CC BY
5
Герунов Т.В., Герунов В.И., Крючек Я.О., Тарасенко А.А., Лапухова В.А. Иммунотропные эффекты дельтаметрина и микотоксинов при сочетанном действии на организм животных// Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2022. - № 3 (30) июль - сентябрь - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2022/3/01022.pdf. - ISSN 2413-4066
Научная статья
УДК: 619:615.9:614.95
Иммунотропные эффекты дельтаметрина и микотоксинов при сочетанном действии на
организм животных
Т.В. Герунов, В.И. Герунов, Я.О. Крючек, А.А. Тарасенко, В.А. Лапухова
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск, Россия
Аннотация
Современное промышленное животноводство не исключает действия многих стресс-факторов на животных. Целью исследования была оценка морфологических изменений в органах иммунной системы у крыс при действии дельтаметрина и скармливании контаминированного микотоксинами корма в модельных условиях. Для проведения исследования было сформировано три группы крыс. Первая группа служила контролем, во второй крысы подвергались действию дельтаметрина, животные третьей группы на фоне действия дельтаметрина получали корм, контаминированный микотоксинами (афлатоксин В1, Т-2 токсин и охратоксин А). Наиболее выраженные иммунотоксические эффекты, свидетельствующие о развитии иммуносупрессии, отмечены в центральных и периферических органах иммунной системы у крыс третьей группы. Полученные результаты указывают на потенциальную опасность сочетанного действия токсикантов на организм животных.
Ключевые слова: синтетические пиретроиды, дельтаметрин, микотоксины, афлатоксин В1, Т-2 токсин, охратоксин А, тимус, селезенка, лимфатический узел.
Финансирование: работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых (МД-2435.2022.5.).
Original article
Immunotropic effects of deltamethrin and mycotoxins with combined action on the animal
organism
T.V. Gerunov, V.I. Gerunov, Ya.O. Kryuchek, A.A. Tarasenko, V.A. Lapukhova
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk, Russia
Abstract. Modern industrial animal husbandry does not exclude the effect of many stress factors on animals. The aim of the study was to evaluate morphological changes in the organs of the
® Герунов Т.В., Герунов В.И., Крючек Я.О., Тарасенко А.А., Лапухова В.А.
1
immune system in rats under the action of deltamethrin and feeding food contaminated with mycotoxins under model conditions. Three groups of rats were formed for the study. The first group served as a control, in the second group the rats were exposed to deltamethrin, the animals of the third group received food contaminated with mycotoxins (aflatoxin B1, T-2 toxin and ochratoxin A) against the background of the action of deltamethrin. The most pronounced immunotoxic effects, indicating the development of immunosuppression, were noted in the central and peripheral organs of the immune system in rats of the third group. The results obtained indicate the potential danger of the combined action of toxicants on the animal organism.
Keywords: synthetic pyrethroids, deltamethrin, mycotoxins, aflatoxin B1, T-2 toxin, ochratoxin A, thymus, spleen, lymph node.
Financial Support: the work was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for state support of young Russian scientists (MD-2435.2022.5.).
Противопаразитарные препараты являются обязательным компонентом в системе профилактики и лечения заболеваний у сельскохозяйственных животных [1]. Синтетические пиретроиды как средства борьбы с эктопаразитами животных давно доказали свою эффективность и экономическую целесообразность [2,3]. При использовании в рекомендованных концентрациях они редко вызывают нежелательные эффекты, однако в условиях производства на животных действует широкий спектр разнообразных стресс-факторов, в том числе микотоксины - вторичные метаболиты микроскопических грибов, поражающих корма [4,5,6,7]. Наиболее опасные микотоксины нормируются в кормах [8], однако в условиях промышленного производства часто регистрируется сочетанная микоконтаминация [9] на фоне действия других стресс-факторов на животных, в том числе химических, что сопряжено с риском развития аддитивного или синергетического действия разных по химической природе токсикантов, например, различных микотоксинов и инсектоакарицидов, используемых для профилактики эктопаразитозов.
