Задержка роста плода у коров ассоциирована с внутриутробным дисэлементозом
- Авторы: Сафонов В.А.1, Ермилова Т.С.1, Черницкий А.Е.2
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
- Выпуск: Том 17, № 3 (2025)
- Страницы: 208-232
- Раздел: Биохимия, генетика и молекулярная биология
- Статья опубликована: 31.08.2025
- URL: https://journals.rcsi.science/2658-6649/article/view/316251
- DOI: https://doi.org/10.12731/2658-6649-2025-17-3-1177
- EDN: https://elibrary.ru/GIKGAX
- ID: 316251
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Задержка роста плода (ЗРП) у коров широко распространена в высокопродуктивных молочных стадах и представляет серьезную проблему для животноводства. Одним из факторов, предрасполагающих к ЗРП, является дефицит эссенциальных микроэлементов и нарушения транспортной функции плаценты у беременных. В настоящей работе проведен сравнительный анализ содержания 12 микроэлементов и их соотношения в волосах у новорожденных телят с ЗРП в анамнезе (Группа I, n = 18) и особей с физиологическим течением беременности у их матерей (Группа II, n = 24). ЗРП диагностировали по результатам ультразвукового исследования матерей на 38-45, 60-65 и 110-115 дни гестации с помощью сканера «Easi-Scan-3» с линейным датчиком 4,5-8,5 МГц (BCF Technology Ltd., Великобритания) по ранее разработанному и опубликованному протоколу. Образцы волос у телят получали из кисти хвоста непосредственно перед 1-м кормлением молозивом. Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Nexion 300D, Perkin Elmer, США) в образцах волос исследовали содержание мышьяка, кадмия, кобальта, меди, железа, ртути, марганца, молибдена, никеля, свинца, селена и цинка. Для оценки внутриутробного дисэлементоза по измеренному содержанию микроэлементов в волосах рассчитывали их соотношения: мышьяк/селен, ртуть/селен, свинец/селен, свинец/цинк, кадмий/селен, никель/цинк и железо/медь. У телят Группы I установлено повышенное содержание в волосах кадмия (на 66,7%, Р < 0,05) и ртути (в 15,0 раз, Р < 0,05) и пониженное – меди (на 30,7%, Р < 0,05), селена (на 28,8%, Р < 0,05) и цинка (на 26,4%, Р < 0,05) по сравнению с животными Группы II. Содержание в крови других исследованных микроэлементов в волосах достоверно не различалось между группами. Результаты исследования показывают, что развитие плода у ЗРП-коров в последнем триместре беременности происходит в условиях дисбаланса эссенциальных и токсичных микроэлементов. Так, соотношение ртуть/селен в волосах у телят Группы I по сравнению с новорожденными Группы II было повышено в 45,3 раза (Р < 0,05), свинец/селен – в 2,81 раза (Р < 0,05), кадмий/селен – в 6,63 раза (Р < 0,05), никель/цинк – в 2,91 раза (Р < 0,05), железо/медь – в 2,64 раза (Р < 0,05). Анализируются возможные причины и механизмы, лежащие в основе этих нарушений.
Ключевые слова
Об авторах
Владимир Александрович Сафонов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: safrus2003@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5040-6178
SPIN-код: 5110-8671
Scopus Author ID: 57198771314
ResearcherId: L-7174-2016
ведущий научный сотрудник лаборатории биогеохимии окружающей среды, доктор биологических наук
Россия, ул. Косыгина, 19, г. Москва, 119991, Российская Федерация
Татьяна Сергеевна Ермилова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
Email: tatianaermilov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8251-8545
SPIN-код: 6712-6866
Scopus Author ID: 57956288700
научный сотрудник лаборатории биогеохимии окружающей среды
Россия, ул. Косыгина, 19, г. Москва, 119991, Российская Федерация
Антон Евгеньевич Черницкий
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Email: cherae@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8953-687X
SPIN-код: 3776-3502
Scopus Author ID: 56410871400
ResearcherId: C-6746-2013
ведущий научный сотрудник отдела репродуктивной биологии и неонатологии, доктор биологических наук
Россия, ул. Белинского, 112а, г. Екатеринбург, 620142, Российская Федерация
Список литературы
- Бутко, В.А., Лозовая, Е.Г. & Михалев, В.И. (2020). Клинико-эхографические маркеры диагностики нарушений раннего эмбриогенеза у коров. Ветеринарный фармакологический вестник, 2(11), 177-190. https://doi.org/10.17238/issn2541-8203.2020.2.177 EDN: https://elibrary.ru/pxusjv
- Воробьев, В.И. & Воробьев, Д.В. (2014). Физиологические аспекты минерального обмена у симментальских коров, разводимых в экологических условиях низкого уровня Se, I и Co в среде и кормах Нижней Волги. Фундаментальные исследования, 8-4, 864-870. EDN: https://elibrary.ru/sjmnij
- Гуркина, Л.В., Наумова, И.К. & Лебедева, М.Б. (2016). Взаимное действие биогенных микроэлементов и элементов тяжелых металлов в организме животных. Аграрный вестник Верхневолжья, 1, 32-37. EDN: https://elibrary.ru/tpzsij
- Ковальский, В.В. (1974). Геохимическая экология. Москва: Наука, 300 с.
