CC BY
3УДК 619:591.11:[636.3]
Федотова А.С., кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, г. Красноярск, Россия, E-mail: krasfas @mail. ru Fedotova A.S., Candidate of Biological Sciences, Associate Professor Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Krasnoyarsk State Agrarian University,
Krasnoyarsk, Russia, E-mail: [email protected]
ИЗМЕНЕНИЕ ФАГОЦИТАРНОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТОК КРОВИ ОВЕЦ ПРИ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЕ 1,6мГр/ГОД
(Change of cells phagocytic activity in sheer blood under 1,6 mGr/year absorbed dose)
В работе оценена степень изменений иммунологических и гематологических показателей периферической крови овец при воздействии поглощенной дозы в 1,6 мГр/год. Изучение проводилось в осенне-весенний период с 2017 по 2019 г в аграрных ландшафтах Красноярского края. Исследованные аграрные ландшафты имели различную техногенную нагрузку благодаря различной удельной активности 137 Cs в компонентах (почва, корма) ферменных, пастбищных и сенокосных агробиоценозов и различным значеним гамма-фона на пастбищных участках. Исследования проведены в 2017-2019 гг. на кафедре института ИПБиВМ ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Фагоцитарная активность лейкоцитов крови оценивалась «in vitro» при внесении опсонизированных белками пуло-вой сыворотки овец частиц латекса. Скорость оседания эритроцитов, количество форменных элементов крови определяли по стандартным методикам. В работе оценены результаты, полученные от 49 овец романовской породы, средний возраст животных 30.9 ±3.5мес. В результате работы определено, что у овец, находящихся на территории с годовой поглощённой дозой 0,9 и 1,6 мГр/год, гематологические показатели находились в диапазоне нормальных значений. Установлено, что доза в 1,6 мГр/год достоверно в 1,6 раза снижает фагоцитарную активность нейтрофилов, увеличивает количество лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови мелкого рогатого скота.
Ключевые слова: поглощённая доза, ионизирующее излучение, мелкий рогатый скот, фагоцитарный индекс, цезий-137, грубые корма.
Введение. В настоящее время достаточно много работ по оценке влияния малых поглощенных доз на гомеостаз организма человека и животных. В радиоэкологии с начала XXI века произошла трансформация научных интересов, появилось достаточно научных работ по оценке вклада естественных радионуклидов в годовую поглощенную и эффективную дозы.
Много работ дает представление о влиянии ионизирующего излучения на здоровье человека. В конце прошлого века была сформулирована гипотеза что облучение в дозе 0,25 Гр не вызывает изменений гомеостаз организма человека, поглощённая доза 0,5-1Гр является пороговой для запуска гематологических изменений в периферической крови. Существуют работы по влиянию малых доз ионизирующего излучения на способность нейтрофилов перифериче-
The work estimated the change rate of immunolog-ical and haematological sheep blood counts under the impact of 1,6 mGr/year absorbed dose. The study was held in autumn/spring from 2017 until 2019 in agrarian landscapes of Krasnoyarsk krai. The explored agrarian landscapes had different technogenic load due to different specific activities of 137 Cs in farm, pasture and hay fields components (soil and feed) of agrobiocenosis as well as different gamma background on pasture areas. The investigations were held in 2017-2019 at the department of Institute of Applied Biotechnology and Veteri-naryMedicine, Krasnoyarsk State Agrarian University. The phagocytic activity of leukocytes was estimated «in vitro» with latex particles application opsonised by proteins of pool sheep serum. The erythrocyte sedimentation rate (ESR), the number of formed blood elements were determined according to standard methods. The results obtained from 49 sheep of Romanovskaya breed of 30,9+3,5 months old were estimated in the work. As a result, it was found that haematological parameters were in the rate of standard indicators in sheep that were on the territory with 0,9 mGr/year and 1,6 mGr/year annual doses. It has been shown that 1,6 mGr/year dose significantly reduces phagocytic neutrophil activity by 1,6 and increases the number of leukocytes and erythrocytes in small cattle peripheral blood.
Key words: absorbed dose, ionizing radiation, small cattle, phagocytic index, cesium-137, roughage
ской крови человека к адгезии. А.А. Аклевым с соавторами установлено, что у группы людей, подвергшихся хроническому воздействию ионизирующего излучения, в периферической крови происходит снижение индекса адгезии и не изменятся индекс распластывания, наиболее ярко эффекты проявляется при дозе 4Гр [1].
