Состояние здоровья сельскохозяйственных животных на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС

Состояние здоровья сельскохозяйственных животных на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС

Исамов Н.Н., Козьмин Г.В., Кругликов Б.П., Иванов В.Л.,

Грудин Н.С., Шевченко А.С., Грудина Н.В., Ульяненко Л.Н., Саруханов В.Я., Сарапульцев И.А., Шевченко Т.С., Елисеева И.В.

ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Российской академии сельскохозяйственных наук, Обнинск

Представлен анализ радиационного воздействия на сельскохозяйственных животных в результате аварии на ЧАЭС. Состояние здоровья сельскохозяйственных животных определялось по комплексу клинико-физиологических, иммунологических, биохимических и биофизических показателей. Результаты исследований получены на большом поголовье животных из различных радиоактивно загрязненных районов России, Беларуси и Украины. Показано, что происходящие изменения в состоянии отдельных функциональных систем организма животных, в основном, связаны с радиационным поражением щитовидной железы в острый период аварии.

State of health of agricultural animals on the territories affected by the radioactive contamination resulting from the ChNPP accident

Isamov N.N., Kozmin G.V., Kruglikov B.P., Ivanov V.L.

Grudin N.S., Shevchenko A.S., Grudina N.V., Ulyanenko L.N.,

Sarukhanov V.Ya., Sarapultsev I.A., Shevchenko T.S., Eliseyeva I.V.

Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology of RAAS, Obninsk

The analysis of the radiation action on agricultural animals as a result of the ChNPP accident is presented. The state of health of agricultural animals was determined using a complex of clinico-physiological, immunological, biochemical and biophysical indices. The results of investigations are obtained for a large stock from different radioactive contaminated districts of Russia, Belarus and Ukraine. The occurring changes in the state of separate functional systems of the organism of animals were demonstrated to be connected mainly with radiation injury of the thyroid gland during the acute period of the accident.

Повреждающее действие ионизирующей радиации на организм сельскохозяйственных животных проявляется в виде различных патологических эффектов. Форма проявления ответных реакций организма зависит от дозы облучения, времени, в течение которого действуют повреждающие факторы, радионуклидного состава выпадений на местности и других особенностей. Принято различать так называемый острый период, который длится от 2 до 6 месяцев и связан со спектром короткоживущих радионуклидов, выпавших на сенокосы и пастбища. Первые два года после экстремального события следует оценивать как ближайшие последствия радиационного воздействия, а последующий период - как отдаленные, когда соматические эффекты могут частично трансформироваться в генетические. Для сельскохозяйственных животных, исходя из их хозяйственно-полезных качеств, а, следовательно, смены поколений, генетические эффекты на уровне микропопуляций могут быть зарегистрированы

через 4-8 лет после первичного воздействия ионизирующей радиации.

Сегодня радиобиологи анализируют и изучают отдаленные последствия трех крупномасштабных событий, обусловивших радиоактивное загрязнение обширных регионов страны. Это южноуральская авария в 1957 г., чернобыльская авария в 1986 г. и испытания ядерного оружия на Семипалатинском полигоне. На южно-уральском следе в отдельных пунктах доза гамма-излучения за первые 12 суток достигала 290 рад и сопровождалась случаями летального исхода сельскохозяйственных животных [1]. У животных этого региона, получивших на порядок меньшую дозу, в течение 6 месяцев регистрировались преходящие изменения в системе крови. В последующие годы эти животные по всем показателям, включая и воспроизводство, не имели отличий от физиологической нормы. Следует отметить, что приоритетным загрязнителем для этого региона был радиостронций.

Ядерные испытания на Семипалатинском полигоне обусловили наибольшее экологическое неблагополучие на территории Алтайского края. По данным комплексной экспедиции 1989 г. на отдельных участках реконструированная доза составила около 200 бэр для человека, причем основной вклад в нее дали испытания 1949 г. [3]. Сведения о гибели сельскохозяйственных животных отсутствуют, хотя данные 1992-1993 гг. свидетельствуют об отклонении отдельных показателей от физиологической нормы.

