CC BY
54
ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ НА АКТИВНОСТЬ ОРГАНОВ ЛЕЙКОПОЭЗА В
М.А. ДЕРХО (фото), доктор биологических наук, П.А. СОЦКИЙ, аспирант, Уральская ГАВМ Ключевые слова: лейкоциты,
Разнообразные природные условия России в разной степени благоприятны для жизни человека и животных. Это определяется не только географическими и климатическими особенностями, но и уровнем техногенной нагрузки на территории.
В Челябинской области г. Магнитогорск характеризуется чрезмерной концентрацией промышленных предприятий, среди которых основным является ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Промышленной инфраструктурой города выбрасывается в атмосферу большое количество ксенобиотиков. Магнитогорск включён в список городов России с наибольшим уровнем загрязнения воздуха [1], который оценивается как очень высокий и очень неблагоприятный для здоровья человека и животных.
Поэтому в данной зоне очень актуальна проблема изучения пределов ус-
ОРГАНИЗМЕ БЫЧКОВ
бычки, природная среда.
тойчивости организма животных, а также характера реакции его физиологических систем на воздействие различных антропогенных факторов.
Цель исследований Оценка функциональной активности органов лейкопоэза в зависимости от возраста бычков, выращиваемых в зоне непосредственных атмосферных выбросов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Материалы и методы исследований Экспериментальная часть работы выполнена в 2007-2008 годах на базе частного фермерского хозяйства, расположенного в левостороннем пригороде г. Магнитогорска (п. Димитрова) в зоне выбросов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Объектом исследования служили бычки чёрно-пестрой породы, из которых по принципу приближенных аналогов была сформи-
457100, Челябинская обл., г. Троицк, ул. Гагарина, 13; тел. 8-9080471030___________
рована опытная группа (n=5). Животные находились в одинаковых условиях кормления и содержания.
Материалом исследований служила кровь 10-суточных, 1-, 3-, 6-, 9-, 12-, 15-и 18-месячных животных, в которой определяли морфологические показатели общепринятыми методами, валовое содержание свинца и никеля - методом атомно-абсорбционной спектрофото-метрии. Анализ крови выполнен в лаборатории АНО «МСЧ АГ» и ОАО «ММК».
С целью оценки уровня циркуляции металлов в крови животных рассчитывали индекс загрязнения вещества по формуле:
ИЗВ = Ci : ПДЮ,
где Ci - концентрация тяжёлого металла в крови;
Leukocytes, bulls, environment.
№ 4 (70), 2010 г.
Аграрный вестник Урала
87
ПДК1 - предельно допустимая концентрация металла в крови.
При этом в качестве величины ПДKi использовали верхнее значение референтного интервала содержания элементов в крови крупного рогатого скота [2].
Экспериментальный цифровой материал обработан общепринятыми методами вариационной статистики с использованием ПК и табличного процессора Microsoft Ехсе1 2003.
Результаты исследований Согласно данным Магнитогорской лаборатории по мониторингу за состоянием природной среды, загрязнение атмосферного воздуха в г. Магнитогорске характеризуется индексом загрязнения атмосферы, равным 31,2-53,1 в зависимости от сезона года и района исследования.
Конечно, количественно оценить воздействие на организм животных всех загрязнителей, содержащихся в воздухе, невозможно. Поэтому нами в качестве примера воздействия ксенобиотиков на живые организмы выбраны тяжёлые металлы (свинец и никель), об уровне которых судили по их концентрации в крови.
Динамика тяжёлых металлов
Результаты наших исследований показали, что свинец и никель содержатся уже в крови 10-суточных бычков. При этом уровень свинца превышает нижнюю границу референтной величины, а вот никеля - не достигает её (табл. 1). Считаем, что наличие РЬ и N в крови телят свидетельствует о том, что, во-первых, данные элементы накапливаются в организме животных ещё во время внутриутробного развития, так как могут проникать через плаценту в плод, во-вторых, поступают в составе молока матерей.
Уровень металлов в крови бычков увеличивается с возрастом. Однако наиболее резко их концентрация возрастает у 3-месячных бычков; содержание свинца увеличивается в 3,51; никеля - в 4,37 раза. Вероятно, это обусловлено переходом с молочного на молочно-растительный тип кормления.
О функциональной активности органов лейкопоэза и кинетике пролиферативных процессов судили по концентрации циркулирующего пула лейкоцитарных клеток [3].
