Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně
Ústav výživy zvířat a pícninářství
RETENCE SELENU U KUŘAT VYKRMOVANÝCH DO VYSOKÉ HMOTNOSTI
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Vedoucí diplomové práce:
Diplomantka:
Prof. Ing. Jiří Zelenka, CSc.
Bc. Eva Legerská
BRNO 2008
1
Prohlašuji, že jsem předloženou diplomovou práci vypracovala samostatně a použila jen pramenů uvedených v seznamu literatury. V Brně dne 28. 4. 2008
2
Děkuji Prof. Ing. Jiřímu Zelenkovi, CSc. za cenné rady, konzultace a vedení diplomové práce.
3
4
ABSTRACT
Utilization of selenium was examined in three-day intervals from 40 to 100 days of age with broiler type cockerels. Chickens were fed ad libitum on a diet with 265 µg of selenium per kilogram, including 128 µg of selenium added as sodium selenite. The coefficients of selenium retention were estimated using the chromic oxide indicator method. Selenium concentrations in feed and excreta were determined using hydride generation atomic absorption spectrometry at a wavelength of 196 nm. At 40 days of age the average body weight of cockerels was 2034 g and at the end of experiment 6640 g. Average utilization of selenium was 70,00 ± 1,933 %, and retention of Se 721,4 ± 67,33 ng/g of weight gain. From 40 to 100 days the coefficients of retention did not change significantly (P > 0,05). In tested period the content of Se in weight gains highly significantly increased. (P < 0,05). Relationship between selenium retained in the body and live weight of cockerels were demonstrated by allometric function Y = aXb. Allometric coefficient was 1,091. The growth rate of the total amount of selenium in the organism was higher than that of body weight of chickens.
5
OBSAH
strana
1
ÚVOD .................................................................................................................... 7
2
CÍL PRÁCE............................................................................................................ 9
3
PŘEHLED LITERATURY ................................................................................... 10
3.1
Volné radikály a jejich působení ........................................................................... 10
3.2
Antioxidační látky a jejich význam ....................................................................... 11
3.3
Antioxidační systém ............................................................................................. 13
3.4
Selen..................................................................................................................... 15
3.5
Potřeba selenu u zvířat .......................................................................................... 18
3.5.1 Metabolismus selenu............................................................................................. 19 3.5.2 Důsledky nedostatku selenu u drůbeže .................................................................. 20 3.5.3 Důsledky nadbytku selenu u drůbeže .................................................................... 21 3.5.4 Přídavky selenu v krmivech .................................................................................. 21 3.6
Potřeba selenu u člověka ....................................................................................... 24
3.6.1 Nedostatek selenu u člověka ................................................................................. 26 3.6.2 Nadbytek selenu u člověka.................................................................................... 26 4
MATERIÁL A METODIKA ................................................................................ 28
5
VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE ...................................................................... 31
6
ZÁVĚR ................................................................................................................ 41
7
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................... 42
6
1 ÚVOD Důležitou součástí sortimentu masa v potravinářském obchodě je drůbež, části drůbeže a zušlechtěné potravinářské drůbeží výrobky. Z hlediska výživy fysiologicky hodnotné drůbeží maso dodává lidskému organismu všechny potřebné složky a je nezbytnou součástí moderní a racionální stravy. Drůbeží maso ve srovnání s masem ostatních jatečných zvířat vykazuje nižší energetickou hodnotu a vyšší obsah lehce stravitelných bílkovin. Obsah tuku v mase různých druhů drůbeže kolísá podle věku, pohlaví, použitého krmiva a také v jednotlivých částech těla. U pět až šest týdnů starých kuřat činí průměrný obsah tuku pouze 3,5 – 5,0 %. Největší množství tuku je pod kůží a v břišní dutině a lze jej proto snadno odstranit. Tuk nadto ve srovnání s tukem jiných zvířat vykazuje vyšší podíl nenasycených mastných kyselin a nižší hladinu cholesterolu. Obsah minerálních látek ve svalovině dosahuje 1-1,5 %. V drůbežím mase je ve srovnání s masem vepřovým příznivěji zastoupen vitamin A a také vitaminy skupiny B (zejména thiamin a riboflavin). V ČR statistická produkce a spotřeba masa narůstala zejména od šedesátých let minulého století. Vrcholné produkce a spotřeby masa bylo v ČR dosaženo v letech 1989 a 1990, a to 97,4 a 96,5 kg na osobu a rok. V roce 2003 došlo k přerušení růstu spotřeby drůbežího masa. Spotřeba se mírně snížila. V roce 2004 došlo ke zvýšení spotřeby na 25,3 kg/obyv./rok a v roce 2005 došlo ke zvýšení spotřeby tohoto druhu masa na 26,1 kg/obyv./rok. Spotřeba drůbežího masa v průměru zemí EU se pohybuje na cca 23 kg/obyv./rok. Z údajů situační a výhledové zprávy Drůbež a vejce vydané Mze ČR vydané v listopadu 2007 vyplývá, že situace na trhu drůbežího masa v České republice v roce 2006 byla zejména v prvním pololetí ovlivněna výskytem ptačí chřipky. Obavy spotřebitelů některých zemí EU způsobily drastický pokles cen a růst dovozů z těchto zemí do ČR. Produkce drůbežího masa se v roce 2006 proti roku 2005 snížila o 5,1 %. Naopak spotřeba tohoto druhu masa se vlivem vysoce příznivých cenových relací pro spotřebitele zvýšila na 26,2 kg/obyv./rok. V roce 2007 se proti minulým letům spotřeba snížila, a to na 24,3 kg/obyv./rok. Důvodem je pravděpodobně strop spotřeby tohoto druhu masa, které není v tuzemsku masem tak tradičním jako maso vepřové. Při výkrmu drůbeže je třeba zajistit zvířatům dobré podmínky včetně výživy, a to nejen základními živinami, ale také vitaminy a minerálními látkami. Z mikroelementů má 7
pro zvířata velký význam selen. Tímto prvkem, který má nezastupitelné místo v antioxidačním systému živých organismů, se zabývám ve své diplomové práci.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem mé diplomové práce bylo zjistit retenci selenu u kuřat brojlerového typu sledovaných ve třídenních bezprostředně na sebe navazujících intervalech od 40 do 100 dní věku a porovnat růst obsahu selenu v těle s rychlostí růstu celého organismu.
9
3 PŘEHLED LITERATURY 3.1
Volné radikály a jejich působení Volné radikály jsou atomy, molekuly nebo sloučeniny, které obsahují jeden nebo
více nepárových elektronů. Většina biologických volných radikálů je odvozena od kyslíku a dusíku. Oba tyto prvky jsou důležité pro život, ale za určitých okolností se mohou proměnit na molekuly volných radikálů. Volné radikály jsou krajně nestabilní a reaktivní a jsou schopné poškozovat molekuly, jako např. DNA, proteiny, lipidy nebo sacharidy. Oxidace polynenasycených mastných kyselin mění složení, strukturu a vlastnosti buněčných membrán a aktivitu enzymů vázaných na tyto membrány. V důsledku toho poškození biologických molekul dochází k ohrožení mnoha systémů v těle, včetně růstu, vývoje, imunokompetence a reprodukce. Existují dva typy volných radikálů: hydroxylový radikál (. OH) a superoxidový radikál (. O2), který se skládá ze dvou spojených atomů kyslíku a volného nepárového elektronu. Kyslíkové volné radikály mohou napadnout a poškodit téměř všechny molekuly v lidském těle. Jsou natolik reaktivní, že se ihned po svém vzniku navážou na jinou molekulu. Při tomto ději mohou buď předat svůj nepárový elektron této molekule, nebo od ní získat další a vytvořit tak elektronový pár. Volné radikály mohou v buňkách vznikat různými způsoby. Jejich mohutným zdrojem je vnější záření, včetně ultrafialového, rentgenového a gama záření radioaktivního materiálu (YOUNGSON, 1995). Příklady stresových faktorů, které mohou zvýšit tvorbu volných radikálů, jsou toxiny produkované houbami, zvýšená teplota a vlhkost, nesprávná výživa a bakteriální a virová onemocnění (PAPPAS, 2005). Volné radikály, formované jako přirozený důsledek normální metabolické činnosti těla a jako část strategie imunitního systému (SCHWARZ, KETTLE a WINTERBOURN, ex SURAI, 2003), který ničí napadající mikroorganizmy, představují nepřetržitý útok na fyziologické systémy. Každá buňka v těle musí denně snášet přibližně deset tisíc zásahů volnými radikály. Většina volných radikálů existuje jen po velmi krátký okamžik, ihned napadá jiné částice a při této reakci je neutralizována (YOUNGSON, 1995). Volné radikály mohou být pro organismus velmi nebezpečné. Za normálních fyziologických podmínek je
10
zhruba 3 – 5 % kyslíku přijatého buňkou podrobeno jednomocné redukci, která vede k tvorbě volných radikálů (SINGAL et al., ex SURAI, 2003). Nadměrné množství volných radikálů nebo nedostatek antioxidačních ochranných látek může tuto rovnováhu změnit a způsobit oxidační stres. Oxidační stres má důležitou úlohu v celé řadě degenerativních patologických změn. Tvorbu volných radikálů považujeme za patobiochemický mechanizmus, který se angažuje ve fázi nástupu nebo dalšího vývoje různých chorob. Obecně se předpokládá, že většina chorob v různých stádiích vývoje souvisí s produkcí volných radikálů (SURAI, 2003).
