Установлены иммунологические свойства селена, влияние на репродуктивную функцию человека и животных, а также способствования выведению из организма тяжелых металлов. Иммунологическое действие селена может осуществляться по трем принципиальным механизмам: 1) с участием антивоспалительного действия микроэлемента, 2) путем влияния на окислительно-восстановительное состояние клетки при воздействии в качестве антиоксиданта и 3) путем генерации цитостатических и антиканцерогенных соединений McKenzieetal, (2002). Потребление селена необходимо для поддержания как клеточного, так и гуморального иммунитета, а повышенные дозы микроэлемента могут усиливать иммунный ответ и защищать организм от некоторых вирусных инфекций Rayman, (2002); McKenzieetal, (2002).
Работы Г.Б. Абдулаева (1972, 1974) показывают, что селен участвует в аэробном окислении, замедляя его интенсивность. В настоящее время полагают, что биохимические функции селена в организме связаны с его каталитической ролью и заключаются в регуляции скорости окислительно-восстановительных процессов, а также реакций, идущих с участием ферментов, витаминов, гормонов, участвует в обмене жиров, белков и углеводов.
По данным Кудряшева А.А. (2000); Л.А. Зубаревича, А.Н. Колодяжного А.Н. (2001); Н.А. Голубкиной, Е.О. Парфеновой, Л.А. Решетник (1998); в последние годы у людей и животных все чаще выявляется дефицит одного из жизненно важных микроэлементов – селена. Дефицит селена может вызвать заболевания разных органов и систем, и является причиной преждевременного старения и сокращения жизни человека. Именно селен предохраняет организм от отравлений свинцом, кадмием, ртутью, табачным дымом и выхлопными газами. Он предотвращает разрушение и некроз печени, соединяясь с тяжелыми металлами и выводя их из организма.
И.Г. Боряев (1997, 1999) сообщает о способности селена снижать токсичность тяжелых металлов, попадающих в организм животных и человека. Селен способствует детоксикации таких вредных отходов производства, как метилртуть в целлюлозной промышленности и соли кадмия в цветной металлургии. Селен способствует детоксикации висмута, таллия и серебра.
Проведенные эпидемиологические исследования показывают, что употребление селена, снижает риск возникновения и развития сердечно-сосудистых и ряда онкологических заболеваний, способствует увеличению продолжительности жизни. С недостатком потребления селена связывают высокую восприимчивость к инфекциям, развитие катаракты, болезни сердца, бесплодие у мужчин, облысение, медленный рост детей, высокий риск заболевания многими формами рака, среди которых в первую очередь следует назвать рак простаты, желудка, легких, особенно курящих.
По мнению Шагова В.М. (2000) при низком содержании селена в организме беременных женщин резко возрастает детская смертность и увеличивается количество детей с различными уродствами, также отметили, что родовая слабость напрямую связана с недостатком селена в организме. Уровень селена, по мнению Голубкиной И.А., Шагова М.В. (2000) у беременных женщин снижается не только из-за недостаточного поступления с пищей и водой, но и из-за усиления обменных процессов, необходимых для формирования плода.
Важность этой проблемы возрастает и в связи с тем, что неорганические формы селена, такие, как селенат или селенит натрия, плохо усваиваются, особенно в сочетании с витамином С. Кроме того, есть свидетельства, что для этих форм селена характерна повышенная токсичность, поэтому усилия ученых сейчас сосредоточены на решении проблемы получения биологически активных добавок к пище, которые содержали бы селен в органической форме.
Как считает А.Ш. Бышевский (1994), И. Г. Боряев (1997) одной из причин дефицита селена является его недостаточное поступление в организм человека, живущего на территории биогеохимической провинции, где в продуктах питания, почве и питьевой воде определяется низкий уровень элемента.
Глубокий дефицит селена в пищевой цепи обуславливает развитие специфических эндемических заболеваний: кардиомиопатии (болезнь Кешана) и остеоартропатии (болезнь Кашина-Бека) у людей, беломышечной болезни у крупного рогатого скота, экссудативного диатеза у сельскохозяйственной птицы, а также мышечной дистрофии почти у всех видов животных (Ермаков, Ковальский, 1974).
По данным J. Zust, В. Hrovatin, D. Simundic, (1996), при миокардиореспираторных симптомах отмечается очень низкая концентрация селена в сыворотке крови (9,7 мкг/л), при миопатии скелетных мышц у телят (7,2 мкг/л). Наблюдается достоверная разница в концентрации селена в сухом веществе печени между животными, получающими, регулярно и нерегулярно добавки селена (402,0 мг/кг и 173 мкг/кг соответственно).
