Эндогенные потери минеральных веществ в организме животных и факторы, влияющие на их доступность (обзор)

Эндогенные потери питательных веществ у сельскохозяйственных животных играют ключевую роль в регуляции обмена веществ и поддержании гомеостаза в организме животных. Для их снижения необходимо проводить нутритивную поддержку — вводить в корма минеральные вещества, необходимые для восстановления обмена веществ у животных.

Цели исследования — провести анализ публикаций научных исследований по состоянию микронутриентной обеспеченности рационов, их роли для сельскохозяйственных животных и выявить факторы, влияющие на эндогенные потери эссенциальных элементов из организма с 2010 по 2025 год.

При поиске источников литературы использовали традиционный и смешанный методы, а также автоматизированный поиск. Знание механизмов эндогенных потерь и их биологической значимости позволит не только повысить продуктивность животных, но и улучшить экологическую устойчивость сельского хозяйства. Современные методы кормления, использование ферментов, минеральных добавок и правильная селекция позволят значительно уменьшить потери питательных веществ, что является важным шагом на пути к более эффективному и устойчивому животноводству. Применение минеральных добавок с улучшенной биодоступностью и степенью усвоения даст возможность сократить концентрацию микроэлементов, включаемых в корм бройлерам. Уменьшение содержания минералов в корме приведет к удешевлению рационов и сокращению выброса химических элементов в агроэкосистему. Таким образом, поддержание стабильного уровня минералов в теле животных на производстве возможно лишь через обеспечение питательными веществами каждой клетки. Это достигается либо повышением ежедневного потребления этих элементов, либо применением форм с улучшенным усвоением, таких как нано- и металлорганические соединения.

1. Zhao J., Li Z., Lyu M., Liu L., Piao X., Li D. Evaluation of available energy and total tract digestibility of acid-hydrolyzed ether extract of cottonseed oil for growing pigs by the difference and regression methods. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2017; 30(5): 712–719. https://doi.org/10.5713/ajas.16.0546

2. Сидельникова В.И., Черницкий А.Е., Рецкий М.И. Эндогенная интоксикация и воспаление: последовательность реакций и информативность маркеров (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2015; 50(2): 152–161. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.2.152rus

3. Jaworski N.W., Stein H.H. Disappearance of nutrients and energy in the stomach and small intestine, cecum, and colon of pigs fed cornsoybean meal diets containing distillers dried grains with solubles, wheat middlings, or soybean hulls. Journal of Animal Science. 2017; 95(2): 727–739. https://doi.org/10.2527/jas.2016.0752

4. Lyu Z.Q. et al. Adaptation duration for net energy determination of high fiber diets in growing pigs. Animal Feed Science and Technology. 2018; 241: 15–26. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.04.008

5. Araújo C.S.S. et al. Different dietary trace mineral sources for broiler breeders and their progenies. Poultry Science. 2019; 98(10): 4716–4721. https://doi.org/10.3382/ps/pez182

6. Кван О.В. Эндогенные потери веществ: оптимизация микронутриентной обеспеченности рационов сельскохозяйственных животных (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2023; 106(4): 148–163. https://doi.org/10.33284/2658-3135-106-4-148

7. Гамко Л.Н., Гулаков А.Н., Новикова Е.В., Ряжнов А.А. Влияние природных минеральных добавок на продуктивность молодняка крупного рогатого скота. Таврический научный обозреватель. 2016; (5–2): 106–110. https://www.elibrary.ru/wckxlv

8. Сабитов М.Т., Фархутдинова А.Р., Фархутдинов И.М., Маликова М.Г. Экономическая эффективность скармливания комплексной минерально-витаминной кормовой добавки «Надежда» в составе рациона телят. Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2020; (1): 106–110. https://doi.org/10.31563/1684-7628-2020-53-1-106-110

9. Богданович Д.М., Разумовский Н.П. Природный микробный комплекс в кормлении молодняка крупного рогатого скота. Инновационное развитие аграрно-пищевых технологий. Материалы Международной научно-практической конференции. М.: Сфера. 2020; 22–26. https://www.elibrary.ru/bmqjai

10. Арылов Ю.Н., Убушаев Б.С., Мороз Н.Н. Влияние концентрации минеральных веществ в рационе на использование питательных веществ жвачными животными. Аграрная наука. 2017; (11–12): 50–52. https://www.elibrary.ru/qimnjv

11. Jiao L. et al. Preparation, characterization, antimicrobial and cytotoxicity studies of copper/zinc- loaded montmorillonite. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2017; 8: 27. https://doi.org/10.1186/s40104-017-0156-6

12. Marques R.S. et al. Effects of organic or inorganic cobalt, copper, manganese, and zinc supplementation to late-gestating beef cows on productive and physiological responses of the offspring. Journal of Animal Science. 2016; 94(3): 1215–1226. https://doi.org/10.2527/jas.2015-0036

13. Воронцов Г.П., Антонов В.Н. Влияние микроэлементного статуса на воспроизводительную функцию у крупного рогатого скота. StudNet. 2022; 5(2): 956–971. https://www.elibrary.ru/tmhfih