3.2
Antioxidační látky a jejich význam Chemické sloučeniny, které se účastní reakcí při nichž vznikají toxické formy
kyslíku, se nazývají prooxidanty. Naopak, sloučeniny, které brání vzniku těchto forem nebo je ničí, se nazývají antioxidanty. Mezi prooxidanty a antioxidanty existuje v organismu rovnováha. Je-li porušena, např. nedostatkem antioxidantu, nebo podáním některých léků, dochází k tzv. oxidačnímu stresu. Má-li stres dlouhé trvání, může mít závažné důsledky (BLACHE et al., 1999). Antioxidanty chrání oxylabilní sloučeniny proti autooxidaci a jiným nežádoucím oxidacím, které mohou poškozovat živé organismy. Interferují s procesem oxidace makromolekulárních sloučenin (bílkovin, tuků, sacharidů, nukleových kyselin) i oxylabilních nízkomolekulárních látek reaktivními kyslíkovými deriváty, a to jak v živých organismech, tak i v neživých materiálech rostlinného i živočišného původu. Mají významný ochranný vliv na zdraví a délku života všech živočichů. U neživých materiálů, jako jsou např. potraviny a krmiva, mohou negativně ovlivňovat jejich výživnou, senzorickou a hygienicko-toxikologickou hodnotu (STRATIL, 2005). Ve volné přírodě najdeme statisíce sloučenin s antioxidačními vlastnostmi, které jsou schopné reagovat s volnými radikály (SCHWARZ, KETTLE a WINTERBOURN, ex SURAI, 2003). SURAI (2002) rozděluje antioxidační látky do několika skupin. Jsou rozpustné v tucích (vitamin E, karotenoidy aj.) nebo ve vodě (kyselina askorbová, glutation, bilirubin aj.) a mohou se v těle syntetizovat (glutation, nebo u většiny zvířat kyselina askorbová) nebo musí být dodávány v potravě (vitamin E, karotenoidy, Se aj.).
11
Podle VELÍŠKA (2002) antioxidanty interferují s procesem oxidace lipidů a jiných oxylabilních sloučenin tak, že: ·
reagují s volnými radikály (antioxidanty primární) nebo redukují vzniklé hydroperoxidy (antioxidanty sekundární)
·
váží do komplexů katalyticky působící kovy
·
eliminují přítomný kyslík.
K primárním antioxidantům náleží všechny povolené látky (askorbová a erythorbová kyselina a jejich deriváty, tokoferoly, fenolové antioxidanty, galláty). K sekundárním antioxidantům se řadí např. cystein, peptidy obsahující cystein, lipoová kyselina, metionin a jiné přirozeně se vyskytující sloučeniny. Další je klasifikace podle původu, kdy se rozeznávají antioxidanty přírodní a syntetické. Podle struktury se rozeznávají antioxidanty: ·
fenolové (z povolených přírodních látek k nim náleží tokoferoly, fenolové antioxidanty a galláty, ale také řada dalších sloučenin přítomných v potravinách, koření a v jiných přírodních materiálech)
·
endioly (z povolených látek zahrnují kyselinu askorbovou a kyselinu erythorbovou, dále jejich soli aj. deriváty)
·
jiné látky.
V těle je syntetizována řada antioxidačních enzymů, které jsou schopné vypořádat se s volnými radikály velmi účinně, ale pro svou aktivaci potřebují kofaktory kovu. Např. selen ve formě selenocysteinu je hlavní součástí skupiny enzymů nazvaných glutation peroxidázy (GSN-Px; SCHWARZ, KETTLE a WINTERBOURN, ex SURAI, 2003). Všechny antioxidační látky v těle fungují jako součást systému, který je zodpovědný za antioxidační ochranu. V antioxidačním systému se jednotlivé látky navzájem doplňují. Například kyselina askorbová pomáhá vitaminu E, aby se zregeneroval z oxidace a znovu se zaktivoval, glutation může poskytnout tuto službu vitaminu C. Z toho vyplývá, že pokud jsou vztahy mezi členy systému účinné, což je možné pouze v případě vyrovnané diety a dostatečného přísunu dietárních antioxidantů, pak dokonce i nízké dávky takových antioxidantů jsou účinné. Naruší-li se tento systém v podmínkách silného stresu a produkce volných radikálů se dramaticky zvýší, je bez vnější pomoci velmi obtížné zabránit poškození hlavních orgánů a systémů. Tato vnější pomoc na sebe bere podobu krmných doplňků se zvýšenými dávkami přírodních antioxidačních látek, hlavně vitaminu E a selenu. 12
3.3
Antioxidační systém Jednotný antioxidační systém je souhrnný termín užívaný k popisu rozmanitých
sloučenin spojených s buňkou a DNA. Mezi množstvím volných radikálů vytvářených v těle a antioxidačními látkami, které mají tělo proti nim bránit, je velmi křehká rovnováha. Každá buňka disponuje třemi úrovněmi ochrany před volnými radikály (obr. 1).
Obr. 1 Hlavní úrovně antioxidační obrany v buňce
13
Protože radikál hyperoxidu je hlavním radikálem produkovaným za fyziologických podmínek v buňce, je první úroveň antioxidační obrany založena na aktivitě hyperoxid dismutázy, což je enzym, který odpovídá za konverzi hyperoxidu na peroxid vodíku. Další část této úrovně obrany je založena na aktivitě dvou antioxidačních enzymů nazvaných GSH-Px a kataláza. Ty jsou odpovědny za konverzi peroxidu vodíku na vodu. Úkolem proteinů, které vážou kovy, je zabránit výskytu Fe a Cu ve volné katalytické formě. Patří do první linie antioxidační obrany. Také jiný enzym závislý na Se, thioredoxin reduktáza, patří do první úrovně antioxidační obrany. Vzhledem k tomu, že první úroveň antioxidační obrany nemůže zcela zabránit tvorbě volných radikálů a peroxidaci lipidů, je za další prevenci a omezení řetězových reakcí volných radikálů zodpovědná druhá úroveň antioxidační obrany. V ní se volné radikály přeměňují na méně reaktivní sloučeniny. Například vitamin E reaguje s peroxylovými radikály ROO* a vyprodukuje se hydroperoxid ROOH; vitamin E je přitom oxidován: Vitamin E + ROO* = ROOH + oxidovaný vitamin E V těchto reakcích dochází k oxidaci antioxidačních látek, které tak mohou ztratit svou aktivitu. Na základě recyklujících reakcí mohou být oxidované antioxidační látky regenerovány zpět na aktivní formu. Tato skutečnost nám vysvětluje, proč je tak obtížné vytvářet nedostatek vitaminu E u dospělých zvířat. Překvapivé je však zjištění, že vitamin E, o kterém je známo, že je hlavní antioxidační látkou v biologických systémech, odvádí jenom poloviční práci při prevenci peroxidace lipidů tím, že konvertuje volný radikál na hydroperoxid. Ve skutečnosti jsou hydroperoxidy lipidů stále ještě toxické a v přítomnosti tranzitních kovů (Fe nebo Cu) mohou generovat celou škálu silných volných radikálů. Hlavními enzymy, které zodpovídají za detoxikaci hydroperoxidu, jsou glutation peroxidázy obsahující selen (GSH-Px). Vitamin E a Se pracují v tandemu a ani velmi vysoké dávky vitaminu E v dietě nemohou nahradit Se, který je nezbytný pro doplnění druhé části antioxidační obrany. GSH-Px závislý na Se je tedy zodpovědný za detoxikaci hydroperoxidu a Se jako integrální část tohoto enzymu patří k první úrovni antioxidační obrany. Ani druhá úroveň antioxidační obrany nemůže zabránit poškození biologické molekuly a některých lipidů, proteinů, sacharidů i DNA.
14
Třetí úroveň antioxidační obrany je založena na aktivitě specifických enzymů (lipázy, proteázy, „enzymy-opraváři“ DNA atd.), které odstraňují nebo opravují poškozené molekuly. Rovnováha mezi antioxidačními a prooxidačními látkami v těle zodpovídá za zdraví lidí i zvířat a také za produkční a reprodukční užitkovost hospodářských zvířat. Rovnováha může být nepříznivě modulována, když je příjem krmiv pod optimální hladinou. Pozitivně může být ovlivňována krmnými doplňky. Individuální složky krmiva mohou tedy přispět k uchování rovnováhy, a tak ovlivnit imunitní systém a odolnost vůči chorobám. Nejdůležitějším krokem pro vyrovnání oxidativního poškození a antioxidační obrany v těle zvířat je zvýšit množství antioxidačních látek optimalizací příjmu antioxidačních látek (SURAI, 2003).
