Донник И.М., Бейкин Я.Б., Портнов В.С., Барашкин М.И.,
Лоретц О.Г. УрГСХА, г. Екатеринбург
Шкуратова И.А., Исаева А.Г., Верещак Н.А..,
Кривоногова А.С. УрНИВИ, г. Екатеринбург
Развитие промышленности и автотранспорта, активное использование различных химических веществ в сельскохозяйственном производстве и быту, сопровождается постоянным увеличением количества токсических элементов и их соединений в окружающей среде [1,5,6].
В Уральском регионе концентрация промышленного производства превышает средний уровень Российской Федерации в 4,5 раза. Использование экстенсивных методов промышленности обусловило высокий уровень загрязнения природной среды и водного бассейна вредными ингредиентами, достигшими критических уровней в большинстве промышленных районов и вблизи крупных городов. Это накладывает отпечаток и на все биологические объекты, находящиеся в этой зоне, в том числе и на состояние здоровья продуктивных животных [3,4].
В промышленных районах расположено значительное количество населенных пунктов и фермерских хозяйств. Поэтому проблема накопления токсикантов в организме животных и влияние этого фактора на состояние их здоровья приобретает особую актуальность. Повышенные концентрации поллютантов на территориях, прилегающих к источникам техногенных эмиссий, создают предпосылки для токсического поражения живых организмов, населяющих эти участки [7].
Цель работы: проведение эколого-биологического исследования и оценка физиологических показателей животных в районах с разной техногенной нагрузкой.
Материалы и методы. В разных территориях были подобраны популяционные группы животных с учетом возраста. Отбор сельскохозяйственных предприятий (независимо от вида и формы собственности) проводили согласно данным об экологической обстановке районов [1,5] с учетом географической расположенности, однотипности технологии содержания, кормления, породности, продуктивности.
Всего было обследовано более 55 тыс. продуктивных животных (крупного рогатого скота) из предприятий Уральского региона. Экологическую оценку сельскохозяйственных предприятий проводили по ряду показателей: определению уровня радона (222 Rn) в припочвенном воздухе; радиохимическому и химическому анализу проб снеговой и питьевой воды, отобранных в разных участках сельскохозяйственных угодий и на молочно-товарных фермах; токсикологическому исследованию растительных кормов, тканей и органов животных и молока (определяли элементы Zn Zn, Cu, Al, Mn, Cd, Pb) [5,7].
Также, в пробах после предварительной обработки (высушивание, озоление) определяли содержание 90Sr, 137Cs, 210Pb общепринятыми радиохимическими методами, основанными на выщелачивании проб и осаждении оксалатов щелочноземельных элементов и последующим выделении из растворов элемента [5].
Клинико-иммунологическую оценку выбранных популяций животных проводили по комплексу показателей: клинических, гематологических (определение форменных элементов крови, количества лимфоцитов, гранулоцитов, массовую концентрацию гемоглобина. Лейкограмму выводили при подсчете процентного соотношения клеток в мазках крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе. Определяли показатели клеточного иммунитета: содержание Т-лимфоцитов (Е-РОЛ) в реакции спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана. Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли методом опсоно-фагоцитарной реакции с использованием культуры золотистого стафилококка. Иммунологические исследования включали определение количества Т- и В-лимфоцитов, циркулирующих иммунных комплексов -ЦИК, фагоцитарной активности нейтрофилов, уровня сывороточных иммуноглобулинов G и М. Для характеристики гуморального звена использовали определение В-лимфоци-тов (М-РОЛ) методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами мыши. Определяли соотношение Т и В-лимфоцитов (индекс Т/В) [2,4].
Результаты исследований. Установлено, что в организме крупного рогатого скота разных территорий содержатся достоверно отличающиеся концентрации указанных элементов. Наибольшая концентрация тяжелых металлов, превышающая существующие ПДК была выявлена в зонах с наиболее выраженным промышленным загрязнением от выбросов предприятий. В организме животных в промышленных зонах накапливались значительные уровни Zn, Al, Mn, Cu, Cd, Pb, F существенно, (в 5-10 раз) превышающие установленные нормативы (ПДК). Причем у животных из особо неблагополучных экологических зон в органах и тканях отмечали превышение допустимых уровней по 5-7 поллютантам одновременно (Zn, Mn, Cu, Cd, Pb). Аналогичные результаты были получены при определении концентрации элементов в растительных кормах, однако следует заметить, за пределы допустимых значений они не выходили, но тем не менее были значительными. Тоже наблюдали и в питьевой воде.
