Z. FAJT, M. SVOBODA, J. DRÁBEK, V. DUBANSKÝ
Klinika chorob prasat, FVL VFU Brno
Veterinářství 2009;59:221-224.
SOUHRN
Fajt Z., Svoboda M., Drábek J., Dubanský V. Selen a jeho význam pro zdravotní stav prasat – review.
Selen je nezastupitelný prvek a společně s vitaminem E hraje důležitou roli v ochraně organizmu proti negativním účinkům reaktivních forem kyslíku. U prasat se deficit selenu a vitamínu E projevuje jako tzv. VESD syndrom. Tento příspěvek shrnuje dostupné informace o pozitivních, ale i negativních účincích přídavku selenu do krmné dávky prasat.
SUMMARY
Fajt Z., Svoboda M., Drábek J., Dubanský V. Selenium and its meaning for health status of pigs – a review.
Selen as an essential element plays in conjunction with vitamin E the important role in organism defence against negative effects of reactive forms of oxygen. In pigs, deficiency in selenium and vitamin E manifest as a VESD syndrome. This contribution summarises available information not only on positive, but also negative effects of selenium supplementation into feeding ratio of pigs.
Úvod
Selen je polokov patřící mezi tzv. chalkogeny, skupiny VI. A. Hlavním zdrojem selenu v potravním řetězci jsou rostliny.1,2 Většina selenu v buňkách je vázána na bílkoviny, které se označují jako selenoproteiny. Selenoproteiny jsou součástí seleno-enzymů, z nichž nejvýznamnější je glutathion-peroxidáza (GSH-Px). Tento enzym inhibuje a rozkládá endogenní peroxidy a uplatňuje se tak v ochraně organismu proti působení reaktivních forem kyslíku.
Význam selenu v organismu
Nedostatek selenu se podílí na vzniku řady zdravotních poruch. U mužů a savčích samců je plodnost ovlivňována aktivitou GSH-Px ve tkáni varlat, která chrání spermie před negativními účinky reaktivních forem kyslíku, na jejichž působení jsou zvláště citlivé. Proto tedy jakákoliv genetická mutace ovlivňující tvorbu GSH-Px může vést ke sterilitě, způsobené nedostatečnou ochranou spermií.3 Těžké deficience selenu v potravě lidí nebo v krmné dávce savčích samců vedou k nedostatečné tvorbě spermií.4
Selen je také nezastupitelným prvkem při ochraně buněk CNS před účinky reaktivních forem kyslíku, způsobujících lipidovou peroxidaci, která má za následek vážné poruchy CNS.5 U imunitních onemocnění člověka jako je HIV či virová hepatitida B a C je nízká hladina selenu v krvi důvodem zvyšujícího se oxidačního stresu, který průběh těchto onemocnění zhoršuje.6 Proto se také doporučuje zvýšit přívod selenu v potravě lidí v průběhu těchto onemocnění.
Zvýšená hladina selenu (společně s vitamínem E) snižuje frekvenci onkologických onemocnění u lidí. U jedinců, s nižší hladinou selenu v krvi, a tudíž sníženou aktivitou
GSH-Px, se častěji vyskytuje nádorové bujení.7
VESD syndrom
Deficit Se a vitamínu E vyvolává u prasat onemocnění označované jako tzv. VESD syndrom. Nejčastějším projevem tohoto syndromu je tzv. Mulberry heart disease.
Mulberry heart disease
Vznik tohoto onemocnění je spojen především s používáním krmiv s vysokým obsahem sóji, kukuřice a obilnin z půd chudých na selen a dále krmiv s nadbytkem nenasycených mastných kyselin. Toto onemocnění postihuje intenzivně rostoucí prasata (60 – 90 kg). Klinicky se akutní onemocnění projevuje náhlými úhyny bez předchozích klinických příznaků. Při subakutním průběhu pozorujeme dyspnoi, cyanózu a ulehnutí. Nucený pohyb může způsobit okamžitý úhyn zvířete. Tělesná teplota je obvykle normální, činnost srdeční je zrychlená.8 Patomorfologicky se projevuje výskytem rozsáhlých krvácenin na endokardu a epikardu. Epikard v místě krvácenin nabývá hrbolatého až morušovitého (mulberry-moruše) vzhledu. Játra jsou zvětšená, skvrnitá, v tělesných dutinách je přítomna tekutina s vločkami fibrinu. Histologicky se zjišťují primární změny na malých cévách a kapilárách srdce s následnou poruchou permeability (microangiopathia), způsobenou dystrofickými změnami (fibrinoidní dystrofie, hyalinní degenerace, až mineralizace stěn cév).9
Diferenciálně diagnosticky je třeba vyloučit akutní stavy, jako je septikémie (červenka, salmonelóza, pasteurelóza), porcinní stresový syndrom, enterohaemorhagický syndrom, teplotní či transportní stres.