3.4
Selen Selen, nekovový prvek chemicky příbuzný síře a teluru, objevil v roce 1818
švédský chemik J. J. Berzelius. Elementární selen se vyskytuje v několika krystalických formách, jejichž barva je buď šedá, nebo tmavě červená. Je prakticky nerozpustný ve vodě, ale poměrně dobře se rozpouští v sirouhlíku. Selen se vyskytuje v anorganické formě nejen jako elementární selen, ale také jako selenovodík (H2Se), seleničitan (Se4+) a selenan (Se6+) a v organické formě jako selenometionin a selenocystein (KLASING, 1998). Selen je biogenní prvek, který je obsažen ve všech buňkách, tkáních i tekutinách živočichů. Ve vyšších koncentracích je však prvkem toxickým (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Průměrný obsah selenu v zemské kůře je 0,09 mg/kg. Selen je však v přírodě zastoupen velmi nerovnoměrně (VELÍŠEK, 2002), přičemž se vyskytuje v různých oxidačních stupních jako selenid (Se2-), selenit (SeO32-) a selenát (SeO42- ; MARSCHNER, 1995). Obsah selenu
v půdách lze zhodnotit podle kritérií, která uvádí Beneš (1993). Podle jeho klasifikace se rozlišuje obsah selenu (mg Se/kg zeminy) nízký (do 0,3), střední (0,3–0,6) a vysoký (nad 0,6). V přírodě doprovází síru, takže je minoritní složkou sulfidů mědi, stříbra, olova a rtuti. Nejvyšší koncentrace selenu se nacházejí ve vyvřelých a sedimentárních horninách. V oblastech s takovým geologickým podložím jsou zvýšené koncentrace selenu v půdě (30 – 300 mg/kg). Normální hladina selenu v půdě se pohybuje kolem 0,1 – 2,0 mg/kg sušiny. 15
Velíšek (2002) uvádí, že koncentrace selenu v půdě v České republice a v některých evropských zemích (Finsko, Švýcarsko) je velmi nízká. Je-li půda zemědělsky využívána pro pěstování plodin nebo pastvu, pak koncentrace selenu v plodinách a v tělech zvířat jsou charakteristické pro příslušnou oblast. Např. v Číně jsou jak oblasti s nedostatkem selenu, tak i s mimořádně vysokými koncentracemi. Střední koncentrace selenu se vyskytují v půdách ve velké části USA. V Kanadě jsou v půdách rovněž střední hladiny selenu. Existují tedy velmi výrazné regionální rozdíly v koncentracích selenu v zemědělských produktech a potravinách (VELÍŠEK, 2002). Koncentrace selenu v rostlinách je závislá na jeho obsahu v půdě (KOUTNÍK, 1996). V půdách České republiky byly zásoby selenu vyčerpány (PAVLATA, et al., 2000). Příjem sloučenin selenu a jeho asimilace je přirovnávána k metabolismu síry. Jednotlivé rostlinné druhy se významně liší schopností příjmu a akumulace sloučenin selenu i tolerancí k nadbytku selenu (MARSCHNER, 1995). Vegetace z lokalit s vysokým obsahem selenu v půdě může obsahovat až desítky mg/kg tohoto prvku v sušině. Takové koncentrace již mohou vyvolat otravu zvířat spásajících tuto vegetaci (VELÍŠEK, 2002). „Jedovatá tráva“, zmíněná již i v cestopisu Marca Pola, patří mezi rostliny rodu Astragalus (v některých druzích kozinců) z čeledi bobovitých (Fabaceae), kterých existuje ve světě více jak 1500 druhů. Pouze asi 25 druhů patří mezi tzv. primární akumulátory selenu, které jsou schopné akumulovat selen z půdy s jeho běžným obsahem do vysoce toxických koncentrací (až 1000 mg/kg). Sekundární akumulátory selenu jsou rostliny, které jej akumulují v oblastech s jeho vysokým obsahem v půdě. Selen z půdy je primárními akumulátory absorbován ve formě selenátu nebo selenitu a je začleněn do aminokyselin jako methylselenocystein, selenocystein a selenocystin. Hlavní organickou sloučeninou selenu u sekundárních akumulátorů je selenometionin. Na půdách s vysokým obsahem selenu se stávají toxickými i běžné trávy a obiloviny (DASTYCH, 2004). Ve většině rostlin obsah selenu nepřekračuje 1 mg/kg (VELÍŠEK, 2002). Stav selenu v organismech lze zlepšit aplikací anorganického selenu hnojivem na půdu, doplňkem anorganického selenu do krmiv pro zvířata, doplňkem selenu do potravin pro lidi, doplňkem krmiv pro zvířata organickým selenem (kvasinkami se selenem). Užití anorganického selenu ve hnojivech se užívá v zemích jako je Nový Zéland a Finsko; zvyšuje obsah selenu v plodinách a jejich prostřednictvím zlepšuje stav selenu u lidí a zvířat (MCCARTNEY, 2006).
16
Funkce selenu vyplývá ze skutečnosti, že tento prvek je kofaktorem dvou významných enzymů, glutathionperoxidázy a dejodázy (KOMPRDA, 2003). Esencialita selenu byla prokázána v roce 1957, kdy byla zjištěna přítomnost selenu v tzv. faktoru 3, který zabraňuje nekróze jater u potkanů. V roce 1973 byl zjištěn první enzym obsahující selen, glutationperoroxidáza (VELÍŠEK, 2002). V něm se nachází selen ve formě aminokyseliny selenocysteinu (KOMPRDA, 2003). Obdobně jako vitamin C, E a betakaroten je selen důležitou součástí antioxidační obrany (AGEBRO, ANDERSEN, 1997). Glutathionperoxidáza katalyzuje redukci peroxidu vodíku a hydroperoxidů mastných kyselin glutationem: 2 G-SH + H2O2 ® G-S-S-G + 2 H2O G-SH + R-O-O-OH ® G-S-S-G + R-OH + 2 H2O Tyto reakce probíhají např. v erytrocytech a zajišťují odstraňování hydroperoxidů lipidů
(lipoproteinů)
z poškozených
biologických
membrán.
Po
odstranění
hydroperoxylové skupiny mohou být hydroxylované lipidy normálně metabolizovány boxidací. Redukovaný glutathion je regenerován NADPH za katalýzy glutathionreduktázy:
G-S-S-G + 2 (NADPH+H+) ® 2 G-SH + 2 NADP+ (VELÍŠEK, 1999). Glutathionperoxidáza také kontroluje transkripce v imunokompetentních buňkách, zlepšuje funkci lymfocytů a působí protizánětlivě (KOMPRDA, 2003). Významné funkce má selen v imunitním systému organismu (JELÍNEK, KOUDELA, 2003). Ovlivňuje baktericidní aktivitu neutrofilních granulocytů a zvyšuje produkci protilátek. Selen je nezbytný pro činnost štítné žlázy, připisují se mu určité antikarcinogenní účinky a zmírňuje toxické účinky rtuti kadmia, thalia, arsenu a telluru (VELÍŠEK, 2002). Selen je stavebním kamenem různých selenoproteinů (předpokládá se existence asi 50 selenoproteinů, i když probádaných je jich asi 20), z nichž nejdůležitější je glutathionperoxidáza (GSH-Px). První selenoprotein byl identifikován v roce 1973 (CHRISTENSEN et al., 2002): - cytosolová glutationperoxidáza – antioxidant a zásobní forma selenu. Ve své molekule obsahuje čtyři atomy selenu. Je obsažena v různé koncentraci ve všech buňkách a 17
tkáních. Vysoká koncentrace je v erytrocytech, leukocytech a trombocytech, v myokardu a v kosterní svalovině. - plazmatická glutationperoxidáza – je v nízké koncentraci obsažena v krevní plazmě a má rovněž antioxidační aktivitu. - gastrointestinální glutationperoxidáza – je obsažena především v hepatocytech a enterocytech. - fosfolipidová hydroperoxidová glutationperoxidáza – je obsažena v buněčných membránách. K dalším selenoproteinům náleží: - jodtyronin-5-dejodáza, která kontroluje metabolismus štítné žlázy. Ovlivňuje termoregulaci. - selenoprotein P – je zásobní formou plazmatického selenu, má antioxidační účinek a krátký poločas rozpadu. - selenoprotein W – váže a ovlivňuje metabolismus glutationu. - selenoprotein spermie – umožňuje správnou morfologickou strukturu spermie a ovlivňuje její energetický metabolismus a pohyblivost (JELÍNEK, KOUDELA, 2003).
3.5
Potřeba selenu u zvířat Koncentrace selenu v organismu zvířat se pohybuje v rozmezí 15 až 25 µg na kg
živé hmotnosti. Nejvyšší obsah je v ledvinách, játrech a pankreatu, relativně vysoká koncentrace je v myokardu a v kosterní svalovině. Nízkou koncentraci má nervová tkáň a plíce. Nejnižší koncentraci selenu má tuková tkáň. Množství selenu v jednotlivých orgánech a tkáních je závislá na příjmu selenu potravou a chemické formě selenu (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Potřeba selenu u zvířat je nízká, činí 0,1 až 0,3 mg/kg. Je ovlivněna věkem zvířat, intenzitou růstu, produkcí a graviditou. Při vysokém obsahu síry v krmné dávce se potřeba selenu zvyšuje. Rovněž zvýšený obsah nenasycených mastných kyselin v krmné dávce zvyšuje potřebu selenu. Potřeba selenu je ovlivněna i příjmem vitaminu E (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Zabezpečení dostatečného množství antioxidačních komponentů v krmných dávkách je nejdůležitějším ochranným opatřením pro udržení vysoké užitkovosti a reprodukčních schopností drůbeže (CHRISTENSEN et al., 2002). Krmiva obsahují selen jen v organické formě, hlavně jako selenometionin. Organický selen je ve střevě absorbován aktivně, zatímco anorganický pasivně. Chemická 18
podobnost selenometioninu a metioninu umožňuje jejich zaměnitelné využití v syntéze proteinu a vytváření zásob selenu v těle (hlavně ve svalech). Při užití anorganického zdroje selenu se rezervy v těle nevytvářejí. Možnost vytváření zásob selenu upřednostňuje organickou formu selenu před anorganickou především ve stresových podmínkách (PROCHÁZKOVÁ et al., 2003).
