Кальций и фосфор с точки зрения их значения в питании тесно связаны, и поэтому будут обсуждаться вместе. Они являются главными минеральными веществами и обуславливают структурную прочность костей и зубов. Кальций, кроме того, участвует в процессе свертывания крови и в передаче нервных импульсов. Уровень кальция в плазме крови является ключевым моментом для этих функций и регулируется очень тщательно. Фосфор также выполняет много функций (больше, чем какое-либо другое минеральное вещество), и для всеобъемлющего обсуждения метаболизма фосфора потребовалось бы рассмотреть чуть ли не все метаболические процессы организма. Фосфор входит в состав многих ферментативных систем, а также является компонентом так называемых "макроэргических" фосфорорганических соединений, которые отвечают, главным образом, за накопление и передачу энергии в организме. Соотношение кальция и фосфора в рационе имеет огромное значение. Минимальное соотношение кальция и фосфора для роста и развития обычно принимается равным 1:1. Для взрослых животных соблюдение этого требования имеет не столь критическое значение. Hарушение этого соотношения, когда содержание кальция намного ниже содержания фосфора, приводит к заметному дефициту кальция, сказывающемуся на процессе формирования костей. Имеются свидетельства того, что слишком большие концентрации этих минеральных веществ, равно как и слишком высокий коэффициент их соотношения, также оказывают вредное влияние на организм. Метаболизм кальция и фосфора тесно связан с витамином D, и этот вопрос будет рассматриваться в этой главе позднее.
Калий обнаружен в высоких концентрациях внутри клеток и необходим для передачи нервных импульсов, жидкостного баланса и мышечного метаболизма. Hедостаток калия вызывает мышечную вялость, замедление роста и заболевания сердца и почек. Калий широко распространен в пищевых продуктах, и в естественных условиях его дефицит встречается редко, однако потребность в калии связана с потреблением белка, поэтому необходима осторожность для того, чтобы гарантировать достаточное содержание калия в рационе, богатом белком.
В отличие от калия, натрий встречается, главным образом, во внеклеточной жидкости, но, как и калий, он имеет большое значение для нормальной физиологической активности. Вместе с хлором эти элементы представляют собой основные электролиты, растворенные в водной среде организма. Обычная соль (хлорид натрия) - это наиболее распространенная форма этих минеральных веществ, в которой они добавляются в пищу, поэтому пищевые рекомендации обычно выражаются в форме рекомендаций по содержанию в рационе хлорида натрия. Как и в случае калия, маловероятно, чтобы обычный корм содержал эти минеральные вещества в недостаточном количестве.
Магний обнаружен как в мягких тканях организма, так и в костях. Нормальное функционирование сердечной и скелетной мышц, а также нервной ткани зависит от правильного соотношения между кальцием и магнием. Магний также играет важную роль в метаболизме натрия и калия и ключевую роль во многих существенных ферментативных реакциях, в особенности тех, которые связаны с энергетическим обменом. Дефицит магния проявляется в мышечной вялости и, в тяжелых случаях, в судорогах. Тем не менее, недостаточное содержание магния в пище маловероятно. Наоборот, слишком большое потребление магния кошками связано с широкой распространенностью заболеваний нижних отделов мочевых путей у кошек (Markwell and Gaskell, 1991).
Железо, по-видимому, наиболее изученный из микроэлементов, присутствующих в пище. Его функциям и потребностям в нем, в частности, у собак посвящено множество работ. Железо входит в состав гемоглобина и миоглобина, которые играют важнейшую роль в транспорте кислорода. Оно также входит в состав многих ферментов (гемсодержащих), участвующих в процессе дыхания на клеточном уровне, т.е. в реакциях окисления компонентов пищи с образованием химической энергии. Известно, что на всасывание железа влияет ряд факторов. Двухвалентное железо всасывается лучше, чем трехвалентное, а железо, содержащееся в пищевых продуктах животного происхождения, всасывается лучше, чем железо из растительных источников. Результаты некоторых исследований физиологии человека позволяют предположить, что включение в пищу соевого белка снижает всасывание железа и других микроэлементов (цинка и марганца), и важно, чтобы концентрация железа в продуктах с высоким содержанием соевого белка, всегда была выше рекомендуемой нормы. Дефицит железа приводит к малокровию, типичными клиническими симптомами которого являются вялость, слабость и быстрая утомляемость. И наоборот, железо, как и большинство микроэлементов, токсично, если оно присутствует в избыточном количестве. Токсичное действие железа на собак, как было показано во многих работах, проявляется в потере аппетита (анорексии) и снижении веса. Из всех изученных солей железа сульфат железа (II) - наиболее токсичное соединение. Это, вероятно, объясняется высокой степенью его всасывания. Оксид железа намного менее токсичен вследствие его малой биологической распространенности.
