Клиническая биохимия крупного рогатого скота

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.

Важнейшими буферными системами организма являются: бикарбонатная, фосфатная, система гемоглобин–оксигемоглобин, белки плазмы крови. Обычно буферная система представлена слабой кислотой и солью этой кислоты. Буферная емкость (сила буферной системы) крови очень велика. Действительно, для смещения рН крови к ней необходимо добавить в 320 раз больше кислоты, чем к такому же количеству чистой воды. Следовательно, буферная система – это смесь растворов, сопряженных кислоты и основания, способная стойко удерживать свою величину рН при добавлении к ней небольшого количества другой кислоты или основания. Примером активной буферной системы в животном организме является кровь, которая поддерживается в узких пределах (рН крови 7,35–7,40) за счет наличия всех вышеуказанных буферных систем.

Защитные, или буферные, системы являются первой линией защиты организма против изменений концентрации Н⁺ . В частности, бикарбонатная буферная система реагирует в данном случае немедленно. Второй линией защиты против изменений концентрации Н⁺ являются легкие. Усиление дыхания приводит к падению рН крови, что вызывает активное выведение СО2 через легкие из организма. При этом большее число Н⁺ будет реагировать с HCO3⁻ и покидать организм в виде СО2. Эта ситуация реализуется в течение нескольких минут и предупреждает большие изменения рН крови.

Почки составляют третью линию защиты, поддерживая кислотно-щелочной баланс. Почки имеют наибольшую способность в регуляции рН, хотя для этого требуются несколько часов времени. Экскреция почками Н⁺ сопряжена с реабсорбцией ионов Na⁺ .

У млекопитающих рН внеклеточной жидкости находится в пределах между 7,35 и 7,45. Однако рН в секретах, в содержимом пищеварительного тракта и просвете почечных канальцев может значительно варьировать. Так, рН желудочного сока составляет в норме 2–3, тогда как в моче этот показатель в зависимости от состава рациона составляет 4,5–8,5.

Источником ионов водорода в организме являются:

• угольная кислота (Н2СО3), образующаяся из СО2;

• аминокислоты, в первую очередь, серосодержащие;

• минеральные кислоты.

Важнейший потенциал кислотообразователя в организме животного представляет диоксид углерода, большие количества которого формируются в процессе клеточного метаболизма. Из тканей СО2 проникает в капилляры и затем в силу градиента концентрации в эритроциты, где реагирует с водой и образует Н2СО3. В эритроцитах активный фермент угольная ангидраза катализирует реакцию между СО2 и Н2О. Затем полученная угольная кислота диссоциирует с выходом иона Н⁺ :

CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3−