3.5.1 Metabolismus selenu Resorpce selenu a jeho sloučenin se uskutečňuje ve dvanáctníku a závisí na složení krmné dávky, resorpci bílkovin a na přítomnosti jiných prvků, které mají antagonistický vztah k selenu (síra; MCDOWELL et al. 1992). Míra resorpce u nepřežvýkavých zvířat je vyšší než u přežvýkavců, protože v předžaludku dochází k tvorbě redukovaných sloučenin selenu, a ty se špatně vstřebávají. Resorpce je ovlivněna i věkem zvířat a především chemickou formou a rozpustností selenových sloučenin. U přežvýkavců se selen nejlépe resorbuje v organické formě jako selenometionin. Míra resorpce selenu u nepřežvýkavých zvířat je vysoká, dosahuje až 80 %. Míra resorpce u přežvýkavců činí 30 – 40 %. Je-li selen ve formě selenometioninu, jeho vstřebávání je vysoké i u přežvýkavců a dosahuje až 60 % (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Selenometionin je resorbován mechanismem aktivního transportu, který využívá aktivních míst pro metionin. Naproti tomu seleničitan a také selenocystin se resorbují pasivně, pouze ve směru koncentračního gradientu (VELÍŠEK, 2002). Selen podávaný zvířatům ve vysokých dávkách ve formě anorganických sloučenin (seleničitan sodný) může vyvolat intoxikaci. Organické formy selenu jsou méně toxické (JELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). Selen je z těla vylučován z větší části (cca 60 %) močí, ale také ve výkalech, mlékem a dýcháním. Hlavní sloučenina selenu v moči je trimethylselenium (VELÍŠEK, 2002). Ve výkalech se nachází selen, který se neresorboval, dále selen, který se do střeva vyloučil prostřednictvím žluči, pankreatické a střevní šťávy. Při intoxikacích selenem se jisté množství selenu vylučuje potem a exhalací plícemi. Homeostáza selenu je zabezpečována rozdílnou mírou resorpce, distribucí v organismu a především exkrecí močí a výkaly. Při karenčních stavech je míra resorpce vyšší a selen se ukládá ve vyšší koncentraci v játrech, ledvinách i svalovině. Ve svalové tkáni je vázán na metionin. Při zvýšeném příjmu selenu se zvyšuje i jeho koncentrace ve vejcích (J ELÍNEK, KOUDELA et al., 2003). 19
3.5.2 Důsledky nedostatku selenu u drůbeže Nedostatek selenu u zvířat popisuje JELÍNEK a KOUDELA et al., (2003). Jedná se o svalovou dystrofii drůbeže. Častěji bývají postižena mláďata, a to za současného nedostatku vitaminu E. Častý je výskyt degenerace a nekrózy jater, exsudativní diatéza, fibróza pankreatu, poruchy růstu a poruchy imunity. Ohroženy jsou obzvláště funkce fagocytů, proliferace lymfocytů a produkce protilátek (SURAI, 2002). Selen brání zcela vzniku exsudativní diatézy u kuřat a částečně je schopen utlumit nutriční svalovou dystrofii. Stačí k tomu nízké dávky, 0,1 mg/kg krmiva (KLIMEŠ, 1970). SURAI (2002) uvádí minimální potřeby selenu pro nosnice 0,6 mg/kg, vykrmovaná kuřata do šesti týdnů 0,15 mg/kg, krůty 0,2 mg/kg, kachny 0,2 mg/kg krmiva. ZELENKA et al. (2007) doporučují obsah selenu na 1 kg krmné směsi pro nosnice 0,2 mg/kg, vykrmovaná kuřata do věku 28 dní 0,2 mg/kg a později 0,15 mg/kg, vykrmované krůty 0,2 mg/kg, vykrmované kachny od 1. do 3. týdne 0,15 mg/kg a od 4. do 7. týdne 0,2 mg/kg, pro chovné kachny 0,15 mg/kg. Svalová dystrofie je známa už od 20. let minulého století. Souvislost výskytu svalové dystrofie v současné době je možné hledat v zákazu používání živočišných bílkovin v krmivech. Zajistit dostatečný přísun tokoferolů a selenu v krmné směsi však není obtížné. Svalová dystrofie jako projev hypovitaminózy E vzniká z výživy deficitní na tento vitamin, a to zejména při současném nedostatku selenu a aminokyselin obsahujících síru - metioninu a cystinu. K hypovitaminóze jsou nejcitlivější vykrmovaná kuřata, kachňata a krůťata ve věku od dvou do šesti týdnů. Zpočátku probíhá onemocnění bez nápadných klinických projevů, později lze pozorovat snížený příjem krmiva, zaostávání ve vývoji a pohybové potíže; chůze je nejistá, vrávoravá a nakonec může dojít k ochrnutí končetin. Patologický nález při svalové dystrofii zahrnuje edém a rosolovité prosáknutí v podkoží, připomínající traumatické zhmoždění a krváceniny ve svalovině. Nápadné jsou dystrofické změny na kosterní svalovině, kde se vyskytují drobné čárkovité světlejší proužky a později nápadné pruhy šedobílé barvy ve směru průběhu svalových vláken. Nejčastěji se nacházejí ve svalstvu stehenním, méně pravidelně ve svalstvu bederním, prsním a krčním. U postižených kuřat lze pozorovat mírné zmnožení tekutiny v osrdečníku a změny myokardu na hrotu srdce (JURANOVÁ et al., 2006). Při exsudativní diatéze se objevují v podkoží a ve svalstvu kuřat otoky spojené se zvýšenou permeabilitou kapilár. V těžkých případech stojí kuřata rozkročmo pro rozsáhlé 20
otoky na ventrální straně prsou a břicha (KLIMEŠ, 1970). Edémy zjišťujeme na prsou a břiše, zvířata mají modrozeleně zbarvenou kůži (ZELENKA, 2005).
3.5.3 Důsledky nadbytku selenu u drůbeže Příliš vysoký příjem selenu může vyvolat intoxikace. Intoxikace mohou vznikat při předávkování selenových aditiv. U zvířat vzniká tzv. alkalická choroba. Nemoc se projevuje ztrátou chuti, nekoordinovaným pohybem, kolikovými bolestmi a úhynem zvířat. Při chronické intoxikaci dochází k patologickým změnám na myokardu, játrech a ledvinách (JELÍNEK a KOUDELA et al., 2003).
3.5.4 Přídavky selenu v krmivech V sedmdesátých letech minulého století byl selen v různých zemích povolen jako přídavek do krmiv. Téměř všechny krmné směsi pro drůbež jsou v současnosti selenem doplňovány. Ve většině případů je zdrojem tohoto prvku jedna z jeho anorganických sloučenin – seleničitan sodný. Zdroj anorganického selenu je levný. Organický selen ve formě selenometioninu se ve větším množství nachází v rostlinách. Je aktivně absorbován jako aminokyselina. Aminokyseliny obsahující Se mohou být zadrženy v tkáních začleněním do nově syntetizovaných proteinů. Během katabolismu proteinu se může selenometionin uvolnit a znova využít pro syntézu selenoproteinu. Také anorganický selen je využit pro syntézu selenoproteinů. V současné době je nejběžnější doplnění diety obsahující přirozeně se vyskytující organický selen o méně nákladný selen anorganický. Z toho důvodu obsahují krmné směsi jak organický, tak i anorganický selen. V pokusech s potkany byla retence 75selenu ze seleničitanu sodného a selenometioninu stanovena v pořadí 67 a 80 % (THOMSON, STEWART, 1973). Jiný pokus ukazuje zadržení [75Se]selenocysteinu a [75Se]selenometioninu v množství 62 a 73 % (THOMSON et al., 1975). V krmivech živočišného původu je dostupnost selenu nižší (CANTOR et al., 1975; RICHOLD et al., 1977). V pokusech HASSANA (1987) bylo zjištěno, že selenometionin zajišťuje vyšší koncentrace selenu v tkáních než seleničitan sodný, ovšem má menší vliv na prevenci exudativní diatézy.