Существуют работы по оценке ионизирующего излучения на организм животных, достаточно много исследований выполнено на лабораторных животных (мыши и крысы). В.Ю. Сафоновой в экспериментах на белых нелинейных крысах было установлено, что внешнее непрерывное воздействие в течение 4 мес. гамма-излучения в диапазоне доз от 0,28 до 1,20 Гр не изменят количество эритроцитов и гемоглобина, в первые 90 дней вызывает лейкопению, с последующим восстановлением количества клеток. При погло-
щенной дозе в 0,56, 0,84 и 1,20 Гр увеличивается количество гранулоцитов, ядро лейкоцитарной формулы сдвигается влево [2]. В монографии Антонишкис Ю.А. с соавторами указано, что внешнее гамма-облучение в дозе 1 Гр у белых беспородных крыс вызывает лимфопению, процесс восстановления количества лимфоцитов занимает 30 дней [3, с.105-106]. В результате анализа работ можно заключить, что поглощенная доза в 1Гр является стартовой для развития радиобиологических эффектов в организме лабораторных мышей и крыс.
Гораздо меньше работ по оценке влияния малых доз радиации на состояние систем организма сельскохозяйственных животных, это связано со сложностью проведения экспериментальных исследований. Значительное количество работ принадлежит ученым Всероссийского НИИ сельскохозяйственной радиологии и радиоэкологии (г. Обнинск). Т.С. Шевченко отмечал, что при внешнем гамма-облучении овец породы «Прекос» в дозе 2 и 4 Гр у животных развивается лучевая болезнь легкой (I) и средней (II) степени, в периферической крови наблюдается снижение лимфоцитов и нейтрофилов, увеличивается содержание общего белка в лимфоцитах, не изменятся количество тромбоцитов [4]. В работах по оценке внешнего гамма-излучения в дозах 2, 3, 4 и 5Гр на лошадей Шевченко Т.С. указывал, что фотометрическим анализом возможно отследить увеличение оптической плотности нейтрофилов в период общей первичной реакции, снижение с последующим увеличением в латентный период и резкое снижение оптической плотности нейтрофилов в разгар болезни [5]. В.Г. Епимахов в работе установил, что при внешнем гамма-облучении 60Со овец пород «Колумбия» и «Рамбуйе» в дозе 0,015 Гр/ч у молодняка снижается продуктивность, сохранность поголовья выше в группе овец 12 мес. возраста по сравнению с 2-х годовалыми. В работе была показана прямая зависимость между облучением в дозе от 0,015 до 0,025 Гр/ч и снижением продуктивности. В результате экспериментальной работы определена прямая зависимость между длительностью облучения в дозе 0,010 Гр и снижением живой массы [6]. Основная масса работ посвящена оценке воздействия ионизирующего излучения в дозах более 1 Гр, тогда как исследований по влиянию поглощенных доз менее 1 Гр на гомеостаз недостаточно.
Существуют работы по оценке воздействия радиоактивного загрязнения объектов агробиоценозов на гомеостаз организма сельскохозяйственных животных. Н.П. Асташевой, Л.Н. Ульяненко установлено: при внешнем облучении в дозе 2,5 и 3,25 Гр у телок 14-18-месячного возраста снижается живая масса, наблюдается лимфопения, волнообразно изменяются концентрация общего белка, активность щелочной фосфатазы и альфа-амилазы в периферической крови сельскохозяйственных животных [7]. С.А. Костенко с соавторами определил, что у молочных коров при экспозиционной дозе 24-96 мкР/час в периферической крови достоверно увеличивается количество В-лимфоцитов [8]. Е.А. Михеева провела оценку степени воздействия загрязнения почв 137 Сб на изменение показателей крови молодняка крупного рогатого скота в агробиоценозах Орловской области. В работе
было достоверно установлено, что при загрязнении почв 137Cs более 5кБк/км2 в крови животных снижается количество гемоглобина, увеличивается процент нейтрофилов и базофилов при одновременном снижении эозинофилов и моноцитов, автором выявлен сдвиг лейкоцитарной формулы влево. Установлено, что малые дозы увеличивают фагоцитарный индекс нейтрофилов венозной крови телок [9]. Однако подобные работы не оценивают значение поглощенной дозы, это усложняет интерпретацию результатов исследования и определение цели радиобиологии -определение зависимости «доза-эффект» в диапазоне малых доз.