- Мирошников, С.А., Завьялов, О.А., Фролов, А.Н., Харламов, А.В., Дускаев, Г.К. & Курилкина, М.Я. (2016). Элементный состав шерсти как модель для изучения межэлементных взаимодействий. Вестник мясного скотоводства, 4(96), 9-14. EDN: https://elibrary.ru/xilxpt
- Сафонов, В.А., Ермилова, Т.С., Черницкий, А.Е. & Салимзаде, Э.А.О. (2024). Прогнозирование уровня микроэлементного питания плода у глубокостельных коров. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 16(3). https://doi.org/10.12731/2658-6649-2024-16-3-860 EDN: https://elibrary.ru/hxxvlk
- Скальный, А.В. & Рудаков, И.А. (2004). Биоэлементы в медицине. Москва: Мир, 272 с. ISBN: 5-03-003645-8 EDN: https://elibrary.ru/wqrzft
- Abdelrahman, M.M. & Kincaid, R.L. (1993). Deposition of copper, manganese, zinc, and selenium in bovine fetal tissue at different stages of gestation. Journal of Dairy Science, 76(11), 3588-3593. https://doi.org/10.3168/jds.s0022-0302(93)77698-5
- Anas, M., Diniz, W.J.S., Menezes, A.C.B., Reynolds, L.P., Caton, J.S., Dahlen, C.R. & Ward, A.K. (2023). Maternal mineral nutrition regulates fetal genomic programming in cattle: a review. Metabolites, 13(5), 593. https://doi.org/10.3390/metabo13050593 EDN: https://elibrary.ru/cnnbmg
- Azzam, S.M., Kinder, J.E., Nielsen, M.K., Werth, L.A., Gregory, K.E., Cundiff, L.V. & Koch, R.M. (1993). Environmental effects on neonatal mortality of beef calves. Journal of Animal Science, 71(2), 282-290. https://doi.org/10.2527/1993.712282x
- Menezes, A.C.B., McCarthy, K.L., Kassetas, C.J., Baumgaertner, F., Kirsch, J.D., Dorsam, S.T., Neville, T.L., Ward, A.K., Borowicz, P.P., Reynolds, L.P., Sedivec, K.K., Forcherio, J.C., Scott, R. & Caton, J.S. (2022). Vitamin and mineral supplementation and rate of gain in beef heifers I: Effects on dam hormonal and metabolic status, fetal tissue and organ mass, and concentration of glucose and fructose in fetal fluids at d 83 of gestation. Animals, 12(14), 1757. https://doi.org/10.3390/ani12141757 EDN: https://elibrary.ru/owyxrp
- Buczinski, S.M., Fecteau, G., Lefebvre, R.C. & Smith, L.C. (2007). Fetal well-being assessment in bovine near-term gestations: Current knowledge and future perspectives arising from comparative medicine. The Canadian Veterinary Journal, 48(2), 178-183.
- Chen, Y.H., Zhao, M., Chen, X., Zhang, Y., Wang, H., Huang, Y.Y., Wang, Z., Zhang, Z.H., Zhang, C. & Xu, D.X. (2012). Zinc supplementation during pregnancy protects against lipopolysaccharide-induced fetal growth restriction and demise through its anti-inflammatory effect. The Journal of Immunology, 183(1), 454-463. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1103579
- Chernitskiy, A. & Safonov, V. (2019). The effects of the vitamin-mineral drug “Antimiopatik” use in cows during the dry period on postnatal growth and health of the offspring. Reproduction in Domestic Animals, 54(S3), 131-132. https://doi.org/10.1111/rda.13528 EDN: https://elibrary.ru/scexqz
- Cygan-Szczegielniak, D., Stanek, M., Giernatowska, E. & Janicki, B. (2014). Impact of breeding region and season on the content of some trace elements and heavy metals in the hair of cows. Folia Biologica, 62(3), 163-169. https://doi.org/10.3409/FB62_3.163
- Dahlen, C.R., Reynolds, L.P. & Caton, J.S. (2022). Selenium supplementation and pregnancy outcomes. Frontiers in Nutrition, 9, 1011850. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.1011850 EDN: https://elibrary.ru/jacotg
- Eby, G.N. (2016). Principles of Environmental Geochemistry. Long Grove: Waveland Press, 514 p.
