MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2009 Bc. JANA HOUSEROVÁ 8

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství Vliv věku a intenzity růstu na retenci vápníku v organismu kuřat Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Prof. Ing. Jiří Zelenka, CSc. Vypracovala: Bc. Jana Houserová Brno 2009 9

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav výživy zvířat a pícninářství Agronomická fakulta 2008/2009 ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Řešitelka Studijní program: Obor: Bc. Jana Houserová Zootechnika Krmivářství Název tématu: Vliv věku a intenzity růstu na retenci vápníku v organismu kuřat Rozsah práce: cca 40 stran Zásady pro vypracování: 1. V přehledu literatury shrňte dosavadní poznatky o významu vápníku ve výživě hospodářských zvířat. Zvláštní pozornost věnujte studiu této problematiky u drůbeže. 2. Ve vlastním sledování s kohoutky hybridní kombinace Ross a Isa Brown sledujte ve třídenních bezprostředně na sebe navazujících intervalech od 14 do 70 dní věku indikátorovou metodou s oxidem chromitým využití vápníku z kompletní krmné směsi. 3. Obsah oxidu chromitého v krmivu a v lyofilizovaném trusu stanovte jodometricky, obsah vápníku atomovou absorpční spektrofotometrií. 4. Výsledky vyhodnoťte regresní analýzou. Seznam odborné literatury: 1. 2. Jongbloed A.W., Kemme P.A., De Groote G., Lippens M., Meschy F. (2002): Bioavailability of Major and Trace Minerals. Brussels, EMFEMA. Pesti G.M., Bakalli R.I., Driver J.P., Atencio A., Foster E.H. (2005): Poultry nutrition and feeding. Athens, Georgia, USA, Trafford Publishing. 10

3. Sborníky 10. - 12. Evropské drůbežnické konference. 4. Sborníky 19. - 22. Světového drůbežnického kongresu. 5. Sborníky 8. 16. Evropského symposia o výživě drůbeže. 6. Underwood, E.J., Suttle, N.F. (1999): The mineral nutrition of livestock. Wallingford, UK, CABI Publishing. 7. Zelenka J., Zeman L. (2006): Výživa a krmení drůbeže. Praha, ČZT. 8. Časopisy Poultry Science a British Poultry Science 2000 2008. Datum zadání diplomové práce: říjen 2007 Termín odevzdání diplomové práce: duben 2009 Bc. Jana Houserová řešitelka diplomové práce prof. Ing. Jiří Zelenka, CSc. vedoucí diplomové práce prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. vedoucí ústavu prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. děkan AF MZLU v Brně 11

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv věku a intenzity růstu na retenci vápníku v organismu kuřat vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 1. dubna 2009 12

PODĚKOVÁNÍ Děkuji Prof. Ing. Jiřímu Zelenkovi, CSc. za vedení při vypracování mé diplomové práce, za cenné rady, konzultace a za jeho ochotu. Také bych chtěla poděkovat rodičům za podporu ve studiu. 13

ABSTRAKT V experimentu se 16 kohoutky hybridní kombinace Ross 308 a se 16 kohoutky Isa Brown byl od 14. do 70. dne života sledován vliv věku na retenci vápníku v organismu. Kuřata byla po celou dobu pokusu krmena ad libitum kompletní krmnou směsí obsahující v 1kg 9,81 g vápníku. Ve třídenních intervalech byla zjišťována hmotnost kuřat, konverze krmiva a bilance vápníku. Využití vápníku bylo zjišťováno indikátorovou metodou s oxidem chromitým. Rychle rostoucí kuřata brojlerového typu využívala vápník v průměru ze 43,2 ± 1,69 % a pomalu rostoucí kuřata nosného typu z 38,1 ± 1,82 %; rozdíl byl průkazný (P < 0,05). S přibývajícím věkem se využití vápníku lineárně snižovalo, u kuřat Ross 308 průkazně (P < 0,05) a u kuřat Isa Brown vysoce průkazně (P < 0,01). Nároky kuřat na obsah vápníku v krmné směsi se tedy s přibývajícím věkem snižují. V 1 g přírůstku bylo obsaženo u brojlerových kuřat 9,2 ± 0,76 mg Ca a u kuřat nosné hybridní kombinace 8,9 ± 0,36 mg Ca; rozdíl byl neprůkazný (P > 0,6). U kuřat nosného typu se s přibývajícím věkem obsah vápníku v přírůstcích neměnil a u kuřat masného typu se vysoce průkazně (P < 0,01) zvyšoval. Klíčová slova: vápník; drůbež; potřeba vápníku; metabolismus vápníku; retence vápníku 14

ABSTRACT The effect of age upon retention of calcium was studied in the experiment with16 broiler type cockerels Ross 308 and 16 laying type cockerels Isa Brown from the 14 th to the 70 th day of age. Chickens were fed ad libitum on complete feed mixture containing 9.81 g of calcium per 1 kg. The weight of chickens, feed conversion and balance of calcium were investigated in three day periods. Utilisation of calcium was determined by the chromic oxide indicator method. Fast-growing chickens Ross 308 utilised 43.2 ± 1.69 per cent of calcium and slowly-growing chickens of laying type 38.1 ± 1.82 per cent; the difference was significant (P < 0.05). With the increasing age the utilisation of calcium linearly decreased, in chickens Ross 308 significantly (P < 0.05) and in chikens Isa Brown highly significantly (P < 0.01). Calcium requirement of chickens per kg of feed mixture declines with increasing age. One gram of live gain contained in broilers 9.2 ± 0.76 mg Ca and in laying type chickens 8.9 ± 0.36 mg Ca; the difference was insignificant (P > 0,6). With the increasing age the content of calcium in laying type chickens did not change and in chicks of meat type highly significantly (P < 0.01) increased. Key words: calcium; poultry; calcium requirement; calcium metabolism; calcium retention 15

OBSAH DIPLOMOVÉ PRÁCE strana 1. ÚVOD......8 2. PŘEHLED LITERATURY......10 2.1 Výskyt vápníku v organismu.........10 2.2 Příjem a resorpce vápníku......13 2.3 Význam a funkce vápníku......17 2.3.1 Růst kostí a jejich mineralizace...19 2.3.2 Úloha vápníku při tvorbě vaječné skořápky...22 2.4 Metabolismus vápníku.......24 2.4.1 Hormonální řízení metabolismu vápníku...25 2.5 Důsledky nedostatku a přebytku vápníku u drůbeže..34 2.5.1 Choroby drůbeže způsobené nedostatkem vápníku v organismu...34 2.5.1.1 Křivice (rachitis)..... 34 2.5.1.2 Osteoporóza....36 2.5.1.3 Osteomalácie......36 2.5.2 Důsledky nadbytku vápníku v organismu..38 2.5.3 Poruchy způsobené nevhodným poměrem Ca : P..39 2.5.4 Nedostatek nebo nadbytek vitamínu D......40 2.6 Potřeba vápníku u drůbeže.....40 2.7 Podmínky a metody posouzení a ohodnocení biologické dostupnosti Ca..43 2.7.1 Termíny vyjadřující biologickou dostupnost Ca...44 2.7.2 Klasifikace různých kritérií ke zhodnocení biologické dostupnosti...45 2.7.3 Faktory ovlivňující biologickou dostupnost Ca..45 2.7.4. Metodiky pro hodnocení biologické dostupnosti Ca..46 2.8 Retence vápníku u drůbeže...49 2.9 Zdroje vápníku...52 2.9.1 Minerální krmiva s obsahem vápníku.... 54 2.10 Vztahy mezi vápníkem a fosforem........58 3. CÍL PRÁCE..61 4. MATERIÁL A METODIKA.......61 5. VÝSLEDKY A DISKUSE........64 6. ZÁVĚR....73 7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.......74 16

