Бета-каротин

Каротиноиды имеют большое значение как биологически активные вещества, защищающие организм сельскохозяйственного животного и его наследственность от агрессивных стресс-факторов.

Известно около 600 различных каротиноидов. Наиболее распространенным и хорошо изученным является бета-каротин. Он составляет 30% от суммы природных каротиноидов и обладает наибольшей биологической активностью.

В последние годы препараты бета-каротина получили широкое распространение, как в медицине, так и в животноводстве, не менее интересны они и для применения в ветеринарии при различных патологиях организма животного.

Это связано с тем, что в начале 80-х годов было установлено, что бета-каротин не только является
природным источником витамина А+, но и активнейшим участником биохимических процессов, протекающих в организме живых существ. Он обладает антиоксидантным, антиканцерогенным, антимутагенным, детоксикационным и иммуностимулирующим свойствами. Большие возможности применения бета-каротина в ветеринарии в целом связаны с разработками новых технологий его производства и выпуска препаратов бета-каротина с применением нанотехнологии.

В настоящее время бета-каротин рассматривается как самостоятельное, перспективное средство терапии и как компонент лекарственных препаратов.

Данная статья является попыткой систематизировать информацию и результаты исследований о роли бета-каротина в профилактике патологий животных и птиц.

Биологическая роль бета-каротина в организме животных.

Бета-каротин - биологически активное вещество природного происхождения, синтезируемое высшими растениями, грибами и бактериями.

Бета-каротин труднорастворимое вещество. Он ограниченно растворяется в маслах и некоторых органических растворителях и не растворяется в воде. Обычно в организм животных каротин поступает с кормом, однако с учетом большого числа факторов, влияющих на количественный и качественный состав при его накоплении в растительных кормовых источниках, очевидна сложность или, в некоторых случаях, невозможность регулирования его состава и количества при кормлении животных и птиц.

В альтернативу природным источникам бета-каротина современная промышленность в России и за рубежом выпускает сырье для изготовления препаратов бета-каротина используя 3 вида технологий (химический синтез, ферментативный, сверхкритическая СО2 экстракция).

В настоящее время известно, что усвоение бета-каротина происходит в несколько этапов: микронизация и эмульгирование в ЖКТ всасывание в тонком кишечнике, частичная биоконверсия (превращение) в ретинол, транспортирование через лимфатическую систему и
воротную вену в печень, а затем в кровь и распределение по органам и тканям. Это классический путь биоусвоения бета-каротина, содержащегося в сырых овощах, растениях, фруктах. Так как бета-каротин в растениях находится в комплексе с белками это затрудняет его высвобождение, тем самым снижается его биодоступность. Использованием чистых препаратов бета-каротина, особенно с применением нанотехнологии, позволяет достичь 100% степени усвоения бета-каротина.

Бета-каротин играет важную роль в обмене веществ и поддержания здоровья животных. Он
участвует в синтезе жирных кислот, подавляет аргиназную активность пепсина, катепсина, усиливает скорость гликолиза в мышцах, почках и печени, повышает активность инсулина, адреналина и функцию половых желез, обладает радиопротекторным и иммуномоделирующим свойствами (О.Е. Правило, А.В. Сергеев, 1996, Л.П. Алпатов и др., 1996).

Выявлена тесная взаимосвязь бета-каротина с обменом и синтезом белка, в том числе серусодержащих аминокислот (E. Kolb, 1995). Доказано его участие в углеводном обмене (Ю.В. Букин и др. 1992). Определена тесная связь между содержанием макроэлементов (кальция и фосфора) и уровнем бета-каротина в крови животных (И.Г. Пивняк).

Механизм защитного действия бета-каротина от воздействия экзогенных и эндогенных неблагоприятных факторов на организм животного связан с его свойством дезактивировать высокореактивные свободные радикалы кислорода, образующиеся в клетках (тканевое дыхание) и вывести их из организма. Такой же механизм защитного действия связан со связыванием низкомолекулярных форм холестерина, образующихся при нарушении его обмена, например при стрессовых ситуациях. Убедительно доказано самостоятельное физиологическое влияние бета-каротина на сокращение миометрия. (Кузьмич Р.Г., 1999).