Содержание радионуклидов в костной ткани также существенно отличалось у животных из контрольных районов и зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУР-Са). Наибольшее количество 90Sr, во много раз (8 - 15 раз) превышающее установленные нормативы, отмечено в реберных костях животных из поселков, расположенных в зоне наибольшего радиоактивного загрязнения Челябинской области. В растительных кормах также выявлено большое количество радионуклидов.
В зоне ВУРСа наибольшее накопление наблюдали у животных старше 3 лет, что, видимо, связано с изменением режима содержания (введение пастьбы) и увеличения в рационе доли силоса и сенажа, где выявлено наибольшее количество элемента.
Выявленный прессинг ксенобиотиков не может не вызвать перестройки как отдельных систем, так и всего организма в целом. Исследованиями выявлены изменения параметров гомеостаза и иммунологических показателей.
В связи с этим, следующей задачей наших исследований была кли-нико-ммунологическая оценка выбранных популяций животных.
Результаты исследований показали, что у животных из наиболее сложных в экологическом плане территорий, когда в органах и тканях накапливаются значительные количества нескольких видов ксенобиотиков, имеет место депрессия иммунной системы. Это выражается в увеличении числа циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), угнетении клеточного звена иммунитета, нарушении соотношения Т- и В-лимфоцитов, снижении фагоцитарной активности и поглотительной способности ней-трофилов, лимфоцитопенией.
В механизмах адаптации большое значение имеет состояние системы крови, изменения которой являются важным показателем влияния внешней среды на организм. Благодаря особой реактивности кровь играет основополагающую роль в резистентности, а ее изменения позволяют проанализировать тонкие механизмы адаптогенеза. Исследования показали, что гематологические показатели у животных из разных экологических зон колеблются в широких пределах. Так, в хозяйствах с повышенным уровнем свинца и кадмия отмечено некоторое угнетение эритропоэза, содержание эритроцитов находилось в пределах 4,9-5,4 млн/мкл, преобладали микроцитарные формы эритроцитов. Более выраженные изменения зарегистрированы в белой крови. Так, у животных в хозяйствах, испытывающих радиационный и техногенный прессинг (зона ВУРС), содержание лейкоцитов в единице объема крови варьировало от 3,1±0,9 тыс. клеток до 4,0±0,7 тыс.мкл, тогда как в более благополучных районах этот показатель составлял 6,5±0,3 - 8,2±0,7 тыс/мкл. У животных, находящихся в наиболее напряженной экологической обстановке, отмечено достоверное снижение продукции лимфоцитов, количество которых не превышало 2,5 тыс. клеток в 1 мкл крови. В зоне техногенных загрязнений этот показатель находился в пределах 5,5-6,5тыс. кл./мкл. Для экологически благополучной зоны уровень лимфоцитов составлял 4,7-5 тыс.кл./мкл.
Выявлены также изменения содержания моноцитов. В зоне ВУРС и интенсивного техногенного загрязнения у животных количество моноцитов находилось в пределах от 246±12,2 до 294±11,9 кл./мкл, тогда как в более чистых районах абсолютное содержание моноцитов у животных было в 1,5-2 раза ниже. Моноциты - это самые активные фагоцитирующие клетки периферической крови, играющие важную роль в клеточном иммунитете. По всей вероятности, такие количественные показатели складываются в процессе адаптации животных, направленной на сохранение функционального гомеостаза.
У коров с повышенным количеством в организме Al, Cu, Pb, Cd отмечено высокое содержание эозинофилов. Их значение было в 3-4 раза выше, чем у животных из хозяйств более "благополучных" территорий.
Фагоцитарная активность нейтрофилов крупного рогатого скота из наиболее неблагополучных экологических зон была значительно ниже, чем в других районах (11,9±1,7 - 13,4±1,8 %). Иные показатели фагоцитоза выявлены у животных, содержащихся в условиях, исключающих техногенные выбросы, но подверженных длительному воздействию малых доз радиации. У них активность фагоцитоза была, наоборот, значительно выше и составила 75,6±4,8%. То есть, при длительном воздействии малых доз радиации одновременно с угнетением функции лимфоидной системы происходит активизация фагоцитоза, как явление иммунологической защиты в процессе длительной адаптации животных в данных экологических условиях [6,7].
