Результатами многочисленных исследований установлено, что токсические ксенобиотики воздействуют на организм на всех уровнях: клеточном, тканевом, органном и системном. На территории Среднего Урала в организме сельскохозяйственных животных накапливаются и депонируются значительные количества тяжелых металлов (ТМ) [2, 5, 8].
Введение
Согласно данным представленным Министерством природных ресурсов и экологии за период 2013–2017 гг. уровень антропогенной нагрузки на почвы Свердловской области по суммарному индексу загрязнения (Zc) почв ТМ составлял от Zc ≥16–32 до Zc ≥32–128 в различных округах области. Фоновые концентрации ТМ в почве превышают предельно допустимые значения по Pb в 3,5 раза, по Сr в 2,6 раза, по Сd в 3 раза, по Ni в 4,7 раза, по Со в 1,3 раза [2].
Через почвы ТМ поступают в растительные корма, являющиеся частью пищевых цепей, и таким образом они попадают в организм сельскохозяйственных животных [3]. Так, например показатели накопления ТМ в организме животных в среднем по области превышают предельно допустимую концентрацию (ПДК) по содержанию в мышцах Сd – на 40 %, Pb – на 12 %, а Zn в 2,2 раза; в печени – Cu в 3 раза, Zn – на 27,7 %; в почках – Сd на 22 % [3].
Ксенобиотики, попадающие в организм животных, воздействуют на две группы клеток. К первой группе относятся клетки слизистых оболочек, на поверхности которых ксенобиотики осаждаются, а затем всасываются через клеточные мембраны слизистой, нарушая электролитный гомеостаз клеток, что приводит к их гибели, в результате чего токсические элементы попадают в межклеточное пространство, где всасываются в кровь.
В кровяном русле ксенобиотики воздействуют на вторую группу клеток красной и белой крови. Клетки белой крови участвуют в иммунологических реакциях организма, в том числе в реакции фагоцитоза, отвечающей за неспецифическую резистентность организма [3, 11, 12].
Цель исследования дать сравнительную оценку показателей неспецифической резистентности сельскохозяйственных животных содержащихся на территориях с экологическим напряжением.
Материалы и методы исследования
Исследование выполнено в Уральском научно-исследовательском ветеринарном институте в лаборатории иммунологии и патобиохимии отдела экологии и незаразной патологии ФГБНУ УрФАНИЦ УрОРАН в рамках Государственного задания по направлению 160 программы ФНИ государственных академий наук по теме №0773-2018-0002 «Разработать научно-обоснованную систему диагностики, профилактики и лечения незаразных болезней сельскохозяйственных животных и получения биологически полноценной и безопасной продукции животноводства».
Объект исследования: крупный рогатый скот (n=620) молочного направления в возрасте 4–5 лет в период лактации, свиньи (n=645) мясных пород в возрасте 7–9 месяцев. Животные содержались в сельскохозяйственных предприятиях Свердловской области, на территориях, относящихся к категориям «опасный уровень загрязнения» – Zc ≥32–128 и «умеренно опасный уровень загрязнения» – Zc ≥16–32.
Определение фагоцитарной активности (ФА) нейтрофилов и моноцитов крови проводили в опсоно-фагоцитарной реакции в модификации Смирнова П. Н. И соавторов. Учет реакции проводили на бинокулярном микроскопе Micros MCX 100 (Австрия) в мазках крови окрашенных по Романовскому-Гимза. Фагоцитарным индексом (ФИ) считали число поглощенных микробных клеток, в пересчете на один нейтрофил, от общего количества подсчитанных нейтрофилов [6, 7].
Статистический анализ полученных данных проводили на PC Pentium с использованием стандартного пакета Microsoft Office Excel 2010 по параметру среднего показателя.
Результаты исследований
Результаты исследований показателей, характеризующих состояние фагоцитарной реакции организма сельскохозяйственных животных, показал, что у крупного рогатого скота ФА чаще всего регистрировалась ниже уровня физиологической нормы, либо находилась на ее нижней границе. Так, в 19,8 % случаев у крупного рогатого скота ФА нейтрофилов и моноцитов в среднем составляла 51,2 ±6,2 %, что соответствовало физиологической норме; в 23,4 % случаев ФА регистрировалась в пределах нижней границы нормы – 45 %; в 56,8 % случаев ФА клеток была ниже в 1,2 – 1,5 раз и в среднем составляла 39,9 ±5,1 % (Рис. 1).
Как видно из рис. 1, аналогичные результаты были получены при иммунологическом исследовании крови свиней. У них в 41,5 % случаев – ФА была на нижней границе физиологической нормы и составляла 45 %; в 19,3 % – ФА была ниже физиологической нормы и в среднем составляла 42,5 ±2,5 % и только у 39,2 % животных ФА клеток определялась в пределах физиологической нормы и составляла 48,9 ±3,9 % (Рис. 1).
Поглотительная способность фагоцитов у крупного рогатого скота (ФИ) превышала показатели физиологической нормы. В 28,7 % случаев ФИ нейтрофилов и моноцитов в среднем составил 8,35 ±1,65 у.е., что соответствует физиологической норме; в 20 % случаев ФИ находился на верхней границе нормы и составил 10,0 у.е.; а в 51,3 % случаев ФИ был выше физиологической нормы и в среднем составил 10,35 ±0,35 у.е.
У свиней ФИ нейтрофилов и моноцитов крови в 100 % случаев находился в пределах физиологической нормы и составлял в среднем 6,95 ±0,35 у.е. (Рис. 2).