HENRY a AMMERMAN (1995)
shromáždili souhrnné průměrné hodnoty využitelnosti selenu z různých zdrojů mnoha 21
studií vztažené na množství seleničitanu sodného. Pro selenometionin 80 pro aktivitu GSH-Px a prevenci exsudativní diatézy a 115 pro obsah v těle a prevenci pankreatické fibrózy. V pokusu HLAVATÉHO (2006) bylo stanovena průměrná retence selenu u kuřat brojlerového typu od vylíhnutí do 43. dne života na 70,7 %. S věkem se retence selenu během celého sledování vysoce průkazně zvyšovala. Řada autorů považuje za výhodnější přidávat do krmiva organickou formu selenu (ŠIMÁNĚ, HUBENÝ, ZITA, 2004). Při použití organického selenu ve výživě drůbeže jsou uváděny následující výhody: - zvýšení hladiny selenu ve vejcích chovných slepic - zvýšení hladiny selenu ve vejcích komerčních nosnic. Jednou z variant je přípravek, který se vyrábí fermentací kvasnic v médiu s nízkým obsahem síry a vysokým obsahem selenu. Síra má velmi podobné chemické vlastnosti a dochází k její náhradě v buňkách kvasnic selenem (ŠIMÁNĚ, HUBENÝ, ZITA, 2004). Kvasinky přijímají selen z média a konvertují ho do řady organických forem, které jsou identické s formami vyskytujícími se v pícninách a zrninách (např. selenometionin, selenocystein,
seleno-metyl-selenocystein,
seleno-adenosyl-selenometionin,
gamma-
glutamyl-seleno-metylselenocystein). V tom případě se jedná o selen ve formě, v níž je snadno absorbován, metabolizován a skladován. Obohacování krmiv kvasinkovým selenovým koncentrátem má za následek vyšší obsah selenometioninu v mase, mléce a vejcích. První selenový přídavek ve formě kvasinek Saccharomyces cerevisiae (Sel-Plex 2000) byl v EU předložen ke schválení v roce 2005 a kladné ohodnocení dostal od EFSA (European Food Safety Authority) v dubnu 2006. LENG et al. (2003) u kuřat krmených směsí s doplňkem selenových kvasnic a seleničitanu sodného zjistili lepší ukládání Se v tkáních při použití organické formy Se. Aktivita glutathion peroxidázy byla dotací Se zvýšena, rozdíl mezi organickou a anorganickou formou Se však byl malý. K stejnému závěru došli i GUNTER et al. (2003). Další možností jsou selenem obohacené sladkovodní řasy Chlorella (ŠIMÁNĚ, HUBENÝ, ZITA, 2004). Chlorella obsahuje v sušině 60 % bílkovin, 20 % polysacharidů a 10 % tuků. Netvoří toxické metabolity a její biomasa obsahuje řadu biologicky aktivních látek (ŠEVČÍKOVÁ, SKŘIVAN, KOUCKÝ, 2007). Rod Chlorella se vyznačuje vynikajícími probiotickými účinky; ze 30 druhů je nejvhodnější pro průmyslové využití Chlorella vulgaris. Zelené řasy se průmyslově vyráběly již od třicátých let v Japonsku a na Tchajwanu a byly využívány ve výživě lidí a zvířat i k medicínským účelům. Chlorella 22
obsahuje velké množství chlorofylu (jeho podíl cca 4 % z celkové sušiny je nejvyšší ze všech potravin obsahujících chlorofyl), aminokyselin, vitaminů, balastních látek a minerálních prvků. Cílem práce SKŘIVANA et al. (2006) bylo zjistit vliv různých zdrojů selenu na koncentraci tohoto prvku ve vejcích, jejich fyzikální vlastnosti a též na užitkovost nosnic. Sledovala se snáška, spotřeba krmiva, hmotnost vajec, fyzikální parametry vaječného bílku, žloutku a skořápky a obsah Se ve vaječném bílku a žloutku. Přídavek Se vždy zvýšil obsah Se ve žloutku i v bílku (P < 0,001). Zdroje selenu v převážně organických sloučeninách byly efektivnější. Více Se bylo obsaženo v sušině bílku než v sušině žloutku. Selenizovaná řasa vyznamně zvýšila snášku (P < 0,05). V pokusu ŠEVČÍKOVÉ et al. (2006) byl studován vliv přídavku organické formy selenu do krmné směsi na užitkovost, jatečné hodnocení a obsah selenu ve tkáních brojlerových kohoutků Ross 308. V dietě bylo 50 mg vitaminu E/kg. Náhodně vybraní kohoutci byli rozděleni do 3 skupin: I. skupina – kontrolní, bez doplňku selenu, II. – 0,3 mg Se/kg, jako zdroj selenu byly aplikovány selenem obohacené kvasnice, III. – 0,3 mg Se/kg, zdrojem selenu byla selenem obohacená řasa Chlorella. Kuřata byla porážena ve 42 dnech věku. Nejlepší konverze krmiva byla dosažena u skupiny se selenem obohacenou řasou. Vyšších hodnot Se v prsním i stehenním svalstvu a v peří dosáhla skupina s přídavkem selenu ze Se obohacených kvasnic i ve srovnání se skupinou se Se obohacenou řasou. Kuřata, která přijímala řasu, měla vyšší (P ≤ 0,05) obsah selenu v trusu i v porovnání se skupinou se Se obohacenými kvasnicemi. Koncentrace selenu v játrech byla vyšší (P ≤ 0,05) u obou pokusných souborů oproti kontrole. Přídavek selenu ze Se obohacených kvasnic i řasy Chlorelly v dietě kuřat také zvýšil koncentraci tohoto mikroprvku ve svalstvu. Trh požaduje po producentech důbeží maso a vejce s vyšším obsahem selenu. Příjem selenu u lidí lze zvýšit cestou zvyšování obsahu selenu v mase drůbeže prostřednictvím zkrmování směsí s obsahem selenu. Tímto biologickým způsobem lze až třikrát zvýšit obsah selenu v konzumovaném drůbežím mase. Důležitým kritériem kvality u drůbeže je snížení ztrát na hmotnosti masa okapem. Při zpracování jatečné drůbeže dochází ke ztrátám na hmotnosti masa v důsledku toho, že svalová tkáň není schopna dobře vázat vodu. Celkové ztráty okapem mohou činit až 3 %. Suplementace selenu snížila u jatečných brojlerů ztrátu okapem o 21 - 26 %. Prostřednictvím enzymu glutationperoxidázy chrání
23
selen buněčné membrány před oxidativním poškozením. Poškozené buněčné membrány nejsou schopny zabránit nekontrolovanému úniku vody ze svalů (ŠIMEK et al., 2001). Dalším významným ukazatelem prosperity chovu drůbeže je líhnivost. U kuřecích embryí jsou polynenasycené mastné kyseliny velmi náchylné k oxidaci, následkem čehož je tvorba toxických peroxidů, které mohou usmrtit embryo. Embryonální tkáň však obsahuje glutationperoxidázu. Zdrojem selenu je vaječný žloutek; jeho obsah je plně závislý na dostupnosti Se a na přísunu vitaminu E. Zařazení selenu do krmných směsí se projevilo zlepšením antioxidačního statusu u embryí a také u vylíhnutých kuřat (ŠIMEK et al., 2001). Slepice krmená krmnou směsí doplněnou selenem snášela vejce, která déle vydržela „čerstvá“. Čerstvost je vyjadřována Haughovým číslem (výška vrstvy vaječného bílku). KALAČ (2003) popisuje obohacování vajec selenem, a to zkrmováním tohoto prvku v organických sloučeninách nosnicím. Například obsah 0,4 mg selenu v kilogramu směsi ve formě kvasnic vedl k obsahu kolem 30 μg ve vejci. Toto množství představuje asi polovinu doporučovaného denního příjmu selenu, jehož přísun potravou je v České republice nedostačující.
3.6
Potřeba selenu u člověka Hladina selenu v krvi člověka má být 1,0 - 1,9 µmol/l. V pásu od Finska přes naše
území až po Turecko je nedostatek selenu v půdě (www.finclub.cz). KORUNOVÁ et al. (1993) uvádějí na základě měření obsahu Se v séru, že ve středních Čechách je zásobení obyvatelstva selenem nedostatečné. RAYMAN (2004) a Světová zdravotnická organizace (WHO) doporučují denní příjem selenu 55 µg u žen a 70 µg u mužů (www.spotrebitel.cz). V roce 1999 byl příjem Se v české populaci asi 37 μg/osobu a den (RUPRICH, ŘEHŮŘKOVÁ, 2003). V průběhu let 1996 – 2002 bylo v rámci biologického monitoringu ve čtyřech městech ČR odebráno 2811 vzorků krve dospělých (20 – 45 let) a 1454 vzorků krve dětí (8 – 10 let; ŘEPÍK et al., 2005). Výsledky naznačují postupně rostoucí saturaci dospělé populace selenem (v r. 1996 byl medián 73 μg/l, v r. 2002 89 μg/l). Zvyšování zřejmě souvisí s konzumací potravin dovážených ze zemí s vyšším obsahem selenu v půdě a s používáním doplňků jak pro hospodářská zvířata, tak pro lidi. U dětí je stav spíše stabilní, a to na hranici minimálních požadovaných hodnot (72 resp. 66 μg/l). Rozdíl proti 24
dospělým zatím není jasný, pro posouzení bude třeba dlouhodobějšího sledování. V kombinaci s dalšími rizikovými faktory by nízká hladina selenu u dětí mohla znamenat problém. Slovenská firma Novogal ve Dvorech nad Žitavou ve spolupráci s firmou PG Trade s.r.o. Komárno začala nabízet selenová vejce jako funkční potravinu. Tato vejce obsahují nadstandardní množství selenu ve formě selenometioninu. Zvýšení obsahu selenu dosáhli obohacováním krmiva pro nosnice selenem v přípravku obsahujícím selen v organické vazbě. Po 6týdenní aplikaci selenu se jeho obsah ve vejcích téměř zdvojnásobil. Největší přírůstek selenu byl zjištěn v bílku. Dlouhodobějším příjmem přípravku a zvýšením obsahu selenu až na hranici povoleného limitu (0,5 mg/kg sušiny krmiva) je možné zvýšit obsah selenu ve vejci až na 30 µg. Současný průměrný příjem selenu u lidí na Slovensku je 38 µg/den (www.spotrebitel.cz). Přirozený obsah Se v potravinách (tabulka 1, VELÍŠEK, 2002) se odhaduje na 50 mg na kg. Denní příjem je obvykle v rozmezí 60 - 220 mg. Doporučuje se, aby denní příjem byl 1 - 3 mg/kg tělesné hmotnosti. Příjem 1 mg/kg kryje dostatečně jeho potřebu (HEMZALOVÁ a JORDÁN, 2001). Dlouhodobý příjem vitaminu E (je obsažen v celozrnných výrobcích, klíčkovém oleji, ořechovém oleji, mořských rybách, vnitřnostech, drůbeži, ořechách,
zelených
druzích
zeleniny)
zesiluje
účinek
selenu
(ROEDIGEROVÁ-
STREUBELOVÁ, 1997). Na selen jsou bohaté zejména mořské ryby, měkkýši a korýši (ústřice, krevety), sladkovodní ryby a vnitřnosti (především ledviny) jatečných zvířat. Relativně vysoký obsah mají také vejce, přičemž většina selenu je obsažena ve žloutku. Obsah v mléce, mléčných výrobcích a mase je menší a je závislý na výživě zvířete. Koncentrace selenu v ovoci a zelenině s výjimkou česneku je velmi nízká (< 0,02 mg/kg). Houby obsahují 0,03 – 1,4 mg/kg. U potravin rostlinného původu je pro obsah selenu obvykle rozhodující obsah selenu v půdě nebo použitých hnojivech a jeho využitelnost pro rostlinu. Obsah selenu v potravinách živočišného původu je dán výživou zvířete, resp. obsahem selenu v krmivech (VELÍŠEK, 2002).