Считается, что уровень ЦИКов является интегральным показателем, достоверно отражающим изменения в иммунной системе, происходящие при воздействии на нее антропогенных факторов, а также общее состояние гуморального звена иммунной системы животных [2,4]. В зависимости от интенсивности промышленной нагрузки на территорию, в сыворотке крови исследуемых животных выявлены значительные уровни ЦИК, что объясняется формированием под влиянием антигенной нагрузки (радиации, ксенобиотиков и прочих факторов) значительного количества иммунных комплексов в организме.
Длительное воздействие техногенных выбросов и накопление токсикантов в органах и тканях животных, вызывает у них развитие вторичных иммунодефицитов, и приводит к тому, что организм не может адекватно реагировать на ту или иную иммунологическую нагрузку, в том числе и на противобактериальные вакцины, применяемые в качестве средств специфической профилактики инфекций сельскохозяйственных животных.
Выводы и рекомендации. Таким образом, в сложившихся экологических условиях у крупного рогатого скота выявлены количественные и качественные изменения в системе крови и иммунокомпетентной системе в сторону снижения (депрессии). Данное обстоятельство необходимо учитывать при проведении диагностических исследований и разработке комплекса лечебно-профилактических мероприятий.
В результате действия токсикантов происходят существенные сдвиги в функциях отдельных систем организма, проявляющиеся появлением атипических форм течения заболеваний, новых нозологических форм [3,6].
Нами предложен ряд мероприятий, направленных на уменьшение негативного действия среды на организм с.х. животных, (особенно крупного рогатого скота), позволяющих поддерживать здоровье их на физиологическом уровне [3,6]. Комплекс включает: уменьшение поступления в организм с растительными кормами радионуклидов, тяжелых металлов и других токсичных веществ с помощью радиопротекторов и сорбентов, в том числе из полисахаридов и природных минералов (диатомитов, глауконитов и прочих), коррекцию иммунной системы с помощью иммуномоду-ляторов, тщательно спланированные противоэпизоотические мероприятия и другие методы.
Осуществление данных мер позволяет снизить накопление в организме токсикантов и повысить адаптацию животных к неблагоприятным факторам окружающей среды.
Список литературы
Реферат
В результате техногенных аварий и высокой концентрации промышленных предприятий в Уральском регионе авторами выявлены территории, в которых отмечено значительное накопление радионуклидов и тяжелых металлов в органах и тканях животных. Показано что, при высоком уровне накопления токсикантов, у животных развиваются иммунодефициты, характеризующиеся в основном угнетением клеточного и гуморального звеньев иммунитета, что необходимо учитывать в комплексе лечебно-профилактических мероприятий.
Ключевые слова: мониторинг, экотоксиканты, техногенная авария, показатели иммунной системы, клеточный иммунитет, гуморальный иммунитет, качество здоровья животных.
Сведения об авторах
Донник Ирина Михайловна, доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН, ректор ФГБОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия"; 620075, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел.: 8 (343)371-33-63; e-mail: rector@ursaca.ru.
Лоретц Ольга Геннадьевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия"; 620075, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел.: 8 (343)371-03-91; e-mail: olga-loretts@yandex.ru.
Барашкин Михаил Иванович, кандидат биологических наук, профессор, декан факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия"; 620075, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел.: 8 (343)371-33-63; e-mail: academy@usaca.ru.
Портнов В.С., доктор биологических наук, профессор кафедры инфекционной и незаразной патологии животных ФГБОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия"; 620075, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел.: 8 (343)371-33-63; e-mail: academy@usaca.ru.
Бейкин Яков Борисович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии и вирусологии ФГБОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия", главный врач МУ "Клинико-диагностический центр"; 620142, Россия, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Декабристов, д. 38; (343) 257-37-69.
Шкуратова Ирина Алексеевна, доктор биологических наук, профессор, директор ГБНУ Уральский НИВИ РАСХН; 620142, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а; тел.: 8 (343) 257-78-71.
Верещак Наталья Александровна, доктор ветеринарных наук, заведующая лабораторией иммунологии ГБНУ Уральский НИВИ РАСХН; 620142, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а; тел.: 8 (343) 257-78-71.