Медь участвует во многих биологических функциях и входит в состав многих ферментативных систем, включая систему, необходимую для образования пигмента меланина. Метаболизм меди очень тесно связан с метаболизмом железа, и ее дефицит ухудшает всасывание и транспорт железа, а также понижает синтез гемоглобина. Таким образом, недостаток меди в рационе может быть причиной возникновения анемии даже в условиях нормального потребления железа. Вследствие недостатка меди могут происходить, также нарушения в костной ткани, и в этом случае причина, видимо, связана с понижением активности медьсодержащего фермента, что приводит к понижению твердости и прочности коллагена кости. Удивительно, но и избыток меди также может вызвать анемию, которая, вероятно, является результатом конкуренции между медью и железом за участки всасывания на стенках кишечника. Известно, что у бедлингтон-терьеров встречается необычное заболевание, которое может передаваться по наследству. Оно возникает вследствие токсичного влияния избытка меди в печени, что приводит к гепатиту и циррозу. Заболевание идентифицировано и у других пород собак, включая вест-хайленд-уайт терьеров и доберман-пинчеров (Thornburg et al., 1985a, b). По-видимому, для этих пород собак лучше исключить продукты с высоким содержанием меди и избегать использования в рационе медьсодержащих минеральных добавок.
О специфических потребностях домашних животных в марганце известно немного, однако накоплено достаточно информации о том, что он имеет существенное значение для животных. Известно, что марганец активирует многие металлсодержащие ферментативные системы в организме, и поэтому вовлечен в самые разнообразные реакции. Hедостаток марганца проявляется в замедлении развития, снижении репродуктивной способности и нарушении липидного обмена. Такие последствия, подобно последствиям дефицита меди, вероятно, вызваны инактивацией или нарушением механизма одной или более ферментативных реакций, связанных с этими физиологическими процессами. Hесмотря на то, что марганец считается одним из наименее токсичных микроэлементов, все же имеется информация о его токсичности в отношении некоторых видов, включая кошек, у которых он вызывает понижение фертильности и частичный альбинизм у некоторых сиамских кошек. Еще одним действием избытка марганца является влияние на образование гемоглобина, причем механизм этого действия, по-видимому, схож с таковым для меди, описанным ранее, т.е. связан с конкуренцией с железом за участки всасывания в пищеварительном тракте.
Функции цинка можно разделить на две большие категории: ферментативная функция и белковый синтез. Цинк необходим всем животным, но потребность в нем определяется содержанием других компонентов рациона. Hапример, высокое содержание в пище кальция или рацион на основе растительных белков могут резко повысить потребность в цинке, природа этого влияния может быть такой же, как и в случае всасывания железа, о чем сообщалось ранее. Доступность цинка снижается также в присутствии в пище фитиновой кислоты. Это сложное органическое соединение, содержащее фосфор, может связывать такие микроэлементы, как цинк, а, следовательно, снижать их доступность для животного. Фитиновая кислота и ее производные (фитаты) были обнаружены, в частности, в злаках и родственных продуктах, и, следовательно, при их использовании необходимо проявлять осторожность, чтобы обеспечить достаточную концентрацию цинка. Hапример, Van den Broek и Thoday (1986) сообщили о симптомах дефицита цинка у собак, которых кормили сухим кормом, полученном на основе злаков, содержащем цинк в концентрациях, превышающих минимальные потребности. Дефицит цинка проявляется в замедленном развитии, анорексии, тестикулярной атрофии, кахексии и кожных заболеваниях. Хотя все питательные компоненты имеют большое значение, взаимосвязь между содержанием цинка и состоянием кожи и волосяного покрова делает этот микроэлемент особенно важным для домашнего животного. Это объясняется тем, что при имеющемся недостатке цинка не всегда можно сказать, что животное плохо себя чувствует; однако состояние его кожи или шерсти в этом случае будет неудовлетворительным и существенно испортит его внешний вид. Цинк относительно мало токсичен. Его метаболизм взаимосвязан со всасыванием и утилизацией железа и меди (особенно меди), поэтому уровень неблагоприятного влияния высокого потребления цинка зависит от содержания в рационе этих микроэлементов. Оказалось, что при условии нормального содержания в рационе железа и меди, концентрация цинка, до восьми раз превышающая минимальную потребность, не окажет неблагоприятного влияния на организм.