1. ÚVOD Chov drůbeže tvoří velmi významné odvětví živočišné výroby. Drůbež je chována pro produkci vajec nebo jako drůbež jatečná. V roce 2008 se celkové stavy drůbeže vlivem menšího dovozu zvýšily, proto byla poptávka uspokojována větší měrou z domácích zdrojů. Nejvyšší nárůst byl u kuřat na výkrm, které tvoří převážnou část produkce. Podle soupisu k 1. 4. 2008 byl celkový stav drůbeže 27 317 kusů (ROUBALOVÁ aj., 2008). ZELENKA (2005) uvádí, že spotřeba drůbežího masa na jednoho obyvatele České republiky vzrostla od roku 1995 do roku 2003 ze 13,0 kg na 23,8 kg, zatímco spotřeba masa vepřového klesla za stejné období ze 46,2 kg na 41,4 kg a spotřeba masa hovězího a telecího z 18,8 kg na 11,4 kg. V USA překročila spotřeba drůbežího masa 50 kg. ROUBALOVÁ aj. (2008) uvádějí, že v roce 2008 byla spotřeba drůbežího masa na úrovni 24,5 kg/obyv./rok, což znamená mírný pokles spotřeby tohoto druhu masa. Tato úroveň spotřeby by se neměla v budoucnu měnit. Od ledna do září roku 2008 se proti stejnému období roku 2007 dovezlo až o 34,6 % více a celková úroveň dovozu byla 45 769 tun drůbežího masa. U vývozu došlo také ke zvýšení, i když pouze o 9,8 %. Ve výhledu pro rok 2009 lze očekávat, že se světová produkce kuřecího masa zvýší o 4 % na 74 milionů tun. Počítá se s tím, že produkce poroste pomaleji než v předchozím období. Celkové nákupy drůbeže v České republice se v roce 2008 zvýšily pouze o 0,4 %. Největší podíl na nich mají nákupy kuřat, které činí cca 92 %. Drůbež se vykrmuje krátkou dobu, a proto se v jejím mase ukládá méně škodlivých látek než v mase ostatních druhů hospodářských zvířat. Jedná se o maso s příznivými dietetickými vlastnostmi, je vhodné pro rychlou úpravu, a přitom je levnější. Spotřeba vajec se snižuje pro obavy z vysokého příjmu cholesterolu v potravinách. V roce 2008 se produkce vajec snížila o 2,5 % a spotřeba vzrostla o cca 9 %. V roce 2008 se objem dovozu konzumních vajec a vaječných hmot po přepočtu na kusy vajec pohyboval na daleko vyšší úrovni než v roce 2007. Tato situace byla způsobena výrazným nárůstem dovozů vaječných hmot proti předchozím rokům. V roce 2008 dosáhly dovozy úrovně 895 milionů kusů. Zcela opačná situace je u vývozu konzumních vajec, kdy úrovně vývozů v roce 2008 byly zhruba na poloviční úrovni než v roce 2007 (ROUBALOVÁ aj., 2008). 17

Minerální látky obsažené v organismu živočichů tvoří 4 5 % jejich hmotnosti. Jsou přítomny ve všech orgánech a tělních tkáních. Za fyziologických podmínek jsou v organismu v dynamické rovnováze, která je řízena homeostatickými mechanismy. Nedostatečný i nadměrný příjem působí na organismus nepříznivě. V těle zvířat je asi 20 těchto látek, které jsou esenciální pro podporu a normální funkci organismu. Jsou-li obsaženy v těle živočichů v relativně velkém množství, jako je vápník, fosfor, hořčík, sodík, draslík, síra a chlor, označují se jako hlavní prvky nebo makroprvky či makroelementy. Je-li jejich koncentrace v těle živočichů nízká, jsou označovány jako mikroprvky, mikroelementy nebo stopové prvky (železo, mangan, měď, zinek, molybden, kobalt, selen, jod, fluor, nikl, chrom, cín, křemík, vanad aj.). Stopové prvky mají speciální, nejčastěji katalytické, aktivační a inhibiční funkce. Jsou to např. koordinační sloučeniny iontů železa, zinku a kobaltu (VODRÁŽKA, 1992). Význam minerálních látek je různorodý: od stavebních funkcí vedou k široké škále funkcí regulačních v ostatních tkáních (NRC, 1980; UNDERWOOD, 1981; McDOWELL, 1992; UNDERWOOD a SUTTLE, 1999). Tyto látky nemají žádnou energetickou hodnotu, ale jsou nezbytné pro tvorbu vaječné skořápky a všech pevných částí těla, jako jsou kostra, šlachy, peří apod. (KŘÍŽ, 1997). Ve své práci se budu podrobněji zabývat problematikou vápníku a jeho využití v organismu drůbeže. 18

2. PŘEHLED LITERATURY 2.1 Výskyt vápníku v organismu Vápník je biogenní prvek, který je v organismu zvířat zastoupen ze všech minerálních látek nejvíce. Tvoří 1 2 % celkové hmotnosti těla. Jeho podstatná část - 99 % - je obsažena v kostní a zubní tkáni a dále v chrupavce (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974; JELÍNEK aj., 2003). Zde se vyskytuje jako fosfát, který tvoří hydroxyapatitové krystaly (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), jež jsou anorganickou strukturní složkou kostry (MURRAY et al., 1998). GANONG (1976) uvádí rozměry hydroxyapatitových krystalů: 20 x 3-7 nm. Okolo 1 % Ca je obsaženo v měkkých tkáních jako součást různých membránových struktur (JELÍNEK aj., 2003). Podle GEORGIEVSK0HO aj. (1982) se koncentrace Ca v měkkých tkáních pohybuje zhruba od 5 do 30 mg/100g. V krvi je vápník obsažen v krevní plazmě, kde jeho koncentrace u savců činí 2,25 3,0 mmol/l. U ptáků v období snášky je však tato koncentrace dvakrát až třikrát vyšší (JELÍNEK aj., 2003). V extracelulární tekutině se nachází 0,1 % Ca. V 1 litru krevní plazmy je asi 300 mg Ca a v 1 litru tkáňového moku 1 200 mg Ca (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Podle MURRAYE et al. (1998) se vápník vyskytuje v krevní plazmě ve třech podobách: v komplexech s organickými kyselinami vázán na proteiny ionizovaný Podle JELÍNKA aj. (2003) představuje asi 50 % vápníku vápník ionizovaný a 8-10 % tvoří Ca v komplexní vazbě kalciumcitrát, kalciumhydrogenfosfát a kalciumhydrogenkarbonát. Přibližně 40 % plazmatického vápníku je vázáno na bílkoviny, zejména albumin. Mezi mobilní frakcí kostního vápníku a krevním sérem probíhá intenzívní výměna (ZELENKA aj., 2006). Ionizovaný vápník (Ca 2 +) představuje biologicky účinnou frakci a udržuje se v koncentracích mezi 1,1 a 1,3 mmol/l. Organismus má velmi malou toleranci odchylek od tohoto normálního rozmezí (MURRAY et al., 1998). Mezi odlišnými formami Ca v krvi existuje dynamická rovnováha. Poměr vápníku v jednotlivých frakcích je ovlivněn koncentrací bílkovin (albuminu) v krevní plazmě a ph plazmy. 19