25
3.6.1 Nedostatek selenu u člověka Důsledkem nedostatku selenu jsou srdeční a cévní choroby, zvýšený výskyt rakoviny, imunitní potíže a kožní záněty (HEMZALOVÁ a JORDÁN, 2001). Za prokázaný důsledek deficitu jsou pokládána dvě onemocnění - kardiomyopatie a osteoartropatie. Deficit selenu se podílí i na výskytu endemické hypotyreózy, možná i na neurologických a infekčních onemocněních (ŘEPÍK et al., 2005). Tab. 1 Obsah selenu v potravinách v mg/kg v různých zemích (VELÍŠEK, 2002)
POTRAVINA
USA
KANADA
FINSKO
ČR A SR
Maso vepřové
0,04 – 0,24
0,31
0,01 – 0,09
0,02 – 0,07
Maso kuřecí
0,10 – 0,12
-
0,08 – 0,14
0,07 – 0,11
Ledviny vepřové
1,90 – 2,21
3,22
1,54 – 1,76
0,97 – 1,84
Ryby sladkovodní
0,34 – 0,37
0,59
0,12 – 0,53
0,05 – 0,38
Ryby mořské
0,12 – 1,41
0,75 – 1,48
0,11 – 0,80
-
Mléko plnotučné
0,06
0,15
0,001 – 0,004
0,003
Vejce slepičí
0,1
0,39
0,02 – 0,16
0,18 – 0,24
Vaječný bílek
0,03 – 0,05
0,12 – 0,15
-
0,06
Vaječný žloutek
0,13 – 0,18
0,13 – 0,69
0,3
0,53
Chléb celozrnný
0,33 – 0,41
0,59 - 0,68
0,003 – 0,01
0,015 – 0,026
0,014 – 0,26 0,002 - 0,055
0,07
-
0,03 – 0,14
0,023
0,001 – 0,002 0,003 – 0,018
0,005
0,004
0,001 – 0,003 0,001 – 0,003
Česnek Brambory Jablka
3.6.2 Nadbytek selenu u člověka Obecným doporučením je předcházet dlouhodobým denním dávkám, přesahujícím 200 mikrogramů formou stravy a doplňků (AGEBRO, ANDERSEN, 1997). K otravě dochází po podání více než 1000 µg anorganických sloučenin selenu nebo 5000 µg organických sloučenin selenu (www.finclub.cz). Příznaky předávkování jsou nervozita, deprese, nevolnost a zvracení a česnekový zápach z úst (HEMZALOVÁ a JORDÁN, 2001). Nositelem 26
česnekového dechu je dimethyldiselenid (CH3SeSeCH3). Ve vážných případech se objevuje žloutenka, cirhóza jater, vypadávání vlasů, nehtů, zubní kaz a selhání ledvin (VELÍŠEK, 2002). U těžkých otrav se objeví otok a zánět plic. V místech s vysokým obsahem selenu v půdě (Venezuela, Dakota) mohou vysoké hladiny selenu u kojenců zhoršit resorpci zinku a zpomalit růst (www.finclub.cz).
27
4
MATERIÁL A METODIKA Vlastní pokus jsme prováděli s 12 kohoutky hybridní kombinace Ross. Kuřata byla
umístěna v bilančních klecích. Teplota prostředí byla z počátečních 35 °C denně snižována o 0,7 °C až do 21 °C. Na této výši pak byla udržována až do konce pokusu. Relativní vlhkost vzduchu byla upravována rozléváním vody na podlahu místnosti a během pokusu kolísala mezi 50 – 72 %. Svítilo se nepřetržitě. Po celou dobu pokusu byla kuřata krmena ad libitum netvarovanou kompletní krmnou směsí, jejíž složení je uvedeno v tab. 2.
Tab. 2 Složení krmné směsi Komponenty
g/kg
Kukuřičný šrot Pšeničný šrot Sójový extrahovaný šrot Rybí moučka Řepkový olej Hydrogenfosforečnan vápenatý Krmný vápenec Krmná sůl DL-metionin Premix krmných aditiv*
500 111 300 50 10 3,5 18 1,5 1 5
*
Premix krmných aditiv doplňoval do 1 kg směsi 9,6 mg Cu; 19,2 mg Zn; 35,2 mg Fe; 64 mg Mn;
0,096 mg Co; 0,128 mg Se; 0,72 mg I; 12 000 m.j. vit. A; 2 400 m.j. vit D3; 32 mg vit E; 0,8 mg vit. K3; 2,4 mg vit. B1; 4,8 mg vit. B2; 4 mg vit. B6; 0,0272 mg vit. B12; 0,112 mg biotinu; 24 mg niacinu; 1,12 mg kys. listové; 9,6 mg pantothenanu vápenatého; 1,15 g L-lysinu HCl; 80 mg monensinátu sodného.
Směs obsahovala v 1 kg sušiny 256 g dusíkatých látek, 42 g tuku, 37 g vlákniny, 75 g popela, 590 g bezdusíkatých látek výtažkových, 12,37 g vápníku, 7,00 g fosforu, 2,49 g hořčíku, 7,79 g draslíku, 1,93 g sodíku a 13,71 MJ MEN. Směs dále obsahovala v 1 kg 265 µg Se včetně 128 µg Se přidaného ve formě seleničitanu sodného. Přibližně polovina Se byla obsažena v organické formě v základních komponentách krmné směsi. Do krmné směsi byl přidán jako indikátor oxid chromitý. 28
Vlastní sledování probíhalo od 40. do 100. dne života kuřat. Spotřeba směsi byla evidována a hmotnost kuřat byla zjišťována ve třídenních intervalech. Ve stejných intervalech bylo stanoveno využití selenu. Bilance byly provedeny indikátorovou metodou s oxidem chromitým. Indikátory přidávané ke krmivu musí být nestravitelné a nesmějí ovlivňovat trávení. Musí to být látky, které lze rovnoměrně rozptýlit v krmivu, které procházejí trávicím ústrojím stejnou rychlostí jako krmiva, musí být inertní, neškodné pro zvíře, nesmějí být produkovány v trávicím ústrojí, nesmějí být rozkládány mikroorganismy nebo ovlivňovat jejich aktivitu a mají být snadno, přesně a spolehlivě stanovitelné (KACEROVSKÝ et al., 1990). Při použití této metody mohou jednotlivé bilanční periody následovat bezprostředně za sebou bez období lačnění. Trus byl vážen a ukládán v mrazicím boxu. Před rozborem byl lyofilizován a rozemlet. Obsah oxidu chromitého v krmivu a lyofilizovaném trusu byl stanoven jodometricky (MANDEL et al., 1960), obsah selenu atomovou absorpční spektrofotometrií při vlnové délce 196 nm. Grafy a regresní rovnice byly sestrojeny, resp. vypočítány pomocí programu Microsoft Excel. Koeficient retence Se = 100 - [(Cr2O3 v sušině krmiva . Se v sušině trusu) / (Cr2O3 v sušině trusu . Se v sušině krmiva) . 100] Obsah selenu v přírůstku = příjem krmiva . obsah Se v sušině krmivu . koeficient retence Se / přírůstek . 100
Rozdílnost míry růstu hmotnosti kuřete a hmotnosti selenu uloženého v těle byla vyjádřena mocninnou alometrickou funkcí (BRODY, 1945) Y = aXb kde
Y - hmotnost selenu obsaženého v těle kuřete v gramech X - hmotnost celého těla v gramech a
- extrapoluje křivku pro X = 1
b - podíl měr růstu hmotnosti selenu (kp) a hmotnosti celého těla zvířete (kz)
29
Interpretace koeficientu b vyplývá z jeho odvození. Při něm se vychází ze dvou Brodyho rovnic, z nichž jedna popisuje růst části (Se) a druhá růst celku (zvířete). Mohou nastat tyto případy : 1. b = 1 (kp = kz): jde o izometrii, tj. o izometrický růst srovnávaných veličin, část roste stejně rychle jako celek, 2. b < 1 (kp < kz): jde o negativní alometrii, tj. negativně alometrický růst, intenzita růstu části je nižší než intenzita růstu celku, 3. b > 1 (kp > kz): jde o pozitivní alometrii, tj. pozitivně alometrický růst, intenzita růstu části je vyšší než intenzita růstu celku.
