К вопросу о влиянии различных веществ, растворённых в воде, на гематологические показатели

УДК 619:616.5]:569.537
DOI 10.33861/2071-8020-2020-4-31-33

Семенов В.А. ЗАО «Геленджикский дельфинарий», г. Геленджик
Родин И.А., Седов А.В., Яковец М.Г., Капустин А.В. Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный
университет имени И.Т. Трубилина», г. Краснодар

Введение. При содержании дельфинов в океанариумах приходится сталкиваться с присутствием в воде дезинфицирующих средств и накоплением продуктов жизнедеятельности животных, в частности нитратов (NO3-), нитритов (NO2-), аммония (NH4+) и мочевины (CON2H4). Соли аммония являются продуктом распада мочевины под воздействием бактерий в воде, поэтому между ними существует высокая прямая коррелятивная зависимость.

В качестве дезинфектанта часто прибегают к использованию жидкого гипохлорита натрия (NaClO). Это дезинфицирующее средство, взаимодействуя с водой, образует хлорноватистую кислоту (HOCI), которая является основной фракцией активного (свободного) хлора. Хлорноватистая кислота в результате взаимодействует с продуктами жизнедеятельности животных, например, с мочевиной, с образованием хлорорганических соединений - моно- (NH2CI), ди- (NHCI2) и трихлораминов (NCI3), именуемых связанным хлором [7, 11].

Эти сведения особенно важны, так как определённым образом данные вещества могут влиять не только на кожные покровы животных и глаза, но и попадать в желудочно-кишечный тракт вместе с морской водой. В частности, отмечено, что обыкновенные дельфины выпивают от 12 до 13 мл/кг/день морской воды в отсутствии кормления и дополнительно потребляют приблизительно 73 мл/кг/день (70% от общего поступления) через поверхность кожи [1, 13]. Отдельные исследования показали, что выпиваемая морская вода для этих животных является только источником натрия. Потребление вовнутрь морской воды было отмечено у некоторых других морских млекопитающих. Например, содержащийся в неволе северный морской котик потреблял очень малые количества морской воды (1,8 мл/кг/день).

Согласно экспериментальным данным многих авторов, добавление хлора и к пресным, и к солёным (морским) водам, содержащим большое количество органических веществ, приводит к образованию мутагенных соединений [8]. Особое внимание заслуживают вещества, образующие метгемоглобин, которые являются солями азотистой и азотной кислоты (нитриты и нитраты). Из числа вышеуказанных веществ - истинными метгемоглобинообразователями являются нитриты, а нитраты лишь только при попадании в организм, за счёт микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты. На фоне кажущейся «бессимптомности» метгемоглобинемии у людей, все же отмечают некоторые изменения функционального состояния ЦНС, в том числе ЭЭГ, сердечнососудистой системы с изменениями ЭКГ, которые дополняет падение кислородной ёмкости крови. Кроме того, нитриты обладают сильным токсическим действием, поэтому их относят ко 2 классу опасности токсических веществ. Как и все токсические вещества, нитриты и их производные обезвреживаются в клетках паренхимы печени (гепатоцитах). Если же атака токсинов слишком велика, гепатоциты могут повреждаться или разрушаться, при этом из них в периферическую кровь высвобождаются различные ферменты. В частности, увеличение в крови концентрации аланинртансаминазы (АЛТ), аспартаттрансаминазы (АСТ), гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) ассоциирует с различными заболеваниями печени у морских млекопитающих.

Кроме того, в ходе ранее проведённых нами исследований [9], выявлена обратная взаимосвязь между уровнем мочевины, свободного и связанного хлора, растворённых в воде, и количеством представителей нормальной микрофлоры в кишечнике афалин. Благодаря этому высокие концентрации данных ингредиентов воды способствуют развитию дисбиотических состояний у дельфинов.

В связи с этим, изучение влияния хлора и присутствующих в воде продуктов жизнедеятельности дельфинов на их организм представляется актуальным.

