Arch. Med. Vet., Том XXXVII No 1, 2004, с. 7-13

застосування

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ ОГЛЯД

Застосування солей аніонів для профілактики гіпокальціємічного післяпологового парезу

Застосування аніонних солей для профілактики молочної лихоманки

L Espino, M L Suárez, G Santamarina, A Goicoa, L E Fidalgo * .

* Кафедра ветеринарних клінічних наук, Університет Сантьяго де Компостела, факультет ветеринарної медицини Луго, Campus Universitario s/n, 27002 Луго, Іспанія.

Резюме

Молочна лихоманка - одне з найпоширеніших метаболічних захворювань молочної худоби. З різних методів, що використовуються при спробі контролювати хворобу, найбільший прогрес досягнуто в плані управління дієтою. Багато авторів показали, що додавання аніонних солей до раціону різко впливає на частоту розвитку молочної лихоманки. Аніонні солі додають у раціон сухих корів за 2-3 тижні до отелення з метою досягнення метаболічного ацидозу. Точний механізм дії дієтичних аніонів досі не розкритий. Попередні звіти припускали, що метаболічний ацидоз, викликаний аніонними солями, підвищує реакцію тканин на паратгормон, покращує всмоктування кальцію в кишечнику та посилює резорбцію кальцію з кісток. У цій роботі ми розглядаємо концепцію харчової різниці катіонів-аніонів (DCAD) з особливим акцентом на фізіологічному впливі, який це може мати на кислотно-основний стан, резорбцію кісток, ниркову продукцію 1,25 (OH) 2 D3 та резорбцію кальцію та кишкового всмоктування кальцію у корів.

Ключові слова: аніонні солі, DCAD, молочна лихоманка.

Резюме

Молочна лихоманка - одне з найпоширеніших захворювань обміну речовин у молочної худоби. З різних методів, що застосовуються для профілактики цієї хвороби, найбільше еволюціонував дієтичний режим. Багато дослідників виявили, що додавання в раціон аніонних солей зменшує частоту розвитку молочної лихоманки. Солі аніонів включають у раціон сухих корів за 2-3 тижні до отелення, щоб викликати стан легкого метаболічного ацидозу. Точний механізм дії харчових аніонів недостатньо добре встановлений. У попередніх дослідженнях було припущено, що аніонний сольовий метаболічний ацидоз посилює реакцію тканин на паратгормон, покращує всмоктування кальцію в кишечнику та збільшує реабсорбцію кальцію в кістках. У цій роботі ми розглядаємо концепцію катіон-аніонного диференціалу в дієті, з особливим акцентом на фізіологічні ефекти, які він може чинити в кислотно-лужному стані, реабсорбції кістки, виробленні нирок 1,25 (ОН) 2 D3 реабсорбція Кальцій у нирках та кишковий кальцій Всмоктування у корів.

Ключові слова: солі аніонів, DCAD, молочна лихоманка.

ВСТУП

Гіпокальціємічний післяродовий парез або молочна лихоманка - це метаболічне захворювання, яке у своїй класичній формі вражає корову при недостатній мобілізації кальцію між 24 годинами до отелення та 72 годинами після пологів. Це одна з найпоширеніших патологій обміну речовин у молочних корів, і хоча захворюваність сильно варіюється залежно від стад, за оцінками, в США вона зачіпає від 5-10% тварин, створюючи дуже важливі економічні втрати (Говард та Сміт 1999). Захворювання важко запобігти, але з різних профілактичних заходів, що застосовуються для зменшення частоти його виникнення, особливо маніпуляцій з дієтою, коли зміни в катіонно-аніонному диференціалі (DCAD) дали хороші результати (Block 1984, Goff and Horst 1998, Шоневілл та ін, 1999).

Блок (1984) спостерігав зниження захворюваності на молочну лихоманку у корів, що споживають аніонні солі, на 47%, поновлюючи дослідження в цій галузі. З цього моменту і до теперішнього часу існують численні дослідження, в яких оцінювались переваги та недоліки використання цих солей у раціоні сухої корови (Tucker et al 1992, Horst et al 1997, Mellau and col 2002).

