CC BY
34
УДК 636.2:[612.014.482:612.017](417.41)
ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ КОРОВ В ЗОНЕ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ КИЕВСКОГО ПОЛЕСЬЯ В ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧАЭС
1Т. С. ПЛОТКО, 2 В. П. СЛАВОВ, 2Н. И. ДЕДУХ
1Институг разведения и генетики животных имени М. В. Зубца НААН, с. Чубинское, Бориспольский р-н, Киевская обл., Украина, 08321
2Житомирский национальный агроэкологический университет, г. Житомир, Украина, 10008
(Поступила в редакцию 27.01.2017)
Резюме. В статье представлены результаты исследований состояния естественной резистентности и иммунного статуса организма крупного рогатого скота, содержащегося на радиоактивно загрязненных территориях в отдаленный период после аварии на ЧАЭС. Установлено, что на территории Киевского Полесья, загрязненной радионуклидами чернобыльского происхождения, продолжает оставаться неблагоприятная экологическая ситуация, связанная с повышенным радиационным фоном и радионуклидным загрязнением кормов. У коров, постоянно содержащихся в условиях хронического воздействия малых доз радиации, наблюдались отклонения в гематологических и иммунобиологических показателях. Их уровень находился или ниже, или в нижней границе физиологических норм. Особенно данная тенденция проявлялась у коров, содержавшихся в СХПК «Мрия». У животных данного хозяйства отмечалось пониженное количество лейкоцитов. Меньшим был интегрирующий показатель фагоцитарной реакции — общая элиминируя способность нейтрофилов. Меньше также было количество Т-лимфоцитов — в основном за счет уменьшения количества теофилин-резистентных. Сегментоядерные (зрелые) нейтрофи-лы во всех хозяйствах находились на нижней границе нормы, что свидетельствует о поступлении незрелых клеток в кровяное русло. Наблюдалась тенденция в сторону снижения фагоцитарного индекса нейтрофилов у коров всех хозяйств.
Ключевые слова: ЧАЕС, радионуклиды, ионизирующая радиация, животные, естественная резистентность.
Summary. The article presents the results of studies of the state of natural resistance and immune status of the body of cattle contained in radioactively contaminated territories in the remote period after the Chernobyl accident. It is established that unfavorable ecological situation is remains on the territory of the Kyiv Polissya, that is contaminated with radionuclides of Chernobyl origin. It is associated with an increased radiation background and radionuclide contamination of feed. Deviations in hematological and immunobiological indices were observed in cows constantly kept in conditions of chronic exposure to small doses of radiation. Their level was either lower, or at the lower limit of physiological norms. This tendency was especially evident in cows kept in agricultural cooperative «Mriya». Animals of this farm have reduced number of white blood cells. The integrating index of the phagocytic reaction was less, eliminating in total ability of neutrophils. Also less was the number of T-lymphocytes — mainly due to a decrease in the number of theophyllin-resistant. Segmented (mature) neutro-phils in all farms were at the lower limit of the norm, which indicates the arrival of immature cells in the bloodstream. There was a tendency towards a decrease in the phagocytic index of neutrophils in cows of all farms.
Key words: Chernobyl nuclear power plant, radionuclides, ionizing radiation, animals, natural resistance.
Введение. Проблемы влияния ионизирующего излучения на живые организмы беспокоят мировое сообщество еще с начала двадцатого века. Особую актуальность данный вопрос приобрел после аварии на Чернобыльской атомной станции, которая привела к радиационному загрязнению долгоживущими радионуклидами значительных территории Украины, Белоруссии и России [1, 4]. Под действием повышенных доз ионизирующего излучения оказались живые организмы, которые заселяют эти территории.
Многочисленными исследованиями установлено, что в результате действия внешнего и внутреннего ионизирующего облучения в организме животных возникают изменения течения метаболических процессов, прежде всего негативно сказывающиеся на функциональной активности иммунокомпетентных органов и систем.
Это сопровождается не только ослаблением иммунологического ответа на антигенные раздражители, но и снижением общей неспецифической и специфической резистентности организма животных и нарушением их воспроизводительной способности.