- Fitzgerald, A.M., Ryan, D.P. & Berry, D.P. (2015). Factors associated with the differential in actual gestational age and gestational age predicted from transrectal ultrasonography in pregnant dairy cows. Theriogenology, 84(3), 358-364. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2015.03.023
- Georgievskii, V.I., Annenkov, B.N. & Samokhin, V.T. (1982). Mineral Nutrition of Animals. London: Butterworths, 475 p. ISBN: 0-408-10770-7 EDN: https://elibrary.ru/rtxvft
- Goff, J.P. (2018). Invited review: Mineral absorption mechanisms, mineral interactions that affect acid-base and antioxidant status, and diet considerations to improve mineral status. Journal of Dairy Science, 101(4), 2763-2813. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13112 EDN: https://elibrary.ru/vemohd
- Greenwood, P.L. & Bell, A.W. (2019). Developmental programming and growth of livestock tissues for meat production. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice, 35(2), 303-319. https://doi.org/10.1016/j.cvfa.2019.02.008
- Greenwood, P.L. & Café, L.M. (2007). Prenatal and pre-weaning growth and nutrition of cattle: long-term consequences for beef production. Animal, 1(9), 1283-1296. https://doi.org/10.1017/S175173110700050X
- Grzeszczak, K., Kwiatkowski, S. & Kosik-Bogacka, D. (2020). The role of Fe, Zn, and Cu in pregnancy. Biomolecules, 10(8), 1176. https://doi.org/10.3390/biom10081176 EDN: https://elibrary.ru/igeamy
- Harvey, K.M., Cooke, R.F., Colombo, E.A., Rett, B., de Sousa, O.A., Harvey, L.M., Russell, J.R., Pohler, K.G. & Brandão, A.P. (2021). Supplementing organic-complexed or inorganic Co, Cu, Mn, and Zn to beef cows during gestation: physiological and productive response of cows and their offspring until weaning. Journal of Animal Science, 99(5), skab095. https://doi.org/10.1093/jas/skab095 EDN: https://elibrary.ru/atclci
- Hicks, Z.M. & Yates, D.T. (2021). Going up inflame: Reviewing the underexplored role of inflammatory programming in stress-induced intrauterine growth restricted livestock. Frontiers in Animal Science, 2, 761421. https://doi.org/10.3389/fanim.2021.761421 EDN: https://elibrary.ru/tgiodw
- Hracsko, Z., Orvos, H., Novak, Z., Pal, A. & Varga, I.S. (2008). Evaluation of oxidative stress markers in neonates with intra-uterine growth retardation. Redox Report, 13(1), 11-16. https://doi.org/10.1179/135100008X259097
- Issah, I., Duah, M.S., Arko-Mensah, J., Bawua, S.A., Agyekum, T.P. & Fobil, J.N. (2024). Exposure to metal mixtures and adverse pregnancy and birth outcomes: A systematic review. Science of the Total Environment, 908, 168380. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168380
- Joksimović-Todorović, M., Davidović, V. & Bojanić-Rašović, M. (2016). The effects of some microelements supplementation: Selenium, zinc and copper into dairy cows feeds on their health and reproductive performances. Biotechnology in Animal Husbandry, 32(2), 101-110. https://doi.org/10.2298/BAH1602101J
- Kalaeva, E., Kalaev, V., Chernitskiy, A., Alhamed, M. & Safonov, V. (2020). Incidence risk of bronchopneumonia in newborn calves associated with intrauterine diselementosis. Veterinary World, 13(5), 987-995. https://doi.org/10.14202/vetworld.2020.987-995 EDN: https://elibrary.ru/vnsrtq
- Lewicka, I., Kocyłowski, R., Grzesiak, M., Gaj, Z., Oszukowski, P. & Suliburska, J. (2017). Selected trace elements concentrations in pregnancy and their possible role - Literature review. Ginekologia Polska, 88(9), 509-514. https://doi.org/10.5603/gp.a2017.0093
- Lonergan, P., Forde, N. & Spencer, T. (2016). Role of progesterone in embryo development in cattle. Reproduction, Fertility and Development, 28(1-2), 66-74. https://doi.org/10.1071/rd15326
- Mao, W.H., Albrecht, E., Teuscher, F., Yang, Q., Zhao, R.Q. & Wegner, J. (2008). Growth-and breed-related changes of fetal development in cattle. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 21(5), 640-647. https://doi.org/10.5713/ajas.2008.70293