Также доказана взаимосвязь низкого уровня бета-каротина в крови животных с низким уровнем горомонов: эстрадиола, прогестерона, тироксинана. Низкий уровень бета-каротина
в крови является одним из основным факторов, способствующих возникновению послеродовых эндометритов у животных.

В результате исследований определено влияние бета-каротина на различные звенья иммунитета различных возрастов животных. Установлено, что бета-каротин устраняет старческий иммунодефицит. Так введение бета-каротина в течение 1,5 лет привело к повышению В- и Т-клеточного иммунитета и увеличению продолжительности жизни животных. Надо учитывать, что животные имеют видовую особенность метаболизма бета-каротина. Так у КРС обнаруживают значительное количество каротинав крови, печени. молоке, а у овец и коз бета-каротин в крови не выявляют, так как он полностью трасформируется в витамин А после всасывания в кишечнике; у норок отсутствуют ферменты, позволяющие усваивать жирорастворимый бета-каротин (Е.Г. Квартникова, 1999).

Бета-каротин, независимо от уровня витамина А, оказывает большое влияние на процессы размножения. Депонирование его происходит в желтом теле, сыворотке крови и в желтых жировых тканях. Сыворотка крови является буферным объемом, но без постоянного пополнения этот запас скоро (через 10-14 дней!) истощается. При хорошей обеспеченности бета-каротином, содержание его в сыворотке крови, составляет 5,6 мкмоль/л, уровень ниже 1,8 мкмоль/л означает серьезную недостаточность.

Потребность дойной коровы в бета-каротине меняется в зависимости от удоя. Считается, что потребность на поддержание жизни составляет 100 мг плюс 20 мг на каждый литр произведенного молока (А. Балаш, 1994). Компенсация А-витаминной недостаточности бета-каротином в рационах молочных коров более эффективна, чем включение в рацион витамина А. При изучении влияния бета-каротина на качество спермы быков и криоконсервированной спермы было установлено, что обеспечение быков-производителей бета-каротином приводит к достоверному повышению качества спермы по всем показателям.

Изучая течение родового и послеродового периодов в норме и при различных осложненеиях Кузьмич Р.Г.(1999) получил показатели завершения всех этапов пуэрперия у коров с низким и нормальным уровнем бета-каротина в крови (ранний, клинический и общий). В результате оказалось, что прекращение выделения лохий в группе коров с полноценным по бета-каротину кормлением наступает на 10,4 дня раньше, окончание клинической эволюции на 32,1 дня и общего пуэрперия – на 56 дня по сравнению с контрольной группой (дефицит по бета-каротину). Выше оказалась оплодотворяемость, индекс оплодотворения 1,4+0,1 против 1,9+1,8.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о широте биологического действия бета-каротина, о его значении в обеспечении нормальной жизнедеятельности и защитной роли при различных патологических состояниях организма, о его огромной роли в регуляции воспроизводительной системы животных.

Клиническая картина патологии дефицита бета-каротина.

При недостатке бета-каротина в рационе беременных маток животных нарушается питание зародыша, что приводит к заболеванию плода, к аборту, к задержанию последа, а в дальнейшем к субинволюции матки, нарушению течки, овуляции, слабо выраженной охоты, часты случаи выделения геморрагий из полового аппарата осемененных животных, не редки случаи рождения уродливого приплода, часты случаи рождения приплода предрасположенного к различным заболеваниям, особенно в первые дни жизни после рождения.

У самцов-производителей, при недостатке бета-каротина, нарушается образование половых гормонов, что ведет к снижению половой активности. В результате изменения зародышевого эпителия семенных канальцев, снижается качество сперматозоидов, самки, осемененные такой спермой, беспричинно перегуливают по циклу.
Таким образом, у маточного поголовья животных при недостатке в организме бета-каротина и гиповитаминозном состоянии нарушается функция размножения.

