Биологическая роль хрома обоснование, опыт и перспективы его применения крупному рогатому скоту

Биологическое влияние хрома на организм сельскохозяйственных животных в первую очередь обусловлено химической формой соединения и продолжительностью применения. Хром относится к важнейшим ультрамикроэлементам, но его эссенциальная роль в организме была экспериментально доказана только во второй половине XX века. Кинетическая инертность ионов трехвалентного хрома не позволяет задействовать элемент во многих биохимических реакциях, в то же время, этот эффект обеспечивает пролонгацию конкретных клеточных процессов, связанных с поступлением глюкозы в клетку. Среди наиболее часто применяемых кормовых добавок встречаются: ультрадисперсные или наночастицы оксида трехвалентного хрома, пиколинат, ацетат или пропионат хрома, комплексные соединения аминокислот с хромом. Вопросы регулирования их применения зависят от конкретной страны и установленных в ней потребностей в элементе и предельно допустимых концентраций содержания хрома в кормах и получаемой сельскохозяйственной продукции, а также от регламентирующей законодательной базы. Полученные в ряде экспериментов данные о последствиях дефицита хрома свидетельствуют о развитии толерантности к глюкозе, снижении скорости её клеточной утилизации и замедлении энергетического обмена. Эффекты, наблюдаемые при введении в рацион крупного рогатого скота, дополнительных источников хрома выражаются в повышении переваримости сухого вещества, действии на активность пищеварительных ферментов, стимуляции видового разнообразия микробиоты рубца, увеличении удоя и т.д. Чаще всего схожие по дизайну экспериментальные работы, согласованы с критериями научности по воспроизводимости и повторяемости, а данные мeта-анализа и систематические обзоры по применению кормовых добавок хрома в молочном животноводстве подтверждают определенную долю их эффективности. Большинство описанных в данном обзоре работ выполнено за рубежом, что требует активизации в России как экспериментальных исследований, так и работ по корреляционному и регрессионному анализу взаимосвязи добавок хрома с показателями продуктивности молочных коров.

1. García-Barrera T., Gómez-Ariza J.L., González-Fernández M., Moreno F., GarcíaSevillano M.A., Gómez-Jacinto V. Biological responses related to agonistic, antagonistic and synergistic interactions of chemical species. Analytical and bioanalytical chemistry. 2012; 403:2237-2253. DOI: 10.1007/s00216-012-5776-2.

2. Скальный А. Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие. Изд. 4-е, дополненное, переработанное. М.: Перо; 2019. 295 с.

3. Maret W. The quintessence of metallomics: a harbinger of a different life science based on the periodic table of the bioelements. Metallomics. 2022;14(8): mfac051. DOI:10.1093/mtomcs/mfac071.

4. Shahid M., Shamshad S., et al. Chromium speciation, bioavailability, uptake, toxicity and detoxification in soil-plant system: A review. Chemosphere. 2017; 178:513-533. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.03.074.

5. Оганесян Д.Х., Брин В.Б., Кабисов О.Т. Влияние витамина Е и мелатонина на гемодинамические эффекты интрагастрального поступления хрома и перекисное окисление липидов. Вестник новых медицинских технологий. 2022;29(3):96-99. DOI: 10.24412/1609-2163-2022-3-96-99.

6. Ertani A., Mietto A., Borin M., Nardi S. Chromium in agricultural soils and crops: a review. Water, Air, & Soil Pollution. 2017; 228:1-12. DOI:10.1007/s11270-017-3356-y.

7. Брыло И.В. и др. Эффективность использования эссенциальных минеральных элементов и витаминов в кормлении крупного рогатого скота и молочных коз. Минск: БГАТУ; 2023. 272 c.

8. Алексеева Л.В., Васильева Л.Ю., Миловидова Е.Д. Взаимосвязь гомеостатических процесоов с продуктивностью бычков при введении в рацион различных форм и доз хрома. Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология. 2021;2(62):177-189. DOI 10.26456/vtbio206.

9. Spears J.W., Lloyd K.E., Krafka K. Chromium concentrations in ruminant feed ingredients. Journal of dairy science. 2017;100 (5):3584-3590. DOI: 10.3168/jds.2016-12153.

