CC BY
14
Биологические науки / Biological Science Оригинальная статья / Original article УДК 612. 112: 599. 323. 43
Сравнительный анализ иммунологических показателей дагестанской полевки (Arvicolinae, Rodentia) в условиях Кабардино-Балкарского высокогорного государственного заповедника и национального парка "Приэльбрусье"
© 2017 Боттаева З. Х., Емкужева М. М., Берсекова З. А.,
Дышекова Л. С., Чапаев А. Х.
Институт экологии горных территорий им. А. К. Темботова РАН, Нальчик, Россия; e-mail: [email protected]; [email protected]
РЕЗЮМЕ. Целью данного исследования является сравнительное изучение иммунологических показателей крови дагестанской полевки (Microtus daghestanicus) в условиях терского и эльбрусского вариантов поясности на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) Центрального Кавказа. Методы. С помощью классических гематологических методов изучено количественное содержание и соотношение различных форм лейкоцитов. Результаты. При сходном уровне общей концентрации лейкоцитов в крови полевок двух выборок, соотношение клеток и их число различно. Выводы. В условиях терского варианта (Кабардино-Балкарский высокогорный государственный заповедник) у вида в иммунных реакциях преобладает специфическая составляющая, в более суровых условиях эльбрусского варианта (национальный парк "Приэльбрусье") защитная функция крови осуществляется в равной степени специфическими и неспецифическими механизмами. Таким образом, иммунная система M. daghestanicus на Центральном Кавказе в разных природно-климатических условиях имеет особенности, отражающие адаптивную реакцию на конкретные условия.
Ключевые слова: Центральный Кавказ, ООПТ, дагестанская полевка, лейкоциты, иммунная система, адаптация.
Формат цитирования: Боттаева З. Х., Емкужева М. М., Берсекова З. А., Дышекова Л. С., Чапаев А. Х. Сравнительный анализ иммунологических показателей дагестанской полевки (Arvicolinae, Rodentia) в условиях Кабардино-Балкарского высокогорного государственного заповедника и национального парка "Приэльбрусье" // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2017. Т. 11. № 4. С. 70-75.
Comparative Analysis of the Immunological Indicators of the Dagestanic Vole (Arvicolinae, Rodentia) Under the Conditions of Kabardino-Balkarian High-Mountainous State Reserve and National Park "Prielbrusie"
© 2017 Zulikhat Kh. Bottaeva, Marita M. Emkuzheva, Zoya A. Bersekova, Liana S. Dyshekova, Akhmat Kh. Chapaev
Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories of RAS, Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
ABSTRACT. The aim of the study is comparative research of the immunological indices of the blood in the Daghestanic vole (Microtus daghestanicus) under the conditions of the Terek and Elbrus zonal variants in the areas of the Specially Protected Natural Territories within the Central Caucasus. Methods.The quantitative content and ratio of different forms of leukocytes have been studied with the help of classical hematological methods. Results. The ratio of cells and their number is different at a similar level of total concentration of leukocytes in the blood of voles of two samples. Conclusions. Under the conditions of the Terek variant (Kabardino-Balkarian high-mountainous state reserve) a specific component prevails in immune reactions in the more severe conditions of the Elbrus variant (national park "Prielbrusye"), the protective function of blood is realized equally by specific and nonspecific mechanisms. Thus, the M. daghestanicus immune system in the Central Caucasus in different climatic conditions has features that reflect an adaptive response to specific conditions.
Keywords: Central Caucasus, SPNT (Specially Protected Natural Territories), Daghestanic vole, leukocytes, immune system, adaptation.
For citation: Bottaeva Z. Kh. Emkuzheva M. M., Bersekova Z. A., Dyshekova L. S., Chapaev A. Kh. Comparative Analysis of the Immunological Indica-tors of the Dagestanic Vole (Arvicolinae, Rodentia) Under the Conditions of Kabardino-Balkarian High-Mountainous State Reserve and National Park "Prielbrusie". Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2017. Vol. 11. No. 4. Pp. 70-75. (In Russian)
Введение
Одной из главных проблем экологии в настоящее время является сохранение биологического разнообразия в природных экосистемах. Огромную роль в сохранении биоразнообразия и поддержании экологического равновесия играют особо охраняемые природные территории.
