СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРЕССОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СВИНЦА И НИКЕЛЯ НА ОРГАНИЗМ БЫЧКОВ
METHOD OF DETERMINING STRESS IMPACT OF LEAD AND NICKEL ON BULL-CALF ORGANISM

Изобретение относится к области физиологии, в частности к способам определения воздействия стресс-факторов на организм животных.
В ветеринарии для определения стрессового действия внешних факторов на организм животных используют определение гормона коркового слоя надпочечников - кортизола. Любое воздействие стресс-фактора вызывает повышение активности гипофиза, усиленное выделение им адренокортикотропного гормона, стимулирующего деятельность коры надпочечников и поступление в кровоток кортикостероидов [1].
Недостаток способа: сложность и трудоемкость метода определения кортизола, который предусматривает наличие иммуноферментного анализатора, что и затрудняет его использование в широкой ветеринарной практике.
Наиболее близким аналогом изобретения, выбранным в качестве прототипа, является метод определения стрессового действия экспериментальной остеотомии на функциональную активность эритропоэза [3]. Автор рассчитывал системный индекс красной крови (СИКК=К·RBC·Hb), значение которого отражало функциональную активность органов эритропоэза на фоне действия внешнего стрессового фактора - экспериментальной остеотомии.
Недостаток способа: 1) включает определение из основных гематологических показателей крови только содержание гемоглобина и эритроцитов, не учитывая их объемное соотношение с плазмой крови; 2) изменение эритропоэза происходит на фоне однократного воздействия стрессового фактора - экспериментальной остеотомии, после чего запускается адаптационный процесс в организме; 3) способ разработан для собак.
Целью изобретения является разработка способа определения стрессового воздействия тяжелых металлов на организм бычков, выращиваемых в зоне хронического техногенного загрязнения окружающей среды на основе расчета индекса показателей крови, включающего в своем составе основные гематологические показатели (гемоглобин, эритроциты, гематокрит).
Указанная цель достигается путем расчета индекса показателей крови (ИПК) по формуле
ИПК=К·RBC·Ht/Hb,
где ИПК - индекс показателя крови;
-12
К - коэффициент размеренности, равен 10;
12
RBC - количество эритроцитов, 10/л;
Hb - концентрация гемоглобина, г/л;
Ht - количество гематокрита, %.
Индекс показателей крови представляет собой соотношение произведения количества эритроцитов и гематокрита к уровню гемоглобина в крови, концентрация которых отражает функциональную активность процесса эритропоэза.
Биологический смысл данного показателя сводится к тому, что количество эритроцитов и их объем в крови определяет насыщенность данных клеток гемоглобином. Под действием внешних стресс-факторов, влияющих на процесс эритропоэза, снижается количество эритроцитов и их объемная доля в крови, что ведет к уменьшению содержания гемоглобина.
В наших исследованиях у бычков черно-пестрой породы, выращиваемых в зоне выбросов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», уровень эритроцитов, гематокрита и гемоглобина в крови зависел от содержания в ней свинца и никеля. На фоне резкого подъема концентрации токсикоэлементов в крови происходило угнетение процессов эритропоэза, падение концентраций эритроцитов, гематокрита, гемоглобина и снижение значения индекса показателей крови до 0,80, что можно интерпретировать как стрессовое воздействие данных металлов на организм бычков и запуск механизма адаптации к поступлению тяжелых металлов в избыточных количествах. В процессе адаптации организма бычков к существующему уровню техногенной нагрузки органы эритропоэза постепенно восстанавливают свою активность, что ведет к увеличению в крови эритроцитов, гематокрита и гемоглобина. На этом фоне индекс показателей крови повышается с 1,00 (6 мес) до 1,30 (18 мес).
В результате сопоставительного анализа заявляемого решения с прототипом можно сделать вывод, что заявляемый способ определения стрессового воздействия тяжелых металлов на организм бычков, выращиваемых в зоне хронического техногенного загрязнения окружающей среды, позволяет объективно определить стрессовое воздействие свинца и никеля на органы эритропоэза. Так как не известны другие технические решения, основанные на вычислении показателя крови, рассчитанного по концентрации эритроцитов, гематокрита, гемоглобина, предлагаемый способ соответствует критерию «новизна».
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа:
1. Способ основан на расчете индекса, интегрирующего все основные гематологические параметры крови, уровень которых определяется только активностью процесса эритропоэза;
2. Индекс показателей крови позволяет определить возраст, в котором свинец и никель для организма бычков выступает в роли стресс-фактора;
3. Способ прост, так как основан на определении гематологических показателей, которые определяет любая ветеринарная лаборатория.
Анализ известных технических решений в области физиологии позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом способе. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «существенные отличия».
Пример выполнения. Способ определения стрессового воздействия тяжелых металлов на организм бычков испытан на базе частного фермерского хозяйства в течение 2007-2008 г.г. Хозяйство расположено в левостороннем пригороде г.Магнитогорска, находится в зоне выбросов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат, удалено от его границы в пределах 15-18 км. Объектом исследования служили бычки черно-пестрой породы в первый год постнатального онтогенеза, из которых была сформирована по принципу приближенных аналогов группа бычков (n=5). Материалом исследований служила кровь 10 сут, 1, 3, 6, 9, 12, 15 и 18 мес животных, в которой определяли гематологические показатели общепринятыми методами, свинец и никель методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в лаборатории АНО МСЧ АГ и ОАО «ММК». На основании результатов исследований рассчитывали индекс показателей крови (ИПК).
