Archiwum

Robert Burek

Składniki mineralne są niezbędne do życia, wzrostu i rozwoju zwierząt, ich niedobór lub nadmiar wpływają na obniżenie produkcyjności zwierząt i może wywołać objawy chorobowe (Kotarbińska i Grela, 1995). Prawidłowo zbilansowane dawki pokarmowe muszą uwzględniać nie tylko indywidualne poziomy poszczególnych składników mineralnych, ale również ich wzajemne proporcje. Bilans poszczególnych minerałów jest uznawany jako jeden z podstawowych nieinfekcyjnych czynników sprzyjających zaburzeniom mineralizacji kości, chorób układu moczowego u loch (Porowski, 2012), laktacji i w konsekwencji żywotności i kondycji prosiąt (DeRouchey i wsp., 2003).

Największe doświadczenie żywieniowe zostało zebrane w odniesieniu do potrzeb bytowych i produkcyjnych głównych grup składników pokarmowych, do których zalicza się białka, węglowodany, tłuszcze, witaminy i minerały. Rekomendowane ilości składników pokarmowych zostały oparte na badaniach dotyczących ich wpływu na wyniki produkcyjne oraz ich poziomów fizjologicznych we krwi. Składniki mineralne zostały podzielone na dwie podklasy, makro- i mikroelementy. Ta klasyfikacja w żadnym stopniu nie jest oparta na funkcjach biologicznych a jedynie na procentowym udziale w tkankach zwierząt i surowców paszowych. Makroelementy występują na poziomach procentowych, natomiast mikroelementy są obecne na poziomach milionowych części.

W porównaniu do pozostałych grup składników pokarmowych składniki mineralne w dużo większym stopniu związane są z funkcjami biologicznymi, do których zalicza się:
■    Regulację ekspresji genów
■    Regulację procesów enzymatycznych
■    Aktywację witamin
■    Osmoregulację
■    Detoksyfikację
■    Odporność
■    Aktywność błon molekularnych
■    Regulację balansu kwasowo-zasadowego
■    Budulcowe (np. kości).

Interakcje pomiędzy grupami składników pokarmowych jak również zależności pomiędzy składnikami w obrębie poszczególnych grup były przedmiotem wielu badań. Najwięcej prac zostało poświęconych relacjom pomiędzy: białkiem i energią, aminokwasami egzo- i endogennymi oraz nasyconymi i nienasyconymi kwasami tłuszczowymi. Dla porównania ilość badań dotycząca interakcji pomiędzy składnikami mineralnymi, jak również zależności pomiędzy składnikami mineralnymi i innymi składnikami pokarmowymi jest niewspółmiernie mniejsza. Sytuacja ta nie wynika z faktu mniejszego znaczenia produkcyjnego tych procesów, a jedynie jest spowodowana dużą kompleksowością tych procesów oraz faktem, że składniki minerale dodawane są do pasz nie w czystych formach, a jako sole (NaCl, CaCO3, MnSO4, ….). Oczywiście tematyka bilansu mineralnego nie jest nieobecna w literaturze. Niektóre zależności, takie jak pomiędzy wapniem i fosforem, azotem i siarką, magnezem i potasem, manganem i miedzią czy selenem i witaminą E zostały dogłębnie poznane i ich wyniki mają duże przełożenie na codzienną praktykę żywieniową. Jednak do dzisiaj nie został stworzony jednolity system opisujący bilans pomiędzy składnikami mineralnymi.