Цель исследования - оценить в модельных условиях на лабораторных животных морфологические изменения в органах иммунной системы при действии дельтаметрина и скармливании контаминированного микотоксинами корма.
Дельтаметрин - цианосодержащий представитель синтетических пиретроидов [10]. Для данного класса соединений характерна выраженная нейротоксичность, обусловленная изменением функционирования потенциалзависимых натриевых и кальциевых каналов, хлоридных каналов и ГАМК-рецепторов [11,12]. В то же время пиретроиды оказывают негативное действие на другие органы и системы [13,14,15]. В исследовании использовали корм, в котором были обнаружены в пределах максимально допустимых уровней афлатоксин В1, Т-2 токсин и охратоксин А. Данный корм (зерносмесь) крысы получали ежедневно вволю в течение 1,5 месяцев.
Исследование выполнено на нелинейных лабораторных крысах-самцах с массой тела 180,0±10,0 г. Для эксперимента было сформировано 3 группы животных по 10 особей в каждой. Первая группа служила контролем, животные данной группы не подвергались воздействию дельтаметрина и получали доброкачественный корм. Крысы второй группы были подвергнуты контакту с дельтаметрином, так как данный препарат использовали для обработки клеток с целью дезинсекции в присутствии животных (15 мл 5%-ого раствора на 10 л воды при норме расхода этого объема на 100 м ). Таким образом, для животных второй группы моделировали условия, аналогичные производственным. Животные третьей группы на фоне действия дельтаметрина получали корм, контаминированный микотоксинами, в течение 45 дней. По истечении указанного периода времени всех животных выводили из эксперимента. Фрагменты органов иммунной системы (тимуса, селезенки и лимфатических узлов) фиксировали в 4%-ном нейтральном растворе формальдегида. Обезвоживание проб проводили в спиртах восходящей концентрации, после чего материал заливали в парафин.
Срезы толщиной 4-5 мкм получали с парафиновых блоков на ротационном микротоме, гистопрепараты окрашивали гематоксилином и эозином, после чего изучали при световой микроскопии.
При изучении гистоструктуры органов иммунной системы животных контрольной группы установлено, что все структурные элементы и различные зоны в органах хорошо выражены. Однако у животных второй группы, которые были подвергнуты воздействию дельтаметрина, регистрировали повышенную плотность расположения лимфоцитов в корковом веществе тимуса по сравнению с животными контрольной группы. При этом граница коркового и мозгового веществ была хорошо выражена. В селезенке во многих лимфатических узелках отмечали крупные светлые разреженные центры. В лимфатических узлах четко выражено корковое вещество, где в лимфатических узелках также хорошо различимы светлые герминативные центры. При этом паракортикальная зона несколько расширена. Указанные изменения отличали животных второй группы от интактных крыс.
Особый интерес вызывают изменения, регистрируемые у животных, которые были подвергнуты действию дельтаметрина и получали корм, контаминированный микотоксинами. Так, в момент вскрытия отмечали застойную гиперемию внутренних органов, при микроскопическом исследовании - ярко выраженные сосудистые расстройства. В тимусе отмечали стирание границ между корковым и мозговым веществами, во многих дольках органа заметно сужение коркового вещества, плотность залегания тимоцитов в разных участках долек тимуса снижена. В строме органа увеличилось количество тучных клеток, в том числе в состоянии дегрануляции. В красной пульпе селезенки повышенное количество фагоцитирующих макрофагов. Площадь белой пульпы изменяется незначительно, однако обращает на себя внимание тот факт, что многие лимфатические узелки отражают разную степень реактивности - у одних выражен герминативный центр, у других он едва заметен. В лимфатических узлах отмечали уменьшение количества лимфатических узелков, во многих полях зрения регистрировали существенное обеднение органа лимфоцитами, сужение паракортикальной зоны.
Указанные изменения свидетельствуют о вовлечении иммунной системы в патологический процесс при действии различных токсикантов, при этом эффективность адаптационно-компенсаторных механизмов во многом обусловлена интенсивностью стресс-факторов, развитием аддитивного или синергетического действия. Полученные результаты демонстрируют потенциальную опасность сочетанного действия токсикантов на организм животных.