Вместе с тем проведенный анализ отечественных и зарубежных данных свидетельствует о недостаточной изученности влияния малых доз радиации на организм животных и является основным аргументом вывода о необходимости экспериментальных исследований механизмов действия хронического ионизирующего излучения малой интенсивности на организм сельскохозяйственных животных. Изучение этих проблем позволяет спрогнозировать возможные отклонения от нормального состояния физиологического статуса животных при различных уровнях хронического радиоактивного облучения и разработать научно обоснованные средства, нейтрализующие негативное влияние радиации на организм и повышающие его защитные функции.
Анализ источников. Ионизирующее излучение характеризуется очень высокой биологической активностью. Оно способно вызвать ионизацию любых химических соединений биосубстратов, образование активных радикалов и этим индуцировать течение длительных реакций в живых тканях. Результатом биологического действия радиации является, как правило, нарушение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях животного [2, 8].
Наиболее чувствительной к действию низких доз радиации является иммунная система. Хронические инфекционные заболевания увеличиваются уже при увеличении дозы радиации на 103 сГр [2, 7]. Установлено, что в организме животных, содержащихся на загрязненных территориях и подвергающихся хроническому облучению в малых дозах, развивается комплекс патологических изменений, которые заключаются в усилении перекисного окисления липидов, нарушении функций кроветворной и иммунной систем. [3, 5].
Под действием ионизированного облучения возникает диспропорция медиаторных взаимоотношений в структурах головного мозга, в результате чего снижается нейромедиаторная адаптация. Это в свою очередь приводит к дисфункции иммунной системы и понижению реактивности организма [5]. Однако изменение функциональной активности отдельных механизмов защиты организма у сельскохозяйственных животных, содержащихся на территориях, загрязненных радионуклидами, изучено крайне недостаточно.
Установлено, что у животных, находящихся в условиях радиоактивного загрязнения, наблюдается комплекс изменений как на уровне клеток, так и на уровне организма. Эти неспецифические изменения заставляют непрерывно работать с повышенной загруженностью все репара-тивные и компенсаторные системы, приводя их к истощению [6].
Результатом этих процессов будут изменения гематологических и иммунологических показателей. Так, у животных, находящихся под влиянием внешнего и внутреннего облучения, зарегистрировано снижение количества лейкоцитов до 50 %, наблюдались изменения ультраструктуры кроветворных клеток, выявлено снижение гематокрита на 25,7 %, гемоглобина - на 24,7 %, лейкоцитов и эритроцитов - на 1-9 %, общего белка - на 4,1 %. Уровень нейтрофилов уменьшился до 19,3-14,3 %, а количество лимфоцитов повысилось до 61,5 % [8, 9]. По данным этих же авторов, гранулоциты (прежде всего нейтрофилы) крови подопытных животных были морфологически гетерогенные, часто их идентификация осложнялась из-за отсутствия в цитоплазме гранул.
Тем не менее многочисленные эксперименты, проведенные на различных видах животных и в различных вариантах воздействия облучения, не дают четкого представления о резистентности животного организма из природных популяций, что подвергаются воздействию загрязненной радионуклидами среды на разных стадиях его формирования, нет единого мнения о степени риска облучения в малых дозах для организма животных. Чем продолжительнее и менее интенсивно их влияние на организм, тем большее значение приобретают сопутствующие неблагоприятные факторы [2, 3, 5, 7].
Цель работы - оценить уровень естественной резистентности и иммунный статус организма крупного рогатого скота, содержащегося на радиоактивно загрязненных территориях в отдаленный период после аварии на ЧАЭС.
Материал и методика исследований. Состояние естественной резистентности КРС в отдаленный период после аварии на ЧАЭС изучали на поголовье дойных коров ООО «Обрий» (2004-2007 гг.), СХПК им. Мичурина (2007-2010 гг.), СХПК «Мрия» (2007-2010 гг.) Иван-ковского района Киевской области. Данные хозяйства расположены в 3 зоне радиоактивного загрязнения.
Для опыта были отобраны 60 голов клинически здоровых дойных коров украинской черно-пестрой породы третьей и четвертой лактации (по 20 гол. в каждом хозяйстве). В опыте изучались радиологические особенности условий содержания коров, их общее физиологическое состояние и показатели резистентности. Определение показателей клинического состояния и забор проб крови для определения гематологических и иммунологических показателей проводили на третьем месяце лактации.
В крови определяли морфологические показатели (количество лейкоцитов и эритроцитов), биохимические показатели (общий белок, каротин, кальций, неорганический фосфор, резервную щелочность) и иммунологические показатели (лейкоцитарная формула крови) по общепринятым методикам.