Najwięcej prac dotyczących optymalnych proporcji poziomów składników mineralnych zostało poświęconych przeżuwaczom. W przypadku świń, a w szczególności loch zagadnienie bilansu poszczególnych minerałów nie jest dogłębnie poznane.
Bilans poszczególnych minerałów uznawany jest, jako jeden z podstawowych nieinfekcyjnych czynników sprzyjających zaburzeniom dotyczącym mineralizacji kości, chorób układu moczowego u loch (Porowski, 2012), laktacji i w konsekwencji żywotności i kondycji prosiąt (DeRouchey i wsp., 2003).
Shohl i Sato (1922) byli pierwszymi, którzy zwrócili uwagę na istnienie związku pomiędzy poziomem minerałów a statusem kwasowo-zasadowym krwi. Hipoteza ta została poddana weryfikacji dopiero na przełomie lat 70-tych i 80-tych. Leach (1979) i Longin (1980, 1981) uznali, że utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej jest ściśle skorelowane z poziomem pobranych i wydalonych składników mineralnych.
W przypadku drobiu decydującą rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej odgrywają jednowartościowe jony sodu (Na+1), potasu (K+1) i chloru (Cl-1). W przypadku krów mlecznych i trzody chlewnej lista ta została jeszcze rozszerzona o siarkę (S-2). Kationy (jony o ładunku dodatnim: Na+1, K+1) są czynnikami buforującymi we krwi. Wzrost ich poziomów wpływa na podniesienie pH krwi. Aniony (jony o ładunku ujemnym: Cl+1, S-2)
ograniczają ilość buforów, co powoduje wzrost jonów wodorowych i obniżenie pH krwi. Od początku badań nad wpływam poziomów składników mineralnych na status fizjologiczny i parametry produkcyjne starano się relacje pomiędzy minerałami przedstawić w sposób liczbowy. Morgin (1980) był pierwszym, który opracował sposób wyrażania zależności pomiędzy sodem, potasem i chlorem. Zaproponował on, że na podstawie sumy Na + K – Cl podanej w meq (miliekwiwalent) na 100 g suchej masy paszy można określać potencjalną kwasowość paszy. Równanie to powszechnie określa się jako dietetyczny bilans kationowo-anionowy (Tucker i wsp., 1988) lub bilans elektrolityczny (West i wsp., 1991). Równanie to rozszerzone o dodatkowe jony jest nazywane dietetyczną różnicą kationowo anionową (ang. dietary cation-anion difference – DCAD). Najpowszechniej do wyliczania DCAD używane jest jedno z dwóch równań: (meqNa + meqK – meqCl – meq S)/kg lub (meqNa + meqK – meqCl – 0,6 meqS)/kg.


W jaki sposób bilans elektrolityczny wpływa na fizjologię zwierząt
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1. Jednym z podstawowych procesów fizjologicznych uzależnionym od bilansu elektrolitycznego jest absorpcja sodu i chloru w końcowym odcinku jelita cienkiego. W przypadku nadmiaru sodu chlor jest absorbowany aktywie poprzez wymianę z jonami węglanowymi – HCO3– (Rys. 1). W przypadku nadmiaru chloru dochodzi do wzrostu biernego wchłaniania chlorku sodu, co prowadzi do metabolicznej zasadowicy (Rys. 1).
2. Ważną funkcją nerek jest utrzymanie równowagi kwasowo – zasadowej organizmu. Komórki i tkanki naszego organizmu są bardzo wrażliwe na zmianę środowiska wewnętrznego w kierunku kwasowym albo zasadowym. Udział nerek w gospodarce mineralnej polega na zwrotnym wchłanianiu wodorowęglanów (ich oszczędzaniu) oraz wydzielaniu jonów wodorowych. Uwolniony jon wodorowy zostaje wydzielony do światła kanalika nerkowego w zamian za jon sodowy, który wchodzi do komórki i razem z anionem wodorowęglanowym NaHCO3– zostaje we krwi. W ten sposób zostaje zaoszczędzony zapas sodu ustrojowego i zapas wodorowęglanów.

3. Trzeci mechanizm dotyczy wydzielania przez komórki kanalików nerkowych, amoniaku powstającego z dezaminacji aminokwasów. Amoniak dyfunduje do światła kanalika, gdzie przy udziale jonu wodorowego powstaje jon NH4+, który łączy się z chlorem uwalniając sód (Michajlik, 1994).
4.Kolejnym procesem biochemicznym, na który ma wpływ równowaga jonowa jest proces wymiany gazowej pomiędzy tkankami organizmu, erytrocytami i płucami. Jednym z białek buforowych biorących udział w wymianie gazowej jest sól potasowa oksyhemoglobiny (KHbO3). Efektywność całego procesu uzależniona jest od bilansu sodu, potasu i chloru.
5. Poziom wchłaniania wapnia z jelit, jak również jego wbudowywanie i uwalnianie z kości uzależnione są od bilansu elektrolitycznego krwi. Proces wchłaniania i uwalniania się wapnia z krwi jest bardziej efektywny przy niższych wartościach bilansu elektrolitycznego. W przypadku podwyższonych wartości DCAD obserwowany jest proces intensywniejszego wbudowywania wapnia w kościach.

