ными источниками элемента для человека и животных.
Скармливание животным обогащенных йодом, кобальтом кормов имеет важное значение и для здоровья населения, так как обеспечивает его более полноценной животноводческой продукцией.
Целесообразность применения солей йода и кобальта в животноводстве и растениеводстве определяется широким распространением йодной недостаточности во всех звеньях биогеохимической пищевой цепи, прежде всего в почвах, воде и растениях, и зобной болезни у человека и животных во многих районах земного шара. Для этого требуются биогеохимическое районирование и выявление зон и провинций с дефицитом йода и кобальта и разработка комплексных мер по устранению нежелательных последствий этого дефицита, в том числе путем обогащения йодом и кобальтом сельскохозяйственных растений и животных.
Важная биологическая роль микроэлементов в живых организмах и гетерогенность их концентраций в геохимической среде, приводящая к нарушениям физиологических функций организмов (эндемические заболевания) при достижении пороговых (оптимальных) содержаний, являются основой биогеохимического районирования территории, принципы которого опираются на следующие критерии (Ковальский В.В. и др., 1981): 1) географическое изменение концентраций и соотношение химических элементов в геохимической среде и организмах; 2) географическое изменение биогеохимической пищевой цепи; 3) чувствительность организмов к определенным концентрациям химических элементов (пороговые концентрации); 4) реакции организмов на повышенные и пониженные концентрации химических элементов и появление эндемических заболеваний; 5) изменения продуктивности животных и урожайности растений под влиянием геохимических условий. Биогеохимическое районирование с целью выявления регионов и провинций с недостатком или избытком микроэлементов имеет важное значение для разработки системы мероприятий по оптимизации их содержания в биогеохимической пищевой цепи, для повышения продуктивности животных и растений и профилактики эндемических заболеваний.
Таким образом, содержание йода, кобальта и витаминов во внешней среде – один из важных экологических факторов, в значительной мере определяющих продуктивность и качественный состав продуктов животноводства.
Глава 8. Обсуждение результатов исследования
Йодная недостаточность крупного рогатого скота – широко распространенное массовое заболевание, наносящее большой экономический ущерб животноводству многих регионов страны, где имеется дефицит йода и кобальта в окружающей среде.
Клинические и морфологические исследования 328 голов крупного рогатого скота, поступивших на Благовещенский мясокомбинат из пяти районов Амурской области (Ивановский, Белогорский, Тамбовский, Константиновский и Михайловский), показали нарушение функции щитовидной железы у животных. Эти районы входят в зону лесостепи, занимающую центральную и южную части Амурско-Зейско-Буреинской равнины. Исследованиями установлено, что пастбищные травы в большинстве случаев содержат йод в недостаточном количестве. 81% исследованных средних проб пастбищных трав содержат недостаточное количество кобальта (ниже 0,2 мг/кг сухого вещества). Цинка и меди содержится в недостаточном количестве во всех случаях исследования средних проб пастбищных трав, марганец содержится во всех случаях в избытке (Ковальский В. В., Ладан А. И., 1981).
Клинические симптомы пониженной функции щитовидной железы отмечены у 23% обследованных животных, с повышенной активностью – у 32%, с нормальным функционированием – у 45%.
В биогеохимических провинциях йодно-кобальтовой недостаточности Амурской области и Республики Бурятия у крупного рогатого скота наблюдали два противоположных явления: гипер- и гипотиреоз. Оба состояния, по нашему мнению, представляют собой фазы единого процесса.
Вначале в связи с йодной недостаточностью отмечается компенсаторное усиление функции органа с гиперплазией щитовидной железы. В последующем происходит истощение и патологическое изменение органа. Следовательно, усиление функции щитовидной железы у животных можно встретить в геохимической зоне с недостатком йода и кобальта. Считаем, что в сыворотке крови больных гипотиреозом животных резко нарушается обмен белков и аминокислот, что ведет к снижению гормонообразовательной функции щитовидной железы. В частности, она теряет способность фиксировать йод в крови для синтеза гормона. То обстоятельство, что нарушение функционального состояния щитовидной
железы отмечено не у всех животных, может быть объяснено тем, что в пределах биогеохимической провинции основная масса животных в какой-то степени приспосабливается к существованию и не проявляет явных клинических признаков заболевания, хотя продуктивность их, способность к воспроизведению, иммунобиологическая реактивность оказываются сниженными. Часть животных, составляющая около 15%, как указывает В.В. Ковальский (1962), не в состоянии приспособиться и у них возникают клинические признаки йодной недостаточности.