Більшість цих досліджень були проведені в США та Європі з системою виробництва молочної продукції, в якій концентрати становлять дуже високу частку раціону (Goff et al 1991, Howard and Smith 1999, Pehrson et al 1999, Schonewille et al 1999). Однак останні експерименти, проведені в Австралії, показали ефективність солей аніонів у запобіганні молочній лихоманці у виробничих системах, заснованих на споживанні трави та силосу та невеликої зернової добавки (Roche et al 2003). Хоча аніонні солі можуть бути стратегією зменшення захворюваності на післяпологовий парез у пасовищних стадах, їх застосування в стадах, які споживають трави з високим вмістом калію, не рекомендується, оскільки в цій ситуації дуже високі дози солей, що матиме негативний вплив на споживання їжі є й інші альтернативи, серед яких виділяється вживання раціонів з низьким вмістом кальцію (Goff and Horst 1997).

Незважаючи на опубліковані дослідження та інтерес до того, що вплив вмісту іонів у раціоні на метаболізм кальцію пробуджується в медицині людини (Maurer et al 2003), точний механізм дії солей досі невідомий. Мета цієї роботи - переглянути різні гіпотези про спосіб дії цих солей, які можуть бути дуже корисними для розуміння та оцінки їх впливу, а також описати останні дані наших досліджень у цій галузі.

ТЕОРІЯ СИЛЬНИХ ІОНІВ
(ПРИНЦИП ЕЛЕКТРОНЕВТРАЛЬНОСТІ)

Використання солей аніонів базується на теорії сильних іонів (Stewart 1983). Основними постулатами, на яких базується ця теорія, є наступні:

? Кількість молей позитивно заряджених частинок (катіонів) у будь-якому розчині має дорівнювати кількості молей негативно заряджених частинок (аніонів), що містяться в ньому: ні. Катіони = ні. Аніони.

? Добуток концентрації іонів водню та гідроксильних іонів, присутніх у розчині, повинен дорівнювати константі дисоціації води. (H +) x (OH ?) = 1 x 10 ? 14 .

Крім того, обидва рівняння повинні виконуватися одночасно, щоб підтримувати електронейтральність у розчині. Беручи до уваги, що рН розчину є негативним логарифмом концентрації протона (рН = ? log (H +)), використання цієї теорії означає, що рН розчину залежить від різниці між кількістю катіони та аніони, присутні в ньому. Таким чином, якщо вміст катіону в плазмі збільшується, концентрація протона повинна зменшуватися, а концентрація гідроксильних іонів повинна збільшуватися, щоб підтримувати електронейтральність, і в цій ситуації плазма стає лужною. У протилежному випадку додавання аніонів призводить до збільшення концентрації протонів і зменшення рівня гідроксильних іонів і, отже, знижує рН плазми. З вищезазначеного випливає, що різниця в кількості еквівалентів аніонів і катіонів у раціоні (DCAD) визначає кислотно-лужний стан людини.

Маючи переваги та недоліки, якими володіє кожна з них, і які не є предметом цього дослідження, два рівняння, які найчастіше використовуються при розрахунку катіонно-аніонного диференціалу дієти (DCAD), є наступними:

? DCAD = (Na + + K +) ? (Cl ? + SO4 ? 2) мекв/кг MS (Блок 1984).

? DCAD = (Na + + K + + 0,15 Ca +2 + 0,15 Mg +2) ? (Cl + + 0,6 SO4 2 + 0,5 P 2) мекв/кг MS (Goff and Horst 2003).

Більшість опублікованих робіт погоджуються з тим, що тварини, які отримують негативний DCAD, демонструють зниження рН крові (pH 2 = 0,95; P

Модифікації кислотно-лужного стану, спричинені аніонними солями, можуть пояснити більшість корисних ефектів, що приписуються цим солям при гомеостазі кальцію, діючи на різні тканини, головним чином, на кістки, кишечник та нирки.

