Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství VÝZNAM ŽELEZA PRO ORGANISMUS ZVÍŘAT A ČLOVĚKA Bakalářská práce Brno 2006 Vedoucí bakalářské práce: Mgr. Ing. Eva Mrkvicová, Ph.D. Vypracovala: Kateřina Chalupová

2

3 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Význam železa pro organismus zvířat a člověka vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne 12. 5. 2006 ---------------------------------

4 Poděkování Děkuji Mgr. Ing. Evě Mrkvicové, Ph.D. za vedení při vypracování mé bakalářské práce, za její rady a vstřícný přístup po dobu konzultací. Kateřina Chalupová

5 ANNOTATION In my bachelor work I deal with importance of iron for animal and human organism. Iron is an essential component in several general cellular functions. It occurs in a lot of composition and had variety functions. Majority of body iron is present as hemoglobin, a komplex of the protoporphyrin haem and globin. The haem molekule contains one atom of iron in the centre of its ring strukture and there are four ring in each hemoglobin molekule. Hemoglobin is packaged in erythocytes and allows the tissues to breathe. Myoblobin is a simplex, less abundant Fe-porphyrin found in muscle, where its higher afinity for oxygen completes the transfer of oxygen from hemoglobin into the cell. The discovery of iron-containing flavoprotein enzymes further expended the relationship of iron to basic biochemical processes in the tissues. The ability of iron to change between the divalent and trivalent state allow the cytochromes a, b and c of which iron is a part to participace in the elektron transfer chain. By activating or assisting enzymes, such as succinate dehydrogenase, iron is involved at very stage of the tricarboxylic acid (Krebs) cycle. Iron-containing katalase and peroxidases remove patentially dangerous produkt of metabolism, while iron-activated hydroxylases influence connective-tissue development. The clinical manifestations of iron deprivation are preceded by depletion of storage iron, feritinu and haemosiderin, in the liver, kidneys and spleen.

6 OBSAH BAKALÁŘSKÉ PRÁCE 1. ÚVOD.9 2. PŘEHLED LITERATURY..10 2.1 Význam a funkce železa.10 2.2 Výskyt železa v živém organismu..11 2.3 Metabolismus železa...14 2.4 Důsledky nedostatku a přebytku železa..19 2.4.1 Nedostatek a přebytek Fe u člověka 19 2.4.2 Nedostatek a přebytek Fe u zvířat...20 2.4.2.1 Anémie u selat..21 2.4.2.2 Přebytek železa u zvířat 29 2.5 Výskyt železa v různých potravinách.31 2.6 Zdroje Fe v krmivech..33 2.6.1 Rostlinné zdroje...33 2.6.2 Živočišné zdroje...33 2.7 Obohacování potravy a krmných dávek železem...34 2.8 Vliv železa na barvu masa..36 3. ZÁVĚR..41 4. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.43

7 SEZNAM ZKRATEK: ADP adenosindifosfát ATP adenosintrifosfát DNA deoxyribonukleová kyselina Fe - železo GIT gastrointestinální trakt Hb - hemoglobin IgG imunoglobulin G LDL Low Density Lipoprotein MCV střední objem erytrocytů Mg - myoglobin RES retikuloendotelialní systém Tf - transferin

8 SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ Tab. 1: Obsah železa ve vybraných potravinách 32 (podle VELÍŠKA, 2002) Tab. 2: Obsah železa u vybraných druhů krmiv v 1 kg sušiny...34 (podle ZEMANA, 1995) Tab. 3: Potřeba železa v 1 kg krmné směsi (88% sušiny) u prasat.35 (podle ŠIMEČKA, ZEMANA, HEGERA, 2000) Tab. 4: Potřeba železa u drůbeže 35 (podle ZELENKY, HEGERA, ZEMANA, 1999) Tab. 5: Potřeba železa u skotu, ovcí a koz (mg na kg sušiny) 36 (podle SOMMERA a kol., 1994) Tab.6: Obsah hemových barviv v mase některých zvířat...37 (podle ŠIMKA, STEINHAUSERA, 2001) Tab. 7: Pigmenty syrového masa...39 (podle ŠIMKA, STEINHAUSERA, 2001) Obr. 1: Hem 13 (podle MURRAYE a kol., 2002) Obr. 2 : Přehled metabolismu železa v organismu.16 (podle TROJANA, 2003)

9 1. ÚVOD Mezi živiny nepostradatelné pro zdravý vývoj a růst živého organismu (člověka a zvířat) patří vedle bílkovin, lipidů, sacharidů, vitamínů a vody i minerální látky. Minerální látky jsou pro organismus nezbytné. Vedle funkce stavební se účastní téměř všech fyzikálně chemických pochodů v těle. Tělo si je nedokáže samo vytvořit a je proto odkázáno na jejich příjem potravou. Minerální látky jako složky živočišných tkání i jako složky potravin lze rozdělovat podle různých kritérií, kvalitativních i kvantitativních. Podle množství se minerální látky dělí na makroprvky, které se vyskytují obvykle ve stovkách až desetitisících mg.kg -1, mikroprvky, které se objevují v menších množstvích (několik desítek až stovek mg.kg -1 ), a stopové prvky, které jsou zastoupeny v desítkách mg.kg -1 a méně. Podle fyziologického významu můžeme minerální látky rozdělit na esenciální (nezbytné), které organismus musí přijímat v určitém množství, aby byly zajištěny důležité biologické funkce, toxické a neesenciální, u kterých nejsou známé biologické ani toxické funkce. Ve své bakalářské práci se z těchto minerálních látek budu blíže zabývat železem, jeho významem a funkcemi v živém organismu, jeho metabolismem, výskytem v živých tkáních, potravinách a krmivech, jeho vlivem na barvu masa a zmíním důsledky jeho nedostatku a přebytku v živém organismu. Železo řadíme mezi mikroprvky a také mezi prvky esenciální, což znamená, že je přítomno ve všech zdravých tkáních, u různých biologických druhů je přítomno v podobných koncentracích, jeho vyloučení z diety vede k fyziologickým abnormalitám a jeho úplné vyloučení z diety může znamenat smrt. Z potravin živočišného původu je vydatným přirozeným zdrojem železa maso a játra. Potravinami bohatými na železo jsou dále vnitřnosti, vejce, luštěniny, čaj a kakao.