Při acidóze se ionizovaná frakce vápníku zvyšuje, při alkalóze se snižuje (JELÍNEK aj., 2003). GEORGIEVSKIJ aj. (1982) uvádějí, že intenzita postnatální kalcifikace závisí na "fyziologické zralosti" při vylíhnutí. U kuřat nosného typu se procentuální obsah vápníku ustaluje na úrovni blízké dospělých slepic ve věku jednoho měsíce, zatímco u brojlerů již ve věku patnácti dní. Celkový obsah Ca v těle (R v g) je ve výrazné korelaci s hmotností těla (W v kg) a je možno ho vypočítat podle rovnice, kterou uvádějí GEORGIEVSKIJ aj. (1982): R = - 483 + 16,68 W - 0,00072 W 2 Autoři také uvádějí, že v organismu jsou tři zdroje Ca: rychle, pomalu a těžko metabolizovatelný. Velikost rychle metabolizovatelných zdrojů se zmenšuje s rostoucím věkem zvířat. Obsah Ca v sušině celého těla kuřat se zvyšuje do věku 30 dní a poté nastává jeho pokles (GEORGIEVSKIJ aj., 1982 - tab. 1). Obsah Ca ve srovnání s ostatními minerálními látkami v drůbežím mase je uveden v tab. 2. Tab. 1 Obsah Ca v těle kuřat (GEORGIEVSKIJ aj., 1982) Věk ve dnech Obsah Ca v mg/100 g sušiny 1 1770 15 2270 30 3610 60 3300 20

Tab. 2 Obsah minerálních látek v drůbežím mase v mg/100 g (SIMEONOVOVÁ aj., 2001) Ca P Fe Mg Zn Na K Cu Kuře PS s kůží 5,7 228 1,9 28 0,5 53 310 0,07 bez kůže 5,4 231 2,1 29 0,6 53 332 0,07 SS s kůží 7,2 183 2,4 21 1,3 76 262 0,11 bez kůže 7,0 207 2,7 24 1,4 79 308 0,10 Krůta PS s kůží 3,4 228 2,0 28 1,0 68 326 0,08 bez kůže 2,9 234 1,6 28 1,0 56 355 0,08 SS s kůží 7,0 207 2,3 23 2,5 97 270 0,13 Slepice PS s kůží 9,1 242 1,7 28 0,4 74 247 0,08 bez kůže 10,7 199 1,6 30 0,4 73 274 0,15 SS s kůží 11,5 190 1,9 21 1,4 98 208 0,15 bez kůže 8,5 196 2,1 23 1,7 98 242 0,09 Husa PS s kůží 4,0 163 2,2 18 1,0 53 188 0,12 bez kůže 4,6 233-28 1,9 60 337 0,21 SS s kůží 5,3 158 1,5 16 2,1 71 205 0,05 bez kůže 4,7 201 1,9 22 2,3 96 268 0,08 Kachna PS s kůží 6,9 176 3,0 16 0,7 67 190 0,33 bez kůže 7,8 233 3,1 24 0,9 84 312 0,46 SS s kůží 5,6 147 1,6 13 1,7 68 170 0,20 bez kůže 6,2 181 2,0 22 1,9 90 265 0,27 PS prsní svalovina SS stehenní svalovina 21

2.2 Příjem a resorpce vápníku Značná část v krmivech přijatého vápníku se vlivem kyseliny chlorovodíkové mění na chlorid vápenatý CaCl 2, který téměř úplně disociuje na ionty. Iontová forma je základní formou absorbovaného vápníku ve dvanáctníku a částečně také v žaludku (GEORGIEVSKIJ aj., 1982). Intra- a extracelulární vápenaté ionty řídí velké množství biologických procesů v organismu. Pro srážení krve, normální kontrakce a relaxace srdečního svalu a svalů kosterních a také pro funkci nervů je zapotřebí právě dostatek tohoto volného, ionizovaného vápníku v tělesných tekutinách (GANONG, 1976; UNDERWOOD a SUTTLE, 1999). Koncentrace intracelulárních Ca 2+ hraje ústřední roli v kontrole buněčných procesů. Koncentrace extracelulárních Ca 2+ zůstává na rozdíl od intracelulárních Ca 2+ téměř konstantní a za normálních okolností se mění pouze několika málo procenty za život. Tato stálost vyplývá z komplexního homeostatického systému, který v první řadě zahrnuje sekreci parathormonu (PTH) ze štítné žlázy a kalcitoninu z C buněk ultimobrachiálních žláz. Sekrece PTH je pozoruhodně citlivá na hromadění extracelulárního Ca a z toho důvodu může být autoregulována indukovanými změnami v obsahu tohoto typu Ca. Tato koncentrace upraví tedy i koncentraci intracelulárního Ca. Změny v množství extracelulárního Ca jsou detekovány pomocí příslušného receptoru. Ten zaznamenává i malé změny a přenáší tuto informaci k buňce výměnou několika vnitrobuněčných signálů (YARDEN, HURWITZ a PINES, 1998). Podle ROSENFELDA, ROSENFELDOVÉ, KOCIÁNA, ex. VINTERA (1991) lze proces absorpce možno rozdělit na tři stupně: vstup Ca z lumenu střev do sliznice přenos Ca střevní buňkou a stěnou k seróze výstup Ca z enterocytu a další transport do oběhu Vstřebávání má dvě složky: aktivní transbuněčnou složku, která může být regulována nebo pasivní parabuněčnou složku, která závisí na chemických a elektrických gradientech existujících napříč střevní stěnou (NYS a MONGIN, 1980; SCHRÖDER et al., 1996; JONGBLOED a MROZ, 1997). Resorpce vápníku probíhá v tenkém střevě, zejména v duodenu, pasivní difúzí na základě elektrochemického gradientu, a to v případě, že koncentrace Ca v trávenině je vysoká. Nízké koncentrace Ca v chymu a zvýšené požadavky na vápník (tvorba vaječné skořápky, růst kostí mladých zvířat) jsou příčinou aktivní resorpce. Tato resorpce je závislá na přítomnosti 22

parathormonu, 1,25-dihydroxycholekalciferolu a specifického proteinu vázajícího vápník - CaBP (JELÍNEK aj., 2003). Existují však faktory, které komplikují snadnou absorpci Ca. Je to např. interakce mezi Ca a P (POINTILLART et al., 1987; ASHMEAD a ZUNINO, 1994; VAN der KLIS, 1994; JONGBLOED et al., 1995). Také viskozita chymu v intestinálním traktu může negativně ovlivnit vstřebávání Ca (VAN der KLIS, 1993). GEORGIEVSKIJ aj. (1982) uvádějí, že v přepočtu na jednotku povrchu sliznice probíhá absorpce vápníku u všech zvířat nejaktivněji ve dvanáctníku a v kraniální části lačníku. Čím blíže k žaludku, tím lépe funguje mechanismus přenosu iontového vápníku. Ve vzdálenějších částech střeva postupně začíná převládat micelární přenos, přičemž ionizovaný Ca se uvolňuje a postupuje do krve. Vápník se aktivně transportuje ze střeva systémem kartáčového lemu epitelových buněk. Fosfát je přenášen druhotně při transportu vápníku (GANONG, 1976). Vápník vstřebaný ze střeva postupuje přes vrátnici do jater. Zde se jeho komplexní sloučeniny štěpí a tvoří se nové sloučeniny, pravděpodobně s bílkovinami. V játrech je vápník určitou dobu zadržován, čímž je zabezpečován jeho poměrně rovnoměrný přísun do periferní krve. Krev představuje "centrální metabolický kotel", kterým Ca prochází po dobu vstřebávání, ukládání v měkkých tkáních, přemisťování mezi jednotlivými tkáněmi a při vylučování (GEORGIEVSKIJ aj., 1982). Parathormon v játrech stimuluje produkci 25-hydroxycholekalciferolu a ve druhém stupni hydroxylaci na 1,25-dihydroxycholekalciferol v mitochondriální části buněk ledvin. 1,25-dihydroxycholekalciferol vyvolá ve střevě zvýšenou tvorbu bílkoviny schopné vázat vápník, která je pro aktivní transport nezbytná. Tím dochází ke zvýšenému vstřebávání vápníku. Resorpce vápníku je ovlivňována řadou faktorů jako je věk zvířete, intenzita růstu, funkční stav sliznic trávicího ústrojí, skladba krmné dávky koncentrace vápníku, fosforu, sodíku a draslíku i obsah tuků v potravě, rozpustnost vápenatých solí (JELÍNEK aj., 2003). Značná část rozpustných vápenatých sloučenin se ve střevě opět mění na těžce rozpustné fosfátové a karbonátové soli a na téměř nerozpustné sloučeniny vápníku s vyššími mastnými kyselinami palmitovou, stearovou a olejovou (mýdla). Nezastupitelnou úlohu při absorpci těchto sloučenin mají žlučové kyseliny cholová a deoxycholová. Ty tvoří komplexní sloučeniny s vápenatými solemi nenasycených mastných kyselin tzv. micely, tj. částice mající průměr 30 100. 10-8 cm, které jsou 23