Животные с хроническими маститами и заболеваниями мышц имеют более низкую концентрацию селена в сыворотке крови (10,4 и 11,7 мкг/л), чем здоровые животные (17,7 мкг/л) (U. Braun, R. Forreretal., 1991).
Доказано, что элементарный селен по сравнению с селенитом, селенатом, селеноцистином и селенметионином неактивен (Ю.А. Ершов, Т.В. Плетнева, 1989; Г.А. Трифонов, 1998).
Снижает биологическую активность селена сера, которая является антагонистом селена и препятствует всасыванию этого элемента растениями (Н. Bostedt, P. Schramel, 1990; Г.А. Таланов, Б.Н. Хмелевский, 1991). Также селен регулирует функцию щитовидной железы и тесно связан с обменом йода в организме (J. Kvicala, V. Zamrazil, 2003).
Средний уровень потребления селена населением России составляет 54-80 мкг/день (без учета эндемических селендефицитных регионов), что хорошо укладывается в принятые в США нормы потребления микроэлемента Schrauzer, (2002).
Безопасный и достаточный уровень суточного потребления селена составляет 50-200 мкг NationalResearchCouncil, (1980). Этот интервал рассчитан на основе данных о том, что большинству млекопитающих для нормального развития требуется около 0,1 мкг селена на 1 г сухой массы пищи. Экстраполяция этих данных на человека, потребляющего около 500 г сухих продуктов в день, дает нижний безопасный и достаточный предел потребления селена 50 мкг. К сожалению, такой подход не согласуется с данными, что в молодости некоторым животным требуется более 0,1 мкг селена на 1 г корма Meyeretal, (1981).
Минимальная потребность в селене для человека принята в 19 мкг/день для мужчин и 14 мкг/день для женщин, что соответствует уровню потребления микроэлемента в эндемичных регионах Китая, при котором не наблюдается развитие болезни Кешана Yangetal, (1987).
1.2.1 Метаболизм селена в организме животных
Особенности метаболизма селена у растений и животных, а также содержании селена в продуктах питания и в крови населения различных регионов России ставят очень важную проблему - проблему селеновой нехватки в масштабах всей страны SuraiP.F., (2006).
По мнению Г.Б. Абдуллаева (1972, 1974) способность малых доз селена ускорять ряд метаболических и синтетических процессов позволила использовать его в ряде исследований не только в качестве средства профилактики болезней, но и как фактор, повышающий продуктивность сельскохозяйственных животных.
Ключевой формой метаболизма селена в живых организмах является селеноводород. У животных это соединение синтезируется как из органических, так и неорганических форм микроэлемента, расходуясь на образование селеноцистеина, входящего в активный центр большинства селенсодержащих ферментов. Метилирование селеноводорода осуществляется при избыточном поступлении селена, а метилированные производные выводятся из организма с выдыхаемым воздухом в виде диметилселенида («чесночное дыхание») и с мочой в виде триметилселенида Steele & Benevenga, (1978; 1979; Ip, 1998)
Многие исследователи (SwansonC.A., PattersonB.H., LevanderO.A., VellonC., 1991; Г.И. Боряев, 2000) объясняя биохимические пути, по которым осуществляется метаболизация селена, утверждают, что селен, стимулирует систему ферментативной антиоксидантной защиты организма и указывают на прямую зависимость между концентрацией селена в крови и активностью глутатионпероксидазы, предполагая, что вводимый селен, включается непосредственно в активный центр фермента.
Примерно 30-40% селена в организме находится в форме глютатионпероксидаз (J. R. Arthur, 1997, 2003, В.И. Кулинский, 1999). Введение селенита натрия в рацион сельскохозяйственных животных достоверно повышает уровень селена в крови и активность глютатионпероксидазы (R. Kaur, S. Sharma, S. Rampal, 2003).В дополнение к глютатионпероксидазе селен является составной частью других селенопротеинов, отличающихся по биологическим функциям. Исследователи полагают, что таких протеинов более 30. Большая часть селенопротеинов содержит один остаток селеноцистеина на полипептидной цепочке (R.M. Tujebajevaetal., 2000).
