CC BY
18
УДК 619:615.9:577:636.2
Л.К. ГЕРУНОВА1, Е.Г. БАРДИНА2
1 Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск 2Омский государственный технический университет, Омск
ИЗМЕНЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ У КОРОВ ПРИ СУБКЛИНИЧЕСКОЙ ПЕСТИЦИДНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ
Интерпретация результатов корреляционного анализа при проведении токсикологического эксперимента даёт дополнительные сведения о состоянии организма животных и его способности к адаптации в условиях воздействия ксенобиотика. В исследованиях различных авторов отмечается усиление скорре-лированности физиологических параметров в ходе процесса адаптации при ухудшении условий среды. Однако изменения взаимосвязи показателей крови при хронической интоксикации пестицидами недостаточно изучены. Поэтому целью данного исследования было установление различий в динамике регуля-торных процессов у коров при субклинической пестицидной интоксикации и животных контрольной группы с помощью корреляционного анализа, а также определение характера корреляционных связей между биохимическими и морфологическими показателями крови. Исследование проводилось в Омской области на коровах черно-пестрой породы в возрасте трех лет. Животные опытной группы подвергались четырехкратной наружной обработке бутоксом. Режим обработки соответствовал требованиям инструкции по применению препарата. Забор крови для исследования проводили после обработки бутоксом 4 раза с периодичностью в 10 дней, пятый раз - через месяц после последней обработки. Полученные в ходе эксперимента данные морфологического и биохимического исследования обрабатывали методом корреляционного анализа. В результате исследования установлено, что уровень корреляции между отдельными биохимическими и гематологическими показателями отражает особенности адаптации организма при субклинической интоксикации пестицидами. Так, при интоксикации увеличивается скоррелированность между показателями: моноциты - альбумины, моноциты - АлАТ и моноциты -АсАТ в плазме крови, что может быть использовано для установления напряженности механизмов адаптации и оценки эффективности фармакокоррекции.
Ключевые слова: корреляционный анализ, биохимические и гематологические показатели, субклиническая интоксикация, пестициды, бутокс.
Введение
Биохимические и гематологические параметры выступают в качестве индикаторов сложных физиологических процессов, в том числе процесса кроветворения, неспецифической иммунной защиты организма и других функций. Они помогают понять механизмы, лежащие в основе сложных процессов стабилизации и изменений параметров кроветворной системы. Различные нарушения системы крови могут сопровождаться широким спектром метаболических расстройств комбинированного характера, которые можно определить как общую обменную патологию. Выявление общей патологии возможно при условии комплексного анализа изменений показателей с учетом их взаимосвязи. С данной целью многие авторы применяют корреляционный анализ, который позволяет установить размер, направление и достоверность связи отдельных признаков.
По данным А.Н. Горбань, В.Т. Манчук, Е.В. Петушковой (1987), К.Р. Седова, А.Н. Горбань, Е.В. Петушковой и др. (1988), А.Н. Горбань, В.Т. Манчук, А.В. Перфильевой и др. (1997), Н.С. Ростовой (1997), усиление скоррелированности физиологических параметров в ходе процесса адаптации отмечается при ухудшении условий среды [1-4].
При анализе медико-биологической информации, связанной с динамикой процессов, рядом авторов выявлено изменение силы взаимосвязей и особенностей группировки исследуемых признаков. Взаимосвязь показателей, характеризующих течение острого патологического процесса, исследуется в работах специалистов-медиков разного профиля [5-7].
© Герунова Л.К., Бардина Е.Г., 2017
Этот интерес обусловлен в частности тем, что оценка корреляционных связей физиологических параметров может использоваться как критерий сравнения популяций (или групп) по степени напряжения регуляторных систем организма в процессе адаптации к ухудшающимся условиям среды или при развитии патологического процесса.
Наиболее частыми при токсическом воздействии являются изменения белой крови, что является ответной реакцией организма на воздействие токсинов с участием макро-фагально-лимфоцитарной системы крови. Сочетанное взаимодействие системы крови с по-чечно-печеночной системой рассматривают как «химический иммунитет».