silně dispergované ve vodném prostředí. Smíšené micely napomáhají rozpouštění a vstřebávání vápenatých solí nenasycené mastné kyseliny (GEORGIEVSKIJ aj., 1982). Následkem tvorby nerozpustných mýdel dochází ke snížení retence minerálních látek, kdy kationty přijdou do styku s volnými mastnými kyselinami uvolněných během trávení. Toto je zvláště důležité u brojlerových kuřat, které mají sklon k poruchám tvorby kostí, způsobené nerovnováhou minerálních látek. Abnormality kostí a náhlá úmrtí jsou příklady poruch, které mají za následek vysoké ztráty (AZMAN a SEVEN, 2004). Dále se zrychluje střevní pasáž zažitiny a míra resorpce vápníku se tak snižuje. Vápenatá mýdla se tvoří také při dietě bohaté na tuky (JELÍNEK aj., 2003). Podle PROKŠOVÉ (1965) bylo prokázáno špatné využití Ca z potravy bohaté na vlákninu. Jiné pokusy ukázaly, že vláknina sama o sobě neměla na resorpci vliv, avšak tvořila v buněčných stěnách rostlinných krmiv přirozenou bariéru bránící využití Ca z obsahu buněk. Větší množství bílkovin v krmivu zvyšuje resorpci i retenci Ca v organismu. U krmiva bohatého na bílkoviny se resorbuje 15 % použitého Ca, u krmiva chudého na bílkoviny pouze 5 % (HARPER, 1977). Využití Ca se zhoršuje, jestliže v dietě obsažená bílkovina je deficitní na esenciální aminokyseliny. V experimentech některé sacharidy (laktóza, celobióza, sorbóza, fruktóza, maltóza a jiné) významně zvyšovaly resorpci Ca. Naproti tomu sacharóza a galaktóza neměly žádný nebo jen malý účinek na resorpci. Vysoký obsah galaktózy zvyšuje vylučování Ca močí nezávisle na intenzitě resorpce. Byl zaznamenán i vliv tuku na resorpci Ca. Malé množství tuku má na resorpci příznivý vliv. Větší množství tuku v krmivech však intenzitu vstřebávání snižuje (PROKŠOVÁ, 1965). Nestrávený tuk je problémem nejen v metabolismu energie, ale také tyto tuky tvoří komplexy s minerálními látkami a ty jsou poté důledkem tvorby neabsorbovatelných mýdel. Byl prostudován vzájemný vztah mezi dietním tukem, metabolismem Ca a vývojem kostí. Dieta bohatá na nenasycený tuk nepříznivě ovlivňovala mineralizaci kostí u rostoucích kuřat. Účinek dietního tuku na retenci živin byl průkazný (P < 0,05). Výsledky studie ukázaly, že zdroje tuku měly významný vliv na dostupnost vápníku a využití dalších živin u broilerů. Ca je nezbytný pro neporušenost kostí, nicméně snížená retence Ca u kuřat byla zaznamenána se stoupajícím obsahem dietního tuku (AZMAN a SEVEN, 2004). Podle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ (1974) se vstřebávání Ca ve střevě může měnit podle jeho přívodu v potravě. Při dietě s nízkým obsahem Ca se účinnost střevní resorpce zvyšuje. V určitém rozmezí tedy existuje jistá adaptace vstřebávání Ca na jeho přívod potravou, umožňující poměrně stálý přísun vápníku do organismu 24

i při kolísání jeho obsahu v potravě. Jestliže tělo drůbeže je zatěžováno nemocí, může být vstřebávání vápníku stejně jako dalších prvků narušováno (SCHAIBLE, 1970). Resorpci vápníku ve střevě napomáhají látky snižující ph ve střevě a látky, které vytváří s vápníkem lehce rozpustné cheláty (GEORGIEVSKIJ aj., 1982). Negativně působí na vstřebávání Ca vysoká koncentrace draslíku, hořčíku, fosforu, železa, hliníku, tuků a amoniaku. Působením těchto faktorů se snižuje rozpustnost sloučenin vápníku. Resorpci Ca snižují také látky tvořící nerozpustné soli s Ca 2 +, jako jsou fosfáty a oxaláty (GANONG, 1976). Skutečnou absorpci vápníku je možno stanovit pouze se zřetelem na jeho endogenní ztráty. Ty kolísají podle druhu zvířat od 18 mg do 50 mg na 1 kg živé hmotnosti za den. Absorpce kolísá v závislosti na věku zvířat a jiných činitelů od 10 do 50 % (GEORGIEVSKIJ aj., 1982). ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ (1974) uvádějí, že střevem se vylučuje 50 90 % a ledvinami 10 15 % celkové exkrece vápníku. V trusu je vápník kombinací nevstřebaného vápníku z krmiva a endogenního vápníku secernovaného do lumenu střev (JELÍNEK aj, 2003). Exkreci vápníku močí zvyšuje růstový hormon, ale současně je zvyšována jeho střevní resorpce. Tento efekt bývá vyšší než vliv na exkreci, a tak vzniká pozitivní vápníková bilance. Nadbytečný vápník z potravy se vylučuje trusem, většina vápníku uvolněného resorpcí z kostí, se však vylučuje močí (GANONG, 1976). V regulaci exkrece Ca ledvinami má významnou úlohu parathormon. Poměr mezi vylučováním vápníku střevem a ledvinami závisí na obsahu Ca v potravě a na kalcémii. Při nízkém obsahu Ca v potravě se ledvinami vylučuje 30 50 %, při vysokém obsahu Ca v potravě pouze 10 20 % celkové exkrece vápníku. Při hypokalcémii se kalciurie snižuje, až zcela ustává (profiltrovaný vápník se stačí vstřebat), při hyperkalcémii se kalciurie zvyšuje (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Denní rovnováha Ca u nosnic je znázorněna na obr. 1. 25