На территории Красноярского края ранее Федотовой А.С. были выделены аграрные ландшафты с различной радиоактивной техногенной нагрузкой, почвы этих ландшафтов отличаются концентрацией 137 Cs, была определена плотность загрязнения агро-биогеоценозов [10], в этих аграрных ландшафтах была проведена работа по оценке кинетики продукции первичных и вторичных радикалов, образующихся в венозной крови овец [11].
В связи с небольшим количеством исследований по влиянию сверхмалых поглощенных доз на гомео-стаз организма сельскохозяйственных животных возникают трудности с прогнозированием развития эффектов малых поглощенных доз в организме сельскохозяйственных животных. Оценка степени влияния поглощенных доз радиации в диапазоне малых доз на организм сельскохозяйственных животных, определение стартовой дозы для запуска процесса изменения иммунологических, гематологических и биохимических показателей крови продуктивных животных относится к актуальным практическим и фундаментальным направлениям радиоэкологии.
Цель исследования. Провести оценку степени изменений иммунологических, гематологических показателей периферической крови овец при воздействии малых поглощенных доз.
Задачи работы: отбор проб венозной крови у овец в ферменных биогеоценозах с различным радиоэкологическим статусом; определение иммунологических, гематологических и биохимических показателей периферической крови овец; оценка полученных результатов.
Условия, материалы и методы
С 2017 по 2018 гг. в условиях сенокосных и пастбищных агробиоценозов аграрных ландшафтов была проведена работа по оценке у-фона с помощью радиометра СРП-68-01. На территории исследованных агробиоценозов отбирали пробы почвы, со следующим за этим определением удельной активности 60Co, 90Sr и 137Cs. Удельную активность техногенных радионуклидов определяли в течение 3600с методом гамма-спектрометрии, в сосуде Маринели на гамма-спектрометрах «Гамма-1С» и «МКГБ-01 РАДЕК».
Дозы облучения овец рассчитывались по ВП 13.73.13/12-00 «Оценка доз облучения сельскохозяйственных животных на территории, загрязненной радионуклидами».
Гематологические и иммунобиологические исследования проведены в 2017-2019 гг. на кафедре института ИПБиВМ ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Для работы в ферменных агробиоценозах Красноярского края с различной дозовой нагрузкой у овец романовской породы были отобраны пробы крови. В аграрном ландшафте с поглощенной дозой 0,9 мГр/год было подвергнуто исследованию 31 голова мелкого рогатого скота, средний возраст животных составлял 30,53±2,82 мес.; в аграрном ландшафте с поглощенной дозой 1,6 мГр/год - 18 голов, возраст животных - 31,2±4,15 мес. Статистически возраст животных находится в одном диапазоне изменчивости, соответственно ответную реакцию организма на воздействие ионизирующего излучения у животных, находящихся при различных поглощенных дозах, правомочно подвергать сравнению и обсуждению. У овец отбор периферической крови из яремной вены проводили до 10.00, кровь помещали в вакуумные пробирки 9 мл «improvacuter» с литий-гепарином.
Фагоцитарная способность лейкоцитов определялась «in vitro» для этой цели в пробу крови 100 мкл вносили частицы латекса (5*108 част./мл) 50 мкл оп-сонизированных белками пуловой сыворотки мелкого рогатого скота, с последующим окрашиванием 0,25 % C25H30N3Q в 3% р-ре C2H4O2. Подсчет фагоцитов проводили в камере Горяева методом микроскопии при увеличении х40, считали 100 фагоцитов. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) измеряли по методике Панченкова. Количество форменных элементов крови подсчитывали в камере Горяева [12]. Количество гемоглобина определяли с помощью набора «Ге-моглобин-ольвекс», с помощью прибора «CHEMILUMINESCENT ANALYZER CL 3604» [13].
Данные анализировали методом вариационной статистики с использованием прикладных программ Microsoft Office Excel 2007, достоверное отличие результатов определяли при Р<0, 05.
Результаты работы и обсуждение
В результате пешеходной гамма-сьемки сенокосных и пастбищных агробиоценозов установлено, что мощность экспозиционной дозы у-излучения в агробиоценозах аграрного ландшафта с поглощенной дозой 1,6 мГр/год не превышают значений, регламентированных нормативными документами как федерального, так и регионального уровня [14, 15].
В результате агроэкологического обследования достоверно установлено, что агробиоценозах с поглощенной дозой 1,6 мГр/год концентрация 137 Cs, в почвах составила 120,8 ± 18,7 Бк/кг, в агробиоценозах с дозой 0,9 мГр/год 14,27 ± 1,2 Бк/кг.