Содержание лейкоцитов в крови животных уменьшалось с возрастом, что можно расценивать как снижение
Таблица 1
в крови животных (п=5), Х±Эж
Ветеринария
уровня защитных сил организма. Исключение - возраст 3 месяца, в котором отмечено незначительное увеличение их количества (на 13,2%). В целом возрастные колебания лейкоцитов в крови бычков соответствовали границам физиологической нормы.
Лейкоциты в периферической крови циркулируют в виде гранулоцитов (эози-нофилы, базофилы, нейтрофилы) и агра-нулоцитов (лимфоциты, моноциты), которые обладают различной биологической активностью в организме животных [3]. Значение индекса Гра/Агра, отражающего соотношение гранулоцитов и аг-ранулоцитов, уменьшается с возрастом животных за счёт увеличения общего количества агранулоцитов. Наиболее резкое изменение баланса между лейкоцитарными клетками отмечено в возрасте 3 месяцев. Следовательно, с возрастом в крови животных уменьшается количество подвижных лейкоцитов, обладающих способностью фагоцитировать, разрушать и/или убивать микроорганизмы в зависимости от агента и линии гранулоцитов.
Более детально характеризовать данные изменения можно по динамике отдельных клеток, составляющих общий пул лейкоцитов в крови.
Количество эозинофилов в крови бычков колебалось в пределах границ физиологической нормы в течение всего периода исследований. Исключение составляет возраст 3 и 6 месяцев, когда отмечено снижение их уровня ниже границы физиологической нормы в 2,142,5 раза, что однозначно можно интерпретировать как эозинопению. Её наличие свидетельствует о действии на организм бычков внешнего раздражителя. В нашем эксперименте его роль выполняет уровень антропогенной нагрузки в виде тяжёлых металлов.
Уровень палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов в крови животных был меньше нижней границы физиологической нормы или иногда достигал её в зависимости от возраста (табл. 2). Однако в крови 3-месячных животных резко падает концентрация сегментоядерных клеток. Считаем, что основной причиной нейтропении в данном возрасте является возрастание токсической нагрузки на организм бычков, обусловленной избыточным поступлением тяжёлых металлов.
Содержание лимфоцитов в периферической крови бычков во все возрастные периоды колебалось в пределах верхней границы физиологической нормы. В 3-месячном возрасте происходит резкое увеличение их концентрации, что больше верхней границы физиологической нормы на 11,5% (табл. 2). Следовательно, организм животных в данном возрасте снижение концентрации нейт-рофилов и ослабление фагоцитарной активности крови компенсирует увеличением лимфоцитов. Это подтверждается характером возрастной динамики моноцитов, уровень которых постепен-
Возраст, мес. Элемент, мкмоль/л
свинец ИЗВ никель ИЗВ
10 сут. 0,35±0,01 0,28±0,009 1,12±0,11 0,10±0,004
1 0,45±0,013 0,36±0,011 1,46±0,09 0,17±0,003
3 1,23±0,026* 0,99±0,022* 4,90±0,35* 0,57±0,013*
6 1,36±0,023* 1,09±0,02* 5,40±0,80* 0,63±0,028*
9 1,41 ±0,02* 1,14±0,014* 5,44±0,85* 0,63±0,030*
12 1,43±0,019* 1,16±0,015* 5,88±0,92* 0,68±0,033*
15 1,45±0,021 * 1,17±0,017* 5,90±0,74* 0,68±0,026*
18 1,46±0,02* 1,18±0,02* 5,88±0,83* 0,68±0,029*
Референтная величина 0,24-1,24 1,72-8,62
Примечание: * - р<0,001 по отношению к 10-суточному возрасту; референтная величина приводится по Г.В. Мещеряковой (2007).
Таблица 2
Лейкограмма крови бычков (п=5), Х±бх
Лейкограмма, %
Возраст, WBC, гранулоциты агранулоциты Г ра/Агра ПС
мес. 109/л EOS нейтрофилы LYM MONO
палоч. се гм.
