Одобрение: 06 март 2019 г.

цинк

Резюме: Целта на това проучване е да изследва ефекта на субклиничния дефицит на Zn при овцете върху плазмените нива на Zn и алкалната фосфатаза (FA), концентрацията в тъканите и задържането на минерали. Десет агнета бяха разпределени на случаен принцип в две групи: базални (B; 10 ppm Zn) и допълнени с 30 ppm Zn (Z). Изпитването продължи 20 седмици с кървене на всеки 4 седмици. През седмици 6 и 20 се оценява баланса на Zn. В края на работата бяха събрани проби от мускули, черен дроб, панкреас, тестис, бъбреци, бели дробове, кости и вълна. Нивата на Zn в плазмата са значително по-високи в група Z (0,68 µg/ml), отколкото в група В (0,40 µg/ml), но плазмените нива на FA са подобни. През първия балансов период процентното задържане на Zn в група В е по-високо (46,91 срещу 26,07%), но задържаното количество е по-ниско (1,66 срещу 3,72 mg/ден). Вторият баланс представи подобни резултати. Концентрацията на Zn в костите е по-висока в група Z (P

Ключови думи: Дефицит на цинк, Агнета.

Резюме: Целта на това проучване е да изследва ефекта на субклиничния дефицит на Zn при агнетата върху плазмените нива на Zn и алкална фосфатаза (ALP), концентрацията на Zn в тъканите и баланса на Zn. Десет агнета бяха разпределени на случаен принцип в две групи: базални (B; 10 ppm Zn) и допълнени с 30 ppm Zn (Z). Процесът продължи 20 седмици. Кръвни проби се събират на всеки 4 седмици чрез яремната венепункция. През седмици 6 и 20 се оценява баланса на Zn. В края на опита се вземат проби от мускули, черен дроб, панкреас, тестиси, бъбреци, бели дробове, кости и вълна за определяне на Zn. Плазмените нива на Zn са значително по-високи в Z групата (0,68 µg/ml), отколкото в групата B (0,40 µg/ml), но плазмените нива на ALP не се различават между групите. През първия балансов период процентът на задържане на Zn в група В е по-висок (46,91 срещу 26,07%), но задържаното количество е по-ниско (1,66 срещу 3,72 mg/ден). Вторият балансов период показа подобни резултати. Концентрацията на Zn в костите е по-висока в Z група (P

Ключови думи: Дефицит на цинк, Агнета.

Проявите на недостиг на Zn при всички животински видове включват анорексия, намалено наддаване на тегло, аномалии на кожата и нейните придатъци, скелетни и репродуктивни нарушения 23. Концентрацията на Zn в серума или плазмата е най-често използваният индикатор за дефицит 7. Нормалните нива при домашните животни са между 0,8 и 1,2 μg/ml 23. Въпреки това, други фактори, в допълнение към нивата на Zn в храната, могат да причинят метаболитно преразпределение и да намалят серумната концентрация на Zn, например стрес, инфекции и ендотоксемия 7,17, като по този начин усложняват интерпретацията на данните.

За диагностични цели са идентифицирани няколко Zn-зависими металоензими, но чувствителността към дефицит на Zn може да бъде ниска при много от тях 11. Алкалната фосфатаза (FA), в серум или плазма, е най-изследваният Zn-зависим ензим и е доказано, че намалява значително при недостиг на Zn, до ниво, сравнимо със серумния Zn 1,12,21 .

Дефицитът на Zn генерира преразпределение на минерала между различни органични "басейни". Клиничният дефицит на Zn при плъхове, в сравнение с контролната група, съответстваща на консумацията, води до значително намаляване на Zn в плазмата и в някои органи, като кости, черен дроб, бъбреци и тестиси, но не и в мускул 3, въпреки че е количествено най-важният басейн 4.5 .

При домашни и лабораторни животни повечето проучени проучвания са фокусирани върху модели, които произвеждат клиничен дефицит на Zn. Поради тази причина е от интерес да се задълбочи изследването на най-чувствителните параметри, които могат да си сътрудничат при диагностицирането на умерен или субклиничен дефицит на минерали, с потенциални продуктивни отговори на добавките.

Целите на това проучване включват проверка на ефекта на субклиничния недостиг на Zn при агнетата върху биохимичните параметри, концентрацията на тъканите и задържането на минерали.

