CC BY
42
8. Пантелеев П.В. Строение и биологические функции р-шпилечных антимикробных пептидов / П.В. Пантелеев [и др.] // Acta Naturae. 2015. Т. 7. № 1 (24). С. 39-50.
9. Antimicrobial activity of the indolicidinderived novel synthetic peptide In-58 / A.S. Vasilchenko [et al.] // J. Pept. Sci. 2017. Vol. 23. P. 855-863.
10. Wiegand I., Hilpert K., Hancock R.E.W. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances // Nature protocols. 2008. Vol. 3(2). P. 163-175.
11. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий: монография / О.В. Бухарин. М.: Медицина, 1999. 366 с.
12. Ашмарин И.П. Статистические методы в микробиологических исследованиях / И.П. Ашмарин, А.А. Воробьёв. Л.: Гос. изд-во мед. лит., 1962. 180 с.
13. Antimicrobial activity of novel synthetic peptides derived from indolicidin and ranalexin against Streptococcus pneumoniae / H.M. Jindal [et al.] // PLoS One. 2015. Vol. 10. No. 6. doi: 10.1371/journal. pone. 0128532.
14. In vitro activities ofmembrane-active peptides against gram-positive and gram-negative aerobic bacteria / A. Giacometti [et al.] // Antimicrob. Agents Chemother. 1998. Vol. 42(12). P. 3320-3324.
15. Tossi A., Sandri L., Giangaspero A. Amphipathic, alpha-helical antimicrobial peptides // Biopolymers. 2000. No. 55(1). P. 4-30.
Относительная масса селезёнки малой лесной мыши (Sylvaemus uralensis Pallas, 1811) как морфофизиологический критерий состояния системы крови и иммунитета в зоне влияния газоперерабатывающего завода*
Д.А. Боков, н.с, С.Г. Топурия, соискатель, ФГБОУ ВО Оренбургский ГМУ
Проблема увеличения абсолютной и относительной массы селезёнки самцов и самок всех возрастов у мелких млекопитающихиз естественных местообитаний продолжает дискутироваться в литературе [1—3].Остаются неясными причины, механизмы, экологическое и физиологическое значение данного феномена. Селезёнка у грызунов является жизненно важным органом. Спленэктомия у лабораторных животных (крыс, мышей) всегда приводит к быстрой гибели оперированных животных [4—6]. Это связано, вероятно, с нормальной постнатальной кроветворной активностью в органе, что является важным механизмом поддержания тканевого гомеостаза системы крови в целом, наряду с медуллярным гемопоэзом. Кроме того, следует отметить реактивную лабильность тканевых элементов селезёнки (ретикулярной стромы, лимфоидной и миелоидной тканей), изменчивость их клеточного состава (как количественно, так и качественно). Такие перестройки, как правило, соответствуют индукции компенсаторно-пластических процессов, способствующих адаптации системы крови и иммунитета к высоким уровням антигенной нагрузки и интенсификации метаболизма [7—9]. Селезёнка обладает достаточно высоким регенераторным потенциалом у лабораторных животных. При этом показан феномен спленозарезидуальной селезёночной ткани и формирование спленоидов, или добавочных селезёнок, в сальнике [6].
Как правило, изменения структуры селезёнки обусловлены этапом онтогенеза, иммунопатологией или повреждением кроветворения. Возрастные изменения характеризуются нарастанием инволютивных процессов: редукцией лимфоидной
ткани и микроциркуляторного русла, увеличением объёма стромы [4, 8]. Патологические процессы выражаются в последовательности деструктивных и компенсаторных процессов, итоговой декомпенсацией функций [5, 7].
Биология селезёнки у животных из естественных местообитаний остаётся недостаточно изученной. Большой практический интерес представляет критериальное значение лиенальной морфодина-мики при высоком напряжении средовых условий вследствие трансформации биогеоценозов или более масштабных экосистем. Повышенный радиационный фон, возрастание токсикогенного потенциала разных средовых объектов (водных, почвы, воздуха), деградация растительных сообществ и другие проблемы техногенного прессинга на живые объекты требуют верификации механизмов адаптации мелких млекопитающих и способов оценки эффективности достигаемых параметров приспособления. Физиология гомеостатически значимых для организма системы крови и иммунитета нуждается в дальнейшем изучении. Здесь актуально выяснение их адаптивного потенциала и установление его конкретных параметров, как имеющих прогностическое значение.
Цель исследования — установить величину индекса селезёнки малой лесной мыши в зоне влияния Оренбургского газзавода как статистически значимого индикатора средового напряжения на техногенно преобразованной территории; гистологически верифицировать соответствующие изменения лимфоидной и миелоидной тканей селезёнки в обоснование новых условий миело-поэза и иммуногенеза.