О взаимосвязи макрофагально-фагоцитарной системы и печени свидетельствуют исследования, проведенные Д.М. Собчак, Е.Л. Деречинской и Н.М. Травиной (1994) [8]. По их мнению, выраженная воспалительная инфильтрация печени соответствует более высокому уровню воспалительных изменений в организме, когда повышается проницаемость эндотелия сосудов и моноциты, макрофаги, лимфоциты, нейтрофилы мигрируют в очаг воспаления и инфильтрируют строму печени, выходя за пределы пограничной пластинки долек. При этом происходит активация клеток макрофагально-фагоцитарной системы, секреция широкого спектра биологически активных продуктов, в том числе медиаторов иммунного и воспалительного ответа, протеазы, липазы, активных форм кислорода, которые обладают мощным цитопатическим действием и запускают процессы свободнорадикального окисления. Токсическими метаболитами повреждаются нормальные биоструктуры клетки.
M.R. Losser, D. Payen (1996) в своем исследовании патологических изменений печени при интоксикации описывают следующую последовательность событий: повышение концентрации поступившего через портальную вену токсина - активация клеток Купфера и освобождение ими хемоаттрактантов, в том числе интерлейкинов, лейкотриена В4, С5-компонента комплемента - поступление нейтрофилов из циркуляции - активированные нейтрофилы с рецепторами молекул адгезии прилипают к синусоидальным эндотелиаль-ным клеткам, а молекулы адгезии ICAM-1 и ELAM-1 способствуют миграции лейкоцитов в паренхиму печени - активированные нейтрофилы продуцируют свободнорадикальные формы кислорода, которые вызывают разные типы повреждения, например, активацию пе-рекисного окисления мембран - макрофаги печени продуцируют токсические медиаторы и вызывают агрегацию тромбоцитов, что ведет к микротромбозам - узкие синусоиды тром-бируются прилипшими нейтрофилами и тромбоцитами - развивается локальная гипоксия -появляются лобулярные некротические поражения [9].
Учитывая данные о последовательности каскадных изменений в системе крови и печени при интоксикациях, большой интерес представляет дальнейшее изучение вопроса о наличии и характере взаимосвязи биохимических и гематологических показателей с помощью корреляционного анализа. Поэтому целью исследования было установление различий в динамике регуляторных процессов у коров с субклинической пестицидной интоксикацией и коров контрольной группы с помощью корреляционного анализа, а также определение характера корреляционных связей между биохимическими и морфологическими показателями крови.
Объекты и методы исследования
Исследование проводили на коровах черно-пестрой породы в возрасте трех лет, принадлежащих одному из хозяйств Омской области. Было сформировано две группы животных по пять коров в каждой группе. Животные опытной группы в период с июля по август подвергались четырехкратной наружной обработке бутоксом в концентрации 1:1000 один раз в 10 дней. Бутокс - эмульгирующий концентрат, содержащий синтетический пиретроид дельтаметрин. Обладает широким спектром инсекто-акарицидного действия, применяется для борьбы с эктопаразитами животных. Производитель бутокса - фирма ИНТЕРВЕТ (Голландия).
Объем раствора для однократного опрыскивания животного составлял 2 л. Режим обработки соответствовал требованиям инструкции по применению препарата. Забор крови
для исследования проводили после обработки бутоксом 4 раза с периодичностью в 10 дней, а пятый раз - через месяц после последней обработки. Морфологическое исследование крови включало определение абсолютного и относительного содержания форменных элементов крови с использованием стандартных методик.
Биохимические исследования плазмы крови проводили с помощью наборов реактивов (Hospitex Diagnostics, Италия) на биохимическом анализаторе-автомате АБ-02 (Уральский оптико-механический завод, Россия).
Полученные в ходе эксперимента данные морфологического и биохимического исследования обрабатывали методом корреляционного анализа в программе Microsoft Excel для количественной оценки направления, силы и значимости связи между всеми переменными базы данных.
