влияят

Знанието за значението на микроминералите или микроелементите за здравето, храненето и животновъдството в никакъв случай не е нещо ново, което се появи през последните години

Още през тридесетте години на миналия век бяха проведени множество полеви работи, в които беше демонстрирано, че в Северна Америка, Австралия и Европа има стада с дефицит на мед и кобалт.

Впоследствие многобройни научни изследвания с животни разширяват списъка на основните микроелементи за живот на животните до петнадесет през осемдесетте години: желязо, йод, цинк, мед, манган, кобалт, молибден, селен, хром, калай, ванадий, флуор, силиций, никел и арсен (Underwood, 1981).

Впоследствие хранителните добавки от алуминий, бор, кадмий, литий, олово и рубидий доведоха до подобрения в растежа или здравето на лабораторните животни, а също и на предлагането, въпреки че ефектите от тези и някои от техните предшественици (флуор, никел, калай и ванадий) трябва да се изследва в светлината на теорията за хормезидата, според която едно и също вещество може да упражнява напълно противоположни ефекти при ниски дози и при високи дози (Calabrese and Baldwin, 1988).

В допълнение към споменатите тук микроминерали, животинските тъкани все още съдържат още 20-30 минерални елемента, главно в минимални и променливи концентрации (Suttle, 2010).

По този начин днес е добре известно, че всички животински тъкани съдържат променливи количества и пропорции на микроминерали, които са необходими за нормалното функциониране на основно всички биохимични процеси, които протичат в животинския организъм.

Микроминералите са съществени и специфични компоненти на структурата на многобройни металоензими, които координират голям брой биологични процеси и следователно са от съществено значение за поддържане на здравето и продуктивността на животните.

Според Suttle (2010) основните функции на микроминералите могат да бъдат групирани в четири категории:

каталитичен (анаболен или катаболен),

физиологични,

регулаторна (клетъчна репликация и диференциация)

и структурни (стабилност на молекулите и мембраните, от които са част).

Въпреки факта, че ролята на микроминералите в здравето на животните е добре установена, тези хранителни вещества все още са много забравени в храненето на животните.

Неговата метаболитна и физиологична роля често се подценява и присъствието му в диетата в адекватни количества се приема за даденост. Въпреки това, естествените съставки, използвани в храненето на животните, често имат недостиг на микроминерали, така че тяхното добавяне чрез коректора е неизбежно.

Оптималното хранене с подходящи нива на микроминерали е необходимо, за да се осигури правилното функциониране на животинското тяло.

Както посочва FEDNA (2010), микроминералите, които обикновено се предоставят в коректора, са цинк, желязо, мед, манган, селен и йод. Понякога се добавя кобалт, необходим във фуражите за преживни животни и зайци, но не и в моногастрици, а молибден в диетите за преживни животни.

Концентрациите, в които се осигуряват микроминералите в диетата, трябва да бъдат оптимални, съобразно нуждите на животните, които ще бъдат различни през различните фази от растежа на животното и според производствения цикъл, в който се намира.

Тези потребности обаче са трудни за установяване, като повечето оценки се основават на минималното ниво, необходимо за преодоляване на симптомите на дефицит, а не непременно за оптимизиране на продуктивните добиви, както е посочено от Лопес-Алонсо (2012) в неговия обширен преглед относно употребата, понякога недостиг, а понякога прекомерен, на микроминерали в храненето на животните.

Както споменахме, микроминералите имат много специфични и често многобройни роли:

Селен

Отдавна се смята, че селенът е необходим за растежа и плодовитостта при животните, както и за профилактика на различни метаболитни заболявания.

Напоследък обаче застъпническата роля на селена е установена като неразделна част от серия ензими (селенопротеини), които функционират като антиоксиданти в клетъчната цитоплазма (Tame, 2008; Che et al., 2014).