Материал и методы исследования. Выборки самцов и самок малой лесной мыши для исследования формировали из элементарных популяций,
* Работа поддержана грантом правительства Оренбургской области. Постановление № 472-п от 26.06.2017 г.)
населяющих лесополосы санитарно-защитной зоны Оренбургского газзавода (СЗЗ ОГПЗ) и экологически благоприятных — контрольных — местообитаний (Саракташский район Оренбургской области). Радиус СЗЗ ОГПЗ обоснован в проекте завода и не превышает 5 км (письмо управления Роспотребнадзора по Оренбургской области № 08-8055 от 02.09.2014 г.). Исследование проводили с апреля по декабрь в период 2004—2009 гг. Местность обследовали методом линейного тран-секта с экспонированием в ночное время по 50—100 давилок Геро со стандартной приманкой. Всего было отработано 2325 ловушко-суток в СЗЗ ОГПЗ и 1073 — на контрольной территории.
Для гистологических исследований забирались селезёнки половозрелых самцов и самок: 219 органов самцов и 182 органа самок в СЗЗ ОГПЗ, а также 144 селезёнки самца и 110 селезёнок самок из фоновой территории.
В соответствии со стандартным протоколом гистологической техники материал фиксировали в 10-процентном нейтральном формалине, отмывали от фиксатора и обезвоживали, заключали в парафин. Серийные срезы изготавливались на ротационном микротоме с последующей окраской гематоксилином Майера и эозином. Количественный анализ тканевой динамики выполнили с использованием окулярной сетки Автандилова (225 точек плотности). Цифровые данные обработали статистическими параметрическими методами. Уровень значимости принят на уровне не больше 5%.
Результаты исследования. Гистологическое строение селезёнки малой лесной мыши соответствует в основном нескольким уровням морфодинамики лимфоидной ткани. Во-первых (I тип), это обычная организация белой пульпы, представленной множеством лимфоидных узелков (рис. 1). При этом одной из особенностей нормальной селезёнки лесной мыши является большое количество лимфо-идных узелков, приходящихся на любую условную
единицу площади органа. Среди лиенальных им-мунопоэтических гистионов здесь встречаются как индуцированные, так и неиндуцированные узелки при ст = 50%. Во-вторых (II тип), нередко обнаруживаются зверьки, у которых лимфоидная ткань в селезёнке резко редуцирована и представлена диффузным распределением лимфоцитов в красной пульпе. В-третьих (III тип), следует выделить животных с гиперплазированными лимфоидными узелками селезёнки (рис. 2), увеличением количества узелков и доли их вторичных форм. Кроме того, верифицирован такой тип (IV) структуры лимфоидной ткани селезёнки, когда происходит нарушение её пространственной организации при агрегации и слиянии множества лимфоидных узелков (рис. 3).
В селезёнке всегда наблюдается кроветворная активность (рис. 4). В красной пульпе обнаруживаются все ростки миелопоэза: эритробластические островки, островки гранулоцитопоэза и развитие мегакариоцитов.
В группировках зверьков из СЗЗ ОГПЗ формируются значимые доли самцов и самок с патологически изменёнными селезёнками (II и IV тип). Это отражается на статистике изменчивости безразмерного критерия — индекса селезёнки. По данным дисперсионного анализа, в группах половозрелых самцов СЗЗ ОГПЗ величина девиации почти на 40% ^=2,57^0,01= 1,33; для Р<0,01), а в группах самок почти на 50% ^=2,06 > F0J01 = 1,43; для Р < 0,01) выше, чем у зверьков фоновой территории. Очевидно, что показанные уровни варьирования связаны с особенностями распределения массы селезёнки в популяции, когда накапливаются доли зверьков, у которых лимфоидная ткань в селезёнке либо аплазирована (селезёнки с низкой массой), либо гиперплазирована (селезёнки с большой массой). В контроле распределение веса селезёнок, вероятно, соответствует адаптивному диапазону активности системы иммунитета. Это понятно из
Рис. 1 - Гистологическое строение нормальной селезёнки малой лесной мыши: множество первичных и вторичных лимфоидных узелков и красная пульпа. Увел.: х100
Рис. 2 - Индуцированный лимфоидный узелок:
1 - центральная артерия; 2 -периартериальная муфта; 3 - герминативный центр; 4 - мантийная зона; 5 - маргинальная зона. Увел.: х200
ur f
v «i. #¡5f,
Зик19В2ЯВ1
Рис. 3 - Агрегация лимфоидных узелков белой пульпы. СЗЗ ОГПЗ. Увел.: х40
анализа накопления доли зверьков с реактивно-компенсаторной трансформацией лимфоидной ткани селезёнки (III тип). Недостоверное представительство доли животных, у которых селезёнка II или IV типа, обусловливает низкую величину изменчивости весовых параметров селезёнок.