Материали и методи

Десет агнета Corriedale, с тегло 10.09 ± 1.285 kg, бяха разпределени на случаен принцип в две групи: базални (B) и допълнени с Zn (Z). И двете групи са получили диета, базирана на пшенична слама (30%), царевично нишесте (34,8%), захароза (14%), дехидратиран яйчен албумин (10%), слънчогледово масло (2%), урея (2%) и минерални витаминно ядро ​​без Zn (4,2%). Тази диета е подобна на тази, използвана от White et al. 24, с някои модификации (съдържанието на пшеничната слама е намалено, това на яйчния албумин и нишестето е увеличено (съответно 40%, 7,5% и 25% в споменатия тест 24 и маслото е заменено от соя за слънчоглед) прилага се два пъти дневно, сутрин и следобед, по ограничен начин, на ниво, което варира между 2,7 и 3% от теглото на животните.Диета В съдържа 10 ppm Zn, MS база и диета Z е допълнен с цинков сулфат монохидрат (ZnSO4.H2O), при допълнително ниво от 30 ppm Zn, за да отговори на препоръките на NRC 15 .

Протоколът за боравене с животни е одобрен от Комитета по етика на Факултета по ветеринарни науки, UNLPam. Агнетата бяха настанени в пластмасови клетки, 1 м х 0,5 м, с под с прорези. Процесът продължи 20 седмици. В началото на теста от хълбока на всяко агне беше изрязана площ от 80 cm2, за да се измери растежа на вълната и в двете групи. На всеки 4 седмици се взема кръвна проба от вратната вена, като се използва хепарин като антикоагулант. Получената проба се центрофугира при 2000 rpm в продължение на 10 минути и супернатантната плазма се разделя на две подпроби за последващо измерване на нивата на Zn и FA. През шестата и последната седмица от работата беше оценен балансът на Zn. По време на всеки балансов период (5 дни) се измерва фуражът, консумиран от всяко животно и производството на фекалии и урина, които се събират ежедневно. Ежедневно се взема аликвотна част от всеки екскремент (30 g за изпражнения и 20 ml за урина) и те се съхраняват при -20 ° C до анализ.

В края на теста, след жертването на животните, бяха събрани проби от мускули (longissimus dorsi, надлопаточни и полумембранозни), черен дроб, панкреас, тестиси, бъбреци, бели дробове, кости (метакарпус и метатарзал) и вълна за определяне на нивата на Zn чрез атомно-абсорбционна спектрофотометрия 19 .

Пробите от меки тъкани се нарязват на 1 см 3 парчета и се сушат в сушилня с непрекъснат поток при 100 ° С до постоянно тегло. След това те се смилат и от всяка тъкан се взема подпроба от 500 mg. Всяка подпроба се подлага на киселинно разграждане със смес от 2 ml азотна киселина (HNO3, 68% V/V), 2 ml сярна киселина (H2SO4, 98% V/V) и 2 ml перхлорна киселина (HClO4, 70 % V/V). След като процесът на храносмилане приключи, той се довежда до обем от 25 ml, като се използва дейонизирана вода. Пробите от храна и изпражнения се сушат при 100 ° C и се смилат в чукова мелница тип Resch. След като получихме подпроба от 500 mg от всяка, продължихме според описаното за меките тъкани.

Костните проби се обезмасляват с ацетон в продължение на 48 часа, изплакват се с дейонизирана вода и се поставят в муфела при 500 ° С за 5 часа. От получената пепел се претеглят 500 mg и се извършва киселинно третиране и разреждане, както е описано по-горе.

Пробите от вълна се измиват с разтвор на двойно дестилирана вода и неутрален детергент. След многократно изплакване с дейонизирана вода, те се сушат при 60 ° С. Подпроба от 500 mg всяка се подлага на киселинно смилане и разреждане за по-нататъшен анализ.

За определяне на AF в плазмата е използван кинетичният колориметричен метод (ALP 405 AA), предложен от Wiener Laboratorios (Росарио, Аржентина).

Статистически анализ: Данните са анализирани в напълно рандомизиран дизайн. За променливите концентрация на Zn и FA в плазмата беше използван смесен модел с повтарящи се измервания във времето (PROC MIXED, SAS/STAT 9.1 10,20). Моделът включва фиксираните ефекти от лечението, времето и взаимодействието лечение x време и случайния ефект на животното в рамките на лечението. Използвана е авторегресивна ковариационна структура от порядък 1 за хомогенни дисперсии (AR1). За останалите променливи (концентрация в тъканите и Zn баланс) е използвана процедурата PROC GLM от същия статистически пакет. Ефектите се считат за значими, когато P Резултати

да се. Първи балансов период .

В нито един момент от проучването животните не са показали клинични признаци на дефицит на Zn. Z групата показа, както се очаква, по-високо задържане на Zn (в mg/ден) (Таблица 1). Напротив, процентната абсорбция и задържане са по-високи в група В.

Zn баланс, първи период.

б. Втори балансов период.

Подобно на първия период, задържането на Zn е по-високо в група Z, докато абсорбцията и процентното задържане са по-високи в група В (Таблица 2).

Zn баланс, втори период.

° С. Нива на Zn и алкална фосфатаза в плазмата .