Цинкът е необходим за структурна и функционална цялост на повече от 2000 транскрипционни фактора, като почти всеки метаболитен път в животинския организъм зависи от един или повече протеини, които изискват цинк в структурата си (Beattie and Kwun, 2004; Cousins ​​et al., 2006).

По този начин цинкът изглежда е основен кофактор на антиоксидантните протеини и ензими за възстановяване на ДНК (Berg, 1990; Webster et al., 2001).

Наскоро Pearce et al. (2015) отбелязват, че приносът на цинка в диетите за свине е от съществено значение за правилната функция на чревната бариера и за регенерация на епитела, когато е повреден.

Мед

Медта е от съществено значение за активност на множество реактивни ензими, кофактори и протеини.

Съществеността на медта за мнозина метаболитни и физиологични процеси като:

  • възпроизвеждането,
  • развитието на костите и съединителната тъкан,
  • пигментация,
  • клетъчно дишане,
  • защитата срещу окислители или транспортирането на желязо изглежда зависи от тези дейности.

Желязо

Този микро минерал е от съществено значение за транспорта на кислород, заедно с процеса на клетъчно дишане. Плюс:

  • е неразделна част от миоглобина,
  • действа като запас на кислород в мускула,
  • има основна роля в синтеза на ДНК, в елиминирането на потенциално токсични продукти на метаболизма и в образуването на колаген (Suttle, 2010).

Манган

Функциите на мангана са свързани с различни металоензими, активирани от този елемент.

По този начин манганът е необходими за липидния метаболизъм и въглехидрати чрез металоензим пируват карбоксилаза, участваща в глюконеогенезата (Scrutton et al., 1972).

Втора функция на мангана беше идентифицирана, когато супероксиддисмутаза беше изолирана от митохондриите на пилешкия черен дроб (Gregory and Fridovich, 1974), като по този начин се казва микроминерал от съществено значение за защита на клетките от увреждане от реактивни кислородни видове.

И накрая, манганът също е необходими за синтеза на хрущялни мукополизахариди чрез активиране на ензима гликозилтрансфераза (Leach and Harris, 1997).

Микроминералите, под различните форми, предлагани на пазара, които понастоящем са регистрирани за употреба в храненето на животните в Европейския съюз, се намират в приложение I към Регламент 1831/2003 под категория 3 (хранителни добавки) и функционална група b (микроелементи или микроелементи) елементарни съединения).

Влиянието на микроминералите върху имунния отговор

По-долу са разгледани поредица от рецензии за храненето и имунния отговор, анализиращи ролята, която диетичните микроминерали играят в споменатия отговор.

Всички животински тъкани съдържат различни количества и пропорции на микроелементи

The микроминералите са съществени и специфични компоненти на структурата на множество молекули, участва в голям брой биологични процеси в сложната рамка на имунната система и следователно е от съществено значение за възстановяване на здравето на болните животни.

Цинк

Цинкът е a решаващ елемент за правилното развитие и функциониране на клетките които медиират вродения и адаптивния имунитет (Prasad, 2005).

Цинкът не се съхранява в тялото на животните

Клетъчните функции на цинка могат да бъдат разделени на три категории: каталитични, структурни и регулаторни (Cousins, 2006).

Редовният прием на цинк е важен за поддържане на целостта на имунната система, тъй като този минерал не се съхранява в животинското тяло.

Недостиг на цинк

Тъй като редовният прием на цинк е важен за поддържане целостта на имунната система, неадекватният прием може да доведе до недостиг на цинк и компрометират имунния отговор, когато е необходим (Ibs и Rink, 2004).

С уважение до вроден имунитет:

Дефицитът на цинк засяга системата на комплемента, цитотоксичността на клетките с "естествен убиец", фагоцитната активност на неутрофилите и макрофагите и като цяло антимикробния капацитет на имунните клетки срещу нахлуващи патогени (Allen et al., 1983; Kruse-Jarres, 1989; Ibs and Rink, 2003).