Целью данной работы явилось изучение влияния хлора и азотсодержащих веществ, растворённых в воде на гематологические показатели афалин.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились в ООО «Утришский дельфинарий» и на кафедре анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» в течение года с февраля 2018 по февраль 2019 годы. Объектами исследования послужили 5 афалин, длительно содержащихся в неволе (8-12 лет). Была рассмотрена возможность влияния хлора и азотсодержащих веществ, растворённых в воде на различные показатели крови дельфинов, в том числе на концентрацию некоторых ферментов плазмы крови, таких как аланинртансаминазы (АЛТ), аспартаттрансаминазы (АСТ), гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и щелочной фосфотазы (ЩФ) [3, 4, 5].

Чтобы выявить токсическое действие выше указанных ингредиентов воды при попадании в организм дельфинов, были сформированы 2 группы исследований этих животных в разные периоды времени (табл. 1). К 1 группе отнесены исследования афалины с нормальными гематологическими показателями, а ко 2 группе - случаи, когда у животных отмечались патологически высокие концентрации в сыворотке крови, прежде всего, аланинтрансаминазы и аспартаттрансами-назы [12] - ферментов, уровень которых в крови увеличивается при повреждении клеток печени всевозможными токсинами.

В таблицу не были включены дельфины, получающие на момент исследования гепатопротекторы, а также беременные самки.

Одновременно с забором крови проводился мониторинг химических показателей воды, в которой содержались афалины, соответственно, 1-й и 2-й групп. В отобранных пробах воды определяли наличие азотсодержащих компанентов - мочевины (CON2H4), аммония (NH4+), нитратов (NO3-) и нитритов (NO2-), а также содержание свободного и связанного хлора.

Данные исследований были подвергнуты биометрической обработке, подсчитана достоверность различий между значениями двух групп и коэффициент коррелятивной зависимости между значениями воды и показателями крови.

Отбор крови для исследований проводили из хвостовых вен -SuperficiaI fluke vv [6, 12]. Для учёта гемоглобина использовали концентрационный фотоколориметр КФК-3, подсчет общего количества эритроцитов и лейкоцитов с помощью гематологического счётчика «Пикоскель PS-5»; количество элементов белой крови и СОЭ учитывали, используя для этого общепринятые методы [2, 10]. Исследование сыворотки крови для определения уровня ферментов в крови производили с помощью автоматического биохимического анализатора «Сапфир-400».

Химический анализ воды с целью определения в ней мочевины, аммония, нитратов, нитритов проводился сотрудниками химической лаборатории Южного Отделения Института Океанологии им. П.П. Ширшова РАН согласно методическим рекомендациям [11]. Концентрации свободного и связанного хлора определялись в лаборатории дельфинария по вышеуказанным методическим рекомендациям.

Результаты исследований и их обсуждение. Из данных таблицы 1 видно, что показатели общего анализа крови, то есть количество гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и скорость оседания эритроцитов (СОЭ), заметно не отличались в обеих группах и находились в пределах физиологических норм. Наибольшие изменения гематологических показателей дельфинов второй группы исследований коснулись содержания в плазме крови ферментов. У животных 2-й группы наблюдались достоверное (Р<0,01) увеличение уровня ала-нинтрансаминазы с 43,8±3,12 до 138,4±21,03 ед/л, при том, что в нормальный диапазон колебаний концентрации данного фермента не должен превышать 60 ед/л (Bossart GD,2001). Кроме того, отмечалось повышение уровня аспартаттрансаминазы с 231,9±23,11 до 379,7±98,51 ед/л (при норме до 300 ед/л), гамма-глутамилтранспеп-тидазы с 40,0±4,28 до 50,3±4,49 ед/л (при норме не более 50 ед/л), лактатдегидрогеназы с 718,7±61,65 до 992,8±58,79 ед/л (при норме не более 500 ед/л). Уровень щелочной фосфотазы колебался в пределах физиологической нормы с 917,2±92,99 до 996,6±233,39 ед/л (при норме до 1 300 ед/л для средневозрастных животных).