Součástí VESD syndromu je dále hepatosis dietetica a nutriční svalová myopatie.
Hepatosis dietetica
S tímto onemocněním se setkáváme méně častěji. Vyskytuje se u rychle rostoucích prasat a to nejčastěji ve věku 3 až 4 měsíců. Zpravidla jediným klinickým příznakem je náhlý
úhyn, zřídkakdy se zjišťuje podkožní edém, dyspnoe, zvracení nebo kolaps. U některých prasat se může vyskytovat ikterus. Hlavním postiženým orgánem jsou játra.10 Nejvíce bývá postižená diafragmatická část jater, která je charakteristicky skvrnitá, kde se střídají nekrotické úseky s úseky kolabovanými anebo úseky překrvené s oblastmi nepostiženými.
Nutriční svalová myopatie
Tento deficit většinou doprovází výše zmíněná onemocnění, ale byl popsán jeho samostatný výskyt u prasniček v době po porodu. Nedostatek selenu a vitaminu E vede k lipoperoxidaci tkání, hyalinní degeneraci a kalcifikaci svalových vláken. Dochází k degenerativním myopatiím srdeční a kosterní svaloviny, edému a mikroangiopatiím. Histologicky se zjišťuje hyalinizace s následnou fragmentací myofibril. Onemocnění se zpravidla klinicky neprojevuje, ojediněle lze pozorovat u postižených prasat nekoordinovaný postoj či strnulou chůzi.11
Diagnostika těchto onemocnění se provádí na základě patoanatomického nálezu, histologicky se vyšetřuje několik vzorků kosterní a srdeční svaloviny, popřípadě se provádí odběr vzorků (stěr) na bakteriologické vyšetření srdce, jater či perikardu.12
Diagnóza se potvrzuje na základě stanovení koncentrace Se a vitamínu E v séru a játrech.
Prevence těchto onemocnění spočívá v přidávání vitamínu E (v doporučené dávce 15 – 25 mg/kg krmiva) a Se (0,2 – 0,5mg/kg krmiva) do krmných směsí.
Přídavek selenu do krmiva prasat
Anorganicky vázaný selen se používá ve formě senátů či selénitů. Organicky vázaný selen se používá nejčastěji ve formě selenem obohacených kvasnic. Selenem obohacené kvasnice obsahují selen ve formě selenomethioninu. Tato forma je obsažena i ve většině rostlin a obilovin. Anorganické sloučeniny selenu jsou pro lidi a zvířata méně dostupné. Anorganická forma se vylučuje nejvíce močí, organická forma naproti tomu hlavně výkaly.13,14. Selen v organické formě má vyšší využitelnost (75,7 %), než selen vázaný v anorganické formě (49,9 %).15 To se projevuje vyšším obsahem organicky vázaného selenu ve všech orgánech a tkáních.
Je ovšem nutno podotknout, že aktivita GSH-Px v krevním séru zůstává stejná, jak v případě organicky vázané, tak anorganicky vázané formy. Maximální aktivita GSH-Px je dosahována již při koncentraci 0,1 mg/kg krmiva u organické i anorganické formy.
Hodnoty obsahu selenu v mase hospodářských zvířat a živočišných produktech vykazují sezónní výkyvy a výrazně se mění v závislosti na složení krmné dávky.
Standardně je doporučován přídavek 0,3 mg/kg krmné směsi.
Vyšší přídavek selenu do krmné dávky může mít negativní dopady na zdraví zvířat. Jedná se o tzv. selenózu prasat. Onemocnění se projevuje akutní či chronickou formou. Akutní forma vzniká po vysokých přídavcích selenu do krmiva (≥ 20 mg/kg) či po jeho parenterální aplikaci (≥ 1,65 mg/kg ž. hm.).16,17 Tato forma se projevuje respiračními poruchami, ataxií, průjmem či úhynem. Při chronické formě, která vzniká při déletrvajícím zkrmování selenu, dochází ke snížení příjmu krmiva, zpomalení růstu, vypadávání štětin, vyzutí spárků, cirhóze jater či anemii.