Obr. 1 Denní rovnováha Ca u nosnic (SCOTT et al., 2001) Vápník 4 000 mg 500 mg 3020 mg 380 mg 100 mg výkaly moč medulární kost vejce 20 mg 80 mg 500 mg 400 mg 0 mg 3100 mg 2.3 Význam a funkce vápníku Biologická funkce vápníku je mnohostranná. O jeho důležitosti a nepostradatelnosti svědčí již sama jeho přítomnost ve všech tkáních těla. Vápník společně s fosforem tvoří základ anorganické hmoty skeletu a zubů (JELÍNEK aj., 2003). Základní funkcí vápníku je poskytovat silnou kostru pro opěru a ochranu citlivých orgánů, kloubům umožňuje pohyb a povoluje růst (UNDERWOOD a SUTTLE, 1999). Kost v průměru obsahuje 36 % Ca a 17 % P, ale mezi jednotlivými kostmi jsou velké rozdíly (UNDERWOOD a SUTTLE, 1999). Pro udržení normální struktury kostí je důležitá dostupnost přiměřeného množství jak proteinů, tak minerálních látek. V kosti je přítomen také sodík a v malém množství hořčík (GANONG, 1976). Zejména u nosnic jsou velice důležité medulární kosti. Medulární kost je funkčně specializovaná kostní tkáň lokalizovaná na vnitřních plochách dutých kostí. Mezi ně patří zejména kosti stehenní, holenní a pažní (ZELENKA a ZEMAN, 2006). Nosnice do nich ukládají rezervy Ca. Podle SCOTTA et al. (2001) mají aktivní nosnice rezervu Ca v medulární kosti asi 740 mg. V noci může být Ca z těchto kostí resorbován 26

do krve a transportován do vejcovodu. Poté dochází k jeho uložení ve vaječné skořápce (PESTI et al., 2005). Množství odčerpaného vápníku se pak během dne opět v kostech uloží. Vápník je nezbytný v procesu srážení krve. Musí být přítomen při přeměně protrombinu na trombin, který reaguje s fibrinogenem na tvorbu krevní sraženiny (UNDERWOOD a SUTTLE, 1999). Vápník má vliv na permeabilitu membrán a je důležitý pro nervosvalovou dráždivost. Kalciové ionty ovlivňují uvolňování neurotransmiterů v synapsích a neurosvalových ploténkách. Dosáhne-li vzruch (akční potenciál) synaptickou membránu, stane se membrána propustnou pro ionty Ca 2+. Zvýšení koncentrace Ca 2+ v presynaptické části vede k uvolnění transmiterů z vehikul do synaptické štěrbiny. Na postsynaptické membráně se setká transmiter s molekulou receptoru - proteinu, který je součástí membrány. Transmiter vyvolá konfirmační změnu receptoru, která se přenáší na tunelové proteiny sodíkového kanálu, ten se otevře, ionty Na + proudí dovnitř, ionty K + odtékají ven, postsynaptická membrána se depolarizuje. Je-li depolarizace dostatečně velká, přenáší se vzruch na postsynaptickou nervovou buňku (KARLSON, ex. VINTER, 1991). Vápník umožňuje kontraktilitu hladké, příčně pruhované i srdeční svaloviny. Udržuje tonus svalstva a prostřednictvím fosforylačních enzymů, které aktivuje, zabezpečuje přeměnu energie ve svalových vláknech. V srdečním svalu svým proměnlivým vstupem do buňky řídí délku akčního potenciálu, a tak určuje jeho kontraktilní sílu (JELÍNEK aj., 2003). Vápník má ústřední postavení při řízení buněčných funkcí. Na úrovni buněčných membrán, zejména v procesu vstupu a výstupu z buněk, je ovlivňován ionty sodíku a draslíku. Koncentrace vápníku v buňkách je velmi nízká 0,1 0,01 nmol/l, což je dáno stálým aktivním odčerpáváním Ca z buněk (JELÍNEK aj., 2003). Výjimku tvoří trombocyty, v nichž je koncentrace vápníku vyšší (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Vstup do buněk probíhá pasivním tokem z extracelulární tekutiny. V buňce vzniká komplex Ca 2 + - kalmodulin, který ovlivňuje růst buňky a aktivitu mnoha intracelulárních enzymů (JELÍNEK aj., 2003). Velmi významné funkce plní Ca v trávicím ústrojí. Je kofaktorem α-amylázy. Ionty Ca v malých koncentracích zvyšují aktivitu trypsinu v pankreatické šťávě, ovlivňují motilitu tenkého i tlustého střeva, jsou nezbytné k normální sekreci inzulínu. 27

Dále se Ca uplatňuje v absorpci vitamínu B 12, kdy váže jeho komplex s Castleho vnitřním faktorem k místu receptoru ve stěně střevní sliznice (KOCIÁN, 1978). Vztah Ca k funkci zraku popisují ŠKARKA a FERENČÍK (1987). Při zachycení světelného kvanta tyčinkami dochází k izomeraci 11-cis-retinalu na 11-trans-retinal. Přitom dochází k uvolnění iontů Ca do prostoru mezi disky tyčinek a dojde k ucpání kanálů, jimiž do disků vstupovaly ionty Na +. Sodíková pumpa však dále vytlačuje Na + ven, vzniká hyperpolarizace membrány, která se přenáší do synaptické části. 2.3.1 Růst kostí a jejich mineralizace Kost je živá tkáň s kolagenní proteinovou matrix impregnovanou minerálními solemi, především fosfáty vápníku (GANONG, 1976). Podle WHITEHEADA (2002) je fosforečnan vápenatý tvořen především z Ca a fosforu v hmotnostním poměru 2,15 : 1, ale může obsahovat i malé podíly ostatních kationtů a aniontů. Vitamín D po přeměně na aktivní metabolit 1,25-dihydroxycholekalciferol je důležitým regulačním faktorem pro funkci genů spojených s metabolismen Ca a růstem kostí. Homeostáza Ca a P je udržována regulačním systémem umocněným 1,25-dihydroxycholekalciferolem a hormonem příštítné žlázy. Zušlechťování kuřat má za následek zvýšené požadavky na tyto živiny (WHITEHEAD, 2005). Stavba kostí a jejich rozdělení jsou u ptáků obdobné jako u savců. Kosti ptáků začínají kalcifikovat již za embryonálního života, ale na rozdíl od savců obsahují i vyšší procento vápenatých solí, takže jsou tvrdší, ale i křehčí. Tato odolnost umožňuje uplatnění principu vícenásobného zabezpečení, tzn. že odolnost kostí k zatížení v tahu, tlaku i kroucení je několikanásobně větší, než je běžné namáhání (PODHRADSKÝ aj., 1960). Proces kalcifikace se za fyziologických podmínek týká pouze tvrdých tkání, ke kterým kromě epifyzární chrupavky, kosti nebo zubní tkáně patří také skořápka vajec ptáků. Patologicky se usazeniny vápenatých solí mohou objevit téměř ve všech tkáních organismu (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Osteoblasty, osteocyty a osteoklasty jsou kostní buňky, jež se aktivně účastní tvorby a resorpce kosti. GANONG (1976) upozorňuje, že v sebe tyto buněčné typy přecházejí, a proto je možno považovat je za vývojové fáze téhož buněčného typu. Mezi mineralizovanými tkáněmi a extracelulární tekutinou se během života díky poměrně bohatému prokrvení kostní tkáně neustále udržuje dynamická rovnováha. 28