В начальный период после аварии на ЧАЭС на территории, прилегающей к атомной электростанции, зарегистрированы относительно высокие мощности экспозиционных доз и загрязнение кормовых угодий в Хойнинском, Брагинском и Наровлянском районах Гомельской области. На расстоянии 10-15 км от станции мощность дозы в первые дни после аварии доходила до 300-400 мР/ч (д.Чамков, д.Массаны Хойникского района), а в первой декаде мая снижалась до 75-100 мР/ч. Максимальная дозовая нагрузка от тотального гамма-облучения у небольших групп животных, насчитывавших до сотни голов и оставшихся в зоне отселения, за 4 месяца могла доходить до 290 рад [2]. Аварийный выброс радионуклидов способствовал загрязнению обширных территорий Беларуси, Украины, Российской Федерации (Брянская, Калужская, Тульская и другие области).

В этот период основной вклад в интегральную дозу облучения сельскохозяйственных животных определялся радионуклидами циркония, ниобия, рутения, йода, цезия, бария, лантана и церия [4], причем основная доля в формировании дозы приходилась на короткоживущие радионуклиды. В связи с тем, что содержание 1311 на траве пастбищ в отдельных хозяйствах Хойникского района доходило до 42%, дозовые нагрузки на щитовидную железу в острый период могли достигать 60-80 крад.

Определение интенсивности гамма-излучения на поверхности шеи, в области расположения щитовидной железы, у эвакуированного из 30километровой зоны крупного рогатого скота (д.Оревичи, д.Чамков, д.Уласы) позволяло регистрировать у отдельных животных мощность дозы до 750 мР/ч при средних величинах, равных 350±45 мР/ч и снижавшихся в течение недели в 23 раза.

За счет щелочноземельных радионуклидов облучение слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта составляло около 1 крада. Наибольшая интенсивность гамма-излучения от содержимого желудочно-кишечного тракта регистрировалась на поверхности тела в области мечевидного отростка. В среднем она составляла 125±33 мР/ч и в течение недели уменьшилась в 10-12 раз.

У овец наблюдалась аналогичная закономерность по отношению интенсивности гамма-

излучения от щитовидной железы и области мечевидного отростка при близких к крупному рогатому скоту абсолютных величинах. У лошадей соотношение между этими показателями было более узким за счет уменьшения интенсивности в области щитовидной железы и увеличения таковой в области мечевидного отростка. У новорожденных телят в возрасте до трех суток интенсивность излучения от щитовидной железы была вдвое ниже, чем у их матерей.

Таким образом, нарушения в изменении здоровья сельскохозяйственных животных в большей степени могли зависеть от внутреннего поступления радионуклидов, чем от внешнего облучения организма.

Приведенные сведения свидетельствуют о том, что наибольшее значение для физиологического состояния животных из инкорпорированных радионуклидов мог иметь радиоактивный йод.

Специфика радиоактивных выпадений после аварии на Чернобыльской АЭС обусловила характер и степень проявления радиационных повреждений в организме сельскохозяйственных животных, выявление и оценка которых на протяжении длительного времени не однозначны. При этом всегда следует иметь в виду, что речь идет об ограниченном контингенте поголовья скота.

На загрязненной территории Чернобыльского региона у незначительной части животных при вышеуказанных дозах гамма- и бета-облучений в первой декаде мая 1986 г. клиническое проявление выражалось отеками в подчелюстном пространстве у молодняка и взрослых животных, геморрагической диареей у телят, снижением количества лейкоцитов в периферической крови до нижних пределов нормы у взрослых животных. При этом случаев летального исхода от радиационного воздействия не зарегистрировано.

Основная масса эвакуированного и содержавшегося за пределами 30-километровой зоны поголовья не отличалась от клинически здоровых животных. Физиологическое состояние крупного рогатого скота, лошадей и овец, исследование которых проводилось в течение 3-4 месяцев (декабрь 1986 г. - март 1987 г.) не внушало каких-либо опасений по состоянию их здоровья. Клиническое обследование крупного рогатого скота выявляло единичные, скоропроходящие отклонения температуры тела, частоты пульса и дыхания физиологического порядка. У лошадей отклонений от физиологической нормы не выявлено. Среди овец в начале исследований у 38,7% поголовья регистрировались симптомы заболевания органов дыхания (кашель, хрипы, жесткое дыхание, инспира-торная одышка), у некоторых из них диагностировался диктиокаулез. К концу исследований 11,2% овец сохраняли отдельные симптомы заболевания органов дыхания.

