в имидазольных кольцах гистидина [17].
Имеются данные, что сродством к инсулину обладает и хром. Трехвалентный хром повышает эффект инсулина в месте его при-
ложения (мембраны клеток). В то же время без инсулина хром и его комплексы инертны. Механизм взаимодействия Сг — инсулин пока не известен [29].
Взаимодействие гормоны — ферменты — ионы металлов. В большинстве случаев процессы гормональной регуляции связаны с воздействием гормонов на функцию ферментных систем. В результате гормональной индукции возрастает скорость синтеза белков, в том числе и специфических ферментов. Данный эффект осуществляется на разных этапах биосинтеза белка [18].
При этом не исключена возможность взаимодействия гормонов с ионами металлов, которые служат компонентами многих ферментных систем (см. предыдущий раздел). Так, установлено, что тироксин может образовывать связи с ионами Cu 2 + , M g 2 + , Мп 2+, Со 2+, Zn 2 + . Возможно, что в данном случае гормон выполняет функцию переносчика ионов.
Синтезированные металлоэнзимы обеспечивают in situ проявление специфической функции гормонов (повышение проницаемости мембран, связывание с рецептором и др.), а также регулируют скорость их синтеза и распада*.
Изменение соотношения ионов, особенно металлов-микроэлементов в крови и межклеточной жидкости при гипофункции или удалении эндокринных органов (эндемический зоб, адреналэктомия, гипофизэктомия и т. д.), возможно, объясняется выпадением указанной «транспортной» функции гормонов. Не исключено, однако, и непосредственное влияние гормонов на перемещение ионов в средах организма вследствие изменения проницаемости мембран клеток или клеточных органелл.
В процессе этих взаимодействий возможно проявление синергизма и антагонизма ионов. Примером может служить нарушение фиксации йода в щитовидной железе и синтеза тироксина при избытке марганца, кобальта, меди или благоприятный эффект кобальта при недостатке йода в рационе [12].
2.3.6. Минеральные элементы и симбиотическая микрофлора
Наряду с непосредственным участием минеральных элементов в поддержании гомеостаза и обменных процессах возможно их косвенное влияние на метаболизм через симбиотическую микрофлору.
Относительно постоянные и благоприятные условия способствуют интенсивной деятельности микрофлоры в разных отделах пищеварительного тракта — в преджелудках и слепой кишке у жвачных, в слепой и ободочной кишках у лошадей, в слепой кишке у свиней и кроликов, в зобе, мышечном желудке и слепых отростках у птиц. Можно утверждать, что нормальное осуществление пищева-
*** Например, процесс самолимитирования организмом тироксина при участии металлоэнзимов печени.**
рительной функции у животных невозможно без деятельности микрофлоры. Особенно это касается жвачных, преджелудки которых населены многочисленной и разнообразной по составу микрофлорой и микрофауной, принимающими активное участие в переваривании корма.
Априори можно утверждать, что микрофлора пищеварительного тракта нуждается в тех же группах питательных веществ (включая минеральные элементы), что и макроорганизм, хотя пути их превращения у симбионтов могут быть принципиально иными.
О важной роли минеральных элементов для деятельности микрофлоры свидетельствуют: 1) увеличение количества и активности отдельных групп микроорганизмов при введении в рацион солей макро- и микроэлементов (в смеси или в отдельности); 2) положительное влияние добавок золы люцерны или меляссы на переваримость жвачными целлюлозы низкокачественных грубых кормов; 3) усиление биосинтеза микробного белка и снижение потерь азота при восполнении дефицита микроэлементов; 4) изменение метаболизма (всасывания и экскреции) минеральных веществ у моногастричных под влиянием ряда антибиотиков, изменяющих соотношение популяций микроорганизмов; 5) более низкая потребность в некоторых минеральных веществах (Mg, Zn, Са, Р) и более высокая их абсорбция у стерильных животных (в частности, цыплят) в сравнении с конвенциональными (т. е. зараженными кишечной микрофлорой); 6) резкое уменьшение содержания водорастворимых фракций микроэлементов в рубцовом содержимом в сравнении с кормом и химусом двенадцатиперстной кишки (связывание микроэлементов микрофлорой).
Очевидно, потребность микрофлоры в макро- и микроэлементах может зависеть от состава рациона. Так, при зерновом рационе быстрорастущие микроорганизмы имеют повышенную потребность в минеральных веществах в сравнении с медленнорастущими, переваривающими в основном грубые корма. При скармливании бобовых культур (богатых микроэлементами) потребность микрофлоры ниже, чем при использовании злаковых культур.
Потребность Рубцовых микроорганизмов в минеральных элементах определяли in vitro с использованием разных вариантов методики «искусственного рубца» (см. обзоры 3, 8, 35). Субстратом служила рубцовая жидкость с добавками или без добавок синтетических источников азота и клетчатки и с разными дозами изучаемых элементов. Критерием эффективности добавок служили: рост числа бактерий, переваривание целлюлозы, образование ЛЖК, уменьшение содержания небелкового азота и увеличение количества азота микроорганизмов.
В этих опытах было установлено, что рубцовые бактерии (иногда их отдельные виды) нуждаются в Са, Р, Na, К, Mg, CI, S, Мп, Си, Со, Fe, Mo, Zn*. По аналогии этот перечень можно распростра-
*** При культивировании отдельных видов микроорганизмов на питательных средах в состав последних также вводят минеральную смесь.**