Эндемическое увеличение щитовидной железы у крупного рогатого скота следует рассматривать как реакцию организма на недостаток йода, выражающуюся в разрушении ткани железы. Увеличенная щитовидная железа не является полноценной и деятельность ее понижена. Она содержит мало йода и не может поэтому снабдить организм необходимым количеством гормонов трии дийодтиронинов, тироксина, для образования которых необходим йод. В организме животных содержание йода колеблется от 50 до 200 мкг/кг массы (Bowen, 1966, Ноздрюхина Л.Р., Гринкевич Н.И., 1980). С возрастом происходит уменьшение его концентрации, что обусловлено в значительной мере снижением функциональной активности щитовидной железы.
Содержание йода в щитовидной железе животных в условиях йодной недостаточности значительно ниже, чем в условиях нормальной обеспеченности этим элементом. Так, например, количество йода в щитовидной железе у овец в Забайкалье, где наблюдается острый дефицит йода и высокий процент заболеваемости животных зобом, составляет 18,6±3,1 мг/кг сырой массы (Жарников И.И., 1970), что в 10 раз меньше, чем в щитовидной железе овец в районах, благополучных по заболеваемости зобом.
Наши опыты проводились на каштановых почвах Забайкалья, характеризующихся, как уже отмечалось, низким содержанием йода. Низкое содержание йода в почвах, а также кобальта и в других компонентах внешней среды и в живых организмах объясняется огромной удаленностью территории от океанов, являющихся одним из важных источников элемента для почв и растений. Важной причиной низкого содержания йода в объектах биосферы Забайкалья является также горный характер рельефа местности.
Вследствие низкого содержания йода и кобальта в Забайкалье
является одним из наиболее напряженных очагов зобной болезни человека и животных (Иринчеева С.С., 1961; Ламкин С.И., 1963; Жарников И.И., 1970; Покатилов Ю.Г., 1983).
В Амурской области наиболее поражены зобом центральные районы, расположенные в бассейне реки Зеи, где распространены подзолистые, подзолисто-болотные, болотные почвы, характеризующиеся избыточным увлажнением и высоким уровнем состояния грунтовых вод. У сельскохозяйственных животных в бассейне реки Зея наблюдается частое увеличение щитовидных желез у ягнят, поросят и особенно у телят.
При таком состоянии щитовидной железы и понижении ее деятельности меняется внутреннее строение органа, фолликулы растягиваются, увеличиваются, наполнены густым, слабо вакуолизированным белковым коллоидом, содержащим мало йода и тироксина. Коллоид, наполняющий фолликулы, стесняет, сдавливает клетки высокого призматического или кубического эпителия, образующего внутреннюю поверхность фолликулов. Измененная щитовидная железа находится в состоянии гипофункции, выделяет в кровь недостаточное количество йодтиронинов, необходимых для регулирования многих процессов обмена веществ в организме животного.
При гипофункции щитовидной железы понижаются в организме окислительные процессы и газообмен, уменьшается теплообразование, ослабляется обмен азотистых веществ и углеводов, наблюдается задержка в организме воды и хлоридов, понижается содержание каротина, кальция, фосфора, общего белка и его фракций, свободных аминокислот в крови и молоке. Такие изменения обмена веществ под влиянием недостатка в почве, кормах и воде йода, кобальта витаминов у сельскохозяйственных животных приводят к низкорослости, малой плодовитости, снижению молочной продуктивности, выпадению шерсти, к рождению недоразвитых, маложизнеспособных животных. Отход молодняка крупного рогатого скота, ягнят, жеребят и поросят достигал в некоторые годы 60–80%.