Количественные изменения форменных элементов крови и другие гематологические показатели имели незначительные отклонения у отдельных животных. Число лейкоцитов у всех видов животных варьировало в пределах физиологической нормы. В лейкоформуле имело место некоторое увеличение юных нейтрофилов. В 1% случаев обнаружено изменение лимфоцитов, выражавшееся в появлении двуядерных форм, а также фрагментированных нейтрофилов. По количеству и концентрации гемоглобина существенных отклонений не выявлено.

Некоторые изменения обнаружены в функции щитовидной железы по уровню тиреоидных гормонов, которые у крупного рогатого скота к концу исследований достигли физиологической нормы. У лошадей не выявлено отклонений по физиологическому состоянию щитовидной железы.

Ближайшие последствия радиационного воздействия после чернобыльской аварии по показателям иммунного статуса были менее выраженными, что вполне соответствует дозовым нагрузкам, которые всегда были сублетальными и не превышали 50-60 рад на все тело коров. Показатели бета-литической, бактерицидной и лизо-цимной активности у этих животных не отличались от интактных, и только титр нормальных антител был выше в 1,5-2 раза. Показатель иммуно-микро-биологического теста у этих же коров был увеличен в 1,4-1,9 раза.

Последствия радиотоксического действия 1311 в отдельных гуртах крупного рогатого скота и отарах овец стали обнаруживаться в 1987-1988 гг. Они выражались в форме гипо- и атиреозов с признаками микседемы и тиреотоксикоза. У животных наблюдалась складчатость и огрубление кожи, взъерошенность шерсти.

Исследования коров, подвергшихся хроническому, в течение 2-х месяцев, тиреотоксическому воздействию радиойода в 30-километровой зоне Чернобыльской АЭС, показали, что в результате бета-облучения ткани щитовидной железы у них произошли повреждения разной степени интенсивности [3]. Локальные дозовые нагрузки на щитовидную железу величиной в 30-40 крад и выше привели со временем к практически полному выключению экскреторной функции фолликулов и состоянию атиреоза, сопровождавшегося соответствующими клиническими признаками у коров. Дозовые нагрузки в 10-12 крад приводили к частичной потере функциональной активности щитовидной железы и состоянию гипотиреоза. Йодна-копительная функция щитовидной железы, облученной в дозе 2-3 крад, у клинически здоровых коров, находившихся за пределами зоны отселения не отличалась от интактных животных.

При наибольших повреждениях щитовидной железы на вскрытии животных отмечено застойное полнокровие легких, а также резко вы-

раженный отек подкожной клетчатки. Масса щитовидных желез у этих животных была значительно уменьшена (до 6,5±0,6 г), что составило лишь 26,0% от массы щитовидных желез (25,0 г) контрольного здорового поголовья, то есть снижение было в 3,8 раза.

Макроскопически доли щитовидных желез "пораженного" скота были также резко сокращены в объеме, истончены, резко уплотнены. На разрезе ткань долей была пронизана белесоватыми плотными прожилками - тяжами со слабыми вкраплениями между ними очагов серовато-розовой полупрозрачной ткани паренхимы.

Поскольку функциональная активность щитовидной железы при радиационном повреждении длительное время не восстанавливается, гипоти-реозные, и тем более атиреозные, животные должны быть исключены из хозяйственнопроизводственной эксплуатации как для получения продукции, так и для воспроизводства. Таких животных целесообразнее использовать на мясо, так как у лактирующих коров снижаются удои и продолжительность лактации. Роды у этих животных осложняются выпадением матки или прямой кишки [4].

При проведении биохимических исследований в плазме крови лошадей и овец обнаружено повышение количества мочевой кислоты (почти в 4 раза) и незначительное повышение концентрации креатинина у овец, тогда как у лошадей этот показатель был несколько снижен.

Содержание холестерина в крови коров было у верхней границы или выше нормы.

У лошадей концентрация холестерина была выше, чем у животных из Калужской области.

Наиболее устойчивое увеличение концентрации общего холестерина отмечали в крови овец.