Результаты исследований
При оценке данных морфологического и биохимического исследований крови с помощью корреляционного анализа установлено изменение глубины и характера скоррелиро-ванности показателей крови у животных, подвергавшихся 4-кратной обработке бутоксом, по сравнению с животными контрольной группы, а также выявлены общие закономерности изменения данных лабораторных исследований (таблица).
Достоверная тесная взаимосвязь количества общего белка и лейкоцитов (r = 0,92), общего белка и юных нейтрофильных гранулоцитов (r = 0,88) в опытной группе животных, а также содержания глобулинов и количества юных нейтрофилов как у животных контрольной группы (r = 0,82), так и у животных опытной группы (r = 0,84) указывает на общую функциональную направленность морфобиохимических изменений в процессе иммунного ответа организма независимо от наличия у животных субклинической интоксикации.
Альбуминовая фракция белков участвует в процессе связывания и выведения эндо- и экзотоксинов из организма. Поэтому при хронической интоксикации часто отмечается изменение их количества в плазме крови. В эксперименте отмечено уменьшение количества альбуминов при хронической интоксикации, а также изменение корреляционных связей между альбуминовой фракцией и клеточными элементами крови. В частности, было выявлено ослабление корреляционных связей с юными нейтрофилами (в контрольной группе г = -0,97, в опытной r = -0,20) и укрепление взаимосвязи с малыми лимфоцитами (в контрольной группе r = -0,53, в опытной r = -0,95), что говорит о функциональной перестройке в ответ на введение ксенобиотика.
В контрольной группе животных отсутствует выраженная зависимость между биохимическими показателями и содержанием моноцитов в лейкограмме. В группе животных, которых обрабатывали бутоксом, отмечается появление тесной корреляционной связи между содержанием моноцитов и альбуминов (г = 0,90), моноцитов и АлАТ (г = 0,89) и моноцитов и АсАТ (г = 0,92) в плазме крови. Известно, что моноциты, становясь в печени макрофагами, принимают непосредственное участие в реализации ее детоксицирующих функций. Поэтому особенно тесное взаимодействие моноцитов и клеток печени выявляется при реакционных состояниях организма.
Содержание кислой фосфатазы в контрольной группе животных тесно связано с содержанием юных (г = 0,89), палочкоядерных нейтрофилов (г = 0,92), средних (г = -0,82) и малых лимфоцитов (г = 0,82). Очевидно, активность кислой фосфатазы в плазме крови связана с активностью данного фермента в клетках нейтрофильного ряда, так как максимальное количество фермента определяется в юных клетках. По данным L.S. Kaplow, M.S.J. Buretone (1964), максимальное количество фермента определяется в промиелоцитах, а затем активность фермента постепенно снижается [10]. Активность фермента в клетках лимфоцитарного ряда варьирует. Наибольшее количество кислой фосфатазы содержится в Т-лимфоцитах, которые представляют собой мелкие лимфоциты, что объясняет прямую корреляционную зависимость. Предшественниками двуядерных лимфоцитов, как правило, являются В-лимфоциты, которые бедны или вовсе не содержат кислой фосфатазы, поэтому
Коэффициенты корреляции между биохимически mee ее морфологическими показателями крови животных