У кістках метаболічний ацидоз сприяє мобілізації кальцію за допомогою трьох механізмів:

1.1. Це підвищує чутливість кісткових клітин до дії паратиреоїдного гормону (ПТГ) (Abu Damir та ін. 1994, Gant та ін., 1998, Espino та ін., 2003). Різні дослідники підтвердили, що при рН крові близько 7,35 РТН та його рецептори, розташовані на поверхні клітин нирок і кісток, взаємодіють як тісний зв’язок (“замок на ключ”), що дозволяє активність цього гормону максимальна. Однак, коли рН крові підвищується (7,45), структурна конформація рецептора змінюється, і зв'язування не настільки ефективне (Goff 2000). У цьому сенсі попередні дослідження in vitro показали, що метаболічний алкалоз зменшує індуковану РТГ резорбцію кісток (Beck and Webster 1976, Martín et al 1980).

1.2. Це стимулює вивільнення катіонів (головним чином кальцію, натрію та калію), щоб спробувати підтримати кислотно-лужний гомеостаз (Goff and Horst 1998). Таким чином, в людській медицині було показано, що збільшення остеопорозу з віком може бути частково обумовлено тривалим використанням буферної здатності основних кісткових солей (Bushinsky 1989).

1.3. Підвищена секреція кортизолу, гормону, який обмежує новоутворення та сприяє резорбції кісток (Maurer et al 2003). Концентрація кортизолу збільшується у пацієнтів з метаболічним ацидозом, оскільки цей гормон бере участь у нирковому аміагенезі, який підвищується у відповідь на цей кислотно-лужний дисбаланс (May et al 1986). Нещодавно було встановлено, що люди, які тривалий час вживають підкисляючу дієту, виявляють легкий метаболічний ацидоз, що супроводжується підвищенням концентрації кортизолу в плазмі, до якої

посилене вивільнення кальцію з кісток, що спостерігається у цих людей (Maurer et al 2003). Цей механізм слід оцінювати в майбутньому у тварин, яким вводили аніонні солі, хоча в попередніх дослідженнях, проведених авторами, метаболічний ацидоз, індукований аніонними солями, не викликав суттєвих змін у секреції кортизолу (рис. 1) (Espino 2003).

Хоча більшість досліджень показують результати, що тварини, що харчуються аніонними солями, мають більшу абсорбцію кальцію з шлунково-кишкового тракту, єдиної думки щодо встановлення того, чи може дієта, багата на аніони, поліпшити засвоєння активного кальцію та/або полегшена дифузія (Takagi and Block 1991, Goff and Horst 1998, Pehrson et al 1999).

У різних експериментах зазначається, що підкисляюча дієта знижує рН кишечника, сприяючи розчиненню солей кальцію і, отже, їх пасивному всмоктуванню без участі кальцитріолу (Dishington 1975, Lomba et al 1978, Takagi and Block 1991, Joyce et (1997). Однак інші дослідження виявили значне збільшення сироваткової концентрації кальцитріолу у тварин, які споживали аніонні солі, що обгрунтовувало б збільшення активного всмоктування кальцію в кишечнику (Abu Damir et al 1994, Phillipo et al 1994).

Іншим цікавим фактом про дію аніонних солей є те, що корови, що харчуються цими солями, демонструють збільшення кількості рецепторів до вітаміну D в ентероцитах (Goff et al 1995). Цей факт означає, що ці тварини виявлять більшу реакцію на кальцитріол. Хоча не всі фактори, що контролюють синтез та експресію цих рецепторів, точно відомі, було встановлено, що глюкокортикоїди, ендогенні та екзогенні, посилюють їх синтез у різних тканинах (Midorikawa et al 1999, Akeno et al 2000). Як зазначалося в нашому дослідженні, пов’язаному з кістками (Espino 2003), лише незначне збільшення секреції кортизолу спостерігається у тварин, які харчуються аніонними солями; Було б цікаво підтвердити, чи супроводжується це незначне збільшення чисельністю рецепторів вітаміну D, оскільки ці дані дозволять нам з більшою точністю встановити спосіб, яким аніонні солі покращують всмоктування кальцію в кишечнику.

Існує дві реакції, спричинені дієтою з негативним DCAD у нирках:

3.1. Підвищує чутливість клітин нирок до дії ПТГ. Цей факт призводить до збільшення активності ниркової 1- α-гідроксилази, ферменту, який регулює синтез 1,25 (OH) 2 D3 (кальцитріолу), і, отже, більш високої продукції кальцитріолу на одиницю PTH ( Абу Дамір та ін. 1994, Філліпо та ін. 1994, Ван Дейк та Лоуренс 2001).