В крови бычков в возрасте 10 суток и 1 месяца содержание свинца (Pb) не превышает значение ПДК. Аналогичная тенденция характерна и для никеля (Ni). Резкое возрастание концентрации данных металлов происходит в 3-месячном возрасте животных. Уровень Pb увеличивается в 5,12 раз по сравнению с 10 суточным возрастом, никеля - в 6,62 раза.
К возрасту 2,5 месяца у животных завершается формирование рубцового пищеварения. Они активно начинают использовать в рационе растительные корма, которые и являются основным источником поступления тяжелых металлов в организм бычков, что было установлено нами на предварительном этапе работы. Поэтому происходит резкое возрастание свинца и никеля в крови, что для организма является стресс-фактором. На его действие реагируют органы эритропоэза, уменьшая продукцию эритроцитов. Это сопровождается снижением их объема в крови и, как следствие, падением уровня гемоглобина. Поэтому значение ПК снижается до 0,79±0,04 (р≤0,01).
Начиная с 3-месячного возраста, колебания тяжелых металлов в крови незначительны и недостоверны по отношению к данному возрасту. При этом после стрессового воздействия тяжелых металлов органы эритропоэза постепенно адаптируются к данному уровню токсической нагрузки, что сопровождается постепенным повышением концентрации эритроцитов, гематокрита и гемоглобина. Значение ИПК возрастает к 6-мес возрасту до 1,04±0,05. В последующие возрастные периоды на фоне адаптации органов эритропоэза к существующему уровню поступления тяжелых металлов ИПК колеблется в интервале 1,04±0,05-1,29±0,06.
Гематологические показатели крови и содержание тяжелых металлов (n=5), X±Sx
Возраст, мес
Свинец, мкмоль/л
Никель, мкмоль/л
RBC, 10<sup>12</sup>/л
Hb, г/л
Ht, %
ИПК
10 сут
0,41±0,05
0,74±0,10
3,96±0,12
104,6±1,32
30,0±0,82
1,14±0,04
1
0,50±0,06
0,84±0,09
3,74±0,14
110,2±2,10
29,4±0,74
1,00±0,05
3
2,10±0,12***
4,90±0,35***
3,10±0,12***
94,0±3,30*
24,0±0,71*
0,79±0,04**
6
2,50±0,19***
5,40±0,80***
3,64±0,19
105,4±3,74
30,0±0,84
1,04±0,05
9
2,62±0,36***
5,44±0,85***
3,70±0,10
109,4±3,34
31,6±0,93
1,08±0,04
12
2,78±0,31***
5,88±0,92***
3,94±0,15
115,0±3,92*
32,2±0,80
1,09±0,03
15
2,80±0,34***
5,90±0,74***
4,30±0,21
116,6±4,34*
34,0±0,55**
1,23±0,05
18
2,86±0,42***
5,88±0,83***
4,50±0,22
118,6±4,89*
35,4±0,51***
1,29±0,06
Физ. норма
-
-
5,0-7,5
90,0-120,0
24-48
-
ПДК
0,24-1,24
не более 1,703
-
-
-
-
Примечание: * - p≤0,05; ** - р≤0,01; *** - р≤0,001 по отношению к 10- суточному возрасту; физиологическая норма по Медведевой М.А. (2008); значение ПДК по Грибовскому Г.П. (1996)
Таким образом, по значению ИПК можно определить, во-первых, стрессовое влияние свинца и никеля на процесс эритропоэза. Во-вторых, установить возраст, в котором они в организме бычков являются стресс-фактором.
Использование предлагаемого способа определения стрессового воздействия тяжелых металлов на организм бычков обеспечивает по сравнению с существующим методом следующие преимущества:
1. Предлагаемый метод обработки гематологических показателей крови позволяет объективно и точно определить возраст, в котором тяжелые металлы являются стресс-фактором для организма и своевременно корректировать их стресс-индуцирующее влияние.
2. Вычисление показателя крови не требует сложной математической обработки результатов и отражает функциональную активность органов эритропоэза.
Источники информации
1. Влияние транспортного стресса на организм бычков / С.Л.Тихонов, Н.В.Тихонова, А.В.Степанов, Ф.А.Сунагатуллин / Практик. - 2005. - №9 - 10. - С.68-71.
2. Грибовский, Г.П. Ветеринарно-санитарная оценка основных загрязнителей окружающей среды на Южном Урале / Г.П.Грибовский // Челябинск, 1996. - 225 с.
3. Дерхо, М.А. Динамика биохимических показателей в ходе остеогенеза после травмы различных костей скелета у собак: автореф… д-ра биол. наук / М.А.Дерхо; Моск. вет. акад. - Москва, 2004, - 31 с.
4. Медведева, М.А. Клиническая ветеринарная лабораторная диагностика. Справочник для ветеринарных врачей / М.А.Медведева. - М.: ООО «Аквариум-Принт», 2008. - С.132-134.