Важным звеном в сложной цепи взаимоотношений внутри экосистем являются грызуны - самая многочисленная и наиболее распространенная группа млекопитающих. Для оценки происходящих изменений в структуре и функционировании природных экосистем, в том числе и охраняемых территорий, важное значение имеет состояние популяций отдельных видов, которое во многом определяется эколого -физиологическими особе нностями адаптации к различным природно-климатическим условиям. Одну из ключевых ролей в формировании адаптивных реакций организма и поддержании гомеостаза играет система крови. Наиболее чувствительными элементами крови являются лейкоциты - клетки, составляющие основу иммунной системы, состояние которой может выступать в качестве показателя воздействия на организм различных факторов среды. Наиболее информативным может стать анализ внутривидовой изменчивости иммунологических показателей в межпопуляционном сравнении.
В связи с вышеизложенным, целью данного исследования стало изучение изменчивости иммунологических показателей периферической крови дагестанской полевки (МжШш dаghestаnicus 8ЫШоу8ку, 1919) на территориях ООПТ Центрального Кавказа.
Материал и методы исследования
Объект исследования - М. daghestanicus -вид, относящийся к автохтонной группе млекопитающих Кавказа и являющийся типичным обитателем мезофильных субальпийских лугов.
Сбор материала проводился в летний период (июль-август) на территории Кабардино-Балкарского высокогорного государственного заповедника (КБВГЗ) и национального парка (НП) "Приэльбрусье" на высоте 1900-2000 м над ур. м. Участок исследования на территории КБВГЗ (окр. с. Безенги) располагается на правом берегу р. Черек-Безенгийский и представляет собой субальпийский разнотравный закустаренный луг с большим количеством камней. Участок исследования на территории НП "Приэльбрусье" (окр. п. Эльбрус) находится на левом берегу р. Баксан, представляет собой субальпийский разнотравный луг, находящийся рядом с сенокосным угодьем, где практически отсутствует древесно-кустарни-ковая растительность.
Согласно типизации поясных спектров, разработанной А. К. Темботовым, первый участок находится в терском варианте, второй - в эльбрусском варианте континентального подтипа восточно-северокавказского (полупустынного) типа поясности [7; 8]. Районы исследований характеризуются различными климатическими условиями. Более суровые условия, связанные с низкой среднегодовой температурой, характерны для эльбрусского варианта.
Всего изучено 68 половозрелых особей дагестанской полевки: на территории КБВГЗ -11 самцов и 20 самок, НП "Приэльбрусье" - 21
самец и 16 самок. Исследованы иммунологические показатели периферической крови животных: общее количество лейкоцитов, лейко-грамма (морфология лейкоцитов), абсолютное содержание различных типов лейкоцитов. Подсчет общего количества лейкоцитов (тыс. в 1 мкл) проводился по стандартной методике в камере Горяева. Лейкограмму изучали на препаратах крови, окрашенных комбинированным методом (по Май-Грюнвальду и Ро-мановскому-Гимза) на микроскопе Микмед-5 при окуляре 10 и объективе 100. Дифференциацию проводили на 100 клеток "белой" крови. Полученные данные выражались в процентах и абсолютных значениях [9, 3, 6, 1].
Данные обрабатывали с использованием пакета прикладных программ «Statistica-10» с помощью дисперсионного и дискриминант-ного анализа. Различия между выборками считали достоверными при p<0,05.
Результаты и их обсуждение
В результате проведенного исследования выявлена изменчивость иммунологических показателей периферической крови дагестанской полевки на особо охраняемых природных территориях Центрального Кавказа в зависимости от условий обитания. Влияние на показатели пола животных не существенно. Общая концентрация лейкоцитов в условиях терского (КБВГЗ) и эльбрусского (НП "Приэльбрусье") вариантов у животных на одном уровне и составляет около 4 тыс. клеток в 1 мкл крови. Лейкограмма представлена всеми типами клеток (табл. 1).