Zkrmování vysokých dávek anorganického selenu (10 mg/kg) prasničkám od 15 kg ž. hm. až do reprodukčního věku vede ke sníženému procentu zabřezávání, nižšímu počtu selat ve vrhu a nižší porodní hmotnosti.18 Zkrmování selenu prasnicím v dávce 16 mg/kg během březosti a v průběhu laktačního období vede ke snížené hmotnosti sajících selat v době odstavu. Zabřezávání ani počet selat ve vrhu ovlivněn není.19
Experimentální práce porovnávající toxický účinek anorganické a organické formy selenu u prasnic přinesly následující zjištění:
Zkrmování vysokých dávek anorganického (selenit sodný, ≥ 7 mg/kg) či organického selenu (přípravek Se-obohacené kvasnice) prasničkám od hmotnosti 25 kg do prvního porodu, nepříznivě ovlivňuje jejich vývoj. Bylo zjištěno, že v průběhu odchovu prasniček působí nepříznivěji anorganická forma selenu. U prasnic v reprodukční fázi působí naopak nepříznivěji organická forma selenu.
Při zkrmování selenu prasnicím v dávkách vyšších než 7 mg/kg se při použití anorganicky vázaného selenu objevuje u selat alopecie a vyzutí paspárků, u organicky vázaného lze pozorovat alopecii až při dávce od 10 mg/kg a při těchto dávkách k vyzutí paspárků nedochází.20 Vysoké dávky anorganického selenu, zkrmované kojícím prasnicím, působí tedy u sajících selat nepříznivěji, než organicky vázaná forma.
Optimální přídavek selenu do krmiva (tzn. 0,3 mg/kg) prasniček a prasnic zvyšuje obsah selenu v kolostru a mléce a působí příznivě na růst a vývoj sajících selat a má též pozitivní vliv na průběh reprodukčního cyklu. Selen, který patří mezi významné antioxidanty totiž přechází transplacentární cestou do oběhu selat a navíc se hromadí se ve tkáni mléčné žlázy.21 Vitamin E (alfa tokoferol), který je dalším činitelem obrany organismu proti reaktivním formám kyslíku, naproti tomu nepřechází transplacentárně a tudíž jsou selata zcela závislá na jeho obsahu v kolostru a mléce matek. Obsah selenu v krevním séru a tkáních novorozených selat je vyšší, když je do krmné dávky pro březí prasnice a prasničky přidáván organicky vázaný selen.22
V porodní hmotnosti nejsou žádné rozdíly mezi těmito dvěma formami.
Vliv krmné dávky obohacené seleném se rovněž zkoumal u prasniček a prasnic v období po porodu. U prasnic, kterým se nepodává přídavek selenu do krmiva, dochází ke snížení aktivity GSH-Px. Je to důsledek mobilizace zásob selenu do vyvíjejících se plodů, přičemž prasnice nejsou schopny zvládnout zvýšenou spotřebu během laktace.23 Naopak u prasniček, kterým se podává přídavek selenu do krmiva, se aktivita GSH-Px zvyšuje. Hlavním zdrojem selenu pro seleno-enzym GSH-Px je jeho přídavek do krmiva před porodem a v prvních dnech po porodu. Organicky selen je pak biologicky dostupnější, jelikož zajišťuje až 3x vyšší hladiny selenu v kolostru a v mléce.
Dalšími výzkumy byly zjištěny tyto skutečnosti:
Organická i anorganická forma selenu nemá v průběhu odchovu prasniček žádný vliv na množství přijímaného krmiva, konverzi, ani na výši přírůstků. Obsah selenu ve všech tkáních prasnic je vyšší při použití organicky vázané formy, než při zkrmování anorganicky vázané formy. Selata od matek, která jsou krmena přídavkem organického selenu, mají v orgánech a tkáních 2x vyšší obsah selenu, než ta s přídavkem anorganického, stejně tak i v krevním séru a štětinách. V případě použití anorganické formy selenu se s narůstající paritou koncentrace selenu v mateřském mléce prasnic snižuje a při použití organické formy selenu k poklesu koncentrace selenu v mléce s narůstající paritou nedochází.23
Podobné výzkumy byly prováděny i u prasat ve výkrmu. Vysoké dávky (≥ 5 mg/kg) působí taktéž toxicky. Tyto výzkumy prokázaly, že průměrný obsah organicky vázané formy ve svalech je téměř 2x vyšší, než je tomu u anorganické formy.
U kategorií od 30 do 55 kg se u organické formy vyskytuje více selenu v mase a pankreatu. Stejné množství se u obou forem nachází v játrech.