Полученные результаты исследований обработаны математически с помощью компьютерных программ Microsoft Excel 2010, Statistica.
Результаты исследований и их обсуждение. Ионизирующее излучение в любых дозах вызывает функциональные и морфологические изменения в клеточных структурах и, как следствие, меняется деятельность почти всех систем организма. В результате этого повышается или угнетается иммунологическая реактивность животных. Направленность и степень изменений иммунологической реактивности животных при воздействии радиации определяется главным образом мощностью облучения и поглощенной дозой [5, 7].
Для изучения радиологических условий содержания подопытных коров в хозяйствах, в которых выполнялись исследования, определяли плотность загрязнения территории, гамма-фон животноводческих объектов и радионуклидное загрязнения основных кормов. Результаты этих исследований приведены в табл. 1.
Т а б л и ц а 1. Радиологические условия содержания крупного рогатого скота в хозяйствах (всреднем за время исследований)
Животноводческие объекты ООО «Обрий» СХПК им. Мичурина СХПК «Мрия»
Загрязненность почвы кБк/ м-2 95,0 ±1,32 97,0±1,63 110,5 ±3,24
МЭД ионизирующего излучения на отдельных объектах, мк рР/ч
Коровники 12±0,1 13±0,3 15±0,1
Выгульные площадки 12±0,4 13±0,3 15±0,2
Пастбища 10±0,3 11±0,2 13±0,2
Загрязненность основных кормов за 137Cs, Бк/кг
Сено 82,1±14,99 88,3±17,54 109,1±11,24
Солома 51,9±10,31 52,0±6,98 105,6±15,50*=
Сочные корма 40,0±1,87 54,3±17,44 76,5±13,50
Концентрированные корми 19,4±4,54 21,7±5,00 31,0±3,49
Трава с пастбищ 19,4±1,79 35,1±12,87 49,6±7,47
Суммарная активность рациона за Бк/сут. 2593,5±16,5 2767,8±298,8 3452,5±2,5
* - р<0,05; ** - р <0,01; *** - р <0,001.
Анализ данных таблицы показывает, что сельскохозяйственные угодья хозяйств, на базе которых проводились исследования, загрязненные почти одинаково. По результатам «Общегосударственной дозиметрической паспортизации и результаты СИЧ-мониторинга в населенных пунктах Украины, подвергшихся радиоактивному загрязнению после Чернобыльской катастрофы», данные за 2011 г. (Сборник 14) плотность загрязнения почв данных угодий составляет в ООО «Обрий» - 95,0 ± 1,32 кБк/м2, СХПК им. Мичурина - 97,0 ± 1,63 кБк/м2 и в СХПК «Мрия» 110,5 ± 3,24 кБк/м2, или, 2,6, 2,6 и 3 Ки/км2. По действующему законодательству данные территории населенных пунктов относятся к 3 зоне радиоактивного загрязнения.
Самая высокая мощность экспозиционной дозы (МЭД) ионизирующего излучения во всех объектах животноводства отмечалась в СХПК «Мрия» и в среднем составляла в коровниках 15, на выгулах 15 и пастбищах 13 мкР/час.
Радиационный фон в местах пребывания коров других хозяйств был несколько ниже и находился в пределах 10-13 мкР/ч., но разница по показателям была недостоверной.
Одним из наиболее важных источников дозового облучения организма животных является радионуклидное загрязнения кормов. В исследуемых хозяйствах для кормления коров использовали корма, уровень загрязнения которых не превышал допустимых уровней содержания радионуклидов 137 Cs и 91^г в растительном сырье для обеспечения получения продукции гарантированного качества (ДР-2006). Высокие показатели содержания 137Cs в основных кормах рациона коров отмечались в СХПК «Мрия». В СХПК им. Мичурина и ООО «Обрий» содержание 137 Cs достоверно было ниже (р <0,05) и в среднем по всей группе кормов составлял 19,4-88,3 Бк / кг против 31,0-109,1 в СХПК «Мрия».
Разница в активности по 137 Cs кормов обусловила и неодинаковую суммарную суточную активность рационов кормления. Суммарная суточная активность рациона коров СХПК «Мрия» составляла 3452,5 ± 2,5 Бк, что на 25-20 % выше показателей в СХПК им. Мичурина и ООО «Обрий».