Расчёт относительной массы селезёнки у самцов показал, что в СЗЗ ОГПЗ индекс органа достоверно выше, чем в контроле: 4,0±0,2 мг/кг и 3,1±0,1 мг/кг соответственно (t=4,10>t0,001=3,29; для Р < 0,001). В группах самок установлена лишь невыраженная тенденция увеличения индекса в импактной зоне по сравнению с интактной: 3,4±0,2 мг/кг и 3,2+0,1 мг/кг (t= 1,2; Р>0,05).
Параметры морфодинамики селезёнки малой лесной мыши зависят также от этапа онтогенеза. Относительная масса органа увеличивается у старых зверьков в сравнении с данными общей выборки. Так, на неблагоприятной территории индекс селезёнки у самцов с массой тела более 20,6 г возрастает более чем на 20%. Аналогичные расчёты получены и в популяциях контрольной зоны. Здесь индекс селезёнки у старых самцов увеличивается фактически на ту же величину — около 18%. Для самок определены менее выраженные (около 10%) изменения индекса селезёнки в возрастном аспекте, но характеризующие данный процесс как закономерный и статистически верифицируемый.
Выводы. Полученные в настоящем исследовании факты свидетельствуют о значении факторов газоперерабатывающего производства для системы крови и иммунитета самцов и самок малой лесной мыши. Однозначно установлено, что действие средовых условий санитарно-защитной зоны газ-завода обусловливает эпизоотию иммунопатологии в группировках мелких млекопитающих.
В основе всех процессов перестройки селезёнки, как вторичного иммунного органа, лежит разрастание лимфоидной и миелоидной тканей или, наоборот, угнетение иммуногенетической и кроветворной активности (по данным гистологического анализа).
Рис. 4 - Мегакариоцит в красной пульпе селезёнки.
Увел.: х400
Популяционно-статистические данные о величине относительной массы селезёнки и её изменчивости позволили обосновать критериальное значение индекса органа для индикации влияния всего комплекса факторов техногенной территории на систему крови и иммунитета. Это является основанием для рекомендации использования данного метода оценки физиологического состояния мелких млекопитающих при биомониторинге территорий, испытывающих негативное влияние промышленного загрязнения.
Возрастание уровня изменчивости относи -тельной массы селезёнки в импактной зоне соответствует общебиологической закономерности индукции адаптациогенеза в популяции, что можно расценивать как благоприятное условие для повышения уровня приспособленности малой лесной мыши к конкретному влиянию средовых факторов. Достоверный сдвиг параметров в импакте и нулевая вероятность частот в крайних классах, невыраженный уровень изменчивости могут свидетельствовать об обратном: об исчерпании адаптационных возможностей. Следовательно, проведённые расчёты являются информативными методами оценки физиологического состояния микромаммалий — индикаторных видов антропогенных ландшафтов.
Литература
1. Давыдова Ю.А., Мухачева С.В., Кшнясев И.А. Сплено-мегалия у мелких млекопитающих: распространённость и факторы риска // Экология. 2012. № 6. С. 446—456.
2. Демина Л.Л., Боков Д.А. Оценка эколого-морфологических параметров мелких млекопитающих в условиях техногенного воздействия // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. № 12. С. 21—26.
3. Оленев Г.В., Пасичник Н.М. Экологический анализ феномена гипертрофии селезёнки с учётом типов онтогенеза цикломорфных грызунов // Экология. 2003. № 3. С. 208—219.
4. Боков Д.А. Параметры функциональной морфологии селезёнки мелких млекопитающих и оценка условий перестройки системы крови и иммунитета при действии факторов газоперерабатывающего производства // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 5 (2). С. 327-332.
5. Боков Д.А., Шурыгина Е.И. Индекс селезёнки малой лесной мыши (Sylvaemus uralensis Pallas, 1811) и структурные факторы его динамики из группировок санитарно-защитной зоны Оренбургского газзавода // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Вып. 15. Сборник научных трудов. М.: РУДН, 2013. С. 283-286.
6. Мотуляк А.П. Структура органв ¡муннопсистеми тсля дп малих доз ютзуючого випромшювання / А.П. Мотуляк, В.Г. Черкасов, Л.О. Стеченко, В.А. Левицький. !вано-Фрак1вськ - Кипв: НМУ ¡м. О.О. Богомольця, 2008. 208 с.