U kategorií od 55 až 110 kg se naopak při zkrmování organickou formou vyskytuje více selenu v játrech. V ledvinách mezi organickou a anorganickou formou není rozdíl.
Co se týče přírůstků a konverze krmiva, tak mezi formami nejsou žádné rozdíly.
Vliv selenu na kvalitu masa
Experimentální práce zabývající se vlivem selenu na kvalitu svaloviny přinesly následující výsledky: Při použití organického selenu ve formě seleném obohacených kvasnic v krmné dávce je obsah selenu ve svalech daleko vyšší, než po přídavku anorganicky vázané formy. Vyšší akumulace selenu ve svalovině při použití seleném obohacených kvasnic je způsobena tím, že selenomethionin nahrazuje ve struktuře svaloviny bílkovinu metionin.24 Mahan et al. (1999) a Mateo et al. (2007) uvádí, že použití vysokých dávek anorganického selenu může způsobit zvýšené ztráty vody okapem a světlé zbarvení svaloviny. V případě použití organického selenu ve formě seleném obohacených kvasnic tyto negativní dopady zjištěny nebyly.24, 25 Přídavek organické formy selenu tedy umožňuje zvyšovat obsah selenu ve vepřovém mase, bez rizika zhoršení kvality masa. Zhan et al. (2007) zjistil, že selenomethionin stabilizuje červené zbarvení svaloviny a snižuje ztráty vody okapem.26 Naproti tomu Wolter et al. (1999) nezjistil žádné rozdíly ve kvalitě svaloviny, jak při použití anorganické, tak organické formy selenu.27
Závěr
Závěrem je možno zhodnotit význam selenu ve výživě prasat takto:
Optimální přídavky selenu do krmiva (tzn. 0,3 mg/kg) prasniček a prasnic zvyšují obsah selenu v kolostru a mléce a působí příznivě na růst a vývoj sajících selat a na průběh reprodukčního cyklu.
Organicky vázaná forma představuje lépe využitelný zdroj selenu, než forma anorganická.
Použití organické formy selenu zajišťuje vyšší koncentrace selenu v tkáních novorozených selat, v kolostru a mléce a vyšší obsah selenu ve svalovině výkrmových prasat.
Při použití organické a anorganické formy selenu nejsou zjišťovány rozdíly v aktivitě
GSH-Px v séru.
Přídavek organického selenu umožňuje zvyšovat obsah selenu v mase bez rizika zhoršení kvality masa.
Konzumace vepřového masa obohaceného organickým seleném, může výrazně zvýšit hladinu selenu v krevním séru lidí. Zejména v těch státech s jeho nízkým příjmem, čímž je například Česká Republika, Slovensko či Polsko.28-30
Tato studie vznikla za podpory projektu MSM 6215712403.
Literatura:
1. Sunde, R. A. Selenium. In: Handbuch of nutritionally Essentials mineral elements. O’Dell, B. L., Sunde, R. A. eds. Marcel Dekker Inc; New York, 1997:493-556.
2. Schrauzer, G. N. Selenomethionine: A review of its nutritional significance, metabolism and toxicity. J Nutr 2000;130:1653-1656.
3. Maiorino, M., Bosello, V., Ursini, F. et al. Genetic variation of GPX-4 and male infertility in humans. Biol Reprod 2003;68:1134-1141.
4. Behne, D., Weiter, H., Kyriakopoulos, A. Effect of selenium deficiency on testicular morphology and function in rats. J Reprod Fertil 1996;106:291-297.
5. Buckman, T., Sutphin, M. S., Eckhert, A. A comparasion of the effects of dietary selenium on selenoprotein expression in rat brain and liver. Biochem Biophys Acta 1993;1163-1176.
6. Stehpens, W. E. Oxidative stress in viral hepatitis and AIDS. Experimental and molecular pathology. 2004;77(2):121-32.
7. Kok, F. J., de Bruijn, A. M., Hofman, A., Vermeeren, R., Valkenburg, H. A. Is serum selenium a risk factor for cancer in men only? Am J Epideol 1987;125:12-16.
8. Radostits, O. M., Blood, D. C., Gay, C. C. Veterinary Medicine, A textbook of the diseases of cattle, sheep, pigs, goats and horses. 1994;1418-1419.
9. Zendulka, M. a kol. Patologická anatomie hospodářských zvířat. 1987:254.
10. Radostits, O. M., Blood, D. C., Gay, C. C. Veterinary Medicine, A textbook of the diseases of cattle, sheep, pigs, goats and horses. 1994;1418-1419.
