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, (2003). Доказано, что все физиологически необходимые метаболитические формы селена могут быть образованы из селенометионина. Неорганический селен селената и селенита обеспечивает очень ограниченное и неспецифическое встраивание селеноцистеина в белки, но в то же время служит субстратом для синтеза селеноцистеина и дальнейшего образования селенсодержащих белков Hawkes и др., (2003). Из селената и селенита селен может образовывать селенотрисульфиды (S-Se-S) Ilian & Whanger (1989), которые быстро окисляются и выводятся из белка. Селенометионин не образует трисульфиды. Эта аминокислота активно абсорбируется в тонкой кишке посредством Na-зависимой транспортной системы метионина Mahan, (1995); Spencer & Blau, (1962). Напротив, селенит натрия абсорбируется пассивной диффузией (Schrauzer, 2001). Кроме того, селенит (Se+4) обладает прооксидантными свойствами Teradaetal, (1999). По сравнению с селенитом натрия токсичность селенобогащенных дрожжей (Сел-Плекс, производство Ирландской фирмы Оллтек) ниже почти в 500 раз (LD50 для селенита натрия составляет 5-50 мкг/кг массы тела, для Сел-Плекса - более 2000 мкг/кг м.т.) Power, (2005).