Биохимические показатели в группах Морфологические показатели
Эозино-филы Юные Шлажжйй; g£ie нейтро-филы Сегменто-ядерные нейтрофиль: Большие лимфоциты Средние лимфоциты Малые лимфоциты 2-ядерные лимфоциты Разрушенные Моноциты Лейкоциты
Белок к 0,25 -0J -0,6 0,92* 0,45 0,34 -0,34 -0,29 0,36 0,36 0,45
о -0.44 0,88* 0,75 0,63 -0,67 -0,36 -0,07 0,85* 0,16 0,09 0,92*
Альбумины к -0,03 -0,97* —0,75 0,37 0,77 0,53 -0,53 -0,95* 0,40 0,35 0,47
о 0,02 -0,20 0,01 0,60 0,54 0,72 -0,95* 0,16 0,58 0,90* 0,31
Глобулины к 0,15 0,82* 0,(50 -0,02 —0,71 -0,47 0,47 0,99* -0,30 -0,25 -0,35
о -0,35 0,84* 0,58 0,03 -0,92* -0,82* 0,65 0,55 -0,31 -0,62 0,48
Холестерин к 0,89* 0,28 0,81* 0,06 -0,81* -0,69 0,57 0,19 -0,93* 0,42 -0,91*
о 0,29 0,40 -0,002 -0,69 -0,46 -0,89* 0,92* 0,05 -0,82* -0,78 -0,09
Холестерин лпвп к 0,99* -0,11 0,51 0,44 -0,52 -0,55 0,44 -0,05 -0,78 0,56 -0,67
о 0,15 0,69 0,40 -0,54 -0,50 -0,89* 0,71 0,49 -0,83* -0,53 0,21
АсАТ к -0,09 -0,20 -0,21 0,11 —0,17 0,67 —0,75 -0,22 0,32 0,67 -0,31
о -0,001 0,03 0,18 0,64 0,41 0,56 -0,9* 0,38 0,49 0,92* 0,51
АлДХ к -0,04 -0,80 -0,72 0,54 0,39 0,86* -0,92* -0,67 0,57 0,74 0,17
о 0,46 -0,06 0,12 -0.1 0,74 0,36 0,36 -0,19 0,89* 0,16
к 0,66 0,02 0,49 0,02 -0,16 -0.82* 0,80* -0,06 -0,78 -0,11 0,26
раза о 0,46 0,77 0,10 -0,22 -0,46 -0,91* 0,57 0,48 -0,66 -0,33 0,58
Щелочная к 0,52 0,53 0,75 -0,14 -0,48 -0,97* 0,97* 0,51 -0,80* -0,37 -0,35
о 0,16 -0,01 -0,44 -0,46 -0,46 -0,63 0,94* -0,48 -0,37 -0,95* -0,34
Кислая к 0,16 0,89* 0,92* -0,69 -0,70 -0.82* 0,82* 0,62 -0,74 -0,45 -0,58
о 0,11 -0,59 -0,69 -0,47 0,002 -0,05 0,59 -0,89* -0,08 -0,08 -0,79
*|)<0,С5; к-контроль, о-опыт.
корреляционный анализ выявляет тесную обратную связь содержания фермента в плазме крови и количества двуядерных клеток. Следует отметить ослабление корреляционных связей между кислой фосфатазой и клетками крови в опытной группе. Это может быть обусловлено изменением количественного состава и функционального статуса клеточных элементов при интоксикации.
Содержание холестерина и холестерина ЛПВП в плазме крови имеет тесную обратную связь с содержанием разрушенных клеток в мазках крови животных и опытной, и контрольной групп. Это, вероятно, связано со стабилизирующей клеточные мембраны функцией холестерина. В течение опытного периода в плазме крови у коров опытной группы отмечалось снижение содержания холестерина и холестерина ЛПВП. Липидные молекулы, являясь важными структурными и функциональными компонентами мембраны клетки, поддерживают конформационное состояние мембранных ферментов, регулируют подвижность и активность внутримембранных белков, обеспечивают в клетке селективную проницаемость и работу рецепторного аппарата. Нормальное функционирование плазматической мембраны зависит от ее микровязкостных свойств, определяемых, главным образом, состоянием липидной фазы [11].
В то же время установлено, что одновременно с повышением содержания холестерина в плазме крови увеличивается количество эозинофилов (контрольная группа животных, p < 0,05). Тесная корреляция между этими показателями объясняется тем, что метаболиты полиненасыщенных жирных кислот могут являться медиаторами аллергических реакций, одним из признаков которых является повышение содержания эозинофилов в крови [12].