По имеющимся литературным данным, а также многолетним нашим наблюдениям специфическим проявлением недостатка бета-каротина в организме у всех животных является патологическое изменение эпителиальной ткани слизистых оболочек дыхательных и пищеварительных органов, моче - родополовой систем и кожного покрова (Х. Бергнер, 1973; Г.В. Зверева, 1976; Н. Нaynisch, 1966).

На коже в области шеи, холки, вдоль спины до самого корня хвоста образуются слоистые чешуйки, в результате ороговения эпителия и нарушения секреторной деятельности сальных и потовых желез.
Волосяной покров грубеет, шерсть теряет блеск, становится взъерошенной и на более поздних стадиях выпадает.

Вследствие кератинизации слизистых оболочек органов пищеварения и дыхания у молодняка животных раннего возраста наблюдается расстройство желудочно-кишечного тракта, и возникают легочные заболевания.
При хроническом дефиците в рационе животных бета-каротина припухают веки, начинается слезотечение особенно у телят, ксерофтальмия с последующим разрушением роговицы и наступает слепота. На более поздних стадиях нарушается координация движения, судороги и параличи.

При постоянном дефиците бета-каротина в организме копытных животных в зоне роста копытного рога образуется шероховатая полоса истонченного рога без глазури. На роговой стенке и подошве появляются трещины, копытный венчик воспаляется и припухает. Такие животные длительное время страдают копытными болезнями (хромотой) и длительно находятся на лечении, теряя продуктивность и воспроизводительную способность. Больных животных приходится выбраковывать из стада (Н.Т. Емелина, 1970; А.Ф. Вальдман, 1997; Т.П. Кулагина и др., 1998 и другие).

При вскрытии трупов животных обнаруживают кровоизлияния на слизистых оболочках сычуга и кишечника.

Признаки дефицита бета-каротина у животных и птиц.

У коров с низким уровнем бета-каротина и витамина А часты случаи внутриутробной гибели плода и его рассасывания, выкидыши, задержания последа, гипофункциональное состояние яичников, эндометрит и как следствие у животных низкая оплодотворяемость и высокий процент бесплодных животных.
У быков-производителей наблюдают снижение половой активности при получении спермы или случке, дистрофию и воспаление семенников, снижение, как количества, так и качества спермы.

У первотелок наблюдается часто «тихая» и продолжительная охота, снижается оплодотворяемость, отмечаются фолликуллярные кисты.

У коров наблюдается продолжительная инволюция в результате воспалительного процесса в матке и из-за этого запаздывает реактивация яичников после отела, задерживается начало полового цикла, поздний разрыв фолликула, фолликулярная киста.

Телята, рожденные от коров с низким уровнем бета-каротина, обладают сниженной жизнеспособностью, они восприимчивы к полифакторным болезням, в начале жизни большинство из них болеют энтеритом, вызванным кишечной палочкой и др. бактериями, а затем бронхопневмонией.

Четко определить недостаточность бета-каротина в стаде животных возможно только лабораторным исследованием сыворотки крови и контролем над состоянием обмена веществ. В соответствии с последними рекомендациями, биохимические исследования крови проводят выборочно от 10-15 сухостойных коров и 10-15 нетелей (наиболее полно отражающих средний возраст, массу тела и продуктивность стада). Не позднее, чем за 2-3 недели до родов: октябрь-ноябрь, середина января, март-апрель и июнь-июль месяц уровень содержания бета-каротина должен быть в пределах 2,6-5,6 мкмоль/л. При содержании ниже 1,8 мкмоль/л имеет место серьезная недостаточность бета-каротина, приводящая к тяжелым последствиями.

Дефицит бета-каротина, помимо перечисленных выше негативных последствий, приводит и к недостаточности витамина А.