10 2. PŘEHLED LITERATURY 2.1 Význam a funkce železa Železo je jeden z nejhojnějších mikroprvků v těle a jeho význam jako složka potravy je oceňován přes 2000 let (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). Železo je nepostradatelným biogenním prvkem. V organismu se uplatňuje převážně v procesech buněčného dýchání. Závisí na něm reverzibilní vazba kyslíku na hemoglobin i další významné biochemické reakce (TROJAN, 2003). Spojitost mezi zásobou železa v potravě a onemocněním krve byly zjištěny v 16. století, ale tato skutečnost byla vědecky podložena až po zjištění, že hemoglobin koně obsahuje 0,335% železa a objev byl potvrzen na řadě druhů zvířat (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). Podle JELÍNKA, KOUDELY a kol. (2003) je železo stabilní součástí každého organismu. U zvířat tvoří 0,006 až 0,007 % hmotnosti živého těla. V průběhu stárnutí se jeho obsah zvyšuje. Železo má klíčovou roli v mnoha biochemických reakcích organismu (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Funkce železa v živočišném organismu souvisejí s tím, v jakých sloučeninách je obsaženo. Převážně jde o účast železa na transportu kyslíku krevním řečištěm a skladování kyslíku ve svalové tkáni (železo vázané v hemoglobinu a myoglobinu) a na katalýze oxidačně-redukčních reakcí (železo v hemových a flavinových enzymech) (VELÍŠEK, 2002). Sloučeniny obsahující železo umožňují přenos elektronů, tvorbu adenosintrifosfátu a vody. Železo je součástí či aktivátorem řady enzymů včetně enzymů Krebsova cyklu. Je důležité pro tvorbu melaninu a dalších pigmentů (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Fe je složkou prostetické skupiny enzymů feroflavoproteinu, ale také kofaktorů dehydrogenázy (ŠIMEČEK, ZEMAN, HEGER, 2000). Železo v organismu můžeme rozdělit na železo funkční, hemové, které je vázáno na porfyrinový kruh a plní v organismu přesně definované funkce, a železo transportní a zásobní, které je ve vazbě na bílkoviny. Hlavním transportním proteinem železa u obratlovců je plazmatická bílkovina transferin (β-globulin). Hlavní zásobní forma železa je v přírodě velmi rozšířená bílkovina feritin (objevený českým fyziologem Laufbergerem v roce 1934), druhou formou zásobního železa je hemosiderin (TROJAN, 2003). Transferin (Tf) je glykoprotein a je syntetizován v játrech. Bylo zjištěno více než 20 polymorfních forem. Jednou z funkcí transferrinu je vázat železo chelátovou vazbou, a tak zabránit jeho toxickému působení. Druhou, neméně důležitou funkci hraje Tf při metabolismu železa, neboť je přenáší (2 moly železa na mol Tf) v oběhu do míst, kde je ho

11 potřeba, např. ze střeva do kostní dřeně a jiných orgánů (MURRAY, GRANNER, MAYES, RODWELL, 2002). Feritin je ve vodě rozpustná komplexní sférická makromolekula, skládající se ze zevní proteinové slupky, která obklopuje jádro tvořené trojmocným železem (jako ferrioxyhydroxid), a menším množstvím fosfátů (TROJAN, 2003). Za normálních podmínek skladuje železo, které může být uvolněno k použití v případě potřeby. Za stavu přebytku železa (např. při hemochromatose) tělesné zásoby železa výrazně vzrostou a ve tkáních jako jsou játra nebo slezina je přítomno mnohem více feritinu. Feritin obsahuje přibližně 23 % železa (MURRAY, GRANNER, MAYES, RODWELL, 2002). Hemosiderin, granulární komplex bílkovina-železo, je též zásobárnou železa (GANONG, 1976). Představuje pravděpodobně degradační produkt feritinu po odbourání části proteinové slupky. Železo z něj může být mobilizováno, ale uvolňuje se velmi obtížně (TROJAN, 2003). 2.2 Výskyt železa v živém organismu Celkové množství železa v těle dospělého člověka je asi 3 5g. Nejvyšší koncentrace se nacházejí v krvi (hemoglobin), játrech a slezině (feritin a hemosiderin); nižší koncentrace jsou v ledvinách, srdci a kosterním svalstvu (myoglobin). Koncentrace železa v pankreatu a mozku je asi dvakrát až desetkrát nižší, než obsah v játrech nebo slezině. V enzymech je obsaženo jen nepatrné množství celkového železa v těle (VELÍŠEK, 2002). Z celkového množství železa obsaženého v organismu je 65 % v krvi, 10 % ve slezině, 8 až 10 % ve svalech, 5 až 8 % v ledvinách, 5 % ve skeletu a do 2 % v jiných orgánech (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Podle TROJANA (2003) je asi 65 70 % celkového železa je v hemoglobinu cirkulujících erytrocytů (1 g hemoglobinu obsahuje 3,4 mg železa), 4 % je v myoglobinu (slouží lokální zásobě kyslíku ve svalech). Zlomek (asi 1 %) železa je vázán v enzymech (cytochromy, cytochromixidáza, peroxidáza, kataláza aj.). Funkčně významné transportní železo činí kvantitativně malý podíl (0,1 %), na železo zásobní připadá okolo 15 30 %. Zásobní železo je uloženo v makrofázích sleziny, v játrech a v kostní dřeni. Stav zásob železa v lidském organismu je podstatně větší u mužů než u žen (v reprodukčním věku). Kromě zásob v játrech, ve slezině a v kostní dřeni je nepatrné množství železa ve většině buněk. Bez zásob železa by nemohl lidský organismu v případě potřeby zvýšit erytropoezu (TROJAN, 2003).

12 Narozená zvířata, kromě králíků, mají nižší koncentraci železa v těle než dospělá zvířata; věková dynamika však zřejmě není u všech zvířat rovná. U slepic se koncentrace železa po prvních čtyřech týdnech života prudce zvyšuje a potom klesá. U prasat se v tomto období koncentrace železa v těle zase zákonitě snižuje (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982). Železo je v organismu vázáno převážně na bílkoviny. Volné železo totiž katalyzuje vznik volných radikálů, zejména peroxidů, čehož v omezené míře organismus využívá například při imunitních reakcích (nedostatek železa se mimo jiné projeví i sníženou obranyschopností). V nadbytečném množství volné radikály poškozují buněčné struktury. Z tohoto důvodu se organismus před iniciací jejich vzniku v nadměrné míře chrání komplexní vazbou iontů železa na bílkovinné struktury (www.pharma news.cz). V organismu zvířat se tedy železo vyskytuje především v komplexních formách vázaných na bílkoviny, jako jsou hemové sloučeniny (hemoglobin a myoglobin), hemové enzymy (cytochromy, cytochromoxidáza, kataláza a peroxydáza), nebo jako nehemové sloučeniny (transferin, feritin a hemosiderin). Železo v anorganické formě se v organismu nachází v nepatrném množství. Hemové neboli porfyrinové sloučeniny tvoří 70 75% podíl, nehemové neboli neporfyrinové sloučeniny železa pouze 25 až 30 % (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Ve tkáních je železo obsaženo v intracelulárních enzymech, dále v podobě feritinu a hemosiderinu. V játrech, slezině, ledvinách, kostní dřeni, lymfatických uzlinách a retikulárních buňkách je v podobě trojmocného železa jako feritin (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Železo se v organismu vyskytuje ve dvou oxidačních stavech: ve ferro (Fe 2+ )a ferri (Fe 3+ ) formě. Ferro-forma je charakteristická pro hemové železo (váže reverzibilně kyslík), kdežto skladovací a transportní proteiny vážou železo ve formě trojmocné. To je důležité proto, že ve ferro-formě je železo náchylné k hydrolýze a k tvorbě biologicky nevyužitelných komplexů (TROJAN, 2003). V jednotlivých složkách krve je železo rozděleno nerovnoměrně. V erytrocytech je jeho koncentrace 100 105 mg/100 g, zatímco v krevním séru je 0,11 0,20 mg/100 g. V erytrocytech se železo nachází v hemoglobinu (erytrocyty obsahují i menší množství feritinu a jiných forem nehemového železa), v plazmě tvoří složku transferinu, který obsahuje 2 atomy Fe 3+ a plní funkci jeho přenašeče (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982).

