vestngauВестник университета биотехнологийVestnik University of biotechnologiy3033-8433Publishing Centre “Zolotoy Kolos” of Novosibirsk State Agrarian University10.31677/2072-6724-2024-72-3-185-195vestngau-2371Research ArticleВЕТЕРИНАРИЯ, ЗООТЕХНИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯVETERINARY, ANIMAL SCIENCES AND BIOTECHNOLOGYПрижизненная малоинвазивная оценка количества железа в печени свинейLifetime minimally invasive assessment of iron in the pig liverЗайкоО. А.ZaikoO. A.

О.А. Зайко, кандидат биологических наук

Новосибирск

O.A. Zaiko, Ph.D. in Biological Sciences

Novosibirsk

zheltikovaolga@gmail.comНовосибирский государственный аграрный университетРоссияNovosibirsk State Agrarian UniversityRussian Federation20241110202403185195Copyright © Зайко О.А., 20242024Зайко О.А.Zaiko O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/2371

Микроэлементы являются неотъемлемой частью организма млекопитающих, их содержание в органах и тканях связано с другими компонентами сложной биологической системы. На основании этого существует возможность оценивать уровень некоторых химических элементов в структурах организма прижизненно неинвазивно или малоинвазивно. Мясо и субпродукты сельскохозяйственных животных являются источником относительно легко усвояемого гемового железа, что может быть одной из характеристик качества сельскохозяйственной продукции в условиях широко распространённого железодефицита. Свиньи породы ландрас были выращены в типовых условиях промышленного комплекса, расположенного в Алтайском крае, с целью мясного откорма до живой массы 100 кг. Забор венозной крови выполняли острым методом из яремной вены с соблюдением принципов асептики и преаналитических правил. Гематологическое и биохимическое исследование крови и сыворотки животных выполнялось аппаратно. После убоя проводился отбор проб печени. Для оценки уровня железа в них использовался метод атомно-эмиссионного спектрального анализа с индуктивно-связанной плазмой на оборудовании iCAP-PRO (Thermo Fisher Scientific). Для работы с данными использовали ПО Microsoft Office Excel, среду анализа данных RStudio версии 2023.03.1 (RStudio, PBC) для языка программирования R. Для регрессионного анализа применялся метод наименьших квадратов. Подбор модели выполнялся пошаговым выбором предикторов в обоих направлениях с использованием информационного критерия Акаике, байесовского информационного критерия и скорректированный коэффициент детерминации. Оценивались допущения линейной регрессии. Итоговая регрессионная модель для определения уровня железа в печени свиней содержит среднее содержание гемоглобина в эритроците, гемоглобин и неорганический фосфор сыворотки крови в качестве предикторов. Между предикторами окончательной модели нет признаков мультиколлинеарности. Предлагаемая модель удовлетворяет выдвигаемые к ней требования о нормальности распределения остатков, отсутствию их скоррелированности и влиятельных наблюдений. Предлагаемая множественная регрессионная модель может использоваться для оценки уровня железа в печени свиней in vivo в различных целях.

Microelements are an integral part of the mammalian body, and their content in organs and tissues is associated with other components of a complex biological system. Based on this, it is feasible to evaluate the concentration of specific chemical elements within the structures of the body in non-invasive or minimally invasive methods. The meat and by-products of farm animals serve as a readily assimilateable source of iron, which is one of the reasons for potentially defining the quality of agricultural products in conditions of widespread iron deficiency. Landrace pigs were raised in standard conditions at an industrial complex located in the Altai Territory in order to fatten up to a live weight of 100 kg. Venous blood was collected using the acute method from the jugular vein in accordance with the principles of asepsis and pre-analytical guidelines. The hematologic and biochemical examination of the blood and serum of animals was performed by apparatus. After slaughter, liver samples were collected, and the method of atomic emission spectral analysis using inductively coupled plasma on iCAP-PRO equipment (Thermo Fisher Scientific) was used to estimate the iron level in them. To manipulate the data, Microsoft Office Excel software and RStudio data analysis environment version 2023.03.1 (RStudio, PBC) were employed. For regression analysis, the least squares approach was used. The model was fitted using a stepwise selection of predictors in both directions using the Akaike information criterion, Bayesian information criterion, and adjusted coefficient of determination. The linear regression assumptions were evaluated. The final regression model used for determining iron levels in pig liver contains mean hemoglobin content in erythrocytes, hemoglobin, and serum inorganic phosphorus as predictors. There is no evidence that there is multicollinearity between the predictors of the final model. The proposed model satisfies the requirements for a normal distribution of residuals, the absence of their correlation, and influential observations. The proposed multiple regression model has the capability to estimate iron levels in pig liver in vivo for various purposes.