Идея о том, что необходимо учиться у природы и использовать в питании человека и животных формы селена, найденные в основных пищевых продуктах (главным образом селенометионин). В частности, производство продуктов животноводства (яиц, мяса и молока), обогащенных селеном, рассматривается в качестве возможного пути улучшения обеспеченности населения России селеном. В этом направлении уже сделаны первые успешные шаги (селенообогащенные яйца производятся на 14 птицефабриках России), и представляется важным подчеркнуть еще раз тезис о том, что здоровье человека во многом зависит от его питания. Таким образом, решение проблемы селеновой недостаточности России представляется возможным, и в этом важная роль отводится животноводству и птицеводству. Детальный анализ современной литературы свидетельствует о том, что производство продуктов питания, обогащенных селеном, является ни чем иным как возвращением к природе. Например, в яйцах диких птиц содержание селена существенно больше, чем обнаружено в куриных яйцах, произведенных в промышленных условиях на рационах, обогащенных селенитом натрия. Таким образом, относительно низкая концентрация селена в яйцах, мясе и молоке - это искусственно созданная ситуация, результат того, что вопросы качества продуктов животноводства многие годы стояли позади количественных показателей (Фисинин В.И. и др. 2003, 2005; SuraiP.F. 2006)
С учетом влияния окружающей среды кормление животных играет основную роль в дальнейшем использовании генетического потенциала. Кормовое вмешательство для предотвращения заболеваний становится нормой. Производители понимают, что не только здоровье животного и гомеостаз организма влияют на его продуктивность, но и здоровье матери может значительно влиять на продуктивность и здоровье потомка.
По мнению Н. Г. Богданов, Н.А. Голубкиной, Г. Ю. Мальцева (1995); Н.А. Голубкиной, В.А. Тутельян (2002) способность животных создавать «запасы» селена в тканях лимитирована. Если физиологически необходимые запасы превышают норму, поступающий избыток селена выводится из организма в короткие сроки. При любом способе введения селена он выводится из организма через почки, легкие и желудочно-кишечный тракт.
Как сообщает Р. З. Сиразиев (1998) при парентеральном введении основная масса селена (до 60 % дозы) у всех видов животных выделяется с мочой, 5 —7 % с калом (эндогенный селен, экскретированный с желчью и поджелудочным соком), 4 — 10 % с выдыхаемым воздухом. В организме жвачных в обычных условиях селена удерживается 20 - 25 %, в организме моногастричных — 18 — 20 %.
Специалисты по питанию уделяют все больше внимания значению и биодоступности микроэлементов в диете человека и рационе животных. Одним из часто недооцениваемых микроэлементов является селен, хотя известно, что многие районы мира испытывают дефицит этого вещества.
Дефицит селена, связан с рядом специфических дегенеративных заболеваний у скота, и понятно, что адекватное количество селена необходимо для основных процессов, таких как рост и воспроизводство. Уже давно установлена связь между селеном и целым рядом практических дорогостоящих проблем, включающих бесплодие самцов и самок, общее развитие и здоровье, устойчивость к заболеваниям, а также расстройство метаболизма гормонов щитовидной железы McCartney, (2006). Большое количество исследований также сфокусировано на взаимодействии селена и заболеваний, таких как болезни сердца и рак у людей. Недавние работы показали связь между гомеостазом селена и широким спектром заболеваний, таким как вирусные инфекции Broome и др., (2004). Важность селена также связана с множеством эффектов, оказываемых на здоровье и качество продукции. Влияние селена на здоровье зависит от формы и дозы микроэлемента Rayman, (2004), Schrauzer, (2001).
Хотя симптомы дефицита селена, различны у разных видов животных, функции микроэлемента в обмене веществ практически одни и те же. После поступления в организм селен встраивается в ряд селенозависимых ферментов и белков, которые играют множество основных биологических ролей. Хорошо известна роль селена как кофактора антиоксидантного фермента глютатион пероксидазы, часто используемого как индикатор статуса селена в организме Surai, (2006).
1.3 Обогащение кормов сельскохозяйственных животных и птицы селеном
1.3.1 Используемые химические формы
Животноводы не понаслышке знают о проблеме селенодефицита и стараются решать ее тем или иным способом. Основными добавками селена в рационы за последние 20 лет были селенит и селенат, то есть неорганические формы этого элемента, имеющие хорошо известные всем недостатки. Рубцовая микрофлора превращает селениты и селенаты в неусвояемую для жвачных животных форму селена, и их доступность колеблется от 25 до 30%. Кроме того, соли селена, токсичны (D. Peak, D.L. Sparks, 2002).
Инъекции селенита натрия помогают предотвратить острый селенодефицит, однако селен не накапливается в тканях животного, не может переходить в плод и молоко, то есть используется организмом только на текущие нужды, не помогая, а, наоборот, ухудшая работу защитных антиоксидантных систем во время стресса (Белявцева Е. А. 1991).
Депонирование селена в тканях очень важно для животных, так как в этом случае обеспечивается его доступность для организма при различных стрессах, родах, во время лактации, напряженной работы иммунной системы при инфекции.