30
5 VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE Během pokusu žádné z kuřat neuhynulo. Přehled o průměrné hmotnosti kuřat a spotřebě krmiva udává tab. 3. Průměrná hmotnost kohoutků na počátku pokusu ve věku 40 dní byla 2034 g a zvýšila se do 100. dne života na 6640 g. Závislost hmotnosti v gramech (Y) na věku kuřat ve dnech (X) byla vyjádřena rovnicí paraboly 2. stupně (graf 1), Y = - 3986 + 168,7 X – 0,622 X 2; r = 0,998 Výsledky chemických rozborů krmiva jsou uvedeny v tab. 4. Krmná směs měla sušinu 91,23 %, obsah Cr2O3 ve vzorku byl 0,984 % a Se ve vzorku byl v množství 0,265 mg/kg. Z údajů o obsahu selenu a obsahu oxidu chromitého v krmivu a v trusu kuřat byly vypočteny koeficienty retence selenu a procento selenu v přírůstku (tab. 5). Průměrné využití selenu za celý pokus bylo 70,00 ± 1,933 % (průměr ± střední chyba průměru). Jestliže byla polovina dodaného selenu ve formě seleničitanu sodného, byla retence relativně vysoká. Naše hodnoty byly vyšší v porovnání s hodnotami, které zjistili THOMSON a STEWART (1973) pro
75
Se ze seleničitanu sodného a THOMSON et al. (1975)
pro selenocystein. Retence Se v našem pokusu, v němž byla polovina selenu v organické vazbě a polovina v seleničitanu sodném, byla podobná, jako zjistili uvedení autoři pro selenometionin. V práci H LAVATÉHO (2006) průměrné hodnoty retence selenu u kohoutků brojlerového typu od vylíhnutí do 43. dne života dosáhly 70,7 %, což jsou srovnatelné hodnoty s naším pokusem u kohoutků brojlerového typu od 40. do 100. dne života. Závislost využití Se (graf 2) na věku kuřat byla vyjádřena rovnicí lineární regrese Y = 72,57 – 0,036 X; r = 0,074 Regresní koeficient – 0,036 byl neprůkazný (P > 0,05). Na rozdíl od výsledků HLAVATÉHO (2006), v nichž se od 5. do 40. dne retence selenu vysoce průkazně zvyšovala, v našem pokusu se využití Se od 40. do 100. dne věku průkazně neměnilo. Jeden gram přírůstku obsahoval v průměru za celý pokus 721,4 ± 67,33 ng Se. Vztah mezi množstvím selenu v přírůstku (ng) a věkem kuřat (dny) byl vyjádřen rovnicí (graf 3) Y = - 167,1 + 12,426 X; r = 0,733 Regresní koeficient 12,426 byl vysoce průkazný (P < 0,01), množství selenu v přírůstku se tedy zvyšovalo vysoce průkazně. Podobný výsledek zjistil také HLAVATÝ (2006) u mladších 31
Tab. 3 Hmotnost kuřat a spotřeba krmiva Hmotnost na konci Věk na konci bilančního období bilančního období (g) (dny) 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100
2034 2288 2502 2793 3022 3234 3491 4104 4288 4405 4809 5055 5279 5528 5753 5960 6083 6206 6348 6422 6640
32
Spotřeba sušiny krmiva na 1 kuře za den (g) 142,9 161,2 166,5 163,3 178,6 182,1 191,7 194,6 181,2 242,2 234,7 231,4 238,4 261,2 224,6 230,3 203,3 186,8 146,0 213,5
33
Tab. 4 Složení trusu Věk kuřat na konci bilančního období (dny)
Sušina (%)
Cr2O3 ve vzorku (%)
Cr2O3 v sušině (%)
Se ve vzorku v ng/g
Se v sušině v ng/g
43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100
93,76 93,53 93,41 92,06 91,58 92,67 94,09 94,27 92,05 92,84 94,23 92,70 94,10 94,46 93,23 93,37 93,51 94,21 94,21 93,60
3,3643 3,4029 3,4636 3,2859 3,4376 3,2078 3,1948 3,1693 2,9998 2,9911 3,0431 3,0301 3,0175 3,0905 2,9988 3,0466 3,0291 3,1173 3,0115 3,1085
3,5882 3,6383 3,7080 3,5693 3,7537 3,4616 3,3955 3,3619 3,2588 3,2218 3,2295 3,2687 3,2067 3,2718 3,2165 3,2630 3,2393 3,3089 3,1966 3,3211
0,225 0,253 0,192 0,289 0,259 0,292 0,275 0,280 0,190 0,180 0,468 0,200 0,242 0,221 0,381 0,234 0,253 0,212 0,241 0,185
240 0,271 0,206 0,314 0,283 0,315 0,292 0,297 0,206 0,194 0,497 0,216 0,271 0,234 0,409 0,251 0,271 0,225 0,256 0,198
34
Tab. 5 Retence a obsah selenu v přírůstku Věk na konci bilančního období (dny) 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100
Retence selenu Obsah selenu v (%) ng/g přírůstku
75,2 72,4 79,4 67,3 72,0 66,2 68,0 67,2 76,5 77,6 42,9 75,5 70,2 73,4 52,8 71,5 69,0 74,7 70,3 77,9
422 480 538 419 529 484 529 620 1028 812 356 680 586 743 498 1171 987 1377 1219 950
35
Se v 1 kuřeti (µg) 350,4 381,6 415,5 453,9 485,8 523,2 558,2 596,1 634,1 674,3 783,6 812,8 863,6 912,2 967,9 1002,4 1050,2 1090,9 1131,5 1161,3 1209,6
36
37
kuřat. Regresní koeficient v jeho pokusu byl 6,400 (P < 0,01). V našem pokusu je koeficient regrese téměř dvojnásobný. Vztah mezi celkovým množstvím selenu v těle (µg) a věkem kuřat (dny) byl vyjádřen rovnicí (graf 4) Y = - 288,7 + 15,049 X; r = 0,997 Vztah mezi rychlostí růstu celkového množství selenu v 1 kuřeti (µg) a rychlostí růstu celého těla kuřat (g) jsme vyjádřili alometrickou rovnicí Y = 0,0714 X1,091; r = 0,988 Tento vztah je znázorněn v grafu 5. Z alometrického koeficientu 1,091 vyplývá, že rychlost růstu v těle uloženého selenu byla o 9 % vyšší než rychlost růstu celého organismu.
38
39
40
6 ZÁVĚR V pokusu s 12 kohoutky brojlerového typu byla ve třídenních intervalech od 40. do 100. dne života sledována hmotnost kuřat a byla provedena bilance selenu. Byly vypočteny koeficienty retence selenu a obsah sledovaného prvku v přírůstku. Závislost zjištěných hodnot na věku kuřat byla vyjádřena regresní analýzou. Hmotnost kuřat se z počátečních 2034 g zvýšila na 6640 g na konci sledovaného období. Průměrná využitelnost selenu byla 70,00 ± 1,933 %. Koeficienty retence selenu se během celého sledování u kohoutků průkazně neměnily (P > 0,05). V testovaném období obsahoval 1 g přírůstku v průměru 721,4 ± 67,33 ng selenu. Obsah selenu v přírůstku se přibývajícím věkem vysoce průkazně (P < 0,01) zvyšoval, denně o 12,4 ng/g. Rychlost růstu celkového množství selenu uloženého v těle byla o 9 % vyšší než rychlost růstu celého organismu kuřete.
41
7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY AGEBRO, P., ANDERSEN, H. F. Minerály a vitaminy pro zdravý život. Praha: Ferrosan A/S, 1997. 146 s. ISBN 80-7169-489-4. BENEŠ, S. Obsahy a bilance prvku ve sférách životního prostředí. (l. díl), Praha: MZe ČR, 1993. 88 s. BLACHE, D., GESQUIÈRE, L., LOREAU, N., DURAND, P. Oxidant stress: the role of nutrients in cell-lipoprotein interactions. Proceedings of the Nutrition Society, 1999, vol. 58, s. 559 – 563. BRODY, S. Bioenergerics and Growth. New York: Reinhold Publishing Corp, 1945. 1023 s. CANTOR, A. H., SCOTT, M. L., NOGUCHI, T. Biological availability of selenium in feedstuffs and selenium compounds for prevention of exudative diathesis in chicks. Journal of Nutrition, 1975, vol. 105, s. 96 – 105. CHRISTENSEN, V., L., DAVIS, G., S., NESTOR, K. E. Environmental incubation factors influence embryonic thyroid hormones. Poultry Science, 2002, vol. 81, no 4, s. 442-450. GUNTER, S.A., BECK, P.A., PHILLIPS, J.M. Effects of supplementary selenium source on the performance and blood measurements in beef cows and their calves. Journal of Animal Science, 2003, vol. 81, s. 856-864. DASTYCH, M. Selen – esenciální stopový prvek. Labor Aktuell, 2004, č. 3, s. 29 – 31. HASSAN, S. Comparative effects of selenium in oats, meat meal, selenomethionine and sodium selenite for preventing of exudative diathesis in chicks. Zentralbl Veterinarmed Medicine Rec A, 1987, vol 34, s. 204 – 215.