W tym miejscu należy odpowiedzieć na pytanie czy bilans elektrolityczny ma jedynie znaczenie naukowe, czy wiedza na ten temat ma również istotne przełożenie na produkcję i w jakim stopniu może być wykorzystane w codziennej praktyce żywienia trzody chlewnej a w szczególności loch.


Bilans elektrolityczny a pH moczu
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Infekcje układu moczowego należą do głównych problemów zdrowotnych z jakimi zmagamy się w stadach loch. Czynnikiem nieinfekcyjnym sprzyjającym zaburzeniom związanymi z chorobami układu moczowego jest nieprawidłowy odczyn (pH) moczu. W warunkach produkcyjnych pH moczu loch mieści się w bardzo szerokim przedziale od 6,0 do 8,0. Tak więc u wielu loch mocz ma odczyn obojętny lub zasadowy (pH≥7,0). Są to doskonałe warunki do rozwoju bakterii patogennych. Szczególnie krytycznym jest okres okołoporodowy i okres laktacji. Lochy, u których mocz ma odczyn obojętny lub zasadowy, są źródłem wzmożonego namnażania się bakterii chorobotwórczych i w konsekwencji mogą być przyczyną zakażeń prosiąt i gruczołu mlekowego. Dodatkowo wzmożony rozwój patogennej flory bakteryjnej jest źródłem wstępującego zakażenia dróg moczowych. W efekcie jakość odchowywanych prosiąt się pogarsza, mimo tego, że w większości przypadków lochy dalej dobrze pobierają pasze i nie wykazują objawów chorobowych. Do głównych czynników decydujących o pH moczu zalicza się bilans elektrolityczny krwi oraz efektywność pracy nerek. Okazało się, że istnieje ścisła korelacja pomiędzy bilansem elektrolitycznym pobieranej przez zwierzęta paszy oraz odczynem zarówno krwi (Rys. 2) i moczu (Rys. 3). Wiedza ta jednak nie jest powszechnie wykorzystywana w optymalizacji dawek pokarmowych. Świnie żywione są paszami opartymi w większości na surowcach roślinnych. Wartość bilansu elektrolitycznego (dEB, DACD) tych produktów jest wysoka, co przekłada się na podwyższenie pH moczu. W ciągu ostatniej dekady Provimi prowadziło intensywne badania nad opracowaniem optymalnych składów mieszanek paszowych uwzględniających nie tylko optymalne poziomy składników pokarmowych, ale również wyznaczenie najlepszych proporcji pomiędzy nimi. Bilans elektrolityczny należy do podstawowych parametrów uwzględnianych przy optymalizacji produktów Provimi Polska dla loch. Unikalna formuła surowcowa, uwzględniająca rzeczywiste poziomy składników mineralnych wszystkich komponentów sprawiła, że produkty Provimi Polska posiadają kompozycję składników mineralnych przekładającą się na optymalną wartość bilansu elektrolitycznego.