железомикроэлементыпеченьмалоинвазивная диагностикасвиньипаренхиматозные органысубпродуктыirontrace elementsliverminimally invasive diagnosticspigsparenchymal organsby-productsReferencesГенофонд скороспелой мясной породы свиней: монография / В.Л. Петухов, В.Н. Тихонов, А.И. Желтиков [и др.]. – Новосибирск: Издательско-полиграфическое объединение «Юпитер», 2005. – 631 с.Petukhov V.L., Tikhonov V.N., Zheltikov A.I. [et al.], Genofond skorospeloi myasnoi porody svinei (Gene pool of precocious meat breed of pigs), Novosibirsk: Izdatel’sko-poligrafcheskoe ob”edinenie “Yupiter”, 2005, 631 p. (In Russ.)Генетика: учеб. пособие / В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, С.Ж. Стамбеков [и др.]. – Новосибирск: Новосиб. отд-ние изд-ва «Наука», 2007. – 628 с.Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Stambekov S.Zh. [et al.], Genetika (Genetics), Novosibirsk: Novosibirskoe otdelenie izdatel’stva “Nauka”, 2007, 628 p. (In Russ.)Jyothi N.R. Heavy metal sources and their efects on human health. – London: IntechOpen, 2020. – Chapter. – P. 1–12.Jyothi N.R., Heavy metal sources and their efects on human health, London: IntechOpen, 2020, Chapter, pp. 1–12.WHO. The global prevalence of anemia in 2011. – Geneva: World Health Organization, 2015. – P. 43.WHO. The global prevalence of anemia in 2011, Geneva: World Health Organization, 2015, 43 p.Micronutrient defciencies among preschool-aged children and women of reproductive age worldwide: a pooled analysis of individual-level data from population-representative surveys / G.A. Stevens, T. Beal, M.N. Mbuya [et al.] // The Lancet Global Health. – 2022. – Vol. 10, № 11. – P. e1590–e1599.Stevens G.A., Beal T., Mbuya M.N. [et al.], Micronutrient defciencies among preschool-aged children and women of reproductive age worldwide: a pooled analysis of individual-level data from population-representative surveys, The Lancet Global Health, 2022, Vol. 10, No. 11, pp. e1590-e1599.Co-products of beef processing enhance non-haem iron absorption in an in vitro digestion/caco-2 cell model / E.A.A. O’Flaherty, P. Tsermoula, E.E. O’Neill, N.M. O’Brien // International Journal of Food Science and Technology. – 2019. – Vol. 54, № 4. – P. 1256–1264.O’Flaherty E.A.A., Tsermoula P., O’Neill E.E., O’Brien N.M., Co-products of beef processing enhance non-haem iron absorption in an in vitro digestion/caco-2 cell model, International Journal of Food Science and Technology, 2019, Vol. 54, No. 4, pp. 1256–1264.Beal T., Ortenzi F. Priority micronutrient density in foods // Frontiers in nutrition. – 2022. – Vol. 9. – P. 379.Beal T., Ortenzi F., Priority micronutrient density in foods, Frontiers in nutrition, 2022, Vol. 9, pp. 379.Pereira P.M.C.C., Vicente A.F.R.B. Meat nutritional composition and nutritive role in the human diet // Meat science. – 2013. – Vol. 93, № 3. – P. 586–592.Pereira P.M.C.C., Vicente A.F.R.B., Meat nutritional composition and nutritive role in the human diet, Meat science, 2013, Vol. 93, No. 3, pp. 586–592.Ostaszewski M. Meat and meat products as functional food // World Scientifc News. – 2018. – № 110. – P. 147–158.Ostaszewski M., Meat and meat products as functional food, World Scientifc News, 2018, No. 110, pp. 147–158.Czerwonka M., Tokarz A. Iron in red meat-friend or foe // Meat science. – 2017. – Vol. 123. – P. 157–165.Czerwonka M., Tokarz A., Iron in red meat-friend or foe, Meat science, 2017, Vol. 123, pp. 157–165.Nonheme-iron absorption from a phytate-rich meal is increased by the addition of small amounts of pork meat / S.B. Bæch, M. Hansen, K. Bukhave [et al.] // The American Journal of Clinical Nutrition. – 2003. – Vol. 77, № 1. – P. 173–179.Bæch S.B., Hansen M., Bukhave K. [et al.], Nonheme-iron absorption from a phytate-rich meal is increased by the addition of small amounts of pork meat, The American Journal of Clinical