Физиологические особенности животных в районах техногенного загрязнения

Животноводство

Такой характер изменений, наблюдающийся в картине белой крови импортированных голштинских коров, вероятно, является следствием длительного воздействия на организм новых факторов окружающей среды: новые корма, условия содержания, смена режима содержания, обслуживающего персонала.

Полученные данные по соотношению количества отдельных компонентов белой крови свидетельствуют о выраженной напряженности системы естественной защиты организма импортированных голштинских коров, которая сопровождается уменьшением клеток белой крови, выполняющих основную функцию защиты — фагоцитоза, и понижением уровня основных имму-нокомпетентных клеток — моноцитов и лимфоцитов. Имеющее место перераспределение клеток белой крови

(эозинопения, нейтрофиллия, лимфоцитопения), вероятно, направлено на сохранение функционального гомеостаза при долговременном приспособлении к новым эколого-хозяйственным условиям региона импортированных голштинских коров немецкой селекции.

Выводы.

В новых для импортированных коров экологохозяйственных условиях Урала адаптационные реакции клеточного звена иммунной системы характеризовались высоким напряжением системы лейкопоэза и изменением соотношения различных форм лейкоцитов (эозинофиллов, нейтрофиллов, лимфоцитов), направленных на сохранение функционального гомеостаза при долговременном приспособлении к стрессовым ситуациям окружающей среды.

Литература

1. Донник И. М., Шкуратова И. А., Кривоногова А. С., Исаева А. Г., Андрейко А. А., Хасина Э. И. Экологические аспекты животноводства в промышленных регионах // Ветеринария Кубани. 2010. № 6. С. 6-8.

2. Донник И. М., Шкуратова И. А., Окружающая среда и здоровье животных // Ветеринария Кубани. 2011. № 2.

С.12-13.

3. Шкуратова И. А. [и др.]. Современные проблемы животноводства в условиях техногенного загрязнения экосистем на Среднем Урале : монография. Екатеринбург : Уральское изд-во, 2011. 104 с.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЖИВОТНЫХ В РАЙОНАХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

И. М. ДОННИК,

доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН, ректор УрГСХА,

И. А. ШКУРАТОВА,

доктор ветеринарных наук, профессор, директор УрНИВИ,

А. Г. ИСАЕВА,

кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник, УрНИВИ,

Н. А. ВЕРЕЩАК,

доктор ветеринарных наук, заведуюший лабораторией иммунологии, УрНИВИ,

A. С. КРИВОНОГОВА, аспирант, УрНИВИ,

Я. Б. БЕЙКИН,

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии и вирусологии, УрГСХА,

B. С. ПОРТНОВ,

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, УрГСХА,

М. И. БАРАШКИН,

кандидат биологических наук, доцент, декан ФВМ УрГСХА,

О. Г. ЛОРЕТЦ,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, проректор по учебной работе, УрГСХА

Положительная рецензия представлена В. Н. Большаковым, академиком РАН, директором ИЭРЖ УрО РАН.

Ключевые слова: мониторинг, экотоксиканты, показатели иммунной системы, качество здоровья животных.

Keywords: monitoring, ecotoxicants, immune system indicants, quality of animal health.

Развитие промышленности и автотранспорта, усиленное 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

26

www. m-avu. narod. ru

в большинстве промышленных районов и вблизи крупных городов. Это накладывает отпечаток 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 припо-чвенном 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, Си, А1, Мп, Cd, РЬ) [5, 7].

Также в пробах после предварительной обработки (высушивание, озоление) определяли содержание 90Sr, 137Cs, 210РЬ общепринятыми радиохимическими методами, основанными на выщелачивании проб и осаждении оксалатов щелочноземельных элементов и последующем выделении из растворов элемента [5].

Клинико-иммунологическую оценку выбранных популяций животных проводили по комплексу показателей: клинических, гематологических (определение форменных элементов крови, количества лимфоцитов, гранулоцитов, массовой концентрации 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 нейтрофи-лов 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-лимфоцитов (М-РОЛ) методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами мыши. Определяли соотношение Т- и В-лимфоцитов (индекс Т/В) [2, 4].

__________Животноводство^^

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, А1, Мп, Си, Cd, РЬ, 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 ^п, Мп, Си, Cd, РЬ). 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. То же наблюдали и в питьевой воде.

Содержание радионуклидов в костной ткани также существенно отличалось у животных из контрольных районов и зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа). 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 увеличением 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 клинико-иммунологическая 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 нейтрофилов, лимфоцитопении.

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

№№№. ГП-Э¥и. ПЭГОб. Ги

27

выраженные изменения зарегистрированы в белой крови. 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 5,5-6,5 тыс. 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 А1, Си, РЬ, 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 составляла 75,6 ± 4,8 %. Т. е. 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

Животноводством

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 имму-нокомпетентной 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 сельскохозяйственных животных (особенно крупного рогатого скота), позволяющих поддерживать их здоровье 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 иммуномодуляторов, тщательно спланированные противоэпизоотиче-ские мероприятия и другие методы.

Осуществление данных мер позволяет снизить накопление в организме токсикантов и повысить адаптацию животных к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Литература

1. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды и влияние факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области. Екатеринбург : Из-во Правительства Свердловской области, 2000-2006.

2. Донник И. М., Шкуратова И. А., Бейкин Я. Б., Исаева А. Г. Оценка иммунного статуса коров в зависимости от продуктивности, сезона года, физиологического состояния и генотипа // Лабораторная диагностика в клинике инфекционной и соматической патологии : сб. научн. трудов / под ред. Я. Б. Бейкина, В. В. Фомина,

В. А. Шалаева. Екатеринбург : АМБ, 2010. С. 290-297.

3. Донник И. М., Шкуратова И. А., Кривоногова А. С., Исаева А. Г., Андрейко А. А., Хасина Э. И. Экологические аспекты животноводства в промышленных регионах // Ветеринария Кубани. 2010. № 6. С. 6-8.

4. Хаитов Р. М., Пинегин Б. В., Истамов Х. И. Экологическая иммунология. М. : Из-во ВНИРО, 1995. 219 с.

5. Чуканов В. Н. Восточно-Уральский радиоактивный след (Свердловская область) / под ред. проф.

В. Н. Чуканова. Екатеринбург : Изд-во УрО РАН, 2000. 167 с.

6. Донник И. М., Шкуратова И. А. Окружающая среда и здоровье животных // Ветеринария Кубани. 2011. № 2. С. 12-13.

7. Шкуратова И. А. Динамика накопления тяжелых металлов у крупного рогатого скота // Ветеринария. 2008.

№ 4. С. 37-41.

28

№№№. т-Э¥и. пэгос!. ги