Зарегистрированные изменения в показателях характеризующих неспецифическую резистентность иммунной системы у обследованных сельскохозяйственных животных, вероятно, указывают на нарушение функциональной активности фагоцитарных клеток, вследствие чего регистрируется увеличение их поглотительной способности, что является компенсаторной реакцией при снижении ФА клеток.
Известно, что основной мишенью для ТМ служат биологические мембраны клеток, которые богаты функциональными группами, способными связывать ионы металлов. Воздействие ТМ на мембраны клеток зависит от природы металла, его концентрации и экспозиции. При этом любой ТМ в концентрациях превышающих ПДК оказывает токсическое воздействие и снижает устойчивость клеточных мембран [1, 8, 10]. Нарушение функциональной активности фагоцитарных клеток сельскохозяйственных животных содержащихся на территориях с экологическим напряжением вероятно связанно с токсическим и канцерогенным влиянием ТМ на биологические мембраны клеток крови, в том числе фагоцитарных клеток.
Выявленные различия в фагоцитарной функции нейтрофилов и моноцитов крови сельскохозяйственных животных могут являться следствием разной степени воздействия техногенных факторов на организм животных, что вероятно связано с технологией их содержания и кормления.
Организм крупного рогатого скота подвергается прямому негативному воздействию техногенных факторов через почву и воздух на выгульных площадках, а также опосредованному через корма. В свиноводческих предприятиях животные содержатся стационарно, и токсические вещества попадают в организм свиней в основном опосредованным путем. Следовательно, интенсивность антропогенной нагрузки на организм свиней ниже, что подтверждается проведенными нами исследованиями показателей фагоцитарной функции крови.
Полученные результаты оценки фагоцитарной реакции нейтрофилов и моноцитов крови крупного рогатого скота и свиней согласуются с данными проведенных исследований Донник И. М., Шкуратова И. А. (2009), что подтверждает высокий уровень адаптационных возможностей популяций сельскохозяйственных животных в условиях высокой техногенной нагрузки [4].
Выводы и предложения
Таким образом, крупный рогатый скот, в силу особенностей технологии их содержания и кормления, подвергается более интенсивному антропогенному воздействию окружающей среды, о чем свидетельствуют изменения в реакциях неспецифической резистентности организма. Интенсивность негативного антропогенного воздействия на организм свиней несколько ниже, что обусловлено стационарным методом их содержания.
Зарегистрированные изменения свидетельствуют о развитии под влиянием техногенных факторов на территории Свердловской области у сельскохозяйственных животных компенсаторно-приспособительных реакций, направленных на сохранение постоянства внутренней среды организма.
Авторы
Н. А. Верещак, доктор ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник с исполнением обязанностей заведующей лаборатории иммунологии и патобиохимии, ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук» («УрФАНИЦ УрО РАН»), Екатеринбург
О. Ю. Опарина, научный сотрудник лаборатории иммунологии и патобиохимии «УрФАНИЦ УрО РАН», Екатеринбург
Библиографические ссылки
1. Большой Д. В. Изучение распределения металлов между различными фракциями крови при экспозиции Zn, Cd, Mn и Pb in vitro // Актуальные проблемы транcпортной медицины. 2009. Т.18, № 4. С. 71–75.
2. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды в Свердловской области в 2016 году», Екатеринбург, 2017. Ч. I.
3. Динамика накопления тяжелых металлов в плодах и плаценте крупного рогатого скота при техногенном загрязнении / И. А. Шкуратова, Л. Н. Аристархова, А. А. Малыгина, О. А. Виноградова // Научные основы профилактики и лечения болезней животных: сборник науч. трудов. Екатеринбург. 2005. С. 574–578.
4. Донник И. М., Шкуратова И.А. Особенности адаптации крупного рогатого скота к неблагоприятным экологическим факторам окружающей среды // Ветеринария Кубани. 2009. № 5. С. 16–17.
5. Изучение уровня тяжелых металлов в организме при различных патологических состояниях, связанных с нарушением функционирования иммунной системы / С.В. Нотова, С.А. Мирошников, С.В. Лебедев, Г.В. Дубровина // Вестник ОГУ. 2009. № 6. С. 495–498.
6. Национальный стандарт российской федерации ГОСТ Р 53434- 2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики».
7. Панель наиболее информативных тестов для оценки резистентности животных / ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», Россельхозакадемия, Сиб. отд-ние, ГНУ ИЭВСиДВ ГНУ ВИЭВ; П. Н. Смирнов, Н. В. Ефанова. Новосибирск, 2007. 40 с.
8. Соколова О. В., Порываева А. П. Иммунологические параметры новорожденных телят, рожденных от коров-матерей с гестозом // В сборнике: Эколого-биологические проблемы использования природных ресурсов в сельском хозяйстве. 2017. С. 343–349.
9. Трусевич М. О. Изучение гемолиза эритроцитов под воздействием тяжелых металлов. // Экология человека и проблемы окружающей среды в постчернобыльский период: материалы респуб. научн. конф. Минск, 2009. С. 50–56.
10. Шкуратова И. А., Донник И. М. Накопление тяжелых металлов у крупного рогатого скота в онтогенезе в условиях техногенного загрязнения // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2008. № 11. С. 200–203.
11. Davidson T., Ke Q., Costa M. Transport of Toxic Metals by Molecular/Ionic Mimicry of Essential Compounds. – In: Handbook on the toxicology of metals / ed. By G.F. Nordberg et all. 3-d ed. Acad. Press. – London/New York/Tokyo, 2007. pp. 79–84
12. Paul W. E. Bridging Innate and adaptive Immunity // Cell. 2011. 147. P.1212–1215.