13 Hemoglobin je tvořen dvěma složkami. První složkou je hem (ve které je železo obsaženo ve dvojmocné vazbě), druhou tvoří bílkovina globin (ŠIMEČEK, ZEMAN, HEGER, 2000). Hem molekula je tvořena kruhovou strukturou (ze 4 kruhů), v centru s 1 molekulou železa (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). Hemoglobin se vytváří v kostní dřeni při procesu zvaném hemopoéza (ŠIMEČEK, ZEMAN, HEGER, 2000). Obr. 1: Hem (MURRAY a kol., 2002) Jako oxyhemoglobin je nesen kyslík tepnami od plic ke tkáním a zpátky se vrací oxid uhličitý nesený karboxyhemoglobinem přes žilní cirkulaci. Hemoglobin je poutaný v erythrocytech a dovoluje tkáním dýchat (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). V krevním séru hospodářských zvířat bylo zjištěno několik typů trasferinů. Pouze část transferinů (přibližně 35 %) v plazmě zvířat je nasycena železem, zatímco větší část je volná. Právě to určuje potenciální schopnost plazmy vázat železo, přičemž se projevuje druhové, věkové a individuální kolísání (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982). GEORGIEVSKIJ a kol. (1982) uvádějí, že u slepic je část železa v plazmě vázána bílkovinou konalbuminem a přepravuje se též jako složka lipofosfoproteinového komplexu, který se tvoří v játrech. Volné ionty železa v krvi chybí (předpokládá se účast některých aminokyselin při vázání železa v plazmě). Vzájemná souvislost mezi hladinou železa v plazmě a fyziologickým stavem zvířat není dostatečně prozkoumána. Některé údaje uvádějí zvýšení prudký pokles jeho hladiny v krevním séru prasnic po oprasení. Změny obsahu celkového železa v krvi jsou podmíněny kolísáním hladiny hemoglobinu, tedy činiteli, které tento ukazatel ovlivňují.

14 2.3 Metabolismus železa Metabolismus železa v organismu představuje uzavřený systém, v němž je většina železa reutilizována a malé ztráty jsou doplňovány ze zevních zdrojů. Železo není z organismu vylučováno v obvyklém slova smyslu. Odchází z těla především deskvamací (odlupováním) buněk, zejména v trávicím traktu. Průměrné denní ztráty (střevem, močí a potem) činí u mužů 0,5 1,0 mg, u žen dvojnásobek této hodnoty. Za normálních okolností stačí resorpce 5 10 % železa přijatého potravou tyto ztráty nahradit. Vylučování železa má jen malou kapacitu, která se prakticky nemůže zvětšit; proto by zvýšená resorpce železa z potravy vedla k jeho nadměrné akumulaci v těle. Běžná potrava obsahuje zhruba 10 20 mg železa denně, do vnitřního prostředí se dostane jen asi 5 10 %, maximálně 25 % tohoto množství (TROJAN, 2003). Podle VELÍŠKA (2002) může účinnost vstřebávání při nedostatku železa v organismu stoupnout až na 30 60%. Resorpce železa do krve se zvyšuje, jsou-li vyčerpány zásoby železa nebo zvyšuje-li se erytropoesa, za opačných podmínek se snižuje. Když je přijato velké množství železa potravou, váže se ho více ve slizničních buňkách, resorpce však stoupne jen velmi málo (GANONG, 1976). Pro efektivní využití železa z jeho sloučenin je nutné, aby se železo redukovalo na dvojmocné. Tato redukce se uskutečňuje ionizací pomocí HCl v žaludku a redukčních látek (kyselina askorbová a cystein) (ŠIMEČEK, ZEMAN, HEGER, 2000). Resorpce dvoumocného železa probíhá snadněji než resorpce trojmocného železa. Účinnost vstřebávání však nezávisí jen na mocenství, ale může být ovlivněna např. tvorbou komplexů železa (VELÍŠEK, 2002). Faktory, které resorpci ovlivňují, jsou věk zvířat, zdravotní stav jedince, míra nasycení organismu železem, množství a chemická forma přijatého železa potravou, množství a vzájemné poměry různých jiných minerálních látek a komponentů tráveniny (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Resorpce železa probíhá v celém úseku trávicího ústrojí pasivním a aktivním způsobem. (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Vzhledem k potřebě nízkého ph pro udržení železa v rozpuštěném stavu se předpokládá, že se ho většina vstřebává ještě v dvanáctníku (TROJAN, 2003). V kyselém prostředí žaludku se většina železitých sloučenin potravy štěpí a poskytuje Fe 3+. Redukující látky z potravy (kyselina askorbová) trojmocné železo redukují. Pro uchování železa ve dvojmocné podobě je důležité kyselé prostředí zabezpečované HCl žaludeční šťávy. Fe 2+ se nejprve vážou na receptory kartáčového lemu klků, hlavně

15 v proximálním jejunu. Železo vstoupí do enterocytu a je transportováno skrze cytoplazmu ke krevnímu pólu buňky (TROJAN, 2003). Nehemové železo přítomné ve střevním lumen může přejít do enterocytu pouze ve vazbě na příslušný membránový receptor, hydrofóbní hemové železo prochází membránou enterocytu přímo (KOMPRDA, 2003). V buňkách střevní sliznice se vstřebané železo opět oxiduje na trojmocné (VELÍŠEK, 2002). Slizniční buňky přenášejí část železa přímo do krve, většina železa je však vázána na apoferitin. Tato globulární bílkovina, kterou je možno najít v mnoha tkáních, se spojuje se železem a tvoří feritin (GANONG, 1976). Z buněk střevní sliznice je železo řízeně transferováno do krve (do krevního oběhu se dostává jen malá část železa obsaženého ve slizničních buňkách, část se znovu uvolňuje do střevního obsahu při odpadávání buněk z konců střevních klků). Při transferu železa do krve dochází opět k redukci trojmocného železa na dvojmocné a k jeho uvolnění z feritinu. Železnaté ionty se v krevním řečišti oxidují na železité a vstupují do molekuly transportní bílkoviny transferinu. Transferin zajišťuje přenos železa ke všem tkáním. V cílových tkáních je železo zachyceno v molekule feritinu, odkud je v případě potřeby uvolňováno pro syntézu hemových bílkovin a jiných metaloproteinů (VELÍŠEK, 2002). Transferin (resp. apotransferin) má dvě vazebná místa pro železo, které váže v trojmocné podobě. Oxidací na trojmocný iont dojde ke snížení rozpustnosti železa, což je významné pro ochranu tkání před oxidací (železo působí na tkáně prooxidačně) (KOMPRDA, 2003). Hladina transferinového železa je výsledkem jeho přísunu a odsunu (viz Obr. 2). Do krevní plazmy přichází železo resorbované v tenkém střevě, odštěpené z hemoglobinu rozpadlých erytrocytů a uvolněné ze zásob. Z plazmy odebírají železo nezralé erytroidní buňky, buňky ukládající železo do zásoby a v malém množství ostatní buňky v těle. Za normálních okolností pochází maximum plazmatického železa z hemoglobinu starých odumřelých červených krvinek a 85 90 % železa, které opouští plazmu, vstupuje do krvetvorné kostní dřeně. Po vazbě transferinu na cílové receptory (především bazofilních normoblastů a dřeňových retikulocytů ) dojde k internalizaci tohoto komplexu endocytózou, železo se v buňce z transferinu uvolní přímo do mitochondrií a bílkovina apotransferin je vypuzena exocytózou (TROJAN, 2003). Volné železo je toxické, ale spojením s Tf se jeho potenciální toxicita sníží a zároveň je železo přenášeno tam, kde je ho potřeba. Kyselé ph uvnitř lysosomů způsobí oddělení