7. Ермакова О.В., Материй Л.Д. Функциональная морфология кроветворной и эндокринной систем мелких млекопитающих при радиоактивном загрязнении в зоне Чернобыльской АЭС // Проблемы отдалённых эколого-генетических последствий радиационных инцидентов: Тоцкий ядерный взрыв: матер. межрегион. науч. конф. Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 2000. С. 25-32.
8. Родионова-Прочан О.А., Падеров Ю.М. Возрастные изменения гистологических показателей селезёнки красной полёвки в условиях техногенного воздействия // Морфология. 2004. № 4. С. 106.
9. Шурыгина Е.И., Боков Д.А. Морфофункциональная характеристика селезёнки малой лесной мыши (Sylvaemus uralensis Pallas, 1811) из места обитания санитарно-защитной зоны Оренбургского газоперерабатывающего завода // Животный мир Южного Урала и Северного Прикаспия: сб. статей. Оренбург: ОГПУ, 2014. С. 125-127.
Влияние йодида калия на активность аминотрансфераз в организме животных
Ю.А. Шамро, аспирант, М.А. Дерхо, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ
У животных гормоны щитовидной железы играют важную роль в формировании метаболического статуса организма, так как участвуют в регуляции каталитической активности ключевых ферментов обмена углеводов, белков, липидов и минеральных веществ. Основной причиной этого является сопряжённость синтеза, секреции и биологической активности тиреоидных гормонов со скоростью оборота белков, в том числе и каталитических, на всех этапах обмена, включая процессы транскрипции в клеточном ядре, рибосомальный синтез и распад [1].
Благодаря нейрогормональной регуляции ферментные системы очень быстро реагируют на действие различных факторов, изменяя свою активность, что отражается на скорости и направленности биохимических реакций. Следовательно, любые сдвиги в функциях физиологических систем организма имеют биохимическую основу [2-4]. Поэтому по изменчивости концентрации каталитических белков в биологических средах организма можно составить представление о метаболическом состоянии клеток органов и тканей и их реактивности при действии внешних факторов [5]. В частности, ферментные системы печени характеризуют скорость и направленность пластических и энергетических потоков, что обусловлено центральной ролью органа в общем обмене веществ [6].
Большое влияние на функциональную активность щитовидной железы и, как следствие, биологические эффекты гормонов оказывают соединения йода (например, йодид калия). При этом многие аспекты воздействия йодной соли на гормональный статус организма животных уже изучены [7-9], однако малоисследованными остаются вопросы её влияния на изменчивость ферментных систем внутренних органов и сопряжённости их концентрации с уровнем тиреоидных гормонов в крови.
В связи с этим целью нашей работы явилась оценка влияния кристаллического и коллоидного йодида калия на активность аминотрансфераз в
крови и печени лабораторных крыс во взаимосвязи с содержанием тиреоидных гормонов.
Материал и методы исследования. Экспериментальная часть работы выполнена на базе вивария и кафедры морфологии, физиологии и фармакологии Института ветеринарной медицины ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет» в 2015-2017 гг. Объектом исследования являлись самцы крыс линии Вистар с массой тела 210-230 г, которые содержались в стандартных условиях вивария при естественном освещении.
Для проведения эксперимента были сформированы четыре опытные группы (n = 7). В I гр. (контрольной) животные содержались на стандартном пищевом и водном рационе. Во II, III, IV опытных группах рацион кормления обогащали йодидом калия в течение 30 суток. В корм животных II гр. препарат йода задавали в кристаллическом состоянии в суточной дозе 10 мг на 1 кг живой массы, III и IV гр. — в коллоидном состоянии в суточной дозе 10 и 5 мг на 1 кг живой массы соответственно.
Материал для исследования (кровь, печень) получали после декапитации крыс, которую проводили под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ ЕЕС) и Хельсинкской декларации, до начала эксперимента (фон) и через 30 сут. после начала дачи йодида калия. Печень перфузировали охлаждённым физраствором, гомогенизировали в среде выделения, содержащей 0,005н Tris, 0,1н КС1 в соотношении 1: 100. Полученный гомогенат центрифугировали и для исследований использовали супернатант [2—4, 10].
В супернатанте гомогената печени и плазме крови определяли активность аланинаминотранс-феразы (АлАТ) и аспартатаминотрансферазы (АсАТ) колориметрическим методом, используя готовые наборы реагентов «ЭКО-сервис». В печени активность ферментов рассчитывали на 1 г влажной ткани. Дополнительно в плазме крови определяли концентрацию свободного тироксина (сТ4), трийодтиронина (сТ3), иммуноферментным методом в микропланшетном формате с помощью