На территории агробиоценозов с поглощенной дозой 1,6 мГр/год, согласно региональным нормативам качества окружающей среды в области обеспечения радиационной безопасности, необходимо осуществлять периодический контроль радиационной обстановки [20].
Рацион овец был близкий по составу, существенным отличием являлась удельная активность 137Сб в траве пастбищных угодий и сене разнотравном. В аграрном ландшафте с поглощенной дозой 1,6мГр/год удельная активность 137Сб в зеленой массе составила 45,6±11,9 Бк/кг, в сене разнотравном -18,9±2,4 Бк/кг. В аграрном ландшафте с дозой 0,9 мГр/год удельная активность 137Сб в траве пастбищных угодий была - 3,7±1,5 Бк/кг в сене разнотравном 1,03±0,2 Бк/кг,
Годовая поглощенная доза овец в аграрных ландшафтах различается цифровыми значениями внешнего и внутреннего облучения в пастбищный период в дневное время и внутреннего облучения в стойловый период. Внешнее облучение устанавливается отличными значениями у-фона на пастбищных участках, внутренне облучение различной удельной активностью 137Сб в рационе.
Значение поглощенной дозы - 0,9 мГр/год соответствует сфере значений, глобального техногенного фона, такие значения характерны для множества аграрных ландшафтов Красноярского края. Поглощенная доза 1,6 мГр/год для овец в 1,7 раза превышает среднее фоновое значение Красноярского края. На основании рекомендаций научного комитета по атомной энергии при ООН значение поглощенной дозы 1,6 мГр/год относится к значениям малых доз.
В тестируемых ландшафтах овцы были соматически здоровы, температура тела 39,23±0,230С, частота пульса 67±8,9 уд./мин, частота дыхания 15,69±4,93 в 1 мин. Животные спокойные, аппетит сохранен, кожный покров чистый, без повреждений, шерстный покров блестящий, тургор кожи сохранен, подчелюстные предлопаточные лимфатические узлы и узел коленной складки не увеличены, подвижны. Слизистые без повреждений, жвачка присутствует, сокращение рубца 4,38±0,92раз/2 мин. Животные были средней упитанности, согласно ГОСТ 31777-2012 относились к первой группе.
У овец, выращиваемых на территории с годовой поглощённой дозой 0,9 и 1,6 мГр/год, гематологические показатели находились в диапазоне нормальных значений [16]. У овец, находящихся под действием малой поглощенной дозы (1,6 мГр/год), выявлено достоверное увеличение количества лейкоцитов(Р<0,01) и эритроцитов (Р<0,05), снижение СОЭ (Р<0,05), таблица 1.
Таблица 1 - Гематологические показатели периферической крови овец при малых поглощенных дозах
Гематологические показатели Поглощенная доза, мГр/год
0,9 (n=31) 1,6 (n=18)
Лейкоциты, 109 клеток/л 6,5 ± 0,3 7,8 ±0,4**
Гемоглобин, г/л 73,6 ±6,1 60,8±3,3
Эритроциты, 1012 клеток/л 5,3 ± 0,4 6,8±0,5*
СОЭ, мм/час 0,6 ±0,1 0,8±0,1*
Примечание: **-Р<0,01; ***-Р<0,001 по отношению к поглощенной дозе 0,92мГр/год
Увеличение количества эритроцитов и лейкоцитов происходит в результате стимулирующего действия малых поглощенных доз на органы гемопоэза. Иммунологическим методом оценена способность
лейкоцитов к фагоцитозу, фагоцитарная активность лейкоцитов определялась «in vitro» методом микроскопии при увеличении х40 (рис.1).
f с
* «
Рис. 1. Фагоцитирующий лейкоцит (по центру)
В результате установлено, что фагоцитарная в 0,9 мГр/год составляет 40,0±2,6%, а при дозе активность лейкоцитов у овец при поглощенной дозе 1,6мГр/год - 24,5±3,3%, рисунок 2.
Примечание: **- Р<0,01 по отношению к поглощенной дозе 0,92мГр/год
Рис. 2. Фагоцитарная активность лейкоцитов периферической крови овец
На рисунке 2 наглядно представлено достоверное (Р<0,01) снижение в 1,6 раза фагоцитарной активности лейкоцитов крови животных при воздействии поглощенной дозе в 1,6 мГр, по сравнению с результатами регистрируемых при дозе 0,9 мГр/год. Согласно НКДР к малым дозам относят дозы менее 250 мГр, соответственно поглощенная доза 1,6 мГр/год входит в предел малых доз, для формирования заключения о
действии дозы 1,6 мГр/год на фагоцитарную активность следует провести изучение влияния этой поглощенной дозы в условиях облучения «in vitro».