14. Каримова М.О., Иргашев Т.А., Байгенов Ф.Н., Косилов В.И., Ребезов М.Б. Метаболизм незаменимых аминокислот в организме телят под влиянием кормовой добавки. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020; (4): 302–306. https://www.elibrary.ru/iujjpa

15. Костомахин Н.М., Иванова А.С. Влияние биоплексов цинка и меди на морфологические и биохимические показатели крови и молочную продуктивность коров. Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2019; (6): 23–28. https://www.elibrary.ru/azxynl

16. Разумовский Н.П. Как нормализовать рубцовое пищеварение у коров. Наше сельское хозяйство. 2020; (2): 22–29. https://www.elibrary.ru/lealvy

17. Espinosa C.D., Stein H.H. Digestibility and metabolism of copper in diets for pigs and influence of dietary copper on growth performance, intestinal health, and overall immune status: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2021; 12: 13. https://doi.org/10.1186/s40104-020-00533-3

18. Ebbing M.A. et al. An investigation on iron sources fed to broiler breeder hens and the corresponding color of laid eggshells on the performance of the resulting progeny. Journal of Applied Poultry Research. 2019; 28(1): 184–193. https://doi.org/10.3382/japr/pfy064

19. Byrne L., Murphy R.A. Relative Bioavailability of Trace Minerals in Production Animal Nutrition: A Review. Animals. 2022; 12(15): 1981. https://doi.org/10.3390/ani12151981

20. Sai Kumar B.A.A. Hormonal Regulation of Metabolism, Water, and Minerals. Das P.K., Sejian V., Mukherjee J., Banerjee D. (eds.). Textbook of Veterinary Physiology. Singapore: Springer. 2023; 391–415. https://doi.org/10.1007/978-981-19-9410-4_16

21. De Grande A. et al. Dietary zinc source impacts intestinal morphology and oxidative stress in young broilers. Poultry Science. 2020; 99(1): 441–453. https://doi.org/10.3382/ps/pez525

22. Lv G. et al. Effects of Different Trace Elements and Levels on Nutrients and Energy Utilization, Antioxidant Capacity, and Mineral Deposition of Broiler Chickens. Agriculture. 2023; 13(7): 1369. https://doi.org/10.3390/agriculture13071369

23. Каримова А.М., Сизова Е.А. Использование азота и обменной энергии у полигастричных животных при скармливании в составе рациона микроэлементов в ультрадисперсной форме. Сборник научных трудов КНЦЗВ. 2022; 11(1): 51–54. https://doi.org/10.48612/sbornik-2022-1-10

24. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н., Муслюмова Д.М., Атландерова К.Н., Завьялов О.А. Воздействие высокодисперсных частиц металлов на переваримость питательных веществ и обмен энергии в организме молодняка крупного рогатого скота. Вестник мясного скотоводства. 2017; (4): 197–203. https://www.elibrary.ru/kasrfi

25. Абрамов С.С., Горидовец Е.В., Соболев Д.Т. Динамика некоторых показателей минерального и витаминного обмена у высокопродуктивных коров при лечении внутренней полиморбидной патологии. Ученые записки учреждения образования «Витебская ордена “Знак Почета” государственная академия ветеринарной медицины». 2017; 53(3): 3–6. https://www.elibrary.ru/zqnwej

26. Fisinin V.I., Miroshnikov S.A., Sizova E.A., Ushakov A.S., Miroshnikova E.P. Metal particles as trace-element sources: current state and future prospects. World’s Poultry Science Journal. 2018; 74(3): 523–540. https://doi.org/10.1017/S0043933918000491

27. Prasad R., Bhattacharyya A., Nguyen Q.D. Nanotechnology in Sustainable Agriculture: Recent Developments, Challenges, and Perspectives. Frontiers in Microbiology. 2017; 8: 1014. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01014

28. Сизова Е.А., Королев В.Л., Макаев Ш.А., Мирошникова Е.П., Шахов В.А. Морфобиохимические показатели крови у бройлеров при коррекции рациона солями и наночастицами Cu. Сельскохозяйственная биология. 2016; 51(6): 903–911. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.6.903rus

29. Brown K. et al. Microbiota alters the metabolome in an age- and sex- dependent manner in mice. Nature Communications volume. 2023; 14: 1348. https://doi.org/10.1038/s41467-023-37055-1

30. Шошин Д.Е., Ерофеев Н.Г., Сизова Е.А., Павлова М.Ю. Стресс как лимитирующий фактор в животноводстве (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2024; 107(3): 138–162. https://doi.org/10.33284/2658-3135-107-3-138

31. Спешилова Н.В., Косилов В.И., Андриенко Д.А. Производственный потенциал молочного скотоводства на Южном Урале. Вестник мясного скотоводства. 2014; (3): 69–75. https://www.elibrary.ru/ssyior