10 сут. 8,66± 3,60± 1,80± 24,60± 62,20± 6,80± 0,43± 3,23±
0,22 0,51 0,37 0,51 0,66 0,66 0,017 0,09
1 8,60± 3,20± 1,40± 25,60± 61,00± 8,80± 0,43± 3,16±
0,19 0,37 0,24 0,75 1,14 0,80 0,019 0,07
3 9,80± 1,40± 1,20± 9,20± 83,60± 4,60± 0,13± 9,17±
0,38 0,24* 0,0 0,86* 1,04* 1,04* 0,014* 0,45*
6 5,50± 1,20± 1,00± 21,00± 72,80± 4,00± 0,30± 6,53±
0,27* 0,20* 0,00 0,95 0,92* 0,71* 0,017* 0,15*
9 4,68± 6,80± 1,20± 20,00± 72,60± 1,40± 0,39± 8,44±
0,36* 0,37* 0,20 0,94* 1,50* 0,24* 0,02 0,39*
12 4,58± 8,00± 1,00± 19,00± 72,00± 1,40± 0,37± 8,97±
0,30* 0,71* 0,00 1,00* 1,18* 0,25* 0,025 0,36*
15 4,38± 6,60± 1,00± 17,60± 71,60± 1,80± 0,37± 9,82±
0,32* 0,74* 0,00 0,92* 0,96* 0,37* 0,018* 0,18*
18 4,64± 7,20± 1,20± 17,40± 76,60± 1,80± 0,35± 9,81 ±
0,35* 1,24* 0,20 0,98* 0,87* 0,37* 0,012* 0,39*
Физ. норма 4,5-12,0 3-20 2-5 20-35 40-75 2-7
П римечание: WBC - лейкоциты; EOS - эозинофилы; LYM - лимфоциты; MONO -моноциты; Гра/Агра - гранулоциты/агранулоциты; ПС - показатель состояния: * -р<0,05-0,001 по отношению к 10-суточному возрасту; физиологическая норма по М.А. Медведевой (2008).
88
Аграрный вестник Урала
№ 4 (70), 2010 г.
Ветеринария
но снижается, что, вероятно, направлено на поддержание биосинтеза и функциональной активности лимфоцитов.
Следовательно, в возрасте 3 месяцев отмечается изменение соотношения между лейкоцитарными клетками, которое проявляется в виде эозинопении, нейтропении и лимфоцитоза. Для оценки функциональной активности органов лейкопоэза, характеристики соотношения между клетками белого ряда, а также для подтверждения воздействия раздражающего фактора в виде тяжёлых металлов на них предлагаем рассчитывать показатель состояния по формуле:
ПС = к (е + I + т : п Ц, где ПС - показатель состояния; к - нормализующий коэффициент, равный 10;
е, I, т, п - количество эозинофилов, лимфоцитов, моноцитов, нейтрофилов (соответственно) в лейкограмме в %;
I - количество лейкоцитов, 1012/л [4],
абсолютная величина которого находится в обратной зависимости от выраженности состояния их напряжения.
Возрастная динамика ПС показала, что его уровень в 3-месячном возрасте увеличивается в 2,9 раза (р<Г0,001) и колеблется в данных границах до конца периода исследований. Это, с одной стороны, подтверждает наличие воздействия раздражителя на органы лейкопо-эза бычков в возрасте 3 месяцев, что сопровождается изменением их функциональной активности в виде нарушения соотношения между лейкоцитарными клетками, которое характерно для стрессорного ответа. С другой стороны, она указывает на то, что органы лейко-поэза находятся начиная с 3-месячного возраста в напряжённом состоянии, что требует от организма мобилизации всех его ресурсов, к которым относится и необходимый пластический материал, и пул лейкоцитарных клеток, и энергетическое обеспечение.
Следовательно, увеличение значения ПС отражает степень напряжённости системы лейкопоэза, которая обеспечивает, во-первых, приспособление организма бычков к уровню поступления загрязнителей в виде тяжёлых металлов, во-вторых, позволяет ему поддерживать физиологическое состояние, характерное для данного уровня антропогенной нагрузки.
Таким образом, результаты оценки функциональной активности лейкопоэза по концентрации циркулирующего пула лейкоцитарных клеток показали, что в возрасте 3 месяцев факторы природной среды в виде тяжёлых металлов оказывают стрессовое воздействие на систему лейкопоэза, что сопровождается изменением их пролиферативной функции в виде нарушения соотношения между гранулоцитами и агранулоцитами. Оценить степень изменения и глубину воздействия стрессорного фактора можно по значению показателя состояния.
Литература
1. Экологическое состояние территорий России / В. П. Бондарев, Л. Д. Долгушин, Б. С. Залогин [и др.]. М. : Академия, 2004. 128 с.
2. Мещерякова Г. В. Особенности обменных процессов у коров в условиях Среднего Поволжья и пути их коррекции : дис. ... канд. биол. наук. Троицк : УГАВМ, 2007. 190 с.
3. Джексон М. Л. Ветеринарная клиническая патология / пер. с англ. Т. Лисицыной. М. : Аквариум-Принт, 2009. 384 с.
4. Дерхо М. А, Концевая С. Ю. Прогнозирование течения репаративного процесса при чрескостном остеосинтезе // Ветеринария. 2004. № 2. С. 53-56.