Список источников
1. Selzer P.M., Epe C. Antiparasitics in Animal Health: Quo Vadis? // Trends in parasitology. 2021 Jan.V.37(1).P.77-89. Doi: 10.1016/j.pt.2020.09.004.
2. Effects of an environmentally-relevant mixture of pyrethroid insecticides on spontaneous activity in primary cortical networks on microelectrode arrays / A.F.M. Johnstone [et.al.] // Neurotoxicology. 2017 May. V.60.P. 234-239. Doi: 10.1016/j.neuro.2016.05.005.
3. Gajendiran A., Abraham J. (2018). An overview of pyrethroid insecticides // Frontiers in Biology. V.13(2). P.79-90. Doi:10.1007/s11515-018-1489-z
4. Герунова Л.К., Герунов В.И., Корнейчук Д.В. Профилактика микотоксикозов в животноводстве // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (31). С. 36-43.
5. Venkatesh N., Keller N.P. Mycotoxins in Conversation With Bacteria and Fungi // Frontiers in microbiology. 2019 Mar 19.V.10.P.403. Doi: 10.3389/fmicb.2019.00403.
6. Elliott C.T., Connolly L., Kolawole O. Potential adverse effects on animal health and performance caused by the addition of mineral adsorbents to feeds to reduce mycotoxin exposure // Mycotoxin Research. 2020. V.36. P. 115-126.
7. Секвестранты микотоксинов: избирательность действия и побочные эффекты / Т.В. Герунов, Л.К. Герунова, А.А. Тарасенко, В.А Лапухова // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (46). С. 79-84.
8. Bhat R., Rai R.V., Karim A.A. Mycotoxins in Food and Feed: Present Status and Future Concerns // Comprehensive reviews in food science and food safety. 2010 Jan. V.9(1). P.57-81. Doi: 10.1111/j .1541-4337.2009.00094.x.
9. Симонова И.А., Герунова Л.К. Санитарно-микологическая оценка качества кормов // Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2013. № 2 (18). С. 61-63.
10. Deltamethrin toxicity: A review of oxidative stress and metabolism / Q. Lu [et.al.] // Environmental Research. 2019 Mar. V.170.P.260-281. Doi: 10.1016/j.envres.2018.12.045.
11. Action of pyrethroids on GABAA receptor function / A.A. Ramadan [et.al.] // Pesticide Biochemistry and Physiology. 1988.V.32 (2).P. 97-105.
12. Soderlund D.M. Molecular mechanisms of pyrethroid insecticide neurotoxicity: recent advances // Archives of Toxicology. 2012 Feb. V.86(2).P.165-81. Doi: 10.1007/s00204-011-0726-x.
13. Sharma P., Singh R., Jan M. Dose-dependent effect of deltamethrin in testis, liver, and kidney of wistar rats // Toxicology International. 2014 May. V.21(2). P.131-9. Doi: 10.4103/09716580.139789.
14. Endocrine disrupting potential and reproductive dysfunction in male mice exposed to deltamethrin / A. Ben Slima [et al.] // Human & experimental toxicology. 2017 Mar. V.36(3). P.218-226. Doi: 10.1177/0960327116646617.
15. Pesticides as endocrine disruptors and neurotoxicants / L.K. Gerunova, E.G. Bardina, T.V. Gerunov, I.V. Sechkina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. 2019. P. 52049.
Referenses
1. Selzer P.M., Epe C. Antiparasitics in Animal Health: Quo Vadis? // Trends in parasitology. 2021 Jan.V.37(1).P.77-89. Doi: 10.1016/j.pt.2020.09.004.
2. Johnstone A.F.M. [et.al.] Effects of an environmentally-relevant mixture of pyrethroid insecticides on spontaneous activity in primary cortical networks on microelectrode arrays // Neurotoxicology. 2017 May. V.60.P. 234-239. Doi: 10.1016/j.neuro.2016.05.005.