3.2. Виробляє гіперкальціурію. Це збільшення виведення кальцію з сечею має 3 джерела:

3.2.1. Відповідь на метаболічний ацидоз (Oetzel et al 1988). У стані метаболічного ацидозу ниркова реакція складається з підвищеної реабсорбції бікарбонату; беручи до уваги, що канальцева реабсорбція кальцію негативно корелює з реабсорбцією бікарбонату, посилена реабсорбція бікарбонату супроводжується більшою екскрецією кальцію з сечею (Oetzel et al 1988).

3.2.2. Взаємодія з дієтичною сіркою (Whiting and Draper 1981). Всі аніонні солі викликають гіперкальціурію, але сірчані солі викликають найбільшу екскрецію кальцію (Oetzel et al 1991). Це пояснюється тим, що сульфатний аніон має обмежену реабсорбцію нирок і утворює нерозчинні комплекси з кальцієм, який присутній у клубочковій фільтрації, що збільшує екскрецію кальцію у сечі у формі сульфату кальцію (Whiting and Draper 1981).

3.2.3. Більша доступність кальцію (Tucker et al 1992, Schonewille et al 1999), яку вони пояснюють тим, що гіперкальціурія відображає більшу доступність кальцію внаслідок збільшення кишкового всмоктування та реабсорбції кісток.

Що стосується гіперкальціурії, то у корів, які споживали аніонні солі, Schonewille et al (1999) змогли показати, що в часи, коли існував великий попит на кальцій (наприклад, початок лактації), кальцій із клубочкового фільтрату (4-5 грамів на добу) повністю реабсорбується і може використовуватися для різних метаболічних функцій.

Крім того, метаболічний ацидоз також має пряму дію на концентрацію іонного кальцію в сироватці крові (Joyce et al 1997, Mellau et al 2002, Espino et al 2003), оскільки існує конкуренція між іонами водню та кальцієм за точки зв’язування з плазмою протеїни, отже, при підвищенні швидкості протонів сприяє дисоціація кальцію з білками плазми, з відповідним збільшенням іонної частки цього мінералу, який має біологічну активність.

АНІОНОВІ СОЛІ

Аніонні солі багаті фіксованими аніонами, які не піддаються метаболізму до більш простих форм, переважно хлору та сірки, щодо таких катіонів, як натрій та калій (Gant et al 1998). Характеристики аніонних солей, які найчастіше використовуються для профілактики гіпокальціємічного післяпологового парезу, наведені в таблиці 1. Ці солі мають подібну підкислювальну силу та еквівалентним чином посилюють екскрецію кальцію з сечею (Oetzel et al 1991). Загалом солі кальцію та магнію є більш смачними, ніж солі амонію. Хоча це не згадується в таблиці 1, сульфат алюмінію (Al2 (SO4) 3) був першою сіллю, що застосовується для зменшення DCAD (Dishington 1975). Недоліком цієї солі є те, що вживання великої кількості алюмінію (> 2000 ppm) зменшить споживання їжі, крім того, що впливатиме на засвоєння фосфору в кишечнику (Блок 1984).

1. Дозування. Введення аніонних солей має на меті досягнення передпологового раціону з DCAD від 50 до 150 мекв/кг MS (Говард та Сміт 1999). Хоча дослідження були опубліковані з використанням дієт з DCAD від 4 мЕ/кгМС (Van Mosel et al. 1993) до 302 мЕкв/кгМС (Wang and Beede 1992), у нашому досвіді DCAD між 50 і ? 100 мекв/кгMS ефективно зменшує частоту розвитку молочної лихоманки. Не бажано використовувати значення нижче 50 мг-екв/кгМС, оскільки вони не гарантують адекватного підкислення, а також значення вище 150 мг-екв/кгМС, оскільки вони не покращують ефективність солей, збільшують вартість та сприяння появі негативних ефектів аніонних солей, головним чином зменшення споживання їжі та появи метаболічного ацидозу.