32. Капланов М.Т., Исякаева Р.Р. Оптимизация технологии кормления лабораторных животных при помощи экспериментальных комбикормов. Современные вопросы биомедицины. 2023; 7(4): 11. https://doi.org/10.24412/2588-0500-2023_07_04_11

33. Chrystal P.V., Moss A.F., Khoddami A., Naranjo V.D., Selle P.H., Liu S.Y. Effects of reduced crude protein levels, dietary electrolyte balance, and energy density on the performance of broiler chickens offered maize-based diets with evaluations of starch, protein, and amino acid metabolism. Poultry Science. 2020; 99(3): 1421–1431. https://doi.org/10.1016/j.psj.2019.10.060

34. Усманова Е.Н., Зубоченко Д.В., Остапчук П.С., Куевда Т.А. Селекция мясного скота на повышение эффективности использования корма. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2022; (4): 270–286. https://www.elibrary.ru/usetwo

35. Mion B. et al. Effects of replacing inorganic salts of trace minerals with organic trace minerals in pre- and postpartum diets on feeding behavior, rumen fermentation, and performance of dairy cows. Journal of Dairy Science. 2022; 105(8): 6693–6709. https://doi.org/10.3168/jds.2022-21908

36. Li J. et al. Zinc Intakes and Health Outcomes: An Umbrella Review. Frontiers in Nutrition. 2022; 9: 798078. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.798078

37. Molenda M., Kolmas J. The Role of Zinc in Bone Tissue Health and Regeneration — a Review. Biological Trace Element Research. 2023; 201(12): 5640‒5651. https://doi.org/10.1007/s12011-023-03631-1

38. Roeber F., Jex A.R., Gasser R.B. Impact of gastrointestinal parasitic nematodes of sheep, and the role of advanced molecular tools for exploring epidemiology and drug resistance — an Australian perspective. Parasites & Vectors. 2013; 6: 153. https://doi.org/10.1186/1756-3305-6-153

39. Reed R.G., Raison C.L. Stress and the Immune System. Esser C. (ed.). Environmental Influences on the Immune System. Vienna: Springer. 2016; 97–126. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-1890-0_5

40. Li W., Angel R., Plumstead P.W., Enting H. Effects of limestone particle size, phytate, calcium source, and phytase on standardized ileal calcium and phosphorus digestibility in broilers. Poultry Science. 2021; 100(2): 900‒909. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.10.075

41. Beane K.E. et al. Effects of dietary fibers, micronutrients, and phytonutrients on gut microbiome: a review. Applied Biological Chemistry. 2021; 64: 36. https://doi.org/10.1186/s13765-021-00605-6

42. Yang Z. et al. Preliminary analysis showed country-specific gut resistome based on 1267 feces samples. Gene. 2016; 581(2): 178‒182. https://doi.org/10.1016/j.gene.2016.01.043

43. Scherzad A., Meyer T., Kleinsasser N., Hackenberg S. Molecular Mechanisms of Zinc Oxide Nanoparticle-Induced Genotoxicity. Materials. 2017; 10(12): 1427. https://doi.org/10.3390/ma10121427

44. Uerlings J. et al. in vitro prebiotic potential of agricultural byproducts on intestinal fermentation, gut barrier and inflammatory status of piglets. British Journal of Nutrition. 2020; 123(3): 293‒307. https://doi.org/10.1017/S0007114519002873

45. Fan X., Yang F., Nie C., Ma L., Cheng C., Haag R. Biocatalytic Nanomaterials: A New Pathway for Bacterial Disinfection. Advanced Materials. 2021; 33(33): 2100637. https://doi.org/10.1002/adma.202100637

46. Patra A., Lalhriatpuii M. Progress and Prospect of Essential Mineral Nanoparticles in Poultry Nutrition and Feeding — a Review. Biological Trace Element Research. 2020; 197(1): 233‒253. https://doi.org/10.1007/s12011-019-01959-1

47. Adegbeye M.J. et al. Nanoparticles in Equine Nutrition: Mechanism of Action and Application as Feed Additives. Journal of Equine Veterinary Science. 2019; 78: 29‒37. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2019.04.001

48. Bhagat S., Singh S. Nanominerals in nutrition: Recent developments, present burning issues and future perspectives. Food Research International. 2022; 160: 111703. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111703

49. Mohd Yusof H., Mohamad R., Zaidan U.H., Abdul Rahman N.A. Microbial synthesis of zinc oxide nanoparticles and their potential application as an antimicrobial agent and a feed supplement in animal industry: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2019; 10: 57. https://doi.org/10.1186/s40104-019-0368-z

50. Шейда Е.В., Мирошников С.А., Дускаев Г.К., Рязанов В.А., Гречкина В.В. Изменение параметров рубцового содержимого in vitro при использовании лузги подсолнечника и цинка в ультрадисперсной форме. Аграрная наука. 2022; (6): 43–47. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-360-6-43-47

51. Кван О.В., Сизова Е.А., Вершинина И.А. Влияние ультрадисперсных частиц меди и железа на микробиоценоз кишечника цыплят-бройлеров. Аграрная наука. 2024; (2): 61–65. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-379-2-61-65