С уважение до адаптивен имунитет:

Недостигът на цинк също може да наруши адаптивната имунна функция, особено броя и функцията на лимфоцитите (Shankar и Prasad, 1998).

  • Т-лимфоцитите са особено уязвими на недостиг на цинк (Bonaventura et al., 2015). Недостигът на цинк причинява атрофия на тимуса, което води до малък брой Т-клетки и генерира дисбаланс в различните видове помощни Т-лимфоцити, с тенденция към Th2.

Фигура 1. PigMAP серумна концентрация (mg/ml) по време на фазата на започване (42 до 63 дни) при свине, хранени с усилен ZnO оксид (150 ppm) или цинков оксид (3000 ppm)

Също така, недостиг на цинк променя производството на цитокини, допринася за развитието на оксидативен стрес и възпалителни процеси (Prasad et al., 2007; Bao et al, 2010; Foster and Samman, 2012).

Също така, цинкът е а основен кофактор на антиоксидантните протеини и ензими за възстановяване на ДНК (Berg, 1990; Webster et al., 2001).

Ефекти на цинка в диетата

Hu et al (2014) посочват, че защитни ефекти на ZnO върху интестиналната цялост при отбити прасенца са тясно свързани с намалена експресия на гени, свързани с възпаление на епитела.

От друга страна, начинът, по който цинкът се прилага в диетата, може да повлияе на въздействието на този елемент върху имунния отговор.

  • По този начин, Piñeiro et al. (2013) отбелязват, че добавянето на засилен цинков оксид в диетата за отбиване на прасенца (150 ppm) значително подобрява средния дневен прираст през преходния период (424 срещу 359 g/d), крайното живо тегло (17.9 срещу 16.5 kg) и индексът на конверсия (1,44 срещу 1,77), в сравнение с допълването на диетата с конвенционален цинков оксид (3000 ppm).
  • Освен това, в същия експеримент концентрацията на възпалителния остър фазен протеин Pig-MAP, на 63-дневна възраст, е значително по-ниска при животните, които са получили засилен цинков оксид в храната, отколкото при тези, които са получили оксиден конвенционален цинк ( Фигура 1).

Авторите заключиха че продуктивните подобрения при прасенцата, които са получили засилен цинков оксид, могат да се обяснят с по-добро здравословно състояние на животните, изразено с по-ниски нива на гореспоменатия възпалителен протеин.

По същия начин при домашните птици хранителните добавки с цинкови хелати задействат активирането на клетъчния и хуморален имунен отговор, като спомагат за поддържане на баланса между Th1 и Th2 отговора и повишаване на устойчивостта към инфекции.

За разлика от хелатите, употребата на цинк в сулфатната форма няма имуномодулиращ ефект и дори може да допринесе за развитието на локални възпалителни процеси в храносмилателния тракт, увеличавайки податливостта към инфекция (Jarosz et al. 2016).

Селен

Адекватният прием на селен е от съществено значение за гостоприемника да формулира адекватен имунен отговор, тъй като този елемент е необходим за функцията на няколко ензима, известни като селенопротеини.

  • Например, глутатион пероксидазите (GPx) са селенопротеини, които функционират като важни окислително-редукционни регулатори и клетъчни антиоксиданти, намалявайки потенциално вредните реактивни кислородни видове, като водороден пероксид и липидни хидропероксиди, до безвредни продукти като вода и алкохоли (Гладишев, 2006). Тези функции ще имат пряко отражение върху имунната функция.

Дефицит на селен

Неговият дефицит променя аспектите на вродения, както и адаптивния имунитет (Arthur et al., 2003; McKenzie et al., 2006), като засяга неблагоприятно и двете хуморален имунитет (т.е. производството на антитела) като към мобилния телефон (Spallholz et al, 1990).

Добавка на селен

Ширсат и др. (2016) наскоро посочи, че активността на клетъчния, хуморален имунен отговор и на ензимните и не-ензимните антиоксиданти е значително намалена в резултат на лечението с енрофлоксацин при пилета.