Таблица 1 Гематологические показатели афалин

Примечание: * - достоверность различий показателей между группами: (Р<0,01), n - число исследований

Как показывают данные таблицы 2, состояние воды на момент обследования животных 2-ой группы характеризовалось достоверно (Р<0,01) более высокой концентрацией нитритов (0,578±0,0993 мг/л) по сравнению с присутствием данного ингредиента в воде на момент обследования дельфинов 1-ой группы (0,193±0,0599 мг/л). Кроме того, при содержании афалин 2-ой группы были отмечены заметно более высокие уровни мочевины (2,315±0,0806 мг/л) и аммония (1,228±0,3733 мг/л) в воде по сравнению с концентрацией этих веществ при содержании животных 1-ой группы (соответственно, 1,493±0,3120 и 0,588±0,2097 мг/л).

Таблица 2 Концентрации хлора и азотсодержащих веществ, растворённых в воде на момент обследования 1 и 2 группы исследований дельфинов

Примечание: * - достоверность различий между группами (Р<0,01), n - число исследований

Как видно из исследования, у животных 2-ой группы, содержащихся в воде с более высокими концентрациями нитритов (в 3 раза больше, чем в среде содержания афалин 1-ой группы), аммония (в 2 раза больше) и мочевины (в 1,5 раза больше), отмечались более высокие концентрации в крови таких ферментов, как АЛТ, АСТ, ГГТ, ЛДГ. При этом, уровень аланинтрансаминазы у них был достоверно выше (Р<0,01), чем у животных 1-ой группы, а концентрация нитритов в среде содержания этой группы животных была также достоверно (Р<0,01) более высокой, что может говорить об разрушительном воздействии последних на клетки печени.

Напротив, у дельфинов 1-ой группы отмечались нормальные уровни АЛТ (43,8±3,12 ед/л) и АСТ (231,9±23,11 ед/л), ГГТ (40,0±4,28), при этом уровень нитритов в воде находился в пределах 0,193±0,0599 мг/л, аммония - 0,588±0,2097 мг/л и мочевины - 1,493±0,3120 мг/л.

Помимо достоверности различий между значениями двух групп, были вычислены коэффициенты коррелятивной зависимости между значениями воды и показателями крови (табл. 3).

Таблица 3 Коэффициенты коррелятивной зависимости между значениями воды и показателями крови

Из данной таблицы видны относительно высокие коэффициенты прямой коррелятивной зависимости между, с одной стороны, значениями АЛТ в крови дельфинов и, с другой стороны, концентрациями нитритов (0,49) и мочевины (0,46) в воде. Такая же прямая зависимость была выявлена между уровнем АСТ в сыворотке крови животных и количеством нитритов в воде (0,44). Кроме того, отмечалась достаточно высокая коррелятивная связь между уровнями ЛДГ крови афалин и количеством нитритов (0,52), аммония (0,64) и мочеви-ны(0,74) в среде обитания.

Исходя и данных таблицы, не исключено также определённое влияние свободного хлора, растворённого в воде, на уровни ЩФ и ЛДГ в крови.

Выводы. Таким образом, в ходе наших исследований была предпринята попытка выявления степени воздействия хлор- и азотсодержащих веществ, растворённых в воде, на организм дельфинов. Хотя, представленные данные получены при обследовании сравнительно небольшого количества особей, на данном этапе знаний, вероятно, они могут быть использованы как ориентиры для определения нормативных концентраций хлор- и азотсодержащих веществ, растворённых в воде при содержании морских млекопитающих в бассейнах закрытого и полузакрытого типов на территории Российской Федерации, а именно, уровень нитритов в воде - не более 0,2 мг/л, аммония -0,6 мг/л и мочевины - 1,5 мг/л.

Список литературы:

1. Василенко Н.М. Действие ксенобиотиков на систему крови// Общая токсикология. - М.: Медицина, 2002. - С. 266-277.
2. Клиническая лабораторная аналитика// М.: Лабинформ РАМЛД. -1999.
3. Назаров М.В., Кравченко Г.А., Винокурова Д.П., Околелова А.И., Руднева Я.А. Модулирующее действие биологически активных веществ при послеродовом парезе у коров// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2019. - № 78. - С. 175-178.
4. Назаров М.В., Гаврилов Б.В., Сиренко В.В., Горпинченко Е.А., Винокурова Д.П., Коваль И.В. Разработка и усовершенствование методов коррекции воспроизводительной функции коров при патологии послеродового периода// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2015. - № 52. - С. 166-171.
5. Назаров М.В., Гаврилов Б.В., Тихонов С.В., Костенко О.А., Громыко Е.В. Совершенствование методики биотехнического контроля сроков осеменения коров для получения уплотненных отелов// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2009. - № 1. - С. 197.
6. Новиков В.В., Околелова А.И. Профилактика мастита высокопродуктивных коров в условиях современных молочных комплексов// В сборнике: научное обеспечение агропромышленного комплекса сборник статей по материалам 74-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2018 год. - 2019. - С. 127-129.
7. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение// M.: Изд-во ВНИРО, 1999. - 304 с.
8. Ревазова Ю.А. Генотоксическое действие ксенобиотиков// Общая токсикология. - М.: Медицина, 2002. - С. 385.
9. Семёнов В.А., Терехов В.И. Сезонная динамика концентраций хлор- и азотсодержащих веществ, растворённых в воде и их влияние на кишечный микробиоценоз дельфинов// Морские физиологические и биотехнические системы двойного назначения: сб. науч. тр. Всероссийской научно-практической конф. (Ростов-на-Дону, 15-17 июня 2005 г.). - Ростов-на-Дону, 2005. - С.68-72.
10. Сиренко В.В., Винокурова Д.П. Способ получения комплексного препарата для оптимизации воспроизводительной функции коров при нарушении обмена веществ// Патент на изобретение RUS 2635468. - 13.03.2017.
11. Бордовский О.К., Чернякова А.М. Современные методы гидрохимических исследований океана// ИОРАН, 1992. - 199 с.
12. Dierauf L.A. CRC Handbook of Marine MammaI Medicine: HeaIth, Disease, and RehabiIitation// Boca Raton: CRC Press LLC, 2001.
13. Worthy, G.A.G. Nutrition and Energetics// CRC Handbook of Marine MammaI Medicine. - Second Edition. - Boca Raton. - p 791-827.

Резюме. Содержание морских животных в неволе приводит к накоплению в искусственной среде обитания продуктов жизнедеятельности, а также средств, используемых для обработки бассейнов в различной концентрации. Широко используемые дезинфектанты, содержащие хлор, приводят к образованию в воде бассейнов хлорноватистой кислоты и в последующем возникновению моно- и трихлораминов, а также в большом количестве в ней определяются нитраты и нитриты. Данные вещества оказывают достаточно сильное токсическое, мутагенное воздействие на биологические объекты. Они оказывают воздействие на различные системы организма: центральную нервную, сердечно-сосудистую системы, снижается кислородная ёмкость крови, нарушается функция печени, почек. В кишечнике афалин в зависимости от уровня мочевины, различных форм хлора в воде отмечается изменения в соотношении нормальной микрофлоры, что приводит к возникновению дисбактериоза. Для определения влияния этих групп веществ авторами были проведены исследования по определению в крови афалин показателей: аланинтрансамина-зы (АЛТ), аспартаттрансаминазы (АСТ), гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и щелочной фосфатазы (ЩФ). Проведенные исследования на двух группах подопытных афалин, позволили авторам установить определенные ориентиры для оценки допустимых показателей содержания в морской воде бассейнов примесей хлор- и азотсодержащих соединений, уровень нитритов, аммония и мочевины в воде.

Ключевые слова: морские животные, дельфины, афалины, хлорсодержащие вещества, азотсодержащие вещества, гематологические показатели, нитраты, нитриты, аммоний, мочевина.

Сведения об авторах:

Семёнов Владимир Александрович, кандидат ветеринарных наук, ветеринарный врач ЗАО «Геленджикский дельфинарий»; 353460, г. Геленджик, ул. Луначарского, 130; e-maiI: vI_mr@maiI.ru.

Седов Александр Витальевич, аспирант кафедры анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»; 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; тел.: 8-953-0838386.

Яковец Маргарита Геннадьевна, аспирант кафедры анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»; 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; тел.: 8-918-43-505-49.

Капустин Алексей Викторович, аспирант кафедры анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»; 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; тел.: 8-918-0168676.

Ответственный за переписку с редакцией: Родин Игорь Алексеевич, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»; 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; тел.: 8-918-4350549; e-mail: d22003807@mail.ru.