16 Obr. 2 : Přehled metabolismu železa v organismu (podle TROJANA, 2003) bilirubin různé ztráty odbourávání starých erytrocytů potrava obsahující železo cirkulující erytrocyty (hemoglobin) plazma transferin (feritin) tenké střevo resorpce zásobní železo feritin (hemosiderin) kostní dřeň erytropoeza stolice nevstřebané železo odloupané epitelie různé ztráty různé tkáně sloučeniny obsahující železo

17 železa z proteinu. Avšak na rozdíl od proteinové komponenty LDL není apotf v lysosomech degradován. Zůstává namísto toho spojen se svým receptorem, vrací se do plasmatické membrány, disociuje z receptoru, znova vstupuje do plasmy, váže další železo a opět je přenáší do místa další potřeby (MURRAY a kol., 2002). Feritin je dalším proteinem, který je důležitý v metabolismu železa. Železo se dostává do buňky z různých zdrojů: z transferinu, nebo odbouráním hemoglobinu přímo v buňce (makrofágu), nebo v podobě Fe 2+ -iontů (střevní resorpce); jaterní buňky (hepatocyty) přijímají železo kromě z tranferinu také z komplexů hemoglobin-haptoglobin nebo hem-hemopexin. Železo, které proniklo do buňky, je včleněno do feritinu. Další osud železa v buňce závisí na druhu buňky a aktuální úrovni potřeb organismu: nezralá erytroidní buňka použije většinu železa pro syntézu hemu, buňka RES nebo hepatocyt ukládá feritin do zásoby (nebo železo uvolňuje a předává transferinu), buňka sliznice tenkého střeva předává železo jednosměrně do plazmy. Feritin slouží nejen jako zásoba železa, ale chrání intracelulární prostředí proti toxickému účinku volných iontů železa. Větší koncentrace těchto iontů může totiž vést k denaturaci proteinů. Bylo zjištěno, že feritin je obsažen i v krevní plazmě (séru). Tento feritin pochází hlavně z buněk monocyto-makrofágového systému. Množství feritinu v plazmě (sérový feritin) je sice velmi malé a pro transport železa není zřejmě významné, ale je značně přesným indikátorem stavu jeho zásob v organismu. Proto je sérový feritin velmi důležitý pro kliniku poruch metabolismu železa, pro kontrolu účinku léčby i pro studium jeho normální kinetiky (TROJAN, 2003). V poslední době se soudí, že bílkovinný nosič apotransferin, jehož hladina v krvi se při nedostatku železa zvyšuje, vstupuje z jater žlučí do střeva, zde naváže volné železo a vznikne transferin, který prostřednictvím receptorů transportuje procesem endocytózy železo do enterocytů. Je-li organismus železem dostatečně zásoben, takže prakticky všechen apoferitin je přeměněn na zásobní feritin, resorpce železa značně klesne. Transferin nemůže další železo předávat, sám je plně železem obsazen a ze střeva další nepřijímá. Opačná situace nastává při nedostatku železa nebo vyčerpání zásob. Množství železa, které vstoupí do organismu, je tedy poměrně přesně regulováno (TROJAN, 2003). Některé sloučeniny zvyšují biologickou využitelnost železa z diety. Mechanismus tohoto účinku pravděpodobně spočívá v tvorbě komplexů těchto látek se železem. Vznik komplexních sloučenin železa zabraňuje tvorbě nerozpustných forem železa, zejména

18 Fe(OH) 3 a FePO 4, v alkalickém prostředí tenkého střeva. Nejdůležitější látky, které zvyšují resorpci železa ze stravy, jsou: askorbová kyselina, která působí jako redukční i chelatační činidlo organické kyselina (citronová, mléčná, jablečná, jantarová a vinná) aminokyseliny, zvláště histidin, lysin, a cystein, které jsou trifunkčními ligandy, a peptidy a bílkoviny složené z těchto aminokyselin sacharidy, které příznivě ovlivňují retenci železa (účinnost klesá v řadě laktosa > sacharosa > glukosa > škrob) (VELÍŠEK, 2002). Látky snižující resorpci železa buď tvoří se železem nerozpustné sloučeniny (fytová kyselina), nebo natolik stabilní rozpustné sloučeniny, že z nich železo nemůže být uvolněno pro vazebné bílkoviny (feritin) vznikající v buňkách střevní sliznice. Resorpci železa snižují především třísloviny a fenolové látky, fytová kyselina, vláknina, vyšší dávky fosforu a vápníku a mimořádně vysoké dávky stopových prvků (kobaltu, zinku, mědi a manganu) (VELÍŠEK, 2002). Také ŠIMEČEK, ZEMAN, HEGER (2000) uvádějí, že vyšší obsah fosfátů, zinku, kadmia a mědi v krmné dávce prasat snižuje resorpci železa. Fenolové látky čaje jsou pravděpodobně nejúčinnějším faktorem snižujícím resorpci železa. I za přítomnosti askorbové kyseliny dochází ke snížení resorpce tvorbou nerozpustných komplexů železa s tříslovinami. Vstřebávání nehemového železa se při současném podání čaje s pokrmem sníží až o 62 % a při současném podání kávy až o 35 %. Naproti tomu pomerančový džus zvýší resorpci železa až o 85 % (VELÍŠEK, 2002). O vlivu vlákniny na resorpci železa a jiných minerálních látek bylo zjištěno mnoho protichůdných informací. Řada studií se zaměřila na účinek vlákniny přidané k potravině nebo na potraviny se značným podílem vlákniny. Vláknina z cereálních materiálů obsahuje dosti vysoké množství fytové kyseliny, takže v těchto případech nebylo možné rozlišit účinek samotné vlákniny od působení fytátu. Když byl sledován účinek samotné pšeničné vlákniny na resorpci železa u krys (pokusná i kontrolní dieta obsahovala stejné koncentrace fytátů a různá množství vlákniny), nebyly zjištěny žádné rozdíly v resorpci. Samotná vláknina tedy příliš neovlivňuje vstřebávání železa. Kombinovaný účinek vlákniny a fytové kyseliny je ale značný. Dokládá to mimo jiné nízká využitelnost železa z pšeničných klíčků, fazolí a čočky, tedy potravin s vysokým obsahem fytové kyseliny. Pokud jde o ovocnou vlákninu, která neobsahuje fytovou kyselinu, snížení retence železa bylo zjištěno pouze v případe, kdy z testovaných jablečných výlisků byla odstraněna frakce