При одинаковом общем количестве лейкоцитов, соотношение различных форм клеток у животных двух выборок значительно различается. Основную долю лейкоцитов у полевок в обоих вариантах составляют лимфоциты -клетки, отвечающие за все специфические иммунные реакции в организме. В терском варианте у животных лимфоциты составляют около 60 %, в то время как у особей эльбрус-ской выборки этих клеток существенно меньше и составляют они примерно половину всех лейкоцитов. Это свидетельствует о том, что у терских животных уровень специфической иммунной реакции выше, чем у эльбрус-ских. При этом, у последних в крови значительно выше содержание сегментоядерных нейтрофилов - клеток, ответственных за неспецифический иммунитет. Вместе с тем, па-лочкоядерных нейтрофилов больше, хотя и
недостоверно, у особей терского варианта. Наряду с нейтрофилами в неспецифических иммунных реакциях, осуществляемых за счет хорошо развитого аппарата движения и способности клеток к фагоцитозу, участвуют также моноциты, эозинофилы и базофилы [4; 5]. Доля всех этих клеток также больше у животных эльбрусской популяции: моноцитов и эозинофилов - достоверно, базофилов - недостоверно.
Учитывая вышеизложенное, можно полагать, что у M. daghestanicus в условиях эль-брусского варианта выше фагоцитарная активность клеток, соответственно выше уровень противоинфекционной, противоопухолевой, антипаразитарной и противоаллергической защиты организма. При этом, у животных терского варианта выше гуморальный иммунитет, в котором основополагающую роль берут на себя лимфоциты, распознающие чужеродные структуры в организме и вырабатывающие на них антитела.
По результатам дискриминантного анализа у самцов и самок было выявлено по одному достоверно различающему признаку. Дискриминирующим признаком у самцов выступает процентное содержание моноцитов, у самок -процентное содержание эозинофилов. При высоком проценте корректной дискриминации, качество модели высокое в обоих случаях (табл. 2).
Для объективной оценки адаптивных реакций иммунной системы M. daghestanicus в разных эколого-географических условиях на одной высоте, полученные результаты сравнили с ранее опубликованными данными [2] по иммунной системе Chionomys gud, обитающей симпатрично с M. daghestanicus в горах Центрального Кавказа, но являющейся более сте-нотопным видом и имеющей несколько иные экологические предпочтения. Проведенный сравнительный анализ показал, что уровень лейкоцитов в 1 мкл крови в условиях терского варианта у M. daghestanicus (664052,27, $$4163,16) ниже, чем у Ch. gud (664726,67, $$4801,19), а в условиях эльбрусского варианта (663915,25, $$4010,94 и 663535,42, $$3762,50, соответственно), наоборот, выше, хотя и недостоверно. Существенные различия у видов обнаружены в составе лейкоцитов. В терском варианте количество лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов (как процент-
ное, так и абсолютное) достоверно не отличается. Различия касаются всех остальных типов клеток неспецифического иммунитета. Па-лочкоядерных нейтрофилов и моноцитов больше у М. daghestanicus, при том, что у СИ. gud выше количество эозинофилов и базо-филов. Т. е. у обоих видов в условиях терского варианта защитная функция крови осуществляется в равной степени как специфическими, так и неспецифическими механизмами. Несколько иная картина наблюдается в условиях эльбрусского варианта. Здесь у дагестанской
полевки по сравнению с гудаурской значительно ниже содержание лимфоцитов. Количество нейтрофилов, моноцитов и эозинофилов у М. daghestanicus выше, базофилов - примерно на одном уровне. Это свидетельствует о том, что в иммунных реакциях у М. daghestanicus преобладает неспецифическая составляющая, у СИ. gud - специфическая.
Таким образом, видовые различия наиболее выражены в эльбрусском варианте, что подтверждается дискриминантным анализом (табл. 3).
