Клиническая биохимия крупного рогатого скота

КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЙ БАЛАНС

В любой клетке животного организма молекулы воды составляют около 99% всех молекул. Поэтому можно признать, что целый ряд биологических наук изучает только 1% всех молекул, входящих в состав данной клетки. Следовательно, вода является приоритетным компонентом организма животного.

Содержание воды в организме взрослого крупного рогатого скота составляет 65% живой массы тела, у новорожденных – 70–80%. Вода является средой, в которой осуществляется транспорт питательных веществ, ферментативные каталитические реакции, образование химической энергии. Поэтому все структурные элементы любой клетки живого организма должны быть адаптированы в отношении физико-химических свойств воды. Различные органы животного для нормальной функции должны избегать резких изменений в количестве воды.

Органы и ткани организма по содержанию в них воды имеют большие различия. Жировая и костная ткани, имеющие низкий метаболический статус, характеризуются низким содержанием воды. Примерно 65% воды в организме животного находится внутриклеточно.

У жвачных содержание воды в пищеварительном тракте может быть равным количеству внутриклеточной воды. В течение суток в желудочно-кишечном тракте коровы содержание воды достигает 120 л, которое в своем большинстве вновь всасывается через стенку кишечника в кровь, откуда она переходит в межклеточные пространства тканей. Вода пищеварительного тракта жвачных выполняет функцию депо, которое может быть мобилизовано для стабилизации физико-химического состава крови.

Различные виды животных в процессе эволюции по-разному адаптировались к сохранению воды в организме. Так, ежедневное снижение массы тела у верблюда, овцы и коровы в условиях пустыни при температуре 40°C без доступа к кормам и воде составляет 2, 4 и 8%, соответственно. Следует указать, что если верблюд может без ущерба для здоровья терять количество воды равное 25% массы тела, то для коровы такой же массы тела, этот показатель достигает лишь 10% (O. V. Sjaastad et al., 2003).

Таблица 4

Суточный баланс воды у коровы в сухостойный

период и в период лактации

В норме потеря воды у жвачных животных происходит с каловыми массами, мочой, выдыхаемым воздухом, при лактации с молоком, при испарении с поверхности тела. Корова имеет значительно больший объем массы тела по сравнению с овцой, а поэтому она более быстро теряет тепло тела, чем овца.

Различают два источника поступления воды в организм живот-

ного:

• питьевая вода и вода в составе кормов, экзогенная вода;

• метаболическая вода, или эндогенная.

Метаболическая вода продуцируется за счет окисления различных веществ в клетках, и ее количество обычно составляет 8–10% общего количества воды в организме. В частности, при окислении 1 г углеводов в организме животного образуется 0,55 г эндогенной воды, 1 г белков – 0,41 г воды и при окислении 1 г жира – 1,07 г воды.

Роль воды в организме животного заключается в обеспечении жидкой среды для осуществления жизненно важных физико-химических процессов. Можно утверждать, что вода – самый важный компонент живого организма.

Обычно органические соединения в животном организме существуют в ионизированном виде – в виде ионов. В зависимости от знака заряда различают анионы (отрицательно заряженные ионы) и катионы (положительно заряженные ионы). Процесс образования ионов носит название диссоциации (ионизации). Наличие веществ в виде ионов определяется концентрацией ионов водорода (Н⁺ ), которая выражается как величина рН. 95% жидкостей организма являются ионизированными.

В крови млекопитающих вода составляет около 10% массы тела. Вода является прекрасным растворителем для диссоцирующих веществ. Обмен воды в организме животного тесно связан с минеральными веществами. Значение минеральных веществ состоит в том, что они определяют многочисленные физико-химические процессы, проницаемость мембран, осмотические давление крови, лимфы, обеспечивают кислотно-щелочное равновесие в организме. В межклеточных жидкостях Na⁺ является главенствующим катионом вместе с анионами С1^– и HCO3−. Во внутриклеточных жидкостях K+ является

важнейшим катионом вместе с анионами, такими как фосфаты, анионы белков.

Катионы Na⁺ при участии гормона коры надпочечников альдостерона способствуют гидратации тканей. Гормон нейрогипофиза вазопрессин (антидиуретический гормон) усиливает сорбцию воды из первичной мочи. Поэтому недостаточный уровень вазопрессина в организме приводит к диурезу, появлению несахарного диабета.

Молекулы воды обладают очень небольшой способностью к обратимой ионизации, в результате чего они распадаются на ионы водорода (Н⁺ ) и ионы гидроксила (ОН^– ). При этом между молекулами воды и свободными ионами возникает равновесие:

Н2О → Н⁺ + ОН^–

Однако в воде свободных ионов водорода в действительности не существует. Все они мгновенно принимают гидратированную форму (Н3О) или форму иона гидрония (ион гидроксония). Поэтому в любой данный момент при 25°С из десяти миллионов молекул чистой воды только одна молекула будет находиться в ионизированном состоянии.

Кровь характеризуется относительным постоянством концентрации ионов гидрония, или просто ионов водорода (Н⁺ ). Необходимость такого постоянства очевидна, учитывая их определяющую роль и возможные изменения качеств и количеств жидкостей в организме. Следует учитывать и невозможность жизненных процессов без ферментных систем организма, активность которых находится в прямой зависимости от рН среды.

В организм животного с кормами поступают соединения кислого и щелочного характера. Дополнительно в организме в результате эндогенных химических реакций постоянно образуются как органические, так и минеральные кислоты, а также щелочнореагирующие соединения (аммиак, креатин, отдельные аминокислоты). Следовательно, в норме метаболические процессы в организме сопровождаются образованием больших количеств ионов Н⁺ , к избытку которых очень чувствительными являются нервная и кровеносная системы.

Однако эти ситуации не изменяют рН крови благодаря наличию в организме регуляторных систем. Такими регуляторными системами являются буферные системы крови и других тканей, легких, почек. Буферные системы компенсируют кратковременные нарушения кислотно-щелочного баланса. Длительное равновесие рН поддерживается путем образования и удаления Н⁺ . При нарушениях кислотно-щелочного равновесия, например, по причине болезни почек или легких, величина рН плазмы выходит за пределы нормы. В частности, снижение рН = 7,40 более чем 0,03 единицы, носит название ацидоза, а повышение – алкалоза.