To znamená, že z kostí se neustále vyplavují a do nich se ukládají ionty Ca 2+ 3-, PO 4 aj. Tím se zmenšuje kolísání hladiny Ca v extracelulární tekutině a zvětšuje se její kapacita, což má podobný význam jako nárazníkové soustavy pro udržování stálého ph (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). V procesu tvorby kostí jsou Ca 2+ a PO 3-4 ionty transportovány k aktivní růstové destičce (SCOTT et al., 2001). V prekalcifikační fázi se tvoří organická matrix, která později kalcifikuje. Důležitou úlohu při tom hrají osteoblasty. Tyto procesy jsou katalyzovány enzymy. Nejdůležitějším enzymem, který takovéto pochody katalyzuje, je alkalická fosfatáza. Vlastní proces kalcifikace probíhá však i bez účasti enzymů. Tento proces nevyžaduje energii. Růst kostí je závislý na pravidelném zásobení aktivní růstové destičky živinami prostřednictvím krve (SCOTT et al., 2001). Podle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ (1974) probíhá kalcifikace ve třech fázích: Dochází k reakcím mezi bílkovinou a Ca 2+. Jedná se o solubilizaci a tvorbu nedisociovaných, ale v gelu základní hmoty rozpustných komplexů vápníku s fibrózními bílkovinami, mukoproteiny a lipoproteiny, které se označují jako elastoid Ca. In vitro je pro lyotropní účinek, tj. zvýšení chemické reaktivity denaturovaných či koagulovaných bílkovin, nutná vysoká lokální koncentrace Ca 2+. In vivo stačí pro tuto fázi kalcifikace mineralizovaných tkání normální koncentrace Ca 2+, neboť elastoid, osteoid apod. mají vysokou afinitu k Ca 2+. Pro tuto fázi není nutný fosfát. Vytváří se rozpustný komplex protein-kalciumfosfátu, který obsahuje iontový pár Ca 2+ (HPO 4 ) 2-, a to za fyziologických koncentrací Ca 2+ a anorganického fosfátu. Vzniká nezralý apatit (nestabilní fáze) v amorfní formě. Poté dochází k jeho rekrystalizaci ve stabilní zralý hydroxyapatit. Jednotlivé fáze jsou reverzibilní. Kalcifikace postupně zraje, tj. minerální látky jsou vázány stále pevněji. Dlouhé kosti rostou endochondrální osifikací a ploché kosti intramembranózní osifikací (WHITEHEAD, 2005). VAUGHAN (1970) uvádí, že kosti rostou do délky rozšířením chrupavčitých destiček na koncích kostí. Buňky směrem ke konci pravidelných sloupců chondrocytů (zralá buňka chrupavky), představující růstovou či epifyzární destičku, se stávají postupně hypertrofními (zbytnělými) a degenerativními (se zápornou zpětnou vazbou). Soustřeďují Ca a P v jejich okrajích a odlupují měchýřky 29

bohaté na amorfní Ca 3 (PO 4 ) 2 (WUTHIER, 1993). Tak se na vápník bohaté prostředí nasycuje osteoidy. Chondrocyty ve zbytku další oblasti ke kloubní chrupavce se začínají rozrůstat (proliferovat). Poněkud ploché proliferační chondrocyty se poté různí do větších, více kulatých hypertrofních chondrocytů, vyměšují matrix složenou rozsáhlým typem kolagenu-x. Kostní krystalické minerály se začínají tvořit uvnitř této matrix, hypertrofní chondrocyty jsou resorbovány chondroklasty a jsou nahrazeny osteoblasty, tak pokračuje proces tvorby kosti (WHITEHEAD, 2002). Kosti rostou na šířku vnitřním ukládáním koncentrické skořápky, obalu nebo lamely osteoidů pod povrchem okostice. Osteoblasty se vyvíjejí uvnitř membrán a produkují osifikační centra, jehličky kosti, které splývají a produkují síť kosti s dutinami lemovanými osteoblasty. Tyto dutiny jsou postupně naplněny osteoblasty tvořícími koncentrické vrstvy lamelární kortikální kosti (WHITEHEAD, 2005). Na dlouhých kostech se takový proces koná na vnějším povrchu okostice. To odpovídá osteoklastické resorpci na vnitřním endostenálním povrchu tak, že kortikální kost se rozšiřuje jako rozšiřovaný prsten. Tyto charakteristiky tvorby kosti jsou běžné pro všechna zvířata, ale drůbež má některé specifické zvláštnosti. U kuřat je růst kostí tak rychlý, že tvorba okostice opouští dutiny, které nejsou zcela naplněny před uskutečněním endostenální resorpce. U slepic stoupající úroveň estrogenu na začátku pohlavní dospělosti stimuluje osteoblasty k produkci medulární kosti. Tato změna ve funkci osteoblastů velkou měrou předchází typické přestavbě strukturní kosti. Ačkoli hlavní procesy spojené s biologií kosti jsou pod molekulární a buněčnou kontrolou, vitamíny mohou hrát důležitou roli v regulaci těchto procesů a minerální látky jsou součástí kostního minerálu. Proto je normální výživa potřeba pro řádný metabolismus kostí a nedostatky těchto živin mohou vést k charakteristickým odchylkám (WHITEHEAD, 2002). Kost je dynamickou tkání a prochází stálou přestavbou v závislosti na působícím zatížení. Za klidových podmínek je mezi tvorbou nové kosti a její resorpcí rovnováha (MURRAY et al., 1998). Metabolické procesy novotvorba a odbourávání - se týkají celé kosti včetně organické složky a buněk (osteoblastů, osteocytů, osteoklastů). Díky těmto aktivním pochodům se tvrdé tkáně přestavují a přizpůsobují měnícím se nárokům. Dochází při nich ke změně struktury nebo složení mineralizované tkáně. Vápník se ukládá do nově utvářené kosti (kalcifikace) nebo se vyplavuje (z jiných oblastí) při odbourávání kosti a osteolýze (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). 30

Odbourávání mineralizovaných tkání (resorpce kosti, osteolýza) je aktivní děj, vyžadující energii. Odbourává se minerální složka i organická matrix, a to aktivací osteocytů a osteoklastů. Tyto buňky uvolňují specifické lysosomální enzymy umožňující odbourávání. V místě resorpce se zvyšuje obsah organických kyselin (kyseliny citrónové, kyseliny mléčné), snižuje se ph, aktivuje se kolagenáza a další enzymy, vyplavuje se vápník a fosfát. Odbourává se vápník ze stabilní kosti, nikoliv vápník uložený do nově vytvořené kosti. V regulaci resorpce kosti má hlavní význam PTH, který odbourávání kosti zvyšuje, a kalcitonin, který ho snižuje (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Pohlavní hormony působí kladně na mineralizaci kostní tkáně a fixaci Ca do kostí. V období krátce po pubertě dochází vlivem vysokých hladin sexagenů k uzavření epifyzárních plotének, a tím k ukončení růstu dlouhých kostí. Při nedostatku pohlavních hormonů (např. po kastraci nebo ve stáří), se snižuje novotvorba kostí, dochází k jejich demineralizaci a osteoporóze (VINTER, 1991). ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ (1974) uvádějí, že faktory, zvyšující hladinu Ca v extracelulární tekutině (vitamín D, parathormon), zesilují nebo dokonce umožňují vznik kalcifikace. Oproti tomu faktory, které kalcémii snižují a vedou k vazbě vápníku v mineralizovaných tkáních, snižují intenzitu kalcifikace měkkých tkání nebo úplně zabrání jejich vzniku (pohlavní hormony, kalcitonin). 2.3.2 Úloha vápníku při tvorbě vaječné skořápky Vaječná skořápka se skládá ze dvou vrstev mamilární a spongiózní. Mamilární vrstva je tvořena organickou hmotou složenou zejména ze sirných proteinů a mukopolysacharidů. Je obklopena nepravidelnými anorganickými krystaly, rostoucími všemi směry a tvořícími konické útvary, mezi nimiž procházejí póry. Mamilární vrstva prorůstá do vnější podskořápkové blány, kde vznikají krystalizační centra (mamilární jádra) bílkovinné povahy. Na těchto jádrech dochází k formování anorganických krystalů. Spongiózní vrstva navazuje na mamilární vrstvu. Skládá se především z krystalického CaCO 3. (SIMEONOVOVÁ aj., 2001). Krystaly mají tvar sloupovitých útvarů zvaných palisády. Lysozym a ovotransferin ovlivňují velikost vápenatých krystalů a morfologii, kdy krystaly rostou v přítomnosti těchto proteinů (NYS, 2001). Palisády u dobře vyvinuté skořápky tvoří pravidelné shluky a jsou orientovány kolmo k povrchu vejce. Vlákna matrix procházejí krystalickými útvary a mají významný vliv 31