Таким образом, по результатам анализа радиологических условий содержания животных, можно констатировать, что коровы исследуемых хозяйств Киевского Полесья находятся в условиях неблагоприятного воздействия малых доз как внешнего, так и внутреннего облучения. Комплекс этих факторов может вызвать дополнительную нагрузку на природную резистентность организма животных.
Как уже отмечалось выше, интегральным показателем влияния ионизирующего излучения на организм животных является гематологические и иммунобиологические показатели их крови.
Установлено, что общее количество лейкоцитов в крови коров во всех исследуемых хозяйствах не выходило за максимальный предел нормы (10,0 г/л). Не установлено достоверной разницы в данных показателях различных хозяйств. Общее количество лейкоцитов в среднем составляла 4,5 г/л в крови всех коров, то есть ниже нормы (в ООО «Обрий» - 4,1 ± 0,22, СХПК им. Мичурина - 4,4 ± 0,31, СХПК «Мрия» -4,9 ± 0,23). Результаты лейкоцитарных исследований крови приведены в табл. 2.
Т а б л и ц а 2. Лейкоцитарная формула крови подопытных коров, %
Показатели ООО «Обрий» (п=20) СХПК им. Мичурина (п=19) СХПК «Мрия» (п=19) Норма
Базофилы 1,2±0,4 1,6±0,2 2±0,1 0-2
Эозинофилы 7,9±0,63 6,8±0,95 7,5±1,02 3-8
Нейтрофилы: юные 0,2±0,0 1,4±0,2 3,1±0,8 0
палочкоядерные 7,5±0,80 6,6±0,34 6,0±0,51 2-6
сегментоядерные 19,7±1,42 22,5±1,37 23,1±2,32 20-35
Лимфоциты 66,0±1,30 63,5±1,50 62,8±1,50 40-70
Моноциты 0,7±0,26 0,6±0,26 0,6±0,26 2-7
Показатели содержания базофилов находятся в пределах нормы. Однако следует отметить, что их содержание повышается у животных, содержащихся в хозяйствах с более высоким загрязнением территории (1,2 ± 0,4, в ООО «Обрий»), где уровень загрязнения низкий, до 2 ± 0,1 в СХПК «Мрия», где уровень загрязнения высокий. Это свидетельствует о лучевой реакции кроветворной системы на формирование защитных функций.
Аналогичная картина отмечается и по показателям лимфоцитов -наиболее чувствительных клеток крови к радиационным поражениям. При постоянном содержании коров в хозяйстве с самыми высокими показателями радиационного воздействия малых доз (СХПК «Мрия») содержание лимфоцитов составляет 62,8 ± 1,50 против 63,5 ± 1,50, 66,0 ± 1,3 в хозяйствах СХПК им. Мичурина и ООО «Обрий». Показатели моноцитов меняются значительно меньше, чем другие группы лейкоцитов.
Нейтрофилы - одна из форм зернистых лейкоцитов, которые имеют хорошо выраженную фагоцитарную активность. В течение нашей работы в хозяйствах наблюдалось увеличение юных форм нейтрофилов в крови опытных коров. В СХПК «Мрия», которое имело наиболее загрязненные земли по 137Сs, доля юных нейтрофилов была наибольшей. Увеличение количества юных и палочкоядерных нейтрофилов указывает на то, что организм животных имеет потребность, которая выше
возможности костного мозга. Сегментоядерные (зрелые) нейтрофилы в крови коров всех хозяйств находились на нижней границе нормы и свидетельствует о том, что в кровяное русло поступают незрелые клетки. Фагоцитарная активность нейтрофилов крови в крови коров опытных хозяйств, была ниже нормативного показателя.
Наблюдалась тенденция в сторону снижения фагоцитарного индекса нейтрофилов у коров всех хозяйств. Однако наиболее четко она просматривалась у коров СХПК «Мрия».
Как известно, элиминирующая способность крови (ЭСК) является обобщающим показателем опсонофагоцитарной реакции нейтрофилов. При проведении расчетов данного показателя (рисунок) было установлено, что наименьшим он был в крови коров СХПК «Мрия», то есть в хозяйстве, которое характеризуется наиболее неблагополучной радиологической ситуацией.