42
HEMZALOVÁ, M., JORDÁN, V. Antioxidanty: zázračné zbraně, vitaminy, minerály, stopové prvky, aminokyseliny a jejich využití pro zdravý život. Brno: JOTA, 2001. 160 s. ISBN 807217-156-9. HENRY, P. R., AMMERMAN, C. B. Selenium Bioavailability. In Bioavailability of Nutrients for Animals. Ammerman, C., Baker, D. H., Lewis, A. J., ed. Academic Press, San Diego, CA, 1995, s. 303–336. HLAVATÝ, P. Využití selenu v průběhu růstu kuřat nosného a brojlerového typu. [Diplomová práce.] Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2006. 46 s. JELÍNEK, P., KOUDELA, K. et al. Fyziologie hospodářských zvířat. Brno: MZLU, 2003. 414 s. JURANOVÁ, R., RULÍKOVÁ, L., HALOUZKA, R. Svalová dystrofie snižuje kvalitu drůbežího masa. Náš chov, 2006, roč. 66, č. 3, s. 106. KACEROVSKÝ, O. et al. Zkoušení a posuzování krmiv. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 1990. 216 s. ISBN 80-209-0098-5. KALAČ, P. Funkční potraviny: kroky ke zdraví. České Budějovice: DONA, 2003. 130 s. ISBN 80-7322-029-6. KLASING, K. C. Comparative Avian Nutrition. Wallingford : CAB International, 1998. 350 s. ISBN 0-85199-219-6. KLIMEŠ, B. Choroby drůbeže. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 1970. 544 s. ISBN 07-060-70-04/51. KOMPRDA, T. Základy výživy člověka. Brno: MZLU, 2003. 164 s. ISBN 80-7157-655-7. KORUNOVÁ, V., ŠKODOVÁ, Z., DĚDINA, J., VALENTA, Z., PAŘÍZEK, J., PÍŠA, Z., STÝBLO, M. Serum selenium in adult Czechoslovak (Central Bohemia) population. Biological Trace Element Research, 1993, roč. 37, s. 91-99. 43
KOUTNÍK, V. Koncentrace selenu v hlízách brambor. Rostlinná výroba, 1996, roč. 42, č. 2, s. 63-66. LENG, L., BOBCEK, R., KURICOVÁ, S., BOLDIZÁROVÁ, K., GREŠÁKOVÁ, L., ŠEVCÍKOVÁ, Z., RÉVAJOVÁ, V., LEVKUTOVÁ, M., LEVKUT, M. Comparative metabolic and immune responses of chickens fed diets containing inorganic selenium and Sel-PlexTM organic selenium. In: Sborník Využití přírodních zdrojů - Aplikace v krmivářském průmyslu. Brno, Alltech, 2003, s. 131- 145. MANDEL, L., TURYNEK, V., TRÁVNÍČEK, J.. Jodometrická metoda stanovení kysličníku chromitého, použitého jako indikátoru při pokusech stravitelnosti. Živočišná výroba. 1960, roč. 5, č. 8, s. 645-652. MARSCHNER, H. Mineral Nutrition of Higher Plants. London: Academic Press Limited, 1995. 889 s. ISBN 0-12-473543-6. MCDOWELL, L.R. Minerals in Animal and Human Nutrition. New York: Academic Press, 1992. s. 228-229. MCCARTNEY, E. Selenium: an essentials nutrient for animals and humans. World Poultry, 2006, vol. 22, no. 5, s. 16-18. PAPPAS, A. C., ACAMOVIC, T., SPARKS, N. H. C., et al. Effects of supplementing broiler breeder diets with organic selenium and polyunsaturated fatty acids on egg quality during storage. Poultry Science, 2005, vol. 84, no. 6, s. 865-874. PAVLATA, L., PECHOVÁ, A., ILLEK, J. Direct and indirect assessment of selenium status in cattle - a comparison. Acta Veterinaria Brno, 2000, vol. 69, s. 281-287. PROCHÁZKOVÁ, J., ZEMAN, L., KONVIČNÁ, S., TVRZNÍK, P. Selen ve výživě zvířat. In: Sborník konference Kábrtovy dietetické dny. Brno: Veterinární a farmaceutická univerzita v Brně, 2003, s. 99–102. ISBN 80-7305-454-X. 44
RAYMAN, M.P.: The use of high-selenium yeast to raise selenium status: how does it measure up? The British Journal of Nutrition, 2004, roč. 92, s. 557-573. RICHOLD, M., ROBINSON, M. F., STEWART, R.D. H. Metabolic studies in rats of
75
Se
incorporated in vivo into fis muscle. The British Journal of Nutrition, 1977, vol. 38, s. 1929. ROEDIGEROVÁ-STREUBELOVÁ, S. Minerální látky a stopové prvky. Praha: I. Železný, 1997. 158 s. ISBN 80-237-3490-3. RUPRICH, J., ŘEHŮŘKOVÁ, I.: Dietární expozice selenu v České republice. Státní zdravotní ústav v Praze, Centrum hygieny potravních řetězců. Brno, 2003, webová adresa http://www.chpr.szu.cz/chemtox/chem/selen/selen.htm. ŘEPÍK, L., BATÁRIOVÁ, A., ČERNÁ, M., ŠMÍD, J. Saturace české populace selenem. Česká a slovenská hygiena, 2005, roč. 2, č. 2, s. 50-51. Situační a výhledová zpráva Drůbež a vejce. Ministerstvo zemědělství ČR. 2007. Praha: Mze ČR. ISSN 1211-7692. SKŘIVAN, M., ŠIMÁNĚ, J., DLOUHÁ , G., DOUCHA, J. Effect of dietary sodium selenite, Seenriched yeast and Se-enriched Chlorella on egg Se concentration, physical parameters of eggs and laying hen production. Czech journal of animal science, 2006, roč. 51, s. 163 – 167. STRATIL, P. Přírodní antioxidanty. Stanovení obsahu fenolických sloučenin a jejich antioxidační aktivity v zelenině, ovoci, zrninách a alkoholických nápojích. [Disertační práce.], Brno : MZLU, 2005. 47 s. SURAI, P.F.
Natural Antioxidants in Avian Nutrition and Reproduction. Nottingham:
Nottingham University Press, 2002. 615 s. ISBN 1-897676-95-6.
45
SURAI, P. F. Selenium in Poultry Nutrition. World´s Poultry Science Journal, 2002, vol. 58, no. 4, s. 431. SURAI, P.F. Přírodní antioxidanty a jejich role ve stresových podmínkách. In: Sborník Využití přírodních zdrojů - Aplikace v krmivářském průmyslu. Brno, Alltech, 2003, s. 31 – 40. ŠEVČÍKOVÁ, S., SKŘIVAN, M., KOUCKÝ, M. Vliv selenu na užitkovost a jateční hodnocení brojlerových kuřat. Krmivářství, 2007. roč. XI, č. 3, s. 34-35. ŠEVČÍKOVÁ, S., SKŘIVAN, M., DLOUHÁ, G., KOUCKÝ, M. The effect of selenium source on the performance and meat quality of broiler chickens. Czech Journal of Animal Science, 2006, roč. 51, s. 449-457. ŠIMÁNĚ, J., HUBENÝ, M., ZITA, L. Selen – významný prvek ve výživě drůbeže i člověka. Náš chov. 2004, roč. 65, č. 5, s. 60. ŠIMEK et al. Organické zdroje minerálních látek a zatížení životního prostředí. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2001. 37 s. ISBN 80-7271-092-3. THOMSON, C. D., ROBINSON, B. A., STEWART, R. D. H., ROBINSON, M. F. Metabolic studies of [75Se] selenocystine and [75Se] selenomethionine in the rat. The British Journal of Nutrition, 1975, vol. 34, s. 501-509. THOMSON, C. D., STEWART, R. D. H. METABOLIC STUDIES OF [75Se] selenomethionine and [75Se]selenite in the rat. The British Journal of Nutrition, 1973, vol. 30, s. 139-147. VELÍŠEK, J. Chemie potravin. Díl II. Tábor: OSSIS , 2002. 320 + 342 s. ISBN 80-8665900-3 (soubor). YOUNGSON, R. Antioxidanty - cesta ke zdraví: jak odstranit vliv volných radikálů. Brno: JOTA, 1995. 143 s.
46
ZELENKA, J. Výživa a krmení drůbeže. Brno: MZLU, 2005. 88 s., ISBN 80-7157-853-3. ZELENKA, J., HEGER, J., ZEMAN, L. Doporučený obsah živin v krmných směsích a výživová hodnota krmiv pro drůbež. Brno: MZLU, 2007. 78 s., ISBN 978-80-7375-091-6.
Internetové stránky Výroba selenových vajec na Slovensku. Slovenský chov, 2004, č. 8, s. 44-45. Dostupné na: http://www.spotrebitel.cz/article/articleview/8274/1/141 http://www.finclub.cz/web/index.php?src=ref&id=192, 2. 4. 2007
47