За променливата Zn в плазмата, взаимодействието x време на лечение е много важно (P Фигура 1

Еволюция на плазмения Zn при агнета от двете експериментални групи (средни стойности + SD).

Еволюция на плазмените нива на алкална фосфатаза в агнетата от двете експериментални групи (средни стойности + SD).

г) Концентрация на Zn в органите:

Както може да се види в Таблица 3, недостигът на Zn намалява нивата на Zn с около 30% и в двете взети проби кости и има тенденция да ги намалява в черния дроб, в по-малка част (10%).

Концентрация на Zn в органи (mg/kg DM).

Липсата на клинични признаци на дефицит при агнета, хранени с 10 ppm Zn, е в съответствие с тази, установена при телета, които консумират експериментална диета, базирана на цвеклова каша, която съдържа 8,6 ppm Zn 14. В същия смисъл и според резултатите с 18 агнета трябва да се постигнат по-ниски нива на Zn (например 2,7 ppm) в полусинтетични диети за появата на тези признаци.

Ефективността на задържане и очевидната усвояемост на Zn са по-високи в група В, което показва инициирането на хомеостатични механизми, свързани с повишаване на ефективността на абсорбция и намаляване на ендогенната фекална екскреция на минерала, тъй като тази екскреция с урината не играе важна роля 8,13. Резултатите от очевидна абсорбция на Zn (47,6% срещу 26,3%), установени през първия балансов период, са сравними с нетните стойности на абсорбция, съобщени от Neathery et al. 16 и Stake et al. 22 при млечни крави и с очевидните стойности на абсорбция, установени от Kirchgessner et al. 9, също при този вид животни.

В нашата работа добавките с Zn увеличиха абсолютното задържане на Zn и в двата балансови периода. Kegley и Spears6 откриват подобни резултати при агнетата, когато добавят 27,5 ppm Zn към основна диета, която съдържа 21,4 ppm Zn. Това предполага, че диетите с 10 ppm Zn далеч не увеличават задържането на Zn при агнетата. От друга страна, резултатите от абсолютното задържане на Zn на групи В и в двата балансови теста са еквивалентни, дори когато консумациите на Zn при животните са различни, което показва още веднъж хомеостатичната адаптация на организма към Zn дефицит.

Нашите резултати потвърждават, че плазмата Zn е ранен и чувствителен индикатор за дефицит на Zn и разкриват логична връзка с данните от двата периода на баланс на Zn. Освен това, плазмените нива на Zn от група В показват намаляваща линейна тенденция с напредването на изчерпването.

Нашата работа не може да различи дали по-ниската крайна концентрация на Zn кост в група В е резултат от увеличаване на резорбцията, намаляване на отлагането или и двете едновременно. При растящи плъхове 25 е установено, че между 10 и 20% от костния "басейн" на Zn може да бъде бързо мобилизиран при пределен дефицит на Zn. В това, което изглежда като модел, общ за няколко вида, при прасенца, хранени с диети с дефицит на минерала 2, се съобщава за постепенни загуби на Zn кост през 4-те седмици от проучването. В нашето проучване констатациите относно концентрациите на Zn в тъканите по време на клане на животните изглежда потвърждават ролята на костта и, може би, черния дроб в хомеостатичните механизми срещу недостиг на Zn при агнетата.

В нашата работа концентрацията на Zn във вълната беше числено по-ниска в група В, но вероятно високият коефициент на вариация и малкият брой животни направиха тази разлика несъществена. Уайт и др. 24 са открили разлики в тази променлива между недостатъчните (4 ppm) и допълнените групи, но не и между агнетата, хранени с 10, 17 и 27 ppm Zn в храната, което показва, както нашите открития, че Zn във вълната е по-малко чувствителен индикатор от плазматичния Zn.

При работа с плъхове 1, прасета 12 и агнета 21 се съобщава за значително повишаване на FA и серумните нива на Zn, причинени от добавките с Zn, макар и с много ниски нива на минерала в основната диета. В нашето проучване липсата на ефекти от добавката на Zn върху споменатия ензим, в допълнение към по-високите нива на Zn в диета В, може да бъде обяснена частично поради липсата на специфичност, тъй като, от една страна, този параметър предполага измерването от общата фосфатазна активност на плазмата, независимо от нейния произход, а, от друга страна, тя може да реагира на фактори, различни от Zn. Струва си да се отбележи, че в нашата работа активността на AF винаги е била повлияна от значителен коефициент на вариация между индивидите. Търсенето на биомаркери със статут на Zn и по-специално на Zn-зависими ензими продължава да бъде поле за активно изследване 7 .

Като цяло, резултатите от това проучване последователно демонстрират валидността на субклиничния модел на Zn дефицит, като намират отговор в няколко релевантни показателя, като Zn баланс и концентрация на Zn в плазмата и тъканите, които могат да се използват за диагностични цели.