19 vysokoesterifikovaných pektinů. Resorpci negativně ovlivňují také některé druhy bílkovin (sójové bílkoviny, fosfoprotein fosvitin vaječného žloutku) (VELÍŠEK, 2002). ZEMAN (2002) udává, že dostatek vitamínu D zvyšuje využití železa. Přítomnost vitamínu C napomáhá jeho vstřebávání v tenkém střevě. Pankreatická šťáva resorpci železa tlumí (GANONG, 1976). Tvorba oxidačních zplodin je při zvýšení obsahu vitamínu E v krmivu významně nižší. Napomáhá tomu také nízký obsah železa v mase králíků. Ionty železa katalyzují tzv. Fentonovu reakci, při níž z kyslíku vznikají velmi reaktivní hydroxylové radikály. Tato reakce je nežádoucí nejen v mase, ale především ve střevním traktu člověka, kde představuje jeden z faktorů přispívající ke vzniku kolorektálního karcinomu (ZEMAN, SKŘIVANOVÁ,VOLEK,2005). U zdravých zvířat je vstřebáno pouze tolik železa, kolik organismus spotřebuje. Je-li organismus dobře zásoben železem, míra resorpce železa se snižuje, železo se nevstřebává a je vylučováno výkaly. Exkrece železa se uskutečňuje především výkaly. Vylučuje se železo, které se neresorbovalo, dále železo z odloupaných epitelií a železo vyloučené žlučí a trávicími šťávami (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003). Homeostáza železa je určována mírou resorpce ve střevě, která souvisí s množstvím bílkoviny vázající železo apoferitinu, v enterocytech. Exkrece železa z organismu je minimální, a proto homeostázu neovlivňuje. Hladina železa v krevní plazmě je výsledkem dynamické rovnováhy mezi resorpcí železa z trávicího traktu, rychlostí tvorby a odbourávání transferinu, rychlostí štěpení hemoglobinu, příjmem železa kostní dření a syntézou hemoglobinu a mírou skladování železa ve tkáních (JELÍNEK,KOUDELA a kol., 2003). 2.4 Důsledky nedostatku a přebytku železa 2.4.1 Nedostatek a přebytek Fe u člověka Doporučený příjem Fe u člověka činí na základě průměrných ztrát (1 mg/den) a průměrné účinnosti absorpce (10 %) 10 mg /den. Zvýšený příjem je nutný v období růstu organismu (podle věku 8 15 mg/den), u žen ve fertilním věku (15 mg/den), při větším krvácení, dárcovství krve, v těhotenství (30 mg/den), při kojení (20 mg/den). Běžná smíšená strava středoevropského typu dodává asi 6 mg Fe/4200 kj (1000 kcal) přijímané energie, což při průměrném příjmu 12 MJ/den je hodnota dostatečná. Klinické projevy nedostatku vykazuje v průměru v této geopolitické oblasti asi 1 % obyvatelstva.

20 Při nedostatečném příjmu dochází k nedostatečnému přesunu Fe do kostní dřeně snižuje se syntéza hemoglobinu v krvi je nedostatek železa, což se klinicky projevuje: bledostí, únavností, vzrušivostí a nervozitou, deformacemi nehtů, prasklinami ústních koutků, záněty sliznice dutiny ústní. U dětí jsou postiženy mentální a psychomotorické funkce, a imunitní funkce. Ve výše uvedeném smyslu rizikové jsou poruchy trávení, které zapříčiní nedostatečnou absorpci železa, chronické krvácení, při kterém dochází k nadměrným ztrátám železa, a v neposlední řadě extrémní diety, při kterých je výlučný příjem potravin rostlinného původu s nízkou biologickou využitelností železa (KOMPRDA, 2003). Anémie z nedostatku železa je léčitelná železem ve formě tablet nebo suspenze. Železo se má podávat nalačno, kdy se nejlépe vstřebává. Nesmí se zapíjet čajem. Snášenlivost se zlepší, jestliže se dávka postupně zvyšuje. Železo se musí podávat dostatečně dlouho, aby se upravil nejen krevní obraz, ale aby se doplnily i zásoby železa. Bezpodmínečnou součástí léčby je odstranění příčiny vyvolávající anémii (www.crohn.cz). Nebezpečný ovšem může být i nadměrný příjem železa. V jeho důsledku je skladováno přebytečné železo v hemosiderinu (především v retikuloendoteliálním systému a v parenchymatózních buňkách některých orgánů), což se klinicky projevuje jako: hemosideróza: nadměrné skladování Fe bez poškození buněk hemochromatóza: patologické změny jater, srdce, pankreatu, kloubů, pohlavních žláz, včetně bronzového zbarvení pokožky (tato dědičná porucha je ovšem velice vzácná) (KOMPRDA, 2003). Podle GANONGA (1976) je idiopatická hemochromatóza kongenitální porucha, při níž se regulační slizniční mechanismy chovají jako při nedostatku železa v organismu a železo je resorbováno ve značné míře přesto, že jsou jeho zásoby v organismu spíše zvýšené než snížené. 2.4.2 Nedostatek a přebytek Fe u zvířat Základním příznakem deficitu železa u všech druhů zvířat je mikrocytální hypochronická anémie, která vzniká v důsledku nedostatečné syntézy hemoglobinu a provází ji zaostávání v růstu. U dospělých zvířat se anémie vyskytuje zřídka vzhledem k vysokému obsahu železa v rostlinných krmivech, jeho uspokojivou zužitkovatelností a reutilizací v organismu (SVOBODA DRÁBEK, 2001). Potřeba železa stoupá v průběhu gravidity a u mláďat (JELÍNEK, KOUDELA a kol., 2003).

21 Při nedostatku železa u drůbeže dochází k poklesu snášky, ke zpomalení růstu a k poruchám pigmentace peří. V krvi zjišťujeme mykrocytální hypochronickou anémii. Následkem anémie embryí se zvyšuje embryonální mortalita a klesá líhnivost. Biochemickým vyšetřením zjišťujeme pokles obsahu železa v krvi a v peří (JANTOŠOVIČ a kol., 1998). Anémie se může objevit rovněž u mladých přežvýkavců jehňat a telat, ale její výskyt není tak běžný a průběh tak vážný jako u selat (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). Telata, jehňata a hříbata trpí nedostatkem železa mnohem méně než selata, protože mají relativně vysoké rezervy Fe v játrech. Kůzlata mají sice malé zásoby Fe, přijímají však brzy po narození (stejně jako telata, jehňata a hříbata) mimo mléka i jinou potravu která zajišťuje dostatečný přísun železa (PROKŠOVÁ, 1972). Přechodná mírná anémie byla zaznamenána u mladých rychle rostoucích sajících telat chovaných přirozeným způsobem (30 % < 90 g hemoglobinu l -1 ) a u jehňat chovaných venku. Výskyt anémie při narození dvou telat z jednoho vrhu je více pravděpodobný než při narození jednoho telete, protože telata soutěží o omezenou mateřskou zásobu železa. Totéž platí i u jehňat. Této anémii můžeme předejít podáním železa. Více oslabující anémie může být vytvořena u telat chovaných výhradně na kravském mléce (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). Kravské mlezivo obsahuje dostatek železa, ale v mléce je ho několikanásobně méně. Zralé mléko obsahuje jen 2 4 mg Fe.kg -1 sušiny, a přitom potřeba pro telata je 15 30 mg.kg -1 sušiny (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982). Rozvoj anémie je nutný pro produkci telecího masa. Telata jsou krmena energicky bohatým mlékem chudým na železo, aby produkovala bledé maso, jak vyžadují konzumenti. U těchto omezených zvířat je povoleno, že hodnoty hemoglobinu mohou klesnout na 50 % normálních hodnot, zatímco růst nesmí být omezen. Toto jednání vyzdvihuje vážné otázky welfare (UNDERWOOD, SUTTLE, 1999). 2.4.2.1 Anémie u selat Nejčastěji se s anémií setkáváme u selat v období sání, protože zásoby železa v jejich těle jsou malé (40 45 mg), intenzita růstu je vysoká a mléko prasnic je chudé na železo. Z mléka se dostává do těla selat jen 1/6 1/7 železa nevyhnutelného pro jejich normální vývin ve věku 2-4 týdnů (SVOBODA, DRÁBEK, 2001). Množství železa obsažené v mléce nemůže tedy v žádném případě pokrýt potřebu selat a ochránit je tak před vznikem anémie. Množství železa, které selata získají z kolostra a mléka, je též velmi rozdílné v závislosti na prasnici. Prasnice s vyšší produkcí mléka mají ve