При недостатке витамина А у крупного рогатого скота характерными признаками являются: гемералопия (ночная или вечерняя слепота) сопровождающаяся отеком глазного диска (папиллоэдема, обнаруживаемая при офтальмоскопии) и сильное слезотечение. Реже отмечают ксерофтальмию и кератомаляцию. Как у коров, так и у быков-производителей отмечают кожные изменения: сухая, шершавая и жесткая кожа.
Телята, полученные от коров с нарушенным обменом витамина А – слабые, имеют низкую жизнеспособность. В результате низкой сопротивляемости слизистой оболочки их желудочно-кишечного тракта часты случаи энтерита самой различной этиологии, которые трудно лечатся и, как следствие, большой отход телят, а оставшиеся в живых отстают в росте и развитии. Такие телята в последствии подвержены многим инфекционным заболеваниям: энзоотическая пневмония, паратиф, дизентерия, пупочные инфекции и др. У гипо- или авитаминозных коров отелы часто проходят раньше времени или телята рождаются с различными аномалиями: ненормальное развитие глазного яблока, водянка, заячья губа, неправильное развитие конечностей. У телят вскоре после рождения наблюдается потеря аппетита, отставание в росте, недостаточная остеомаляция, повышенное давление спинномозговой жидкости, нарушение координации при ходьбе, судороги, параличи, потеря зрения и конъюктивиты различной степени. Токсикоз витамина А наблюдается при большом его передозировании.

В таком случае телята останавливаются в росте, наблюдается слабость мышц, кожа утолщается.
Согласно последних рекомендаций концентрация витамина А в сыворотке крови коров 25 мкг% и менее говорит о глубоком нарушении обмена витамина А и предрасположенности животных к акушерской патологии.

Овцы.

У овец при недостаточности витамина А главными клиническими признаками являются: не своевременный приход в охоту, частые перегулы, аборты, эндометриты, угнетение и потеря чувствительности, отсутствие аппетита, шаткая не координированная походка, судороги, паралич задних конечностей, истощение. При биохимических исследованиях – изменение гематокрита и при вскрытии в значительной степени отмечают образование мочевых камней. У ягнят, рожденных от авитаминозных овцематок, отмечают слабость при рождении, низкую жизнеспособность (слабый и долго отсутствующий сосательный рефлекс), слепоту с воспалением роговицы глаз. Ягнята, в дальнейшем, отстают в росте и имеют слабый иммунитет. У ярочек отмечают недоразвитость родополовых органов, у баранчиков – атрофию семенников.

Свиньи.

Наиболее характерными клиническими признаками при недостатке бета-каротина (и как следствие витамина А) у свиноматок являются: низкий процент оплодотворяемости, высокая заболеваемость эндометритом и ММА, массовое рождение слепых поросят и поросят-уродов, не выравненность пометов, аборты и мумифицированные плоды. Поросята, полученные от свиноматок с низким уровнем бета-каротина, гибнут массово вскоре после рождения. В последующем развитии у выживших поросят отмечают рецидивирующие диареи, недостаточную координацию движения, судороги, параличи, ороговение слизистой языка, массовые дерматозы и воспаление внутреннего и среднего уха.

Лошади.

Начальными признаками недостатка бета-каротина и витамина А у лошадей являются: низкий процент оплодотворяемости (большой прохолост), ослабление зрения, возбудимость, нарушение координации движений, снижение аппетита, типичная дефективность копытного рога, рецидивы желудочно-кишечных и легочных заболеваний, аборт, эндометрит, потеря веса животными.

Птица.

Клиническими признаками недостатка бета-каротина и витамина А у птиц являются: снижение яйценоскости, эмбриональная и постнатальная смертность достигают больших размеров, потеря желтого пигмента на ногах и зобе, искривление зоба, бледность сережек и гребня, утрата блеска, сухость и ломкость перьев, отставание в росте, отек век, опухание внутриглазной полости, слепота, не координированная походка.

Принимая во внимание вышеизложенное нами была разработана и запатентована технология получения липосомальной формы бета-каротина, что позволяет достигнуть 96% его биодоступности, сделать препарат экономически целесообразным.

Рекомендуемые статьи