11. Radostits, O. M., Blood, D. C., Gay, C. C. Veterinary Medicine, A textbook of the diseases of cattle, sheep, pigs, goats and horses. 1994;1417-1419.
12. Radostits, O. M., Blood, D. C., Gay, C. C. Veterinary Medicine, A textbook of the diseases of cattle, sheep, pigs, goats and horses. 1994;1419.
13. Groce, A. V., Miller, E. R., Keahey, K. K., Ullrey, D. E., Ellis, D. J. Selenium supplementation of practical diets for growing-finishing swine. J Anim Sci 1971;32:905.
14. Hitchcock, J. P., Miller, E. R., Keahey, K. K., Ullrey, D. E. Effects of arsanilic acid and vitamin upon utilization of natural supplemental selenium by swine. J Anim Sci 1978:46-425.
15. Mahan, D. C., Parret, N. A. Evaluating the efficacy of selenium-enriched yeast and sodium selenite of tissue selenium retention and serum glutathione peroxidase activity in grower and finishing swine. J Anim Sci 1996;74:2967-2974.
16. Miller, W. T., Schoening, H. W. Toxicity of selenium fed to swine in the form of sodium selenite. J Agric Res Wash DC 1938;56:831-842.
17. Diehl, D. S., Mahan, D. C., Moxon, N. Effects of single intramuscular injection of selenium at various levels to young swine. J Anim Sci 1975;40:844-850.
18. Wahlstrom, R. C., Olson, O. E. The effect of selenium on reproduction on swine. J Anim Sci 1959;18:141-146.
19. Poulsen, H. D., Danielsen, V., Nielsen, T. K., Wolstrup, C. Excessive dietary selenium to primiparous sows and their offspring. Influence on reproduction and growth. Acta Vet Scand 1989;30:371-378.
20. Kim, Y. Y., Mahan, D. C. Prolonged feeding of high dietary levels of organic and inorganic selenium to gilts from 25 kg body weight through one parity. J Anim Sci 2001;79:956-966.
21. Mahan, D. C., Moxon, A. L., Cline, J. H. Efficacy of supplemental selenium in reproductive diets on sow and progeny serum and tissue selenium values. J Anim Sci 1975;40:624-631.
22. Mahan, D. C., Kim, Y. Y. Effect of inorganic or organic selenium at two dietary levels on reproductive performance and tissue selenium concentration in first-parity gilts and their progeny. J Anim Sci 1996;74:2711-2718.
23. Mahan, D. C., Peters, J. C. Long-term effects of dietary organic and inorganic selenium sources and levels on reproducing sows and their progeny. J Anim Sci 2004;82:1343-1358.
24. Mahan, D. C., Cline, T. R., Richert, B. Effect of dietary levels of selenium-enriched yeast and sodium selenite, serum glutathione activity, carcass characteristics and loin quality. J Anim Sci 1999;77:2172-2179.
25. Mateo, R. D., Spallholz, J. E., Doder, R., Yoon, I., Kim, S. W. Efficacy of dietary selenium source on growth and carcass characteristics of growing-finishing pigs fed diets containing high endogenous selenium. J Anim Sci 2007;85:1177-1183.
26. Zhan, X. A., Wang, M., Zhao, R. Q., Li, W. F., Xu, Z. R. Effects of different selenium source on selenium distribution, loin quality and antioxidant status in finishing pigs. Animal Feed Science and Technology. 2007;132:202-211.
27. Wolter, B., Ellis, M., McKeith, F. K., Miller, K. D., Mahan, D. C. Influence of dietary selenium source on growth performance, and carcass and meat quality characteristics in pigs. Can J Anim Sci 1999;79:119-121.
28. Beneš, B., Speváčková, V., Šmíd, J et al. The concentration levels of Cd, Pb, Mg, Cu, Zn and Se in blood of the population in the Czech Republic. Cent Eur J Public Health 2000;8:117-119.
29. Brtková, A., Magálová, T., Béderová, A., Babinská, K., Barteková, S. Selenium status in selected population from different region of Slovakia. Biomarkers Environ 1997;2:48-52.
30. Wasowicz, W. Selenium in Eastern European countries. Poland as an example. In: Proc 5th Symp of uses of selenium and tellurium (Carapella S ret al. eds). Brussels 1994;163-170.
Adresa autora:
MVDr. Zdeněk Fajt
Klinika chorob prasat FVL VFU Brno
Palackého 1-3
612 42 Brno
e-mail: fajtz@vfu.cz