Същите тези автори отбелязват, че добавянето на селен под формата на наночастици до голяма степен възстановява тези имунологични стойности в сравнение с контролата (енрофлоксацин), получавайки дори по-високи стойности от тези на контролата.

По този начин изглежда, че неблагоприятните ефекти на енрофлоксацин могат да бъдат предотвратени с едновременното приложение на селенови наночастици (0,6 mg на kg храна) в диетата.

В своята работа със свински спленоцити, Ren et al. (2012) заключават, че селенът насърчава генната експресия на глутатион пероксидаза и тиоредоксин редуктаза и увеличава антиоксидантния капацитет в спленоцитите, което стимулира активирането на Т лимфоцитите. на цитокини и ейкозаноиди, които организират имунния отговор (Huang et al., 2012).

Желязо

Желязото е основен компонент на стотици протеини и ензими които участват в транспорта и съхранението на кислород, транспорта на електрони и генерирането на енергия, антиоксидантните и полезните функции на прооксиданта и синтеза на ДНК (Beard, 2006; Wood и Ronnenberg, 2006).

Желязото се изисква от животните, за да коригира ефективни имунни реакции към нахлуващи патогени, неговият дефицит засяга тези отговори (Doherty, 2007).

Достатъчното желязо е от решаващо значение за няколко имунни функции, включително диференциацията и пролиферацията на Т-лимфоцитите и генерирането на реактивни кислородни видове, които убиват патогените.

Трябва обаче да се отбележи, че желязото се изисква и от повечето инфекциозни агенти за тяхната репликация и оцеляване.

По време на остър възпалителен отговор нивата на серумно желязо намаляват, докато нивата на феритин (протеинът за съхранение на желязо) се увеличават, което предполага, че секвестрацията на желязо, за да се предотврати използването му от патогени, е важен отговор от гостоприемника към инфекцията (Beard, 2001; 2006; Касат и Скаар, 2013).

Въпреки че стандартният начин на приложение на желязо при прасенца е интрамускулно, забелязано е, че пероралното приложение на този елемент също има положителен ефект върху здравето на животните (Maes et al., 2011).

Мед

Медта е решаващ компонент на редица основни ензими познат като купроензими.

Този минерал играе a важна роля в развитието и поддържането на функцията на имунната система, въпреки че точният механизъм на неговото действие все още не е известен.

Медта има антимикробни свойства, натрупва се там, където е локализирано възпалението и може да играе роля в вродения имунен отговор на бактериални инфекции (Percival, 1998).

The недостиг на мед води до неутропения, необичайно нисък брой неутрофили (Failla и Hopkins, 1998), което може да увеличи податливостта към инфекция.

Wang et al. (2011) посочи това хранителни добавки с медни наночастици Той може да подобри ефективността на растежа, да повлияе на имунната система, да подобри синтеза на протеини и да бъде от полза за цекалната микрофлора при бройлери. По този начин тези автори наблюдават, че прилагането на медни наночастици (100 mg/kg храна значително увеличава средния дневен прираст и нивата на IgA, IgG, IgM и протеини на комплемента С3 и С4.

The естествени съставки, използвани в храненето на животните Те често са с недостиг на микроминерали, така че неговото допълване чрез коректора е неизбежно.

A оптимално хранене с адекватни нива на някои микроелементи, както е обсъдено в тази статия, е необходимо, за да се осигури правилна имунна функция, сред много други жизненоважни функции за животинския организъм.

В момента нараства интересът към изследването на ролята на различни минерални елементи в имунния отговор както при субклинични инфекциозни процеси, така и при остри процеси.

Знанията, получени от този тип проучвания, несъмнено ще допринесат за разработването на бъдещи хранителни стратегии, насочени към облекчаване на несигурните здравни условия в бъдещото интензивно животинско производство.