22 svém mléku menší množství železa, než je tomu u prasnic s nižší produkcí mléka (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Ve srovnání s ostatními savci jsou selata právě díky vysoké intenzitě růstu mnohem náchylnější k anémii. Během prvního týdne zdvojnásobí selata svoji váhu z 1,5 na 3 kg. Zároveň dochází ke zvýšení objemu plazmy o 30 %. Do konce třetího týdne dosahují selata za normálních okolností čtyř až pětinásobku své porodní váhy a do konce osmého týdne osminásobek své porodní váhy (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Novorozená selata se vyznačují velikou krvetvornou aktivitou. Pro syntézu hemoglobinu, myoglobinu a enzymů obsahujících železo potřebují selata během prvních týdnů 7 až 10 mg železa na den. Příjem železa z mléka prasnice je však mnohem menší, tj. asi 1 mg železa denně. Koncentraci železa v mléce prasnice ovšem nelze zvýšit doplněním krmiva prasnice železem během březosti nebo laktace (SVOBODA, DRÁBEK, 2001). Selata chovaná v extenzivním hospodářství mohou své potřeby železa pokrýt pozřením železa obsaženého v půdě. STERN et al. (2000, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2001) studoval krevní parametry u skupin selat chovaných ve vnitřním a vnějším prostředí. Cílem této studie bylo zjistit, zda selata chovaná venku potřebují též dotaci železa. Bylo zjištěno, že nedotovaná selata chovaná venku dosahovala podobných hodnot hematologických parametrů jako selata chovaná ve vnitřním prostředí, kterým bylo aplikováno železo. V současné době se však drtivá většina selat odchovává intenzivním způsobem na různých typech podlah. Z tohoto důvodu je nutno podávat železo sajícím selatům vždy formou přípravků obsahujících železo. Obsah hemoglobinu u selat po narození je 90 až 100 g.l -1. U selat, kterým nebylo aplikováno železo, koncentrace hemoglobinu klesají (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982). Ke vzniku anémie může v menší míře přispívat i krvácení z pupeční šňůry, které je spojeno s nižší či vyšší ztrátou krve. Krvácení spojené s významnými ztrátami krve je důsledkem zejména nedostatečné kontraktibility pupeční šňůry. Prevence výskytu tohoto stavu je celkem jednoduchá a spočívá v dotaci vitaminu C prasnicím v krmivu. Jinou příčinou ztráty krve může být odstraňování špičáků, kupírování ocásku a kastrace selat (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Při nedostatku železa jsou nejprve využívány zásobní formy železa feritin a hemosiderin (prelatentní stadium), poté je využívána transportní forma železa transferin (latentní stadium) a nakonec dochází k uvolňování železa z hemoglobinu. Nedostatečné zásobení tkání kyslíkem (hypoxie) má za následek metabolickou acidózu, anaerobní

23 glykolýzu a tvorbu kyseliny mléčné. V kostní dřeni dochází ke zvýšení počtu vývojových stadií erytrocytů (erytroblastů). Selata s deficitem železa jsou také náchylnější k průjmům než selata, kterým bylo železo aplikováno. U selat s nedostatkem železa dochází ke snížení sekrece HCl v žaludku. Dochází také k atrofii klků tenkého střeva a ke změnám mikroflóry trávicího traktu. Tyto změny mohou také přispívat ke zvýšené náchylnosti k průjmům. Při anemických stavech v důsledku nedostatku železa u selat dochází také k imunosupresi postižených selat (SVOBODA, DRÁBEK 2001). Významné snížené množství železa v mozku vede k alteraci chování. Zvířata trpí apatií a iritabilitou. U novorozených selat jsou hlavním projevem poruchy v orientaci. Bylo také zjištěno, že selata trpící anémií jsou náchylnější k infekcím. Nedostatek železa a rychlý růst selat jsou častou příčinou snížené schopnosti syntetizovat protilátky. Důvodem je skutečnost, že železo je součástí mnoha enzymů nezbytných pro produkci těchto protilátek. Stejně tak je nedostatek železa spojován i s oslabením buněčné imunity a schopností fagocytů zabít fagocytované bakterie. Příčinou je nedostatek železa v enzymech fagocytů obsahujících železo. Nedostatečná aktivita těchto enzymů a oslabená imunita pak vytváří vhodné podmínky pro pomnožení podmíněně patogenních mikroorganismů. Díky pasážování těchto mikroorganismů pak vzrůstá jejich virulence, což může vést k infikaci i těch selat z vrhu, která nedostatkem železa netrpí (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). V souvislosti s anémií z nedostatku železa dochází u postižených selat ke snížení intenzity růstu. Ionty železa ovlivňují bezpočet základních reakcí nezbytných pro život (například přeměna ADP na ATP, syntéza DNA atd.). Metabolizmus železa uvnitř buněk je ovlivňován především množstvím železa vázaného na transportní (transferin) a zásobní (feritin) proteiny, které udržují netoxickou hladinu železa v buňkách. V důsledku nedostatečného přívodu železa klesá tvorba ferritinu i transferinu. Následně se snižuje i počet receptorů pro transferin na povrchu buněčných membrán. Pokles pronikání transferinu do buněk tkání a orgánů je považován za hlavní příčinu zpomalení až zástavy růstu při deficienci železa (SVOBODA, DRÁBEK 2001). Příznaky anémie K rozvoji klinických příznaků obvykle dochází ve věku 10 14 dnů. AST et al. (1989, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004) uvádí, že při roštovém chovu selat, kterým železo podáno nebylo, se vyvine anémie již během sedmi dnů po porodu. Výrazné rozdíly v nástupu klinických příznaků byly zaznamenány dokonce i mezi vrhy, i když selata z těchto vrhů byla chována ve stejných podmínkách.