5000
5 4000
ь
3 3000
I
40
° 2000
| 1000 0
Р и с. Элиминирующая способность крови у коров
У коров хозяйств зоны радиоактивного загрязнения Киевского Полесья наблюдается несколько сниженная иммунологическая реактивность (табл. 3).
Т а б л и ц а 3. Уровень иммунокомпетентных клеток у крови подопытных коров
ООО СГВК СГВК
Показатели «Обрий» (п=20) им. Мичурина (п=19) «Мрия» (п=19) Норма
Абсолютное количество лимфоцитов, г/л 3,98±0,61 3,7±0,37 3,55±0,43 6-10
Т-лимфоциты общие, % 38,0±0,5? 36,0±0,67 34,0±0,49 18-61
Теофиллин-резистентные, % 23,9±1,33 23,2±1,74 21,4±1,24 8-31
Теофиллин-чувствительные, % 3,8±0,62 3,5±0,35 3,22±0,21 10-30
В-лимфоциты, % 10,0±0,44 9,7±0,53 9,1±0,34 16-21
ООО "Обрий" СХПК им.Мичурина СХПК "Мрия"
Особенно данная тенденция проявляется в крови коров хозяйства с наиболее выраженными показателями радиологических условий содержания животных (СХПК «Мрия»). В крови коров других хозяйств радиоактивно загрязненных территорий Иванковского района уровень иммунокомпетентных клеток находился ниже нижней границы физиологической нормы.
Заключение. У коров, постоянно содержащихся в условиях хронического воздействия малых доз радиации зоны радиоактивного загрязнения Иванковского района Киевской области, наблюдались отклонения в гематологических и иммунобиологических показателях. Их уровень находился ниже, или в нижней границе физиологических норм. Особенно данная тенденция проявлялась у коров, содержавшихся в СХПК «Мрия». У животных данного хозяйства отмечалась пониженная фагоцитарная активность нейтрофилов, меньшим был интегрирующий показатель фагоцитарной реакции - общая элиминирующая способность нейтрофилов. Меньшим также было количество Т-лимфоцитов - в основном за счет уменьшения количества теофиллин-резистентных.
Итак, животные постоянно содержатся на загрязненных территориях Киевского Полесья, с плотностью загрязнения почв от 1 до 3 Ки/км2 по 137Cs, находятся под негативным влиянием ионизирующей радиации и требуют соответствующих мер для коррекции обмена веществ с целью нейтрализации влияния этого негативного фактора окружающей среды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барабой, В. А. Лучевое поражение как стресс, биохимические механизмы радиационного стресса / В. А. Барабой // 3-й радюбюлогтчний з'1'зд. Тези доповщей. - К.; 1993. -Т. 1. - С. 72.
2. Василенко, И. Я. Малые дозы радиации (состояние проблемы) / И. Я. Василенко // 3-й радюбюлогтчний з'1'зд. Тези доповщей. - К.; 1993. - Т. 1. - С. 168.
3. Камыдо, Г. С. Роль временного фактора в различном модифицирующем действии ионизирующей радиации / Г. С. Камыдо, В. В. Андрушкевич // 3-й радюбюлопчний зЧ'зд. Тези доповщей. - К.; 1993. - Т. 1. - С. 428-429.
4. Кудряшов, Ю. В. Основы радиационной биофизики / Ю. В. Кудряшов, В. С. Бе-ренфельд // М., Из-во Московск. ун-та, 1982. - 304 с.
5. Кузин, А. М. Структурно-метаболическая гипотеза в радиологии / А. М.Кузин -М.: Наука, 1970. - 23 с.
6. Пристер, Б. С. Основы сельскохозяйственной радиобиологии / Б. С. Пристер, Н. А. Лощилов, О. Ф. Немец; 2-е изд. перераб. и доп. - К.: Урожай, 1991. - 472 с.
7. Руда, В. П. Явление гермезиса при у-облучении развивающихся крысят / В. П. Руда, А. М. Кузин // Радиобиология. - 1991. - 31. - №3. - C. 345-347.
8. Эйдус, Л. Х. Физико-химические основы радиобиологических процессов и защиты от облучений / Л. Х. Эйдус. - М.: Атомиздат, 1972. - 240 с.
9. Mackiis, R. Radiation hormesis / R. Mackiis, В. Beresford B // J. Nukl. Med. - 1991. -32. - № 2. - Р. 350-359.