- Marques, R.S., Cooke, R.F., Rodrigues, M.C., Cappellozza, B.I., Mills, R.R., Larson, C.K., Moriel, P. & Bohnert, D.W. (2016). 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, 94(3), 1215-1226. https://doi.org/10.2527/jas.2015-0036
- McCarthy, K.L., Menezes, A.C., Kassetas, C.J., Baumgaertner, F., Kirsch, J.D., Dorsam, S.T., Neville, T.L., Ward, A.K., Borowicz, P.P., Reynolds, L.P., Sedivec, K.K., Forcherio, J.C., Scott, R., Caton, J.S. & Dahlen, C.R. (2022). Vitamin and mineral supplementation and rate of gain in beef heifers II: effects on concentration of trace minerals in maternal liver and fetal liver, muscle, allantoic, and amniotic fluids at day 83 of gestation. Animals, 12(15), 1925. https://doi.org/10.3390/ani12151925 EDN: https://elibrary.ru/jwjlpc
- McKeating, D.R., Fisher, J.J. & Perkins, A.V. (2019). Elemental metabolomics and pregnancy outcomes. Nutrients, 11(1), 73. https://doi.org/10.3390/nu11010073 EDN: https://elibrary.ru/chgslm
- Mehdi, Y. & Dufrasne, I. (2016). Selenium in cattle: a review. Molecules, 21(4), 545. https://doi.org/10.3390/molecules21040545 EDN: https://elibrary.ru/wuigrb
- Mikhalev, V., Shabunin, S., Safonov, V. & Chernitskiy, A. (2018). Metabolic status of newborn calves with intrauterine growth retardation. Reproduction in Domestic Animals, 53(S2), 168-168. https://doi.org/10.1111/rda.13272 EDN: https://elibrary.ru/uyvpyt
- Miroshnikov, S.A., Zavyalov, O.A., Frolov, A.N., Bolodurina, I.P., Kalashnikov, V.V., Grabeklis, A.R., Tinkov, A.A. & Skalny, A.V. (2017). The reference intervals of hair trace element content in Hereford cows and heifers (Bos taurus). Biological Trace Element Research, 180(1), 56-62. https://doi.org/10.1007/s12011-017-0991-5 EDN: https://elibrary.ru/xnceki
- Miroshnikov, S., Zavyalov, O., Frolov, A., Sleptsov, I., Sirazetdinov, F. & Poberukhin, M. The content of toxic elements in hair of dairy cows as an indicator of productivity and elemental status of animals. Environmental Science and Pollution Research, 26(18), 18554-18564. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05163-5 EDN: https://elibrary.ru/itdenp
- Mion, B., Madureira, G., Spricigo, J.F.W., King, K., Van Winters, B., LaMarre, J., LeBlanc, S.J., Steele, M.A. & Ribeiro, E.S. (2023). Effects of source of supplementary trace minerals in pre- and postpartum diets on reproductive biology and performance in dairy cows. Journal of Dairy Science, 106(7), 5074-5095. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22784 EDN: https://elibrary.ru/irlmkn
- Neve, J. (1992). Clinical implications of trace elements in endocrinology. Biological Trace Element Research, 32(1), 173-185. https://doi.org/10.1007/BF02784602 EDN: https://elibrary.ru/rxzwum
- Nezhdanov, A., Shabunin, S., Mikhalev, V., Klimov, N. & Chernitskiy, A. (2014). Endocrine and metabolic mechanisms of embryo and fetal intrauterine growth retardation in dairy cows. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences, 38(6), 675-680. https://doi.org/10.3906/vet-1405-12 EDN: https://elibrary.ru/ssgdbn
- Nezhdanov, A.G., Mikhalev, V.I., Chusova, G.G., Papin, N.E., Chernitskiy, A.E. & Lozovaya, E.G. (2016). Metabolic status of the cows under intrauterine growth retardation of embryo and fetus. Agricultural Biology, 51(2), 230-237. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.2.230eng EDN: https://elibrary.ru/vvhkih
- Ojeda, M.L., Nogales, F., Romero-Herrera, I. & Carreras, O. (2021). Fetal programming is deeply related to maternal selenium status and oxidative balance; experimental offspring health repercussions. Nutrients, 13(6), 2085. https://doi.org/10.3390/nu13062085 EDN: https://elibrary.ru/htkrwl