Клинические симптомы гипертиреоза у коров не были обнаружены, хотя при гистоморфологическом исследовании была установлена повышенная функция щитовидной железы. Фолликулы имели разную величину. Форма эпителия кубическая и цилиндрическая. Часть фолликулов почти полностью заполнена эпителием и очень бедна коллоидом. Наблюдалось усиление развития сосу-
дов и большое количество интрафолликулярного эпителия. На периферических участках щитовидной железы расположены наиболее крупные фолликулы, стенки которых состоят из низких кубических эпителиальных клеток. Отмечались разрывы фолликулярных стенок и образования в результате этого крупных фолликулов, явления пролиферации или капиллярных разрастаний свободно вдающихся в полость фолликулов с десквамацией эпителия.
Морфологические изменения щитовидной железы, обусловленные недостаточным поступлением в организм йода, изменяют характер и направления многих биохимических процессов не только в самой железе, но и во всем организме: нарушается фосфорнокальциевый, белковый, витаминный обмен, ухудшаются иммунобиологические свойства организма, замедляется рост, снижается продуктивность животных (Замарин Л.Г., 1971).
Нарушение функции щитовидной железы проявляется в виде повышения продукции ее гормонов или недостаточного их образования. В основе того и другого изменения лежат нарушения обмена йода.
Йод представляет собой не только основную часть гормонов, он также регулирует активность железы. Недостаток йода вызывает гиперплазию щитовидной железы. Гормоны щитовидной железы регулируют интенсивность метаболических реакций в соответствии с потребностями отдельных клеток и всего организма. Умеренно высокие дозы тиреоидных гормонов повышают, по-видимому, сбалансированно интенсивность как синтетических процессов, так и реакций распада и окисления. Высокие же дозы гормонов подавляют, с одной стороны, активность ферментов анаболизма, а с другой – активность липазы, протеаз, фосфатаз и др., вследствие чего в клетках доминируют катаболические процессы. В условиях значительного повышения концентрации гормонов щитовидной железы клетки утрачивают контроль над интенсивностью и соотношением отдельных сторон метаболизма. Клетка «сбивается» с нормального, оптимального физиологического ритма, и многие процессы протекают с большей скоростью и без необходимого контроля. Обмен и функциональная деятельность клеток, органов и всего организма переходят от нормального физиологического состояния к патологическому.
Определение йода, связанного с белками сыворотки крови,
широко применяется для изучения функционального состояния щитовидной железы, так как йод, связанный с белками крови, на 90–95% состоит из йода, содержащегося в тироксине.
Наши исследования показали, что большая часть общего йода в крови приходится на белковосвязанный йод. Уровень содержания белковосвязанного йода в крови у взрослого рогатого скота колеблется в пределах 418,0 до 512,0 нмоль/л, количество его ниже 418,0 указывает на наличие гипотиреоза, а выше 512,0 нмоль/л – на наличие гипертиреоза. Отражая концентрацию гормона на пути к тканям, этот показатель заметно увеличивается при гипертиреозе и снижается при гипотиреозе. Аналогичные колебания претерпевает общий и неорганический йод.
Корреляционный анализ выявил наличие взаимосвязи между содержанием йода с Д/н-фактором и относительной массой щитовидной железы. При гипо- и гиперфункции щитовидной железы общий, белковосвязанный и неорганический йод с Д/н-фактором имели прямую умеренную зависимость, с относительной массой – прямую слабую связь, что подтверждает недостаточное поступление йода в щитовидную железу.
Изучение белков сыворотки крови дает возможность установить изменения в составе сывороточных белков в зависимости от функционального состояния щитовидной железы.
Полученные данные показали, что содержание общего белка в сыворотке крови при гипофункции щитовидной железы мало изменялось, но при этом наблюдалось варьирование его фракционного состава. Так, в сыворотке крови отмечалось снижение уровня альбуминов и гамма-глобулинов и одновременное увеличение альфа- и бета-глобулинов. Поскольку уровень альбуминовой фракции и альбумин-глобулиновый коэффициент в сыворотке крови при гипофункции щитовидной железы имели тенденцию к снижению или были достоверно понижены по сравнению с нормальной функцией, то отмеченные изменения в содержании общего белка можно отнести за счет увеличения концентрации глобулинов. Сывороточные альбумины вырабатываются исключительно в печени (Капланский С.Я., 1957) и снижение их уровня свидетельствует о нарушении ее белковообразовательной функции.
Изменение белкового обмена при гипертиреозе у крупного рогатого скота показало увеличение содержания альбуминов, гам-