10. Malik M.I., Raboisson D., Zhang X., Sun X. Effects of dietary chromium supplementation on dry matter intake and milk production and composition in lactating dairy cows: A meta-analysis. Frontiers in Veterinary Science. 2023; 10:1076777. DOI: 10.3389/fvets.2023.1076777.

11. Кокорев В.А., Гибалкина Н.И., Межевов А.Б., Гурьянов А.М. Морфологические и биохимические показатели крови дойных коров при разных уровнях хлорида хрома в рационах. Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2014;17(2):255-262.

12. Тутельян В.А., Беляев Е.Н. Гигиенические требования безопасности пищевой ценности пищевых продуктов: Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.3.2.1078-01.-М., 2002. 272 с.

13. Побилат А.Е., Киричук А.А., Баранова О.В. (2023). Мониторинг содержания тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах юга средней Сибири. Проблемы региональной экологии. 2023;(6):56-62. DOI: 10.24412/1728-323X-2023-6-56-62.

14. Leiva T. et al. Effects of excessive energy intake and supplementation with chromium propionate on insulin resistance parameters in nonlactating dairy cows. Journal of Animal Science. 2014;92(2):775-782. DOI: 10.2527/jas.2013-6852.

15. Lashkari S., Habibian M., Jensen S.K. A review on the role of chromium supplementation in ruminant nutrition—effects on productive performance, blood metabolites, antioxidant status, and immunocompetence. Biological Trace Element Research. 2018; 186:305-321. DOI: 10.1007/s12011-018-1310-5.

16. Bin-Jumah M., Abd El-Hack M.E., et al. Potential use of chromium to combat thermal stress in animals: A review. Science of the Total Environment. 2020; 707:135996. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135996.

17. Здольник Т.Д. Токсиколого-гигиенические аспекты влияния металлов на функцию пищеварения. Рязань; 2007. 172 с.

18. Харитонов Е.Л. Экспериментально-прикладная физиология пищеварения жвачных животных. Боровск; 2019. 446 с.

19. Некрасов Р.В., Аникин А.С. Расчет питательности адресных комбикормов для рационов высокопродуктивных лактирующих коров. Молочное и мясное скотоводство. 2020; 5:42-46. DOI: 10.33943/MMS.2020.84.53.008.

20. Zhao C., Shen B., Huang Y., Kong Y., Tan P., Zhou Y., Wang J. Effects of Chromium Propionate and Calcium Propionate on Lactation Performance and Rumen Microbiota in Postpartum Heat-Stressed Holstein Dairy Cows. Microorganisms. 2023;11 (7):1625. DOI: 10.3390/microorganisms11071625.

21. Jin Y.D., Zhao H.X., Gui R.Q., Ma Q., Zhou Y.X. Effects of dietary concentrate level and chromium-methionine supplementation on ruminal fermentation, and ruminal bacterial and fatty acid composition in tan lambs. Acta Prataculturae Sinica. 2022;31 (2):192. DOI: 10.11686/cyxb2020522.

22. Goff, J. P. 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. 2018;101 (4):2763-2813. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13112.

23. Edwards K.C., Gannon M.W., Frantom P.A., Vincent J.B. Low-molecular-weight chromium-binding substance (LMWCr) may bind and carry Cr (III) from the endosome. Journal of Inorganic Biochemistry. 2021;223:111555. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2021.111555.

24. Clodfelder B.J., Emamaullee J., Hepburn D.D. et al. The trail of chromium(III) in vivo from the blood to the urine: the roles of transferrin and chromodulin. JBIC. 2001;6:608–617. https://doi.org/10.1007/s007750100238.

25. Hummel M., Standl E., Schnell O. Chromium in metabolic and cardiovascular disease. Hormone and metabolic research. 2007;39(10):743-751.

26. Nordberg G.F., Gerhardsson L., Mumtaz M.M., Ruiz P., Fowler B.A. Interactions and mixtures in metal toxicology. In Handbook on the toxicology of metals. 2022;319-347. Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823292-7.00027-9.

27. Кокорев В.А., Гурьянов А.М., Гибалкина Н.И. Обмен хрома в организме молодняка крупного рогатого скота при сенажном типе кормления. Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2017;20(1):270-283.