1. Adeniyi, F.A .; Heaton, F.W. Ефектът на недостига на цинк върху алкалната фосфатаза (EC 3.1.3.1) и нейните изоензими. Br J Nutr. 1980; 43: 561-69.

2. Bobilya, D.J .; Johanning, G.L .; Veum, T.L .; O'Dell, B.L. Хронологична загуба на костен цинк по време на лишаване от цинк в храната при новородени прасета. Am J Clin Nutr. 1994; 59: 649-53.

3. Джулиано, Р .; Millward, D.J. Растеж и хомеостаза на цинк при плъхове със силно недостиг на Zn. Br J Nutr. 1984; 52: 545-60.

4. Грейс, Н.Д. Количества и разпределение на минерални елементи, свързани с нарастването на празното телесно тегло без руно при пашащите овце. N Z J Agric Res. 1983; 26: 59-70.

5. Джаксън, М. Дж. Физиология на цинка: общи аспекти. В Mills C.F (ed.). Цинк в човешката биология. Springer-Verlag, Лондон, Великобритания, 1989: 1-14.

6. Кегли, Е.Б .; Спиърс, Дж. Влияние на добавките с цинк върху ефективността и метаболизма на цинка при агнета, хранени с фуражни диети. J Agric Sci. (Кеймбридж). 1994; 123: 287-92.

7. Кинг, Дж. Браун, К.Х .; Gibson, R. S.: Krebs, N.F .; Lowe, NM; Siekman, J.H .; Райтен, Д. Дж. Биомаркери на храненето за развитие (BOND) - Преглед на цинка. J Nutr. 2016 г .; 146 (Suppl.): 858S-85S.

8. Кинг, Дж. С.; Шеймс, Д.М .; Удхаус, Л.Р. Цинкова хомеостаза при хората. J Nutr. 2000; 130: 1360S-66S.

9. Кирхгеснер, М.; Schwarz, W.A .; Roth, H.-P. Хомеостаза на метаболизма на Zn при експериментално индуциран дефицит на Zn на млечните крави. Метаболизъм на микроелементите при човека и животните-3. 1978. M. Kirchgessner, Ed. Freising-Weihenstephen, Западна Германия. стр. 116-121.

10. Littell, R.C .; Хенри, П.Р .; Ammermann, C.B. Статистически анализ на данните за повтарящи се измервания, използвайки SAS процедури. J Anim Sci.1998; 76: 1216-31.

11. Лоу, Н.М .; Фекете, К.; Decsi, T. Методи за оценка на цинковия статус при хората: систематичен преглед. Am J Clin Nutr. 2009; 89 (Доп.): 2040S-51S.

12. Милър, E.R .; Luecke, R.W .; Ullrey, D.E .; Blaltzer, B.V .; Брадли, B.L .; Hoefer, J.A. Биохимични, скелетни и алометрични промени, дължащи се на недостиг на цинк при бебето прасе. J Nutr. 1968; 95: 278-86.

13. Милър, W.J. Абсорбция, тъканно разпределение, ендогенна екскреция и хомеостатичен контрол на цинка при преживните животни. Am J Clin Nutr. 1969; 22: 323-31.

14. Miller, W.J .; Клифтън, С. М.; Камерън, Н.В. Необходимост от цинк на телетата от бик Холщайн до деветмесечна възраст. J Dairy Sci.1963; 46: 715-19.

15. Национален съвет за научни изследвания. Изисквания към хранителните вещества на дребните преживни животни. 2007. National Academies Press, Вашингтон, окръг Колумбия, САЩ.

16. Neathery, M.W .; Miller, W.J .; Блекмон, Д.М .; Джентри, Р.П. Метаболизъм на цинк-65, секреция в млякото и биологичен полуживот при лактиращи крави. J Dairy Sci.1973; 56: 1526-30.

17. Orr, CL; Hutcheson, D.P .; Грейнджърс, Р.Б .; Cummins, J.M .; Mock, R.E. Концентрации на серумна мед, цинк, калций и фосфор на телета, стресирани от говежди респираторни заболявания и инфекциозен ринотрахеит при говедата. J Anim Sci. 1990; 68: 2893-900.

18. Ott, E.A .; Смит, W.H .; Stob, M .; Бийсън, У.М. Синдром на недостиг на цинк при младото агне. J Nutr. 1964; 82: 41-50.

19. Перкин Елмър. Аналитични методи за атомно-абсорбционна спектроскопия. 1996. Perkin-Elmer Corporation. Бранфорд, Кънектикът (САЩ). 300 стр.

20. SAS Institute Inc. SAS/STAT 9.1 Ръководство на потребителя. 2004. Кари, Северна Каролина, САЩ.