Nutrition, 2003, Vol. 77, No. 1, pp. 173–179.Mateescu R. It is possible to genetically change the nutrient profle of beef // Proceedings of the Beef improvement Federation Research Symposium, edited by Beef Improvement Federation: Annual Meeting, Lincoln, Nebraska: Oklahoma State University, 2014. – P. 87–92.Mateescu R., It is possible to genetically change the nutrient profle of beef, Proceedings of the Beef improvement Federation Research Symposium, edited by Beef Improvement Federation: Annual Meeting, Lincoln, Nebraska: Oklahoma State University, 2014, pp. 87–92.Arihara K. Strategies for designing novel functional meat products // Meat Science. – 2006. – Vol. 74, № 1. – P. 219–229.Arihara K., Strategies for designing novel functional meat products, Meat Science, 2006, Vol. 74, No. 1, pp. 219–229.Способ определения содержания кадмия в печени крупного рогатого скота: Пат. на изобретение RU 2591825 C1. / Короткевич О.С., Нарожных К.Н., Коновалова Т.В. [и др.]; заявл. № 2015116391/15; опубл. 20.07.2016.Korotkevich O.S., Narozhnykh K.N., Konovalova T.V. [i dr.], Patent RU 2591825 C1, Sposob opredeleniya soderzhaniya kadmiya v pecheni krupnogo rogatogo skota, Zayavka № 2015116391/15, Opubl. 20.07.2016. (In Russ.)Newcom D.W., Baas T.J., Lampe J.F. Prediction of intramuscular fat percentage in live swing using realtime ultrasound // Journal of Animal Science. – 2002. – Vol. 80, № 12. – P. 3046–3052.Newcom D.W., Baas T.J., Lampe J.F., Prediction of intramuscular fat percentage in live swing using realtime ultrasound, Journal of Animal Science, 2002, Vol. 80, No. 12, pp. 3046–3052.Comparative assessment of radioactive strontium and cesium contents in the feedstufs and dairy products of western Siberia / O.I. Sebezhko, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich [et al.] // Indian Journal of Ecology. – 2017. – Vol. 44, № 3. – P. 662–666.Sebezhko O.I., Petukhov V.L., Korotkevich O.S. [et al.], Comparative assessment of radioactive strontium and cesium contents in the feedstufs and dairy products of western Siberia, Indian Journal of Ecology, 2017, Vol. 44, No. 3, pp. 662–666.Infuence of anthropogenic pollution on interior parameters, accumulation of heavy metals in organs and tissues, and the resistance to disorders in the yak population in the Republic of Tyva / O.I. Sebezhko, V.L. Petukhov, R.B. Chysyma [et al.] // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. – 2017. – Vol. 9 (9). – P. 1530.Sebezhko O.I., Petukhov V.L., Chysyma R.B. [et al.], Infuence of anthropogenic pollution on interior parameters, accumulation of heavy metals in organs and tissues, and the resistance to disorders in the yak population in the Republic of Tyva, Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 2017, Vol. 9(9), p. 1530.Direct determination of cooper, lead and cadmium in the whole bovine blood using thick flm modifed graphite electrodes / T.V. Skiba, A.R. Tsygankova, N.S. Borisova [et al.] // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. – 2017. – Vol. 9, № 6. – P. 958–964.Skiba T.V., Tsygankova A.R., Borisova N.S. [et al.], Direct determination of cooper, lead and cadmium in the whole bovine blood using thick flm modifed graphite electrodes, Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2017. Vol. 9. No. 6: P 958–964.Сысо А.И. Тяжелые металлы в окружающей среде как угроза растениям, животным и человеку // Агрохимия в XXI веке: мат-лы Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. памяти академика РАН В.Г. Минеева. – М., 2018. – С. 30–33.Syso A.I., Agrokhimiya v XXI veke (Agrochemistry in the XXI century), Proceedings of the All-Russian Scientifc Conference with international participation dedicated to the memory of Academician of the Russian Academy of Sciences V.G. Mineev, Moscow, 2018, pp. 30–33. (In Russ.)Biel W., Czerniawska-Piątkowska E., Kowalczyk A. Ofal chemical composition from veal, beef, and lamb maintained in organic production systems // Animals. – 2019. – Vol. 9, № 8. – P. 489.Biel W., Czerniawska-Piątkowska E., Kowalczyk A., Ofal chemical composition from veal, beef, and lamb maintained in organic production systems, Animals, 2019, Vol. 9, No. 8, 489.Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации (утв. Указом Президента Российской Федерации от 21.01.2020 г. № 20). – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. – 25 с.Doktrina prodovol’stvennoi bezopasnosti Rossiiskoi Federatsii (The Doctrine of Food Security of the Russian Federation) (utv. Ukazom Prezidenta Rossiiskoi Federatsii ot 21.01.2020 g. № 20), Moscow: FGBNU «Rosinformagrotekh», 2020, 25 p. (In Russ.)Способ определения уровня железа в печени свиней: пат. на изобретение RU 2762614 C1 / Зайко О.А., Коновалова Т.В., Себежко О.И. [и др.]; заявл. № 2021107856; опубл. 21.12.2021.Zaiko O.A., Konovalova T.V., Sebezhko O.I. [i dr.], Patent RU 2762614 C1. Sposob opredeleniya urovnya zheleza v pecheni svinei, Zayavka № 2021107856, Opubl. 21.12.2021. (In Russ.)Способ определения содержания марганца в печени свиней: пат. на изобретение RU 2791231 C1 / Зайко О.А., Назаренко А.В., Коновалова Т.В. [и др.]; заявл. № 2022109749; опубл. 06.03.2023.Zaiko O.A., Nazarenko A.V., Konovalova T.V. [i dr.], Patent RU 2791231 C1. Sposob opredeleniya soderzhaniya margantsa v pecheni svinei, Zayavka № 2022109749, Opubl. 06.03.2023. (In Russ.)Способ определения содержания железа в мышечной ткани свиней: пат. на изобретение RU 2804795 C1 / Петухов В.Л., Желтиков А.И., Зайко О.А. [и др.]; заявл. № 2023117592; опубл. 05.10.2023.Petukhov V.L., Zheltikov A.I., Zaiko O.A. [i dr.], Patent RU 2804795 C1. Sposob opredeleniya soderzhaniya zheleza v myshechnoi tkani svinei, Zayavka № 2023117592, Opubl. 05.10.2023. (In Russ.)Зайко О.А. Возможности неинвазивного in vivo прогнозирования уровней некоторых эссенциальных химических элементов в органах и тканях свиней // Теория и практика современной аграрной науки: сб. VII национальной (всерос.) науч. конф. с междунар. участием. – Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2024. – С. 362–366.Zaiko O.A., Teoriya i praktika sovremennoi agrarnoi nauki (Theory and practice of modern agricultural science), Collection of the VII national (All-Russian) scientifc conference with international participation, Novosibirsk, 2024, pp. 362–366. (In Russ.)Archer N.M., Brugnara C. Diagnosis of iron-defcient states // Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. – 2015. – Vol. 52, № 5. – P. 256–272.Archer N.M., Brugnara C., Diagnosis of iron-defcient states, Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences, 2015, Vol. 52, No. 5, pp. 256–272.Veterinary medicine: a textbook of the diseases of cattle, horses, sheep, pigs and goats / P.D. Constable, K.W. Hinchclif, S.H. Done, W. Grünberg. – China: Elsevier Health Sciences, 2017. – 2278 p.Constable P.D., Hinchclif K.W., Done S.H., Grünberg W., Veterinary medicine: a textbook of the diseases of cattle, horses, sheep, pigs and goats, China: Elsevier Health Sciences, 2017, 2278 p.Evans R.J. Porcine haematology: Reference ranges and the clinical value of the haematological examination in the pig // The Pig Journal. – 1994. – Vol. 32. – P. 52–57.Evans R.J., Porcine haematology: Reference ranges and the clinical value of the haematological examination in the pig, The Pig Journal, 1994, Vol. 32, pp. 52–57.Reference values of hematological, biochemical and endocrinological parameters in the blood of piglets aged 1 and 21 days / M. Cincović, M. Mirkov, I. Radović [et al.] // Contemporary Agriculture. – 2020. – Vol. 69, № 3–4. – P. 34–40.Cincović M., Mirkov M., Radović I. [et al.], Reference values of hematological, biochemical and endocrinological parameters in the blood of piglets