3. Gajendiran A., Abraham J. (2018). An overview of pyrethroid insecticides // Frontiers in Biology. V.13(2). P.79-90. Doi:10.1007/s11515-018-1489-z
4. Gerunova L.K., Gerunov V.I., Korneychuk D.V. Profilaktika mikotoksikozov v zhivotnovodstve (Prevention of mycotoxicosis in livestock) // Vestnik of Omsk SAU. 2018. 3(31).P. 36-43.
5. Venkatesh N., Keller N.P. Mycotoxins in Conversation With Bacteria and Fungi // Frontiers in microbiology. 2019 Mar 19.V.10.P.403. Doi: 10.3389/fmicb.2019.00403.
6. Elliott C.T., Connolly L., Kolawole O. Potential adverse effects on animal health and performance caused by the addition of mineral adsorbents to feeds to reduce mycotoxin exposure // Mycotoxin Research. 2020. V.36. P. 115-126.
7. Gerunov T.V., Gerunova L.K., Tarasenko A.A., Lapukhova V.A. Sekvestranty mikotoksinov: izbiratel'nost' deistviya i pobochnye effekty (Mycotoxin sequestrants: selective action and side effects) // Vestnik of Omsk SAU. 2022. 2 (46). P. 79-84.
8. Bhat R., Rai R.V., Karim A.A. Mycotoxins in Food and Feed: Present Status and Future Concerns // Comprehensive reviews in food science and food safety. 2010 Jan. V.9(1). P.57-81. Doi: 10.1111/j .1541-4337.2009.00094.x.
9. Simonova I.A., Gerunova L.K. Sanitarno-mikologicheskaya otsenka kachestva kormov (Sanitary-mycological evaluation of the fodder quality)// Actual Questions of Veterinary Biology. 2013. 2 (18). P. 61-63.
10. Lu Q. [et.al.] Deltamethrin toxicity: A review of oxidative stress and metabolism // Environmental Research. 2019 Mar. V.170.P.260-281. Doi: 10.1016/j.envres.2018.12.045.
11. Ramadan A.A. [et.al.] Action of pyrethroids on GABAA receptor function // Pesticide Biochemistry and Physiology. 1988.V.32 (2).P. 97-105.
12. Soderlund D.M. Molecular mechanisms of pyrethroid insecticide neurotoxicity: recent advances // Archives of Toxicology. 2012 Feb. V.86(2).P.165-81. Doi: 10.1007/s00204-011-0726-x.
13. Sharma P., Singh R., Jan M. Dose-dependent effect of deltamethrin in testis, liver, and kidney of wistar rats // Toxicology International. 2014 May. V.21(2). P.131-9. Doi: 10.4103/09716580.139789.
14. Ben Slima A. [et al.] Endocrine disrupting potential and reproductive dysfunction in male mice exposed to deltamethrin // Human & experimental toxicology. 2017 Mar. V.36(3). P.218-226. Doi: 10.1177/0960327116646617.
15. Gerunova L.K., Bardina E.G., Gerunov T.V., Sechkina I.V. Pesticides as endocrine disruptors and neurotoxicants // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. 2019. P. 52049.
Информация об авторах
Герунов Тарас Владимирович, д-р биол. наук, доц., tv.gerunov@omgau.org;
Герунов Владимир Иванович, д-р вет. наук, проф., vi.gerunov@omgau.org;
Крючек Яна Олеговна, аспирант, yao.kryuchek1621@omgau.org;
Тарасенко Анна Александровна, канд. вет. наук, ст. преподаватель,
aa.tarasenko@omgau.org;
Лапухова Виктория Александровна, аспирант, va.lapukhova1721@omgau.org.
Information about authors
Gerunov Taras V., Doc. of Biol. Sci., Ass. Prof., tv.gerunov@omgau.org;
Gerunov Vladimir I., Doc. of Vet. Sci., Prof., vi.gerunov@omgau.org;
Kryuchek Yana O., post-graduate student, yao.kryuchek1621@omgau.org;
Tarasenko Anna A., Cand. of Vet. Sci., senior lecturer, aa.tarasenko@omgau.org;
Lapukhova Viktoriya A., post-graduate student, va.lapukhova1721@omgau.org.