28. Erdogan S., Celik S., Erdogan Z. Seasonal and locational effects on serum, milk, liver and kidney chromium, manganese, copper, zinc, and iron concentrations of dairy cows. Biological trace element research. 2004;98:51-61. https://doi.org/10.1385/BTER:98:1:51.

29. Davtalabzarghi A., Bashtani M., Naserian A., Mohri M. Investigating the residual heavy metals lead, cadmium, chromium, arsenic and nickel in milk and body tissues of Holstien dairy cows. Iranian Journal of Animal Science Research. 2023;15(4): 489-501. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/ijasr.2023.79760.1119.

30. Miranda M., Benedito J.L., BlancoPenedo I., López-Lamas C., Merino A., López-Alonso M. (2009). Metal accumulation in cattle raised in a serpentine-soil area: relationship between metal concentrations in soil, forage and animal tissues. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2029;23(3):231-238. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2009.03.004.

31. Tahir M., Iqbal M., et al. Comparative study of heavy metals distribution in soil, forage, blood and milk. Acta Ecologica Sinica. 2017;37(3):207-212. https://doi.org/10.1016/j.chnaes.2016.10.007.

32. Шошина О.В. и др. Сравнительный анализ влияния различных форм хрома на пищеварительные процессы в рубце телят. Животноводство и кормопроизводство. 2022;105(1):31-38. DOI: 10.33284/2658-3135-105-1-31.

33. Vincent J. et al.. The nutritional biochemistry of chromium (III). – Elsevier, 2018.

34. Vincent J.B. Effects of chromium supplementation on body composition, human and animalhealth, and insulin and glucose metabolism. Current Opinion in Clinical Nutrition and MetabolicCare. 2019;22 (6):483–489. doi:10.1097/MCO.0000000000000604.

35. Bakr M.H. et al. Chocolate byproducts and protected fats enriched with chromium to replace corn in diets of early lactation Holstein cows: feed utilization, blood profile, and lactational performance. Annals of Animal Science. 2023;1119-1129. DOI: 10.2478/aoas-2023-0025.

36. Lebedev S.V., Kvan O.V., et al.Adaptation mechanisms of the pancreas enzyme system of calves after the introduction of ultrafine chromium particles into the ration. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2021;27(1):204-208.

37. Glombowsky P., Soldá N.M., et al. Chromium in the Diet of Dairy Calves: Benefits for Growth Performance, Feed Efficiency, Digestibility, and Health. Biological Trace Element Research. 2024;1-15. DOI: 10.1007/s12011-024-04063-1.

38. Некрасов, Р. В., Головин, А. В., Махаев, Е. А., Аникин, А. С., Первов, Н. Г., Стрекозов, Н. И., Мысик А.Т., Дуборезов В.М., Чабаев М.Г., Фомичев Ю.П., Гусев, И. В. Нормы потребностей молочного скота и свиней в питательных веществах. 2018.

39. Ломаева А.А. Показатели продуктивности коров черно-пестрой породы при использовании в рационах органического хрома ( Дисс., Ижевск, 2018.)

40. Кокорев В.А., Гурьянов А.М., Гибалкина Н.И. Обмен хрома в организме молодняка крупного рогатого скота при сенажном типе кормления. Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2017;20(1):270-283.

41. Лебедев С.В. и др. Влияние наночастиц хрома на активность пищеварительных ферментов и морфологические и биохимические параметры крови телёнка. Животноводство и кормопроизводство. 2018;101(4):136-142.

42. Кислякова Е.М., Ломаева А.А. Влияние добавок органического хрома на продуктивные и репродуктивные показатели коров черно-пестрой породы. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2017;232(4):76-80. DOI:10.3390/microorganisms11071625.

43. Rikhari K., Tiwari D.P., Kumar A. Effect of dietary supplemental chromium on nutrient utilization, rumen metabolites and enzyme activities in fistulated crossbred male cattle. The Indian Journal of Animal Sciences. 2010;80(2):156–161.

44. Гусев И.В., Боголюбова Н.В., Рыков Р.А., Левина Г.Н. Контроль биохимического статуса свиней и коров. Дубровицы, 2019.

45. Smith K.L., et al. Performance of dairy cows as affected by prepartum dietary carbohydrate source and supplementation with chromium throughout the transition period. Journal of dairy science. 2005;88(1):255-263. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(05)72683-7.