aged 1 and 21 days, Contemporary Agriculture, 2020, Vol. 69, No. 3–4, pp. 34–40.Schalm’s veterinary hematology / M.B. Brooks, K.E. Harr, D.M. Seelig [et al.] (eds.). – USA: WileyBlackwell, 2022. – 4121 p.Brooks M.B., Harr K.E., Seelig D.M. [et al.], (eds.), Schalm’s veterinary hematology, USA: Wiley-Blackwell, 2022, 4121 p.Etaga H.O., Ndubisi R.C., Oluebube N.L. Efect of multicollinearity on variable selection in multiple regression // Science Journal of Applied Mathematics and Statistics. – 2021. – Vol. 9, № 6. – P. 153.Etaga H.O., Ndubisi R.C., Oluebube N.L., Efect of multicollinearity on variable selection in multiple regression, Science Journal of Applied Mathematics and Statistics, 2021, Vol. 9, No. 6, pp. 153.Мастицкий С., Шитиков В. Статистический анализ и визуализация данных с помощью R. – М.: ДМК-Пресс, 2015. – 496 с.Mastitsky S., Shitikov V., Statisticheskii analiz i vizualizatsiya dannykh s pomoshch’yu R (Statistical analysis and visualization of data using R), Moscow: DMK-Press, 2015, 496 p. (In Russ.)Emmert-Streib F., Dehmer M. Evaluation of regression models: Model assessment, model selection and generalization error // Machine learning and knowledge extraction. – 2019. – Vol. 1, № 1. – P. 521–551.Emmert-Streib F., Dehmer M., Evaluation of regression models: Model assessment, model selection and generalization error, Machine learning and knowledge extraction, 2019, Vol. 1, No. 1, pp. 521–551.Kuha J. AIC and BIC: Comparisons of assumptions and performance // Sociological Methods & Research. – 2004. – Vol. 33. – P. 188–229Kuha J., AIC and BIC: Comparisons of assumptions and performance, Sociological Methods & Research, 2004, Vol. 33, pp. 188–229.Baguley T. Serious Stat: A guide to advanced statistics for the behavioral sciences. – Switzerland: ‎Springer, 2012. – 830 p.Baguley T., Serious Stat: A guide to advanced statistics for the behavioral sciences, Switzerland: ‎Springer, 2012, 830 p.Нарожных К.Н. Модели прогнозирования уровня цинка в мышечной ткани крупного рогатого скота // Изв. Тимирязевской сельскохозяйственной академии. – 2023. – № 1. – С. 89–103.Narozhny`x K.N., Modeli prognozirovaniya urovnya tsinka v myshechnoi tkani krupnogo rogatogo skota, Izvestiya Timiryazevskoi sel’skokhozyaistvennoi akademii, 2023, No. 1, pp. 89–103. (In Russ.)Нарожных К.Н. Математическое моделирование уровня марганца в мышечной ткани крупного рогатого скота // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2023. – Т. 53, № 4. – С. 81–92.Narozhny`x K.N., Matematicheskoe modelirovanie urovnya margantsa v myshechnoi tkani krupnogo rogatogo skota, Sibirskii vestnik sel’skokhozyaistvennoi nauki, 2023, Vol. 53, No. 4, pp. 81–92. (In Russ.)Narozhnykh K.N. Prediction models of iron level in beef muscle tissue toward ecological well-being // Global Journal of Environmental Science and Management. – 2023. – Vol. 9, № 4. – P. 833–850.Narozhnykh K.N., Prediction models of iron level in beef muscle tissue toward ecological well-being, Global Journal of Environmental Science and Management, 2023, Vol. 9, No. 4, pp. 833–850.Способ определения содержания железа в мышечной ткани рыбы: пат. на изобретение RU 2761045 C1 / Рявкина К.С., Коновалова Т.В., Себежко О.И. [и др.]; заявл. № 2021103652; опубл. 02.12.2021.Ryavkina K.S., Konovalova T.V., Sebezhko O.I. [i dr.], Patent RU 2761045 C1. Sposob opredeleniya soderzhaniya zheleza v myshechnoi tkani ryby, Zayavka № 2021103652, Opubl. 02.12.2021. (In Russ.)Способ оценки содержания меди в печени овец: пат. на изобретение RU 2765236 C1 / Саурбаева Р.Т., Андреева В.А., Климанова Е.А. [и др.]; заявл. № 2021106117; опубл. 26.01.2022.Saurbaeva R.T., Andreeva V.A., Klimanova E.A. [i dr.], Patent RU 2765236 C1. Sposob otsenki soderzhaniya medi v pecheni ovets, Zayavka № 2021106117, Opubl. 26.01.2022. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.