Bilans elektrolityczny a gospodarka wapniem
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Wapń jest podstawowym składnikiem mineralnym kości, gdzie zgromadzonych jest ok. 99% wszystkich zasobów tego pierwiastka w organizmie świni. Poza funkcją budulcową, wapń bierze udział w regulacji przepuszczalności błon komórkowych, w przewodzeniu impulsu nerwowego podczas skurczu i rozkurczu mięśni, w procesach enzymatycznych związanych z przemianami związków azotowych, rozkładu skrobi i krzepnięciem krwi. Wapń jest podstawowym składnikiem mineralnym mleka. Locha produkująca 10 litrów mleka dziennie zużywa ok. 16 g wapnia. Głównymi źródłami tego pierwiastka są kości i pasza. Gospodarka wapniem obejmująca wchłanianie, wbudowywanie w kości oraz jego uwalnianie, podlega regulacji hormonalnej. Bilans elektrolityczny podawanej lochom paszy ma fundamentalne znaczenie na efektywność gospodarki wapniem. W okresie ciąży następuje gromadzenie wapnia w kościach lochy jak również w organizmach rozwijających się płodów. Efektywność tego procesu jest wyższa w przypadku podwyższonych wartości dEB/DCAD (Rys. 4). Wiedza o tym procesie została wykorzystana przy opracowaniu produktów dla loch prośnych Provimi Polska (PT342, PT344, PT542 i PT544). Jedną z zalet tych produktów jest możliwość pełniejszego wykorzystania nie tylko wapnia, ale i pozostałych składników pokarmowych. Związane jest to między innymi z optymalnym bilansem elektrolitycznym tych produktów. Prawidłowa praca mięśni biorących udział w akcji porodowej uzależniona jest od stężenia wapnia we krwi. W przypadku niedoborów tego pierwiastka dochodzi do zaburzeń w pracy mięśni, konsekwencją czego jest wydłużenie się czasu trwania porodu i wzrost zagrożenia związanego z urodzeniem się martwych prosiąt. Wpływ stężenia wapnia we krwi ma również fundamentalne znaczenie nie tylko podczas syntezy mleka, ale również w procesie oddawania mleka, który jest związany z prawidłowym kurczeniem się mięśniówki wymienia. Jednym z podstawowych czynników stymulujących prawidłowe uwalnianie się wapnia z kości oraz efektywniejsze wchłanianie tego pierwiastka z jelit jest obniżona wartość pH krwi. W przypadku podawania lochom na porodówkach pasz o obniżonej wartości dEB/DCAD dochodzi do obniżenia pH krwi i w konsekwencji do podwyższenia poziomu wapnia (Rys. 5). Produkty przeznaczone dla loch w okresie okołoporodowym oraz w okresie laktacji oferowane przez Provimi Polska (PT343, PT345, PT543 i PT545) posiadają odpowiednią kompozycję składników mineralnych zapewniających optymalną wartość dEB/DCAD dla tego okresu. Powyższe produkty przeznaczone są do podawania w czasie całego okresu przebywania loch na porodówkach.
Ze względu na fakt, że w okresie okołoporodowym lochy szczególnie narażone są na niebezpieczeństwo wystąpienia zaburzeń fizjologicznych, wydaje się zasadnym w tym okresie dodatkowo zabezpieczyć je przed problemami związanymi z prawidłowym uwalnianiem wapnia oraz przed wystąpieniem zasadowicy moczu. Produktem, który może pomóc w rozwiązaniu powyższych problemów jest posypka o nazwie Laktomax (PT445). Podawanie tego produktu w okresie od siódmego dnia przed planowanym porodem do drugiego dnia po porodzie wpływa korzystnie na przebieg akcji porodowej, łatwość oddawania siary jak również poprawia odczyn moczu.


Podsumowanie
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Znajomość związku pomiędzy bilansem składników pokarmowych w paszy a odczynem krwi i konsekwencjami z tego wynikającymi pozwala nam wpływać na metabolizm lochy, co przekłada się na:
■    efektywniejsze magazynowanie wapnia w okresie ciąży
■    prawidłowy przebieg akcji porodowej
■    maksymalną syntezę siary i mleka
■    sekrecję mleka
■    odczyn (pH) moczu.
Wydaje się, że wyliczone fakty powinny skłaniać do wyboru produktów dla loch optymalizowanych z uwzględnieniem bilansu elektrolitycznego (dEB/DCAD). Aby móc precyzyjnie (pod kątem bilansu elektrolitycznego) produkować pasze i koncentraty niezbędne jest opieranie się podczas kalkulacji produktów na systematycznie weryfikowanych laboratoryjnie poziomach minerałów w surowcach. Przykładem takich właśnie pasz i koncentratów dla trzody uwzględniających bilans elektrolityczny są produkty Provimi Polska. ■

Literatura u autora