Единственная природная форма селена, которую организм может депонировать, — селеноаминокислоты. Наиболее изучены из них селенометионин и селеноцистеин, а что касается других органических форм селена (селенопираны, диацетофенонилселенид), то их преимущество перед неорганическими препаратами заключается в гораздо меньшей токсичности и отсутствии прооксидантных свойств. Так называемых «хелатных соединений селена», якобы полученных при реакции селенита натрия с метионином, гидролизатами белка и инактивированными дрожжами, вообще в природе быть не может, поскольку селен - не металл и не способен вступать в реакцию с комплексными отрицательно заряженными ионами. Такие смеси по биодоступности селена не имеют никаких преимуществ по сравнению с неорганическими солями этого микроэлемента. В то же время селенометионин обладает такой же биологической активностью, как метионин, и способен накапливаться в тех же тканях, которые накапливают метионин.
Успехи последних научных исследований основных механизмов иммунитета и внутриклеточного метаболизма дают специалистам возможность эффективно преодолевать острый и хронический селенодефицит, тем самым влияя на рентабельность производства молока и мяса.
В растениях селен содержится в виде селеносодержащих аминокислот. Получая селен из почвы в форме селенита или селената, растения синтезируют селеноаминокислоты. Поэтому в процессе эволюции животные получали с кормом не только незаменимые аминокислоты, но вместе с ними и селен.
Дрожжи, как и растения, способны усваивать неорганический селен, переводя его в органическую форму - селеноаминокислоты. Поскольку химические и физические свойства серы и селена весьма близки, атом селена, способен замещать атом серы в серосодержащих аминокислотах. Н. Садовникова. (2004)
Использование неорганической формы селена для создания функциональных продуктов имеет ряд серьезных ограничений - токсичность, взаимодействие с другими минералами и витаминами, низкая эффективность переноса в молоко, мясо и яйца, неспособность создать и поддерживать запасы селена в организме. Большая часть потребленного неорганического селена выделяется из организма.
Селен, который животные потребляют с зерном, находится в органической форме, так что простейшей идеей будет использование органического селена в качестве кормовой добавки. Уникальные свойства дрожжей позволяют получать продукты дрожжевого производства с высоким содержанием селена (Сел-Плекс, Alltech, Inc.). Дрожжи включают селен вместо серы в серосодержащие аминокислоты. В результате часть белков содержит селенометионин. Получаемый продукт высоко усвояем, так как состав селеносоединений в дрожжах очень близок к таковым в зерновых.
Исследования Кларка (Clarketal, 1996), установившего факт снижения заболеваемости раком желудка, легких и простаты в группе американцев (п=1312), принимавших в течение 2-х лет по 200 мкг селена в день в виде селенобогащенных дрожжей, ускорили поиски путей повышения уровня селена в потребляемой человеком пище. Мясо сельскохозяйственных животных в этом отношении представляет особый интерес, поскольку является эффективным буфером, исключающим возможность селеновых токсикозов у человека.
В России до недавнего времени наиболее часто используемой формой селена являлся высоко токсичный селенит (Se+4 ). Малая степень аккумулирования селена в органах и тканях, невысокий биологический эффект и возможность токсикозов животных и птицы при передозировках определили поиски синтетических производных селена с меньшей токсичностью (селенопиран, ДАФС-25, диметилпиразолил селенид и другие) (А.С. Ерохин, О.А. Федорченко, С. Кувшинова, 1998; Г.А. Трифонов, 1998; Т.С. Кузнецова и др., 1999; М.И. Смирнов, В.И. Воробьев, А.А. Загреков, 1999). Последние, однако, до сих пор занимают незначительную долю в общем потреблении селена животными и птицей, что в определенной степени связано с отсутствием информации о метаболизме этих соединений и фактом использования синтетических соединений.
Следует отметить, что общей тенденцией последних лет, как в зарубежных странах, так и в России является замена неорганических форм селена на природные производные микроэлемента, в первую очередь - на селенометионин белков.
Известно, что именно эта форма селена, доминирует в большинстве растений, определяя высокий уровень усвоения селена и значительный биологический эффект. Показано, что время полураспада поступившего в организм селенометионина, расходуемого на образование биологически активных соединений селена или на образование «селенового депо», составляет 252 дня, что на 150 дней больше, чем селенита натрия - факт, свидетельствующий о том, что селенометионин многократно расходуется в организме Swansonetal, (1991).
Выращивание пекарских дрожжей Saccaromycessserevisiaeв среде, обогащенной селеном, позволяет получать продукт, где селенометионин составляет основную форму микроэлемента. Учитывая, что именно селенометионин белков составляет основную химическую форму селена растений, использование обогащенных селеном дрожжей в качестве премиксов к кормам сельскохозяйственных животных и птицы представляется чрезвычайно перспективным.
Такая форма селена легко усваивается и интенсивно накапливается в мышечной ткани. В настоящее время основные этапы метаболизма известны только для селенометионина. Так, в отличие от неорганических форм микроэлемента, селенометионин замещает метионин в белках организма, обеспечивая обратимое хранение селена в органах и тканях Schrauzer,
9-09-2015, 00:07