Выявленные изменения носили обратимый характер и, при переводе животных на "чистые" корма, нормализовались за исключением содержания холестерина.

У сельскохозяйственных животных, длительно содержащихся на менее загрязненной территории Брянской и Калужской областей, были установлены, в основном, незначительные изменения биохимических показателей [5].

Сравнительная оценка молекулярно - клеточных показателей у овец, крупного рогатого скота и лошадей, длительно находившихся на загрязненной радионуклидами территории, не выявила существенных изменений общего содержания белка в клетках белой крови и тромбоцитах.

Фотометрический индекс тромбоцитарно-лим-фоцитарной смеси был снижен на 40% у лошадей и на 25% у овец, тогда как у крупного рогатого скота практически не отличался от контроля. Показатель осмотической реакции тромбоцитов был слабо снижен у всех животных.

Установлено изменение коэффициента стимуляции аденилатциклазы в тромбоцитах животных с признаками повреждения щитовидной железы [6].

Одновременно выявлена модификация проницаемости мембраны эритроцитов для Са2+ при отсутствии изменения гематологических показателей [7].

Известно, что облучение в летальных и суб-летальных дозах угнетает естественную резистентность организма животных, что в свою очередь может привести к повышению их чувствительности к экзогенной инфекции. В этом случае особую опасность будут представлять как условно-патогенная микрофлора, так и возбудители бессимптомно протекающих инфекций и, в частности, лептоспироза, которые при снижении естественной резистентности могут вызвать клинически выраженные формы болезни.

При определении гуморальных и клеточных факторов естественной резистентности было установлено, что через 7 месяцев после аварии не наблюдалось угнетения бактерицидных свойств крови к бактериям семейства кишечных (сальмонелла, кишечная палочка и вульгарный протей) по сравнению с контролем, а также снижение бета-литических и лизоцимных показателей крови у овец, лошадей и крупного рогатого скота по сравнению с контролем.

Аналогичные данные были получены в течение последнего 5-летнего наблюдения за животными, содержащимися на загрязненной территории.

Бактерицидные и бета-литические свойства крови у обследованных животных находились в пределах физиологической нормы, не выявлено каких-либо изменений при изучении бласт-трасформации лейкоцитов.

Бактериологические исследования показали, что уровень обсемененности верхних дыхательных путей у нетелей не отличался от средних значений здоровых животных. Аналогичные результаты были получены при изучении аутофлоры желудочнокишечного тракта. Так, микрофлора нетелей и лошадей как в количественном, так и в качественном отношении не имела выраженных отклонений от нормы, в то время как у овец соотношение между различными группами микроорганизмов имело тенденцию к дисбактериозу. Улучшение условий кормления и содержания нормализовало микробный пейзаж.

Таким образом, показатели естественной резистентности организма находились в пределах физиологической нормы. Изменение этих показателей обычно связано с условиями кормления и содержания животных, а также другими факторами нелучевой природы. При анализе данных ветеринарной отчетности по незаразным заболеваниям у крупного рогатого скота Ветковского и Брагинского районов Гомельской области

было установлено, что заболеваемость молодняка составила более 80% в Ветковском и 70% в Брагинском районах. Причем, более половины из них составили заболевания органов пищеварения, а остальные пришлись на заболевания органов дыхания. Аналогичная структура заболеваний обычно наблюдается и на "чистых" территориях. При этом гибель заболевших животных была относительно невысокой (6,4-14,9%).

При изучении эпизоотической ситуации по леп-тоспирозу за ряд лет в Калужской и Брянской областях было установлено, что районы, загрязненные радионуклидами, по числу положительно реагирующих на лептоспироз животных не выделяются среди "чистых" районов. Так, в хозяйствах Новозыбковского, Красногорского и Гордеевского районов Брянской области наблюдалось снижение числа положительно реагирующих на лептоспироз животных с 37% до 7% в период с 1985 по 1990 гг. В то же время в Погарском "чистом" районе число положительно реагирующих животных составляло 24% - 82% от числа обследованных. Аналогичная картина наблюдалась и в Калужской области. В Ульяновском и Жиздрин-ском районах на территориях с плотностью радиоактивного загрязнения от 5 Ки/км2 до 15 Ки/км2 по 137Сэ число положительно реагирующих животных снижалось, в то время как в Дзержинском, Люди-новском и Жуковском районах наблюдалось даже повышение этого показателя с 27% до 78%.