24 Začínající anémie je rozpoznatelná podle bledosti sliznic, a to hlavně spojivky. V dalším stadiu je patrná bledost a průsvitnost ušních boltců. V pokročilém stadiu anémie dochází k vyblednutí kůže na celém povrchu těla, je patrná těžká dyspnoe (dušnost), letargie, na hlavě a předních končetinách se může nacházet edém. Selata jsou vyhublá, štětiny jsou přerostlé (hypertrichóza). Může docházet až k hynutí selat následkem hypoxie (nedostatek kyslíku v organismu) a selhání oběhového systému (SVOBODA, DRÁBEK 2001). Vysoký je též výskyt infekčních chorob, zejména pak střevních infekcí, jejichž původcem je nejčastěji Escherichia coli. Méně postižená selata mohou být dobrého vzrůstu a v dobré kondici, ale jejich intenzita růstu je nižší než u prasat zdravých (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Charakteristická pro anemii je tedy bledost tkání a orgánů, krev je řídká, dochází k mírnému generalizovanému hromadění tekutiny v řídkém pojivu, například v podkoží. Srdce je dilatované, srdeční svalovina je hypertrofovaná. Játra jsou zvětšená, šedě žlutě zbarvená tukovou infiltrací (SVOBODA, DRÁBEK 2001). Postiženo může být pouze jedno sele ve vrhu nebo i celý vrh (GEORGIEVSKIJ a kol., 1982). Diagnostika Diagnózu anémie z nedostatku železa můžeme stanovit na základě klinických příznaků a výsledků laboratorních testů. Diagnostika anémie zahrnuje stanovení těchto základních hematologických parametrů: koncentrace hemoglobinu, hematokrit a počet erytrocytů. Podle většiny autorů se za anémii označuje stav, kdy koncentrace hemoglobinu v krvi nedosahuje 80 g/l, hodnota hematokritu klesá pod 0,3 1/1 a počet erytrocytů se pohybuje v rozmezí 3 4 T/1 (normální hodnoty 5 T/l). Hemoglobin představuje až vrchol ledovce a je až posledním zdrojem železa pro organismus, takže jeho pokles můžeme zaznamenat až delší dobu po tom, co již v těle dochází k patologickým procesům v důsledku nedostatku železa (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Léčba a prevence V současné době spočívá řešení anémií u selat v důsledku karence železa v injekčním nebo perorálním podávání železa.

25 Injekční aplikace železa Injekční aplikace železa se provádí obvykle do svaloviny 3. den po narození. Aplikace se provádí do krční nebo hýžďové svaloviny. Možná je i podkožní aplikace do předkolenní řasy (SVOBODA, DRÁBEK 2001). Při nesprávném postupu aplikace do hýžďové svaloviny může dojít k poškození nervus fibularis a nervus tibialis. Následkem je kulhání selat (RADOSTIS, BLOOD, GAY, 1994). Injekční preparáty obsahující železo by měly být co nejméně toxické, protože jsou selatům aplikovány ve vysokých dávkách. Aby byla toxicita co nejnižší, je železo vázáno na stabilizátor, se kterým vytváří určitou formu komplexu. Všechny tyto komplexy mají vysokomolekulární charakter. Nejčastěji se používají preparáty, ve kterých je železo vázáno na dextran (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Po aplikaci dextranu železa do hýžďové svaloviny je tato makromolekula vnímána organismem jako cizorodý antigen a je fagocytována buňkami retikulohistiocytárního systému. Dextran je rozkládán lysozomálními enzymy fagocytů a železo se ve fagocytech ukládá ve formě feritinu. Teprve poté se železo z feritinu postupně uvolňuje, dostává se do krve a váže se na transferin (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Eliminace dextranu železa z místa aplikace je velice rychlá. Bylo zjištěno, že dextran železa je odstraněn z místa vpichu již za 7 dní po aplikaci. Po intramuskulární aplikaci dextranu železa stoupá obsah železa v tříselných a kyčelních mízních uzlinách. SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ (2004) předpokládají, že tak dochází na určitou přechodnou dobu ke snížení kapacity imunitního systému. Reakce parametrů červeného krevního obrazu na injekční aplikaci dextranu železa je intenzívní. K významnému zvýšení koncentrace hemoglobinu, hodnot hematokritu a středního objemu erytrocytu (MCV) dochází již za čtyři dny po aplikaci (HOLTER a kol., 1991). Bylo prokázáno, že injekční aplikace dextranu železa stimuluje produkci erytropoetinu (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Dávka dextranu železa by měla být taková, aby v krvi zajistila minimální koncentraci hemoglobinu okolo 100 g/l, a to tak dlouho, dokud nezačnou být selata přikrmována nebo dokud nebudou odstavena, tj. většinou ve věku 3 až 4 týdnů (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Problematikou dávkování dextranu železa se zabývalo více autorů. Ve svých výsledcích se však zcela neshodují. Nejběžnější způsob prevence anémie selat je jednorázová aplikace 200 mg dextranu železa a to třetí den po narození. Tato dávka je

26 obvykle doporučována jako množství dostatečné k prevenci klinicky se manifestující anémie. Abychom se vyvarovali i subklinické anémii, mělo by krmivo ještě obsahovat přídavek železa v minimálním množství 240 mg/kg (RADOSTIS, BLOOD, GAY, 1994). DILOV a CHURAKOV (1984, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004) zjistili, že jedna dávka 100 mg dextranu železa není dostatečná pro potlačení příznaků anémie a je příčinou nižšího hmotnostního přírůstku. KAY et al. (1980, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004) dosáhl ale odlišných výsledků. V jeho studii byly porovnány dvě skupiny odstavených selat ve věku tří týdnů. První skupině bylo v období mezi prvním a čtvrtým dnem jejich života intramuskulárně aplikováno 100 mg dextranu železa, druhé skupině pak 200 mg železa. Tato druhá skupina sice vykazovala vyšší hodnoty hematologických parametrů, mezi oběmi skupinami ale nebyl pozorován významný rozdíl v denních přírůstcích. KAY et al. (1980, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004) došel k závěru, že v příkrmu selat byla vysoká koncentrace železa, která mohla snížit požadavek na železo ve formě dextranu. Nabízí se otázka, jak je tomu s několikanásobnou injekční aplikací dextranu železa. I u tohoto způsobu aplikace bylo dosaženo různých výsledků. RADOSTIS at al. (1994) dospěl k názoru, že opakovanou aplikací železa je dosaženo vyšší koncentrace hemoglobinu, ale nedochází k vyšším hmotnostním přírůstkům, a proto druhá aplikace ve věku dvou až třech týdnů není ekonomická. K podobným výsledkům dospěl i HOLL et al. (1992, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004). Na druhou stranu KAMPHUSES et al. (1992, ex SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004) prokázal pozitivní efekt druhé aplikace železa selatům 21. den jejich života na velikost přírůstku v období okolo odstavu, a to zejména u selat s vysokou intenzitou růstu. Odlišné výsledky prezentované jednotlivými autory mohou být vysvětleny různými podmínkami, za kterých byly experimenty prováděny. Dá se tedy říct, že potřeba železa závisí na takových podmínkách, jako je výživa, podmínky chovu selat a prasnic, míra nedostatku železa ve fetálních rezervách, aktuální hmotnostní přírůstky a spotřeba doplňkového krmiva. Obecně je ale pro zabránění klinické manifestace anémie doporučována jednorázová injekční dávka 200 mg železa 3.den po narození. K dosažení optimálních parametrů červeného krevního obrazu je nutné podávat selatům kvalitní prestarter ad libitum. Účinnost suplementace železa selatům by měla být kontrolována stanovováním hematologických parametrů v pravidelných intervalech (SVOBODA, EICHLEROVÁ, 2004).