Кривоногова Анна Сергеевна, кандидат биологических наук, ГБНУ Уральский НИВИ РАСХН; 620142, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а; тел.: 8 (343) 257-78-71.
Ответственный за переписку с редакцией: Исаева Альбина Геннадьевна, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела мониторинга болезней животных ГБНУ Уральский НИВИ РАСХН; 620142, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а; тел.: 8 (343) 257-78-71 ГНУ Уральский НИВИ РАСХН; 620142, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а; тел.: 8 (343) 257-78-71; e-mail: isaeva.05@bk.ru.
UDC 636.083.37:636.084.52
PHYSIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF ANIMALS IN THE AREA OF TECHNOGENIC POLLUTION
Donnik I.M., Beykin Ya.B., Portnov V.S., Barashkin M.I., Loretts O.G. Shkuratova I.A., Vereshchak N.A., Krivonogova A.S., Isaeva A.G.
Summary
Areas with marked accumulation of radionuclides and heavy metals in the organs and tissues of animals were identified as a result of technogenic accidents and high concentration of industrial enterprises in the Urals region. Immunodeficiency characterized mainly by inhibition of cellular and humoral immunity developed at high levels of accumulation of toxins in the animals.
Authors suggested number of measures aimed at reducing the negative effects of the environment on the body of farm animals (especially cattle), allowing them to maintain a healthy physiological level. Complex comprises reduce of intake of vegetable foods with radionuclides, heavy metals and other toxic substances by radiation protectors and adsorbents, including the polysaccharides and natural minerals, correction of immune system with immune modulators, well planned antiepizootic measures and other methods.
Implementation of these measures can reduce the accumulation of toxins in the body and improve the adaptation of animals to adverse environmental factors.
Key words: monitoring, ecotoxicants, technological accidents, immune system, cellular immunity, humoral immunity, quality of animal health.
References
Author affiliation
Donnik Irina M., D.Sc. in Biology, professor, Academician of RAAS, rector of the Urals State Agricultural Academy; 42, Karla Libknekta st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620075; ph.: 8 (343) 371-33-63; e-mail: rector@ursaca.ru.
Loretts Olga G., Ph.D. in Agriculture, docent, vice rector for academic affairs of the Urals State Agricultural Academy; 42, Karla Libknekta st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620075; ph.: 8 (343)371-03-91; e-mail: olga-loretts@yandex.ru
Barashkin Mikhail I., Ph.D. in Biology, professor, Dean of the faculty of veterinary medicine of the Urals State Agricultural Academy; 42, Karla Libknekta st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620075; ph.: 8 (343)371-33-63; e-mail: academy@usaca.ru.
Portnov V.S., D.Sc. in Biology, professor of the department of infectious and noninfectious pathology of the Urals State Agricultural Academy; 42, Karla Libknekta st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620075; ph.: 8 (343) 371-33-63; e-mail: academy@usaca.ru.
Beykin Yakov B., D.Sc. in Medicine, professor, head of the department of microbiology and virology of the Urals State Agricultural Academy, chief doctor of Clinical Diagnostic Center; 38, Dekabristov st., Yekaterinburg, 620142; ph.: (343) 257-37-69.
Shkuratova Irina A., D.Sc. in Biology, professor, director of the Urals Scientific-Research Veterinary Institute; 112 a, Belinskogo st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620142; ph.: 8 (343) 257-78-71.
Vereshchak Natalya A., D.Sc. in Veterinary Medicine, head of the immunology laboratory of the Urals Scientific-Research Veterinary Institute; 112 a, Belinskogo st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620142; ph.: 8 (343) 257-78-71.
Krivonogova Anna S., Ph.D. in Biology, Urals Scientific-Research Veterinary Institute; 112 a, Belinskogo st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620142; ph.: 8 (343) 257-78-71.
Responsible for correspondence with the editorial board: Isaeva Albina G., Ph.D. in Biology, Senior scientific researcher of the department of animal diseases' moni-toring of the Urals Scientific-Research Veterinary Institute; 112 a, Belinskogo st., Yekaterinburg, Sverdlovsk area, 620142; ph.: 8 (343) 257-78-71.; e-mail: isaeva.05@bk.ru.
http://vetkuban.com/num1_20138.html