Следовательно, как в ранние сроки после аварии, так и в более позднее время, у животных, содержащихся на загрязненной территории, не наблюдалось существенного угнетения факторов естественной резистентности организма. Бактерицидная, лизоцимная и бета-литическая активности крови находились в норме. Не регистрировались также снижение бласттранформации лейкоцитов, падение уровня нормальных антител и дисбактериоз. Не отмечались ухудшение эпизоотической ситуации по внутренним и заразным болезням и обострение лептоспироза. Эффективность ветеринарно-профилактических мероприятий была достаточной.

За последние годы состояние здоровья животных сохраняется по клинико-лабораторным показателям на уровне средних многолетних данных с колебаниями в сторону ухудшения и последующего улучшения. В то же время снижение удоя и получение приплода телят в 1990 г. в отдельных хозяйствах могло быть связано в той или иной мере с обновлением продуктивного поголовья рождения 1986 г., то есть года интенсивного радиационного воздействия на организм коров и народившихся телят. Несбалансированность минерального обмена, периодический рост числа гинекологических заболеваний может приводить к ухудшению физиологического состояния животных

по гематологическим, биохимическим, иммунологическим и другим показателям. Имеет место рост числа животных положительно реагирующих по РИДу на лейкоз. Обобщение и анализ собранных данных позволяет предположить, что радиационное воздействие в хозяйствах, на фермах с уровнями загрязнения 30-40 Ки/км2, по-видимому, не прошло бесследно. Более вероятно, что это результаты отдаленных последствий радиационного фактора с наслоением других факторов зооветеринарного характера. Не исключено влияние на здоровье животных и таких уровней загрязнения как 370-740 кБк/м2 (10-20 Ки/км2). Однако, вычленение в этих случаях влияния радиационного фактора еще более затруднительно.

Обобщение и анализ многолетних данных позволяет предположить, что радиационное воздействие на локальных территориях с уровнями загрязнения порядка 1480 кБк/м2 (40 Ки/км2) с учетом дополнительных факторов внешней среды, по-видимому, не всегда происходит бесследно. Однако, выявление таких случаев представляет большие трудности, в связи с чем разработка методических подходов к комплексной оценке состояния здоровья животных в условиях комбинированных техногенных воздействий представляется актуальной перспективной задачей.

Литература

1. Антропова З.Г. и др. Итоги изучения и опыт ликвидации последствий аварийного загрязнения территории продуктами деления урана. - М., 1990. - 144 с.

2. Исамов Н.Н. и др. Состояние и продуктивность сельскохозяйственных животных в северной части Чернобыльского региона//Радиационные аспекты чернобыльской аварии. - Санкт-Петербург, 1993. - Т. II. - С. 335-339.

3. Исамов Н.Н. и др. Физиологическое состояние щитовидной железы и метаболизм 1311 у сельскохозяйственных животных в Чернобыльском регионе //Проблемы ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. - М., 1991. - Т. 2. - С. 65.

4. Корнеев Н.А. и др. Сфера агропромышленного производства - радиобиологические последствия аварии и основные защитные мероприятия//Атомная энергия. - 1988. - Т. 65, Вып. 2. - С. 129-134.

5. Кругликов Б.П. и др. Физиологическое состояние и продуктивные качества сельскохозяйственных животных, длительно содержащихся на загрязненной радионуклидами территории //Первая Всесоюзная конференция Ядерного общества СССР. Обнинск 26-29 июня 1990 г.: Сб. докл. - М., 1990. - Т. 2. - С. 96-98.

6. Шевченко А.С. и др. Оценка показателей гормонального статуса и активности аденилатциклазы у животных в отдаленные сроки после аварии на Чернобыльской АЭС//Радиационная биология. Радиоэкология. - 1994. - Т. 34, Вып. 3. - С. 324-327.

7. Шевченко А.С. и др. Модификация Са2+-обмена в клетках крови коров с радиационным повреждением щитовидной железы после аварии на Чернобыльской АЭС//Радиационная биология. Радиоэкология. -1993. - Т. 33., № 3 (6). - С. 775-782.