Несомненный интерес вызывают современные представления о воздействии экологических факторов на организм сельскохозяйственных животных, в том числе влияние неблагоприятной окружающей среды на иммунитет, развитие и сохранение здоровья молодняка. Иммунная система – как индикатор, чутко реагирует на все изменения условий окружающей среды, включая техногенные [1, 2, 4, 5, 8, 10].
Изучение влияния экологических факторов на развитие иммунного ответа и, особенно, на гуморальное звено, определение концентрации иммуноглобулинов и β-лимфоцитов у молодняка крупного рогатого скота, содержащегося в условиях загрязнения внешней среды тяжелыми металлами и установление взаимосвязи между концентрацией иммуноглобулинов, В-лимфоцитами и степенью техногенного загрязнения является актуальной задачей.
Введение
Одной из важнейших функций системы иммунитета является обеспечение целостности и поддержание постоянства гомеостаза на генетическом и молекулярном уровне в течение всей жизни животного [6, 7].
В процессах адаптации животных к условиям внешней среды обитания система иммунитета играет ключевую роль. В многочисленных исследованиях показано, что длительное воздействие техногенных факторов на организм приводит не только к изменению морфоструктурного состава клеточного звена иммунитета, но и влияет на функционирование иммунной системы в целом [2, 3].
Отмечено, что у сельскохозяйственных животных, содержащихся на экологически неблагополучных территориях, мобилизуются многочисленные резервные механизмы иммунной системы, повышен риск поломок и нарушений иммунорегуляции, наблюдается снижение общей резистентности организма, а в ряде случаев развиваются экологически обусловленные вторичные иммунодефицитные состояния [2, 3, 4].
Гуморальное звено иммунитета является преобладающим, его характеризуют β-лимфоциты, а также иммуноглобулины разных классов IgM, IgG, IgE, IgA [5, 9, 10].
Определение количества β-лимфоцитов и уровня иммуноглобулинов основных классов в сыворотке крови при воздействии экотоксикантов, является важной оценкой адаптационных возможностей организма животных. В связи с этим изучение роли экологических факторов окружающей среды на гуморальный иммунитет телят, весьма актуально.
Цель нашей работы заключалась в установке взаимосвязи между показателями гуморального иммунитета (β-лимфоцитами), концентрацией иммуноглобулинов и степенью техногенного загрязнения.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены в Уральском научно-исследовательском ветеринарном институте ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН, в лаборатории иммунологии и патобиохимии, в рамках Государственного задания ФАНО России 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».
Научно-исследовательские опыты проводили в сельскохозяйственных организациях Свердловской области.
Отбор модельных сельскохозяйственных предприятий осуществляли с учетом техногенного воздействия на организм животных, учитывали технологию содержания и кормления животных.
1-я группа – сельскохозяйственные организации, расположенные на территории ВУРСа (с остаточным уровнем загрязнения по стронцию-90 от 1 до 2 Ки на км2) и крупных металлургических предприятий.
2-я группа – сельскохозяйственные организации, расположенные на территории крупных промышленных предприятий.
3-я группа – сельскохозяйственные организации, расположенные на территории относительного экологического благополучия (контрольные).
Для оценки состояния иммунной системы крупного рогатого скота из различных по экологической характеристике территорий были подобраны группы телят 8-ми месячного возраста, по 25–30 голов из каждой территории.
Иммуногематологические исследования включали определение абсолютного и относительного содержания β-лимфоцитов в крови животных, содержание сывороточных иммуноглобулинов основных классов G и М – методом радиальной иммунодиффузии по Manhini.
Учет результатов иммунологических исследований проводили визуально на микроскопе Micros (Австрия). Статистический анализ данных обработан математически на PC Pentium с помощью программы «Statistica 10.0».
Результаты исследований
Анализируя показатели гуморального звена иммунной системы у молодняка крупного рогатого скота, следует отметить, что у телят 8-ми месячного возраста из 1-й группы (зона одновременного влияния радионуклидов и выбросов промышленных предприятий) и 2-й группы (хозяйства, расположенные на территории крупных промышленных предприятий), относительное и абсолютное количество β-лимфоцитов в периферической крови составляло 19,5 % (0,71 × 109 в 1мкл) и 18,96 % (0,65 × 109 в 1 мкл), что на 20,14 % и 17,87 % меньше, чем у животных из группы контроля 23,74 (0,80 × 109 в 1 мкл) и указывает на снижение продукции β-лимфоцитов под влиянием негативных факторов (Рис. 1).
Иммуноглобулины являются составной частью гуморальной иммунной системы. У животных идентифицированы три основных класса иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgA отличающихся по физико-химическим и иммунологическим свойствам. В нашей работе мы проводили изучение содержания IgM, IgG в периферической крови телят из разных экологических территорий.
Иммуноглобулины M являются антителами острого периода иммунного ответа, синтезируются плазматическими клетками для распознавания и уничтожения патогена.