- Omur, A., Kirbas, A., Aksu, E., Kandemir, F., Dorman, E., Kaynar, O. & Ucar, O. (2016). Effects of antioxidant vitamins (A, D, E) and trace elements (Cu, Mn, Se, Zn) on some metabolic and reproductive profiles in dairy cows during transition period. Polish Journal of Veterinary Sciences, 19(4), 697-706. https://doi.org/10.1515/pjvs-2016-0088 EDN: https://elibrary.ru/yxuqqp
- Patra, R.C., Swarup, D., Sharma, M.C. & Naresh, R. (2006). Trace mineral profile in blood and hair from cattle environmentally exposed to lead and cadmium around different industrial units. Journal of Veterinary Medicine. A, Physiology, Pathology, Clinical Medicine, 53(10), 511-517. https://doi.org/10.1111/j.1439-0442.2006.00868.x
- Plemyashov, K. & Korochkina, E. (2022). Monitoring of vitamin-mineral metabolism’ indicators in cows of different period of lactation. FASEB Journal, 36(S1), R3113. https://doi.org/10.1096/fasebj.2022.36.S1.R3113 EDN: https://elibrary.ru/vhdzqa
- Reynolds, L.P., Borowicz, P.P., Caton, J.S., Crouse, M.S., Dahlen, C.R. & Ward, A.K. (2019). Developmental programming of fetal growth and development. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice, 35(2), 229-247. https://doi.org/10.1016/j.cvfa.2019.02.006
- Safonov, V. & Chernitskiy, A. (2022). Trace elements deficiency in dairy cows in the biogeochemical province of the Republic of Belarus and biological effects of its correction. In: New Prospects in Environmental Geosciences and Hydrogeosciences [H. Chenchouni, H. I. Chaminé, M. F. Khan, et al. (Eds.)]. CAJG 2019. Advances in Science, Technology & Innovation. Cham: Springer, pp. 185-187. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72543-3_41 EDN: https://elibrary.ru/oaaagpd
- Safonov, V., Salimzade, E., Ermilova, T. & Chernitskiy, A. (2022). Retrospective diagnosis of intrauterine diselementosis in newborn calves. BIO Web of Conferences, 52, 00033. https://doi.org/10.1051/bioconf/20225200033 EDN: https://elibrary.ru/wpdjbv
- Safonov, V.A. (2018). Biological role of selenium and correction effects of its content in the organism of animals. Geochemistry International, 56(10), 1046-1050. https://doi.org/10.1134/s0016702918100105 EDN: https://elibrary.ru/yswlbb
- Safonov, V.A., Mikhalev, V.I. & Chernitskiy, A.E. (2018). Antioxidant status and functional condition of respiratory system of newborn calves with intrauterine growth retardation. Agricultural Biology, 53(4), 831-841. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.4.831eng EDN: https://elibrary.ru/uzbltk
- Shabunin, S., Nezhdanov, A., Mikhalev, V., Lozovaya, E. & Chernitskiy, A. (2017). Diselementosis as a risk factor of embryo loss in lactating cows. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences, 41(4), 453-459. https://doi.org/10.3906/vet-1609-76 EDN: https://elibrary.ru/zcymlp
- Suttle, N.F. (2022). Mineral Nutrition of Livestock. 5th ed. Boston: CABI, 600 p. https://doi.org/10.1079/9781789240924.0000
- Van Eetvelde, M., Kamal, M.M., Hostens, M., Vandaele, L., Fiems, L.O. & Opsomer, G. (2016). Evidence for placental compensation in cattle. Animal, 10(8), 1342-1350. https://doi.org/10.1017/S1751731116000318
- Van Emon, M., Sanford, C. & McCoski, S. (2020). Impacts of bovine trace mineral supplementation on maternal and offspring production and health. Animals, 10(12), 2404. https://doi.org/10.3390/ani10122404 EDN: https://elibrary.ru/ylxmrs
- Vorobyov, V., Vorobyov, D., Polkovnichenko, A. & Safonov, V. (2018). The physiological status of acclimatized Simmental cattle of the Austrian selection in the biogeochemical conditions of the Lower Volga Region. American Journal of Agriculture and Forestry, 6(6), 198-207. https://doi.org/10.11648/j.ajaf.20180606.17
- Wu, G., Bazer, F.W., Wallace, J.M. & Spencer, T.E. (2006). Board-invited review: intrauterine growth retardation: implications for the animal sciences. Journal of Animal Science, 84(9), 2316-2337. https://doi.org/10.2527/jas.2006-156
Дополнительные файлы