Выводы. В работе достоверно установлено, что доза в 1,6 мГр/год в 1,6 раза снижает фагоцитарную активность нейтрофилов, увеличивает количество лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови овец.
Литература
1. Аклеев А. А., Гребенюк А. Н., Глуминина О. А. Влияние радиационного воздействия на показатели адгезивной способности нейтрофилов периферической крови / А. А. Аклеев, А. Н. Гребенюк, О. А. Глуминина // Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 7 (298). Биология. Вып. 2. С. 91-93.
2. Сафонова В.Ю. Некоторые показатели радиочув-
ствительности организма и их коррекция / В.Ю. Сафонова // Вестник ОГУ №6 (88). 2008. С 112- 117.
3. Антонишкис Ю.А., Хадарцев А.А., Несмеянов
А.А. Радиационная гематология в системе контроля состояния здоровья моряков (Гематологическая диагностика донозологических состо-
яний и острой лучевой болезни).- Тула -Санкт-Петербург, 2013.- С 105-106.
4. Шевченко Т.С. Влияние внешнего у-излучения на
общее содержание белка в лимфоцитах и тромбоцитах овец / Т.С. Шевчнко // Сельскохозяйственная биология, 2013, №4. С. 115-120.
5. Shevchenko T.S. A study of the optical properties of
peripheral blood neutrophils of horses exposed to total external y-radiation // Sel'skokhozyaistvenna-ya Biologiya. 2017. Т.52 (4). PP. 795802. http://www.doi.org/10.15389/agrobiology.201 7.4.795eng
6. Епимахов В.Г. Оценка хронического воздействия
ионизирующей радиации на организм овец // Дневник науки. 2017. № 12 (12). С. 9.
7. Асташева Н.П.1, Ульяненко Л.Н. Влияние облу-
чения и голодания на физиологические, клинические, биохимические показатели и воспроизводительные качества тёлок (экспериментальные исследования) / Асташева Н.П.1, Ульяненко Л.Н. / Радиация и риск. 2017. Том 26. № 4. С 132-144. DOI: 10.21870/0131-3878-2017-26-4132-144
8. Костенко С.А., Федорова Е.В., Джус П.П. и др.
Мониторинг цитогенетических показателей соматического мутагенеза млекопитающих в условиях хронического низкодозового облучения // Материалы международной конференции Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды. Сыктывкар, 2014. С.53-57.
9. Михеева Е.А. Влияние малых доз ионизирующего
излучения на показатели крови крупного рогатого скота // Зоотехния. - 2006. - № 7. - С.24-26.
10. Федотова А.С. Особенности функциональной активности клеток крови овец в зонах с различной плотностью загрязнения 137Сs. / А.С. Федотова // Вестник Красноярского ГАУ Вып.4. - Красноярск, 2019. С 88 - 97. 11A S Fedotova, G V Makarskaya, S V Tarskikh, E G Turitcyna and V A Kolesnikov. An impact of low doses radiation on the kinetics of reactive oxygen species generation in sheep peripheral blood. 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 412 052016.
12. Смолин, CS. Физиология системы крови: методи-
ческие указания/ С. Г. Смолин, Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2014.-С.24-26.
13.Инструкция по применению набора реагентов «Гемоглобин-ольвекс» для определения концентрации гемоглобина в крови.
14. Критерии оценки экологической обстановки тер-
риторий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия: утверждены Министром охраны окружающей среды и природных ресурсов 30.11.1992 г. - М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов, 1992. - 58с.
15. Постановление правительства Красноярского
края N 670-п «Об утверждении региональных нормативов качества окружающей среды «Допустимые значения радиационного загрязнения природной среды на территории Красноярского края» от 18.12.2012.
16. Амиров Д.Р., Тамимдаров Б.Ф., Шагеева А.Р.
Клиническая гематология животных: Учебное пособие / Д.Р. Амиров, Б.Ф. Тамимдаров, А.Р. Шагеева. - Казань: Центр информационных технологий КГАВМ, 2020. С 126, 129-132.
Поступила в редакцию: 28.09.2022 г. Принята к публикации: 07.11.2022 г.
Федотова А.С., кандидат биологических наук, доцент кафедры внутренних незаразных болезней, акушерства и физиологии с.-х. животных ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет», Институт прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины, г. Красноярск, Россия, E-mail: krasfas @mail. ru