na pevnost skořápky. Povrch palisád tvoří horní krystalická vrstva. Ta se skládá z menších útvarů než palisádová vrstva a její krystalická struktura je hustší. Tloušťka spongiózní vrstvy je asi 200 až 300 µm (SIMEONOVOVÁ aj., 2001). Pro tvorbu CaCO 3 uloženého ve skořápce vajec je potřebný nejen kationt vápníku Ca 2+, ale také aniont CO 2-3. Při vysokých letních teplotách, kdy se zvyšuje intenzita dýchání a v krvi proto klesá obsah oxidu uhličitého, ze kterého se vytváří iont CO 2-3, se zmenšuje tloušťka vaječných skořápek o 12 15 % (NIR, 2000). Zlepšení lze docílit zařazením 0,1 % hydrogenuhličitanu sodného do krmné směsi a omezením obsahu chloridu sodného na 0,2 %, aby se snížila hladina chloru, jehož přebytek má na kvalitu skořápky nepříznivý vliv (ZELENKA a ZEMAN, 2006). Poslední vrstva skořápky se nazývá kutikula. Tvoří ji převážně proteiny s malým množstvím polysacharidů a lipidů. Složky kutikuly produkují zrnkovité útvary, které se ukládají nejprve kolem vláken matrix a v místech, kde ústí póry. Současně se vylučují barevné pigmenty. Kutikula pokrývá celý povrch skořápky. Utváření skořápky je posledním krokem při tvorbě vejce, k níž dochází v krčku vejcovodu a v přechodné části mezi krčkem a dělohou. Děloha sekretuje všechny minerální látky a organické prekurzory (NYS, 2001). Skořápka se tvoří 19 20 hodin. Největší intenzita ukládání vápníku je 10 22 hodin po ovulaci žloutku. Nejvíce vajec je sneseno ráno, 2 4 hodiny po rozsvícení. Nároky nosnic na vápník jsou tedy nejvyšší v noci (ZELENKA a ZEMAN, 2006). Převážná část kalcifikace skořápky probíhá v noci, kdy nosnice nepřijímají potravu. Následkem toho část vápníku pro kalcifikaci skořápky pochází z medulární kosti a část z krmiva v trávicím traktu (PESTI et al., 2005). 60 70 % vápníku, potřebného pro tvorbu vejce, je hrazeno přímo z přijatého krmiva (JANTOŠOVIČ aj., 1995; ZELENKA, 2005), zbytek je vyloučen z organismu trusem. 30 40 % je čerpáno z rezervy v kostech s červenou kostní dření, a to především ve druhé polovině noci (ZELENKA, 2005). Za rok uloží nosnice do vaječných skořápek 30 40krát více vápníku, než je uloženo v její kostře (ZELENKA a ZEMAN, 2005). Nosnice vydá denně 2,2 g Ca, a proto potřebuje nejméně 4 g Ca. Produkce vajec se snižovala, když byla omezena spotřeba Ca na 2,6 3,3 g/den. Kvalita skořápky byla optimální, jestliže denní příjem Ca překročil 3,5 % u hnědých vajec 4 4,5 g/den, 3,6 4 % u leghornek (HARTEL, 1990). 32

Prvořadý význam pro kvalitu skořápek má právě vápník. Proto je kvalitní a správná výživa zejména vápníkem základem pro pevnou a zdravou skořápku. Obecně platí, že během odchovu, přípravného období na snášku a během snášky je nutné zajistit odpovídající hladinu vápníku v krmné směsi. Pokud se přesto vyskytují poruchy skořápky, je použití krmného systému a postupného zvyšování obsahu Ca prakticky neúčinné. Kvalitu skořápky může zvýšit krmení v noci a zvyšuje ji rovněž použití zdrojů Ca o větší zrnitosti. To ovšem platí zejména u starších nosnic. Velikost částic se má pohybovat od 1 do 4 mm. Je třeba vědět, že granulace zmenšuje velikost částic a že vstřebávání vápníku snižuje příjem nasycených mastných kyselin v důsledku tvorby vápenatých mýdel (PAPEŠOVÁ, 2004). Ke konci snášky nelze kvalitu skořápky účinně zlepšit trvalým zvýšením obsahu Ca ve směsi. Osvědčuje se občasný jednorázový přídavek krmného vápence nebo vápenatého gritu, z něhož je vápník při zachování většího množství transportní bílkoviny dobře využit a uložen do zásoby v kostech, odkud je pak při nedostatku opět odčerpáván (ZELENKA, 2005). K tvorbě skořápky mají vztah i některé jiné mikroprvky. Mangan se účastní tvorby bílkovinné matrix pro ukládání vápence, zinek je součástí karbonátdehydratázy nezbytné při kalcifikaci skořápky (ZELENKA a ZEMAN, 2006). Tvorba vejce je známa nejrychleji probíhající mineralizací. Organizovaná krystalografie má vliv na mechanické vlastnosti skořápky. Pozoruhodná je pevnost 30 N a tloušťka 0,33 mm (NYS, 2001). 2.4 Metabolismus vápníku Prioritou metabolismu Ca je udržovat koncentraci Ca v plazmě a extracelulární tekutině drůbeže blízko 2,5 mmol (100 mg/l) navzdory rozsáhlému kolísání v požadavcích a menšímu kolísání v dodávání tohoto prvku (HURWITZ, 1996). Vyšší hodnoty jsou označovány jako hyperkalcémie, nižší hodnoty jako hypokalcémie. Nejintenzivněji probíhá metabolismus Ca v organismu nosnic. 33

2.4.1 Hormonální řízení metabolismu Ca Bez ohledu na podmínky ve vnějším prostředí udržují organismy své vlastnosti, jako je teplota, ph, koncentrace látek aj., ve velmi úzkém rozmezí hodnot. K tomu slouží řada regulačních mechanismů, které se v živých systémech postupně vyvinuly. Homeostázu vápníku řídí podle JELÍNKA aj. (2003) tři hormony: parathormon (paratyrin) PTH kalcitonin kalcitriol Tyto hormony působí zejména ve střevě, v ledvinách a v kostech. Homeostázu však mohou ovlivňovat kromě uvedených hormonů i hormony pohlavní, tyreoidální, glukokortikoidy, somatotropin a inzulín (JELÍNEK aj., 2003). GANONG (1976) uvádí, že glukokortikoidy snižují hladinu vápníku v plazmě, a to pravděpodobně tím, že stabilizují lysosomální membrány v kostech a snižují tak resorpci kostí. Parathormon patří do skupiny žlázových (glandulárních) hormonů, jejichž syntéza probíhá v hormonálních endokrinních žlázách a mají vzdálené místo účinku (VODRÁŽKA, 1992). Již v roce 1974 byla podle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ známa molekulová hmotnost parathormonu 9 500. Tento hormon je složen z 83 článků, obsahujících 17 různých aminokyselin. Parathormon hraje ústřední úlohu v metabolismu vápníku a je pro život nezbytný. Produkuje ho příštítná žláza. Biologický poločas hormonu je 16 21 minut (JELÍNEK aj., 2003). Účinek parathormonu u člověka však trvá 12 24 hodin po jeho podání; tj. jeho účinek přetrvává ještě dlouho po vymizení hormonu z krve (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). V organismu je syntetizován jako proparathormon. Rychlost syntézy a degradace proparathormonu není ovlivněna okolní koncentrací Ca 2 +. Většina syntetizovaného proparathormonu se rychle degraduje. Rychlost této degradace se snižuje při nízkých hladinách Ca 2 + a zvyšuje při hladinách vysokých (MURRAY et al., 1998). Pokusy bylo prokázáno, že hladina vápníku v krvi působí přímo na příštítnou žlázu a mechanismem zpětné vazby reguluje sekreci parathormonu. Když je hladina Ca 2 + v plazmě vysoká, sekrece parathormonu se inhibuje a vápník se ukládá v kostech. Je-li hladina vápníku nízká, sekrece parathormonu se zvyšuje a vápník se z kostí mobilizuje. Předpokládá se, že podobný přímý účinek má hořčík: pokles koncentrace hořčíku v plazmě stimuluje sekreci parathormonu (GANONG, 1976). 34