Выводы
Таким образом, на этапе субклинической интоксикации крупного рогатого скота бу-токсом происходит перестройка функционирования систем организма, что приводит к потере некоторых корреляционных связей, например между альбуминовой фракцией белков и содержанием юных нейтрофилов, содержанием кислой фосфатазы и количеством юных и палочкоядерных нейтрофилов, концентрацией холестерина ЛПВП и количеством эозино-филов. При этом отмечается появление новых корреляций: между содержанием моноцитов и альбуминов, моноцитов и АлАТ и моноцитов и АсАТ в плазме крови. Подобные изменения связей свидетельствуют о наличии напряжения адаптационных механизмов организма, требующего коррекции.
L.K. Gerunova1, E.G. Bardinrf 1Omsk State Agrarian University, Omsk 2Omsk State Technical University, Omsk
Dynamics of physiological parameters in cows with subclinical pesticide intoxication
The interpretation of the results of the correlation analysis during the toxicological experiment provides additional information on the state of the animals' organism and its ability to adapt under conditions of impact of the xenobiotic. In the various authors' studies, there is an increase in the correlation of physiological parameters during the adaptation process with the degradation of environmental conditions [1-4]. However, changes in the relationship between blood indices for chronic intoxication with pesticides have not been sufficiently studied. Therefore, the aim of this study was to establish differences in the dynamic of regulatory processes in cows in subclinical pesticidal intoxication and control group animals by correlation analysis, and also to determine the nature of the correlation between biochemical and morphological parameters of blood. The study was conducted in the Omsk region on cows of black and motley breed at the age of three. The animals of the experimental group were subjected to a four - fould, external treatment with butox. The treatment regime was in accordance with the instructions for the use of the medication. The blood sampling for the study was carried out after butox treatment four times with a periodicity of 10 days, the fifth time a month after the last treatment. Data obtained during the experiment of morphological and biochemical research were processed by the method of correlation analysis. As the result of the study it was established that the correlation level between individual biochemical and hemolytic indices reflects the features of adaptation of the organism in subclinical intoxication with
pesticides. So, with intocsication the correlation between the indicators increases: monocyte - albumin, monocyte - AlAT and monocyte - AsAT in the blood plasma, which can be used to establish the intensity of the adaptation mechanisms and evaluate the effectiveness of pharmacocorrection.
Keywords: correlation analysis, biochemical and hematologic indices, subclinical intoxication, pesticides, butox.
Список литературы
1. ГорбаньА.Н., Манчук В.Т., Петушкова Е.В. Динамика корреляций между физиологическими параметрами при адаптации и эколого-эволюционный принцип полифакториальности // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1987. Т. 10. С. 187-198.
2. Корреляционная адаптометрия как метод диспансеризации населения / К.Р. Седов [и др.] // Вестник АМН СССР. 1988. № 10. С. 69-75.
3. Механизм повышения корреляций между физиологическими параметрами при увеличении адаптационного напряжения / А.Н. Горбань [и др.] // Математика, компьютер, образование : тр. IV Международной конф. М., 1997. С. 68-73.
4. Ростова Н.С. Изменчивость системы взаимосвязей // Математика, компьютер, образование: тез. докл. IV Международной конф. М., 1997. С. 132.
5. Возможности наблюдения «эффекта Броуди» при ишемической болезни сердца / А.П. Голиков [и др.] // Кардиология. 1998. № 6. С. 37-39.
6. Евстафьев В.В., Левин М.Я., Солнцев В.Н. Системный анализ в оценке иммунного статуса больных распространенным псориазом // Многомерный статистический анализ и вероятностное моделирование реальных процессов : тез. докл. междунар. юбилейной сессии науч. семинара. М., 1999. С. 72-77.
7. Шамлиян Т.А., Арушанян Э.Б. Прогностическое значение синхронности сдвигов показателей вариационной пульсометрии при лекарственной терапии больных ишемической болезнью сердца // Кардиология. 1994. № 4. С. 98-99.