27 Perorální aplikace železa Přípravky pro perorální aplikaci jsou k dispozici ve formě past nebo emulzí. Tyto přípravky jsou každému seleti aplikovány individuálně a výhodou je, že aplikaci může provádět sám chovatel. V přípravcích pro perorální aplikaci se používá železo ve formě Fe 2+, protože je z tenkého střeva podstatně lépe vstřebatelné a využitelné než Fe 3+. V přípravcích na bázi emulze je železo vázáno na makromolekuly. Tyto přípravky se podávají jednorázově, co nejdříve po narození, v prvních hodinách života. To zajistí rychlé a úplné vstřebání obsaženého železa. Novorozená selata mohou v prvních hodinách života resorbovat velké molekuly organických sloučenin. Tato resorpce není selektivní a umožňuje tedy i resorpci železa vázaného na makromolekuly (SVOBODA, DRÁBEK, 2001). Perorální aplikace železa je rutinní praxí v chovech prasat již mnoho let a k dispozici je celá řada přípravků. Účinné látky těchto přípravků se dají rozdělit do třech následujících skupin (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004): a) Dextran železa: Kromě injekční aplikace se dá dextran železa (Fe 3+ ) využít i pro perorální aplikaci. Je známo, že novorozená selata mohou vstřebávat v tenkém střevě makromolekulární látky pomocí pinocytózy. Tato schopnost má význam pro selata hlavně při vstřebávání mateřských protilátek z kolostra. Dextran železa je jako makromolekulární sloučenina vstřebáván stejným mechanismem. Schopnost vstřebávat makromolekuly z tenkého střeva se u selat ztrácí během prvního dne po narození. Z tohoto důvodu musí být dextran železa podán co nejdříve po narození selat (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Aby se zajistila maximální účinnost dextranu železa, doporučují LEMACHER a BOSTEDT (1994, ex SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004) provést aplikaci 8 nebo 10 hodin po narození selat, PLONAIT a BICKHARDT (1997, ex SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004) už do 6 hodin po narození selat. Jestliže je aplikace provedena později, dochází k výraznému snížení účinnosti preparátu. Dextran železa je v tenkém střevě vstřebáván do epiteliálních buněk, které zůstávají funkční po dobu 7 dnů. Epiteliální buňky tenkého střeva podléhají fyziologické obměně, která trvá 7 10 dní. Během této doby je většina dextranu železa odtransportována z epiteliálních buněk do krevní plazmy. Dextran železa je transportován v krevní plazmě v nezměněné formě jako vodorozpustná sloučenina. Protože má komplex dextranu železa vysokomolekulární charakter, není vylučován ledvinami.

28 Pouze 1 2 % z dextranu železa je přítomno v plazmě jako volné železo a váže se přímo na transferin. Většina dextranu železa je, podobně jako po injekční aplikaci, nejprve zachycována buňkami retikulohistiocytárního systému (makrofágy) a teprve poté předávána k dalšímu využití. Pohlcování železa makrofágy způsobuje zvýšení jeho množství v mízních uzlinách. Takto dochází k přechodnému snížení funkčnosti makrofágů (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Doposud nebyly zaznamenány případy otravy železem po perorálním podání dextranu železa. Lze to vysvětlit relativně pomalým transportem železa z epiteliálních buněk do krevního oběhu, ke kterému dochází během 7 dnů (KOLB, HOFFMANN, 1989). Bylo prokázáno, že perorální podání dextranu železa nenarušuje absorpci imunoglobulinu G (IgG) z kolostra u novorozených selat (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Němečtí autoři uvádějí, že podobně jako u injekční aplikace je perorální podání 200 mg Fe ve formě dextranu během 10 hodin po narození dostačující pro zabránění vzniku anémie selat. Aby se docílilo optimální účinnosti preparátu, musí mít selata zároveň volný přístup k prestartéru s obsahem železa. Novou formu výrobků představují preparáty, ve kterých je vodorozpustný komplex dextranu železa vázán na olejové kapénky za pomoci rostlinného emulgátoru. b) Soli železa: Aplikují se zpravidla ve formě past. Výhodou past je, že současně s aplikací železa se mohou podávat i probiotika. Příklady solí používaných pro aplikaci železa selatům jsou fumaran a laktát železa (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). V případě fumaranu železa je doporučována dávka 100 200 mg železa na sele 5. 6. den po narození s opakovanou aplikací stejné dávky v intervalu 5 dní (ÚSKVBL, 2001). Železo se uvolňuje z vazby na kyselinu a je vstřebáváno v tenkém střevě. Železo je transportováno přes enterocyty do krve, kde se váže na transferin. Perorálně aplikované železo je dostupné pro syntézu hemoglobinu dříve než po parenterální aplikaci (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Část vstřebaného železa je zachycována v enterocytech ve formě zásobního feritinu. Železo, které je přítomné ve spontánně deskvamujících enterocytech, může být opětovně vstřebáváno ze střevního obsahu (SILBERNAGL, 1993). Tyto skutečnosti podtrhují důležitost nenarušené funkce gastrointestinálního traktu (GIT) pro využití perorálně aplikovaného železa. To se netýká pouze období bezprostředně po aplikaci, ale i následujících 4 7 dnů, které představují periodu fyziologické obměny enterocytů. Během této periody je železo vázané ve feritinu enterocytů využito nebo se v

29 případě výskytu průjmů může ztrácet. Prokázán byl např. negativní dopad virové gastroenteritidy prasat na využití železa z GIT (KOTRBÁČEK, 2001). V případě příjmu větší dávky železa je v enterocytech stimulována tvorba feritinu. Tím, že se železo ukládá ve formě feritinu, předchází se možnému toxickému působení volného železa. Tento ochranný systém má však limitovanou kapacitu, která může být v případě nadměrné dávky překročena s následkem otravy železem (SMITH, 1997). c) Cheláty železa: Další možností dotace železa selatům je použití aminokyselinových chelátů železa. Cheláty železa jsou komplexní sloučeniny, které zůstávají intaktní v GIT a jsou vstřebávány jako aminokyselinový komplex. Tím je dosaženo jejich velmi dobré vstřebatelnosti. Část absorbovaných chelátů se vylučuje ledvinami a ztrácí se tak pro další využití (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). EGELI, FRAMSTAD, GRONNINGEN (1998) uvádějí využití chelátů železa ve formě příkrmu jako doplňku železa pro selata po jednorázové aplikaci železa. Cheláty mohou do určité míry překračovat placentární bariéru a přecházet na vyvíjející se plody (SVOBODA, DRÁBEK, EICHLEROVÁ, 2004). Tato skutečnost se však nedočkala praktického uplatnění. Byl proveden experiment, ve kterém se prasnicím v posledních třech týdnech březosti aplikovalo železo ve formě aminokyselinových chelátů. U selat narozených od těchto prasnic byly zjištěny mírně vyšší koncentrace hemoglobinu a počet erytrocytů ve srovnání s kontrolní skupinou selat od neošetřených prasnic. Z praktického hlediska je však toto zvýšení považováno za nevýznamné, protože nedokáže zabránit vzniku anémie v postnatálním období vývoje selat (EGELI, FRAMSTAD, GRONNINGEN, 1998). 2.4.2.2 Přebytek železa u zvířat Nadbytečný příjem železa se neresorbuje a vylučuje se výkaly. Vysoká koncentrace železa v krmné dávce však negativně ovlivňuje resorpci mědi, zinku a manganu. Spontánní intoxikace železem se nevyskytuje. Při vysokém příjmu železa zpravidla po vysokých dávkách parenterálně dodaného železa, které převyšuje kapacitu organismu skladovat železo ve formě feritinu, se železo hromadí v játrech a jiných tkáních jako koloidní oxid železitý vázaný na proteiny, označovaný jako hemosiderin. Tento stav je nazýván hemosideróza a může vést k poškození jater, pankreatu i kůže (JELÍNEK, KOUDELA a kol, 2003). Nadbytek železa u drůbeže vede ke vzniku křivice (KLIMEŠ, 1970).