Podle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ (1974) probíhá sekrece parathormonu nepřetržitě. Vytváření parathormonu musí být dosti rychlé a jeho zásoba uložená v příštítné žláze je relativně malá. Hladina parathormonu v séru klesá lineárně ve vztahu k sérovým hladinám vápníku mezi 40 a 105 mg/l. Přítomnost biologicky aktivního parathormonu při hladině sérového vápníku nad 105 mg/l je známkou hyperparatyreózy (MURRAY et al., 1998). JELÍNEK aj. (2003) uvádějí hlavní účinky parathormonu: účinky na kosti - uvolňování vápníku z kostí a zvýšení jeho koncentrace v krevní plazmě. Parathormon zvyšuje vyplavování Ca z kostí do extracelulární tekutiny tím, že urychluje odbourávání a utlumuje novotvorbu kostí. Jeho základní účinek na kost je tedy katabolický. Tento děj je v kostní buňce zprostředkován přes cyklický 3, 5 adenosinmonofosfát (camp). Tvorba adenosinmonofosfátu z ATP je katalyzována adenylcyklázou, přítomnou v buněčné membráně, která je aktivována parathormonem. Vlivem parathormonu se tedy zvyšuje obsah cyklického adenosinmonofosfátu v kostní buňce. Cyklický adenosinmonofosfát uvolňuje z lysosomů lysosomální enzymy a zvyšuje syntézu dalších lysosomálních enzymů. Tyto enzymy umožňují odbourávání kosti, mobilizaci vápníku z kosti, a tím zvýšení kalcémie (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Mechanismus účinku parathormonu a kalcitoninu na kost znázorňuje obr. 2. účinky na ledviny zvýšení zpětné resorpce vápníku, snížení reabsorpce fosforečnanů v ledvinových kanálcích, čímž se koncentrace fosforu v moči zvyšuje a v krevní plazmě klesá. Dále parathormon podporuje přeměnu 25-OH-kalciferolu na 1,25-(OH) 2 - cholekalciferol (kalcitriol aktivní forma vitamínu D 3 ). účinky na střevo prostřednictvím vitamínu D zvyšuje parathormon resorpci vápníku ze střeva do vnitřního prostředí organismu. Podle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ (1974) k tomuto ději dochází aktivací transportního systému střevní sliznice pro vápník. Tento účinek parathormonu tedy přispívá ke zvýšení hladiny plazmatického Ca. účinky na ostatní tkáně a orgány změna permeability buněčných membrán. 35

Obr. 2 Mechanismus účinku parathormonu a kalcitoninu na kost (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974) PARATHORMON CALCITONIN adenylcykláza fosfodiesteráza ATP cyklický 3, 5 AMP 5 AMP actinomycin D - lysosomální enzymy kostní buňka MOBILIZACE Ca Podle GANONGA (1976) je fosfaturický účinek (zvýšená exkrece fosfátů močí) způsoben poklesem tubulární zpětné resorpce fosfátu. Dle ROSENFELDA a ROSENFELDOVÉ (1974) je tento účinek nezávislý na vitamínu D. Parathormon také dlouhodobě zvyšuje aktivitu osteoklastů a pravděpodobně zvyšuje tvorbu tohoto typu kostních buněk. Činnost příštítné žlázy lze kvalitativně i kvantitativně měnit. Může se objevit hypoparatyreóza, pro niž je charakteristický pokles koncentrace plazmatického parathormonu (JELÍNEK aj., 2003). Nejčastější příčinou bývá poškození příštítné žlázy nebo její experimentální odstranění při chirurgických výkonech v okolí krku - sekundární hypoparatyreóza. Může však vzniknout i při autoimunitním poškození příštítné žlázy (primární hypoparatyreóza - MURRAY et al., 1998). Při snížené funkci žlázy se mohou objevit svalové tetanie. Příčinou bývá nejčastěji hypokalcémie. Při hyperparatyreóze se objevuje zvýšená činnost osteoklastů a dochází k vyplavování vápníku. Odvápněné kosti jsou deformovány a vlastní kostní tkáň je nahrazována vazivem (JELÍNEK aj., 2003). Vápník se ukládá v měkkých tkáních. Dochází k intoxikaci organismu, která se projevuje nechutenstvím, depresí, svalovou slabostí, 36

průjmy, dehydratací a v 92 % dochází k poškození ledvin (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). U hospodářských zvířat však nejsou hyperfunkce ani hypofunkce příštítné žlázy podle JELÍNKA aj. (2003) časté. Při dlouho trvající hyperparatyreóze patří mezi symptomy nadměrná resorpce kostí a řada renálních projevů, jako jsou ledvinové konkrementy, nefrokalcinóza, časté infekce močového traktu a v těžkých případech porucha renálních funkcí (MURRAY et al., 1998). Protiiontem Ca 2 + je fosfát. Kdykoliv parathormon zvýší rozpouštění kostní minerální matrix, z kosti se společně s vápníkem uvolňuje fosfát. Parathormon zvyšuje renální vyplavování fosfátu, takže výsledný účinek parathormonu na kosti je zvýšení koncentrace vápníku v extracelulární tekutině a snížení koncentrace fosfátu. Důležité je, že toto zabraňuje vzniku přesyceného roztoku vápníku a fosfátu v plazmě (MURRAY et al., 1998). Kromě hormonu zvyšujícího kalcémii existuje i hormon kalcémii snižující. Hormon snižující kalcémii byl nazván kalcitonin (GANONG, 1976). Kalcitonin je od šedesátých let 20. století považován za zcela nezastupitelný hormonální regulátor kalciofosfátového komplexu (JELÍNEK aj., 2003). Mezi hormony má jedinečnou historii: během sedmi let (1962 1968) byl objeven, izolován, sekvenován a syntetizován (MURRAY et al., 1998). Jedná se o polypeptidový hormon s molekulovou hmotností 6000. Kalcitonin je syntetizován parafolikulárními buňkami štítné žlázy. Sekrece kalcitoninu je podněcována vysokou hladinou plazmatického vápníku. Jeho sekrece je přímo úměrná hladině Ca, objevuje se již při normální kalcémii a stoupá při hyperkalcémii. V porovnání s parathormonem je v normální žláze velká rezerva kalcitoninu, která vystačí na řadu hodin i v případě, pokud by se nevytvářel kalcitonin nový (ROSENFELD a ROSENFELDOVÁ, 1974). Podle imunologického stanovení kalcitoninu se hormon nesecernuje, dokud hladina vápníku v plazmě nedosáhne 9,5 mg/100 ml a v rozmezí nad touto úrovní je hladina kalcitoninu přímo úměrná hladině vápníku v plazmě. Za normálních podmínek se secernuje asi 0,5 mg kalcitoninu za den. V regulaci sekrece hormonu se patrně účastní cyklický adenosinmonofosfát (GANONG, 1976). Biologický poločas je deset až třicet minut. Kalcitonin svými fyziologickými účinky představuje antagonistu parathormonu. Stimuluje činnost osteoblastů a ukládání vápníku v kostech. Tlumí jeho vstřebávání, zvyšuje vylučování vápníku a fosforečnanů močí, snižuje koncentrace Ca i P v krevní 37