8. Собчак Д.М., Деречинская Е.Л., Травина Н.М. Клиническая оценка функциональной активности клеток макрофагально-фагоцитарной системы при хронических гепатитах // Нижегородский медицинский журнал. 1994. № 4. С. 21-24.
9. Losser M.-R., Payen D. Mechanisms of liver damage // Seminar in liver disease. 1996. Vol. 16. P. 357-367.
10. Kaplow L.S., Burstone M.S.J. Histochem. Cy-tochem // 1964. № 12 (11). Р. 805- 811.
11. Лимфоциты при хроническом гепатите С: поверхностная архитектоника, микровязкость мембраны и функциональная активность / В.В. Новицкий [и др.] // Бюллетень СО РАМН. 2005. № 3 (117). С. 78-82.
12. Смирнова С.В., Пыцкий В.И. Этиология истинной аллергии и псевдоаллергии : учеб.-метод. пособие. Красноярск; М., 2002. 18 с.
Герунова Людмила Карповна, д-р вет. наук, проф., Омский ГАУ, erliud@mail.ru; Бардина Екатерина Геннадьевна, канд. вет. наук, доцент, Омский ГТУ, bardina0145@yandex.ru.
References
1. Gorban A.N., Manchuk V.T., Petushkova E.V. Dinamika of correlations between physiological parameters at adaptation and the ekologo-evolutionary principle of a polifaktorialnost // Problems of environmental monitoring and modeling of ecosystems. L., 1987. T. 10. S. 187-198.
2. Correlation adaptometriya as medical examination method population / K.R. Sedov [etc.] // Bulletin of the USSR Academy of Medical Sciences. 1988. №. 10. P. 69-75.
3. The mechanism of increase in correlations between physiological parameters at increase in adaptation tension / A.N. Gorban [etc.] // Mathema-tics, Computer, Education: Works IV of the International conf. M, 1997. S. 68-73.
4. Rostova N.S. Izmenchivost of interrelations // Mathematics, Computer, Education: thes. of reports of the IV International conf. M, 1997. S. 132.
5. Possibilities of observation of "Brody's effect" at coronary heart disease / A. P. Golikov [etc.] // Cardiology. 1998. №. 6. S. 37-39.
6. Evstafyev V.V., Levin M.Ya., Solntsev V.N. The system analysis in an assessment of the immune status of patients with widespread psoriasis // The Multidimensional statistical analysis and pro-babilistic modeling of real processes : the thes. of report. Mezhdunar. anniversary session scientific seminar. M, 1999. S. 72-77.
7. Shamliyan T.A., Arushanyan E.B. Predictive value of synchronism of shifts of indicators of a variation pulsometriya at medicinal therapy of patients with coronary heart disease // Cardiology. 1994. №. 4. S. 98-99.
8. Sobchak D.M., Derechinskaya E.L., Travina N.M. A clinical assessment of functional activity of cages of makrofagalno-fagotsitarny system at chronic hepatitises // The Nizhny Novgorod medical yourn. 1994. № 4. S. 21-24.
9. Losser M.-R., Pay en D. Mechanisms of liver damage // Seminar in liver disease. 1996. Vol. 16. P. 357-367.
10.Kaplow, L.S. Burstone M.S.J. Histochem. Cyto-chem // 1964. № 12 (11). P. 805- 811.
11. Lymphocytes at chronic hepatitis C: superficial very tectonics, microviscosity of a membrane and functional activity / V.V. Novitsky [etc.] // Bulletin SO RAMN. 2005. № 3 (117). S. 78-82.
12. Smirnova S.V., Pytsky V.I. Etiology of a true allergy and pseudo-allergy : educational and methodical grant. Krasnoyarsk; M., 2002. 18 s.
Gerunova Lyudmila Karpovna, Dr of Vet. Sci., Prof., Omsk SAU; erliud@mail.ru; Bardina Ekaterina Gennadyevna, Cand. of Vet. Sci., Associate Prof., Omsk GTU, bardina0145@yandex.ru.