У телят 1-й группы (территории одновременного влияния радионуклидов и выбросов промышленных предприятий) количество IgM составляло 1,33 г/л, во 2-й группе (сельскохозяйственные предприятия, расположенные на территории крупных промышленных предприятий) – 3,64 г/л, в 3-й (контрольной группе) – 2,17 г/л.
Наибольший показатель содержания IgM во 2-й группе – 3,64 г/л, он 2,74 раза больше, чем в 1-й группе и в 1,68 раз, чем в 3-й. У телят 1-ой группы количество IgM меньше на 38,7 %, чем в группе контроля (Рис. 2).
Полученные данные свидетельствуют о напряжении иммунной системы, которое связанно с негативным воздействием на организм телят тяжелых металлов и малых доз радиации.
Иммуноглобулины G являются более специфическими антителами, чем IgМ, они начинают синтезироваться в более поздней фазе, после периода преобладания IgМ, и первоочередным качеством у них является распознавание антигена. Количество IgG во 2-й и 3-й группах было одинаково и составляло 28,39 г/л. В зоне одновременного влияния радионуклидов и выбросов промышленных предприятий (первая группа) оно было повышено на 4,58 % (29,41 г/л) по сравнению со 2-й и 3-й группами, что свидетельствует о начале синтеза антител в период хронической интоксикации организма.
Выводы
Проведенные исследования установили, что экологические факторы оказывают негативное влияние на развитие гуморального звена иммунитета, которое является мишенью для большого числа техногенных ксенобиотиков.
На территориях интенсивного промышленного загрязнения и зоны радиоактивного загрязнения в периферической крови телят содержание абсолютного и относительного количества β-лимфоцитов было ниже в 1,2 раза и на 23 % соответственно (19,46 % и 0,71 тыс./мкл); количество иммуноглобулинов M снижено в 1,63 раза (1,33 г/л), а IgG – на 3,6 % (29,41 г/л).
Для территорий, характеризующихся промышленным загрязнением в периферической крови телят, содержание абсолютного и относительного количества β-лимфоцитов увеличено в 1,25 раза и на 12,6 % (18,96 % и 0,65 тыс./мкл); количество иммуноглобулинов M увеличено в 1,68 раза (3,64 г/л), а количество IgG соответствует содержанию на территории относительного экологического благополучия (28,39 г/л).
Таким образом, результаты иммунологических исследований свидетельствуют о том, что экологические факторы влияют на функционирование иммунной системы и способствуют развитию иммунодефицитного состояния. Концентрация иммуноглобулинов классов М и G и количество β-лимфоцитов зависят от степени техногенного загрязнения. Длительное воздействие ксенобиотиков супрессирует адаптационные механизмы, приводит к деструкции иммунной системы, оказывает негативное влияние на развитие иммунного ответа, что проявляется в снижении интенсивности иммунного ответа и синтезе иммуноглобулинов.
Авторы
И. А. Шкуратова, доктор ветеринарных наук, профессор, директор ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», («УрФАНИЦ УрО РАН»), Екатеринбург
Н. А. Верещак, доктор ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник с исполнением обязанностей заведующей лаборатории иммунологии и патобиохимии, «УрФАНИЦ УрО РАН», Екатеринбург
С.В. Малков, старший научный сотрудник, кандидат ветеринарных наук «УрФАНИЦ УрО РАН», Екатеринбург
Библиографические ссылки
1. Бодрова О. С. Оценка коррекции иммунного статуса коров с высоким уровнем молочной продуктивности // В сборнике: Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц. 2010. С. 439–442.
2. Донник И. М. Особенности адаптации крупного рогатого скота к неблагоприятным экологическим факторам окружающей среды // Ветеринария Кубани. 2009. № 5. С. 16 – 17.
3. Значение циркулирующих иммунных комплексов для оценки популяционного здоровья крупного рогатого скота в зоне с напряженной экологической обстановкой / А. П. Порываева [и др.] // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. 2017. № 2. С.83–87.
4. Иммуноморфологические показатели животных в разных экологических зонах Уральского региона: учебное пособие / А.И. Белоусов [и др.]. Екатеринбург, 2007. 19 с.
5. Иммунофизиология / В. А. Черешнев [и др.]. Екатеринбург: УрО РАН. 2002. 269 с.
6. Кетлинский С. А., Симбирцев А. С. Цитокины. СПб.: «Фолиант», 2008. 550 с.
7. Ройт А. Основы иммунологии // пер. с англ. М.: Мир, 1991. С. 328.
8. Соколова О. В., Зайцева О. С., Белоусов А. И. Характеристика иммунного статуса высокопродуктивных коров и его влияние на формирование иммунной системы молодняка // В сборнике: Современные проблемы и инновационные подходы к диагностике, лечению и профилактике болезней животных и птиц. 2012. С. 214–217.
9. Структура и функции иммунной системы: учебное пособие / Хаитов Р. М. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. 280 с.
10. Klobasa, F. Werhahn E., Buttler J. E. Regulation of humoral immunity in the pigeelet by immunologlobulinus of material origin // Res. vet. Sci. 1981. v. 31. № 2. P. 195–206.