Таблица 1
Иммунологические показатели крови М. daghestanicus в субальпике терского (КБВГЗ) и эльбрусского (НП "Приэльбрусье") вариантов поясности на Центральном Кавказе
Показатели Пол X ± т Р
КБВГЗ (терский вариант) НП"Приэльбрусье" (эльбрусский вариант)
Лейкоциты (тыс.) вв ?? 4052,27±496,85 4163,16±478,08 3915,25±303,07 4010,94±441,37 0,805 0,819
Лимфоциты (%) вв ?? 62,80±4,02 59,45±3,93 51,05±3,33 48,40±2,72 0,044 0,038
Лимфоциты (абс.) вв ?? 2550,68±338,73 2365,82±296,99 2020,11 ±213,31 1844,43±223,58 0,179 0,190
Сегментоядерные нейтрофилы (%) вв ?? 26,40±3,47 27,11 ±3,11 33,90±3,49 36,50±2,40 0,192 0,025
Сегментоядерные нейтрофилы (абс.) вв ?? 1133,65±254,55 1123,00±180,67 1306,70±151,28 1472,81±194,81 0,540 0,196
Палочкоядерные нейтрофилы (%) вв ?? 1,55±0,21 1,55±0,15 1,40±0,15 1,44±0,16 0,575 0,616
Палочкоядерные нейтрофилы (абс.) вв ?? 69,57±15,49 69,71 ±13,14 51,80±5,73 55,80±7,72 0,211 0,391
Моноциты (%) вв ?? 2,64±0,65 2,95±0,50 7,00±0,62 6,13±0,83 0,000 0,002
Моноциты (абс.) вв ?? 117,70±38,69 123,32±32,00 268,17±33,16 221,78±28,35 0,008 0,030
Эозинофилы (%) вв ?? 1,56±0,29 1,29±0,11 3,00±0,34 3,13±0,45 0,015 0,000
Эозинофилы (абс.) вв ?? 58,22±11,92 63,58±10,73 114,86±16,79 122,52±20,27 0,042 0,015
Базофилы (%) вв ?? 2,90±0,64 2,72±0,36 3,40±0,41 3,13±0,45 0,504 0,483
Базофилы (абс.) вв ?? 96,13±14,32 111,40±20,97 133,51±17,40 127,81±23,49 0,166 0,605
Таблица 2
Дискриминирующие признаки иммунологических показателей крови М. daghestanicus в субальпике терского (КБВГЗ) и эльбрусского (НП "Приэльбрусье") вариантов поясности
Самцы Р (1,25)=11,616 р<0,0022 Самки Р (1,26)=13,098 <0,0013
Показатели Р Р Показатели Р Р
Моноциты (%) 11,62 0,002 Эозинофилы (%) 13,10 0,001
Процент дискриминации (%) 84,37 Процент дискриминации (%) 81,82
Таблица 3
Дискриминирующие признаки иммунологических показателей крови М. daghestanicus и СК. gud в субальпике терского (КБВГЗ) и эльбрусского (НП "Приэльбрусье")
вариантов поясности
Терский ва риант
Самцы Р (1,26)=23,491 р<0,0001 Самки Р (1,22)=17,544 з<0,0004
Показатели Р Р Показатели Р Р
Моноциты (%) 23,49 0,000 Лимфоциты (%) 17,54 0,000
Процент дискриминации (%) 90,63 Процент дискриминации (%) 70,00
Эльбрусский вариант
Самцы Р (1,15)=2,179 р<0,1606 Самки Р (1,30)=12,671 р<0,0013
Показатели Р Р Показатели Р Р
Моноциты (%) 2,18 0,161 Базофилы (%) 12,67 0,001
Процент дискриминации (%) 66,67 Процент дискриминации (%) 69,05
Заключение
Сравнительный анализ иммунологических показателей крови М. daghestanicus, обитающей на особо охраняемых природных территориях Центрального Кавказа в терском и эль-брусском вариантах на одной высоте (19002000 м над ур. м.) в летний период позволил выявить в механизмах защиты организма существенные отличия. При отсутствии разницы в общей концентрации лейкоцитов в крови, лейкограммы и абсолютное содержание отдельных форм клеток значительно различаются. В условиях терского варианта (КБВГЗ) у М. daghestanicus выражен лимфоцитарный профиль крови, указывающий на преобладание специфических иммунных реакций над неспецифическими, в то время как, в более суровых условиях эльбрусского варианта (НП "Приэль-брусье") у животных специфический и неспецифический иммунный ответ осуществляются в равной степени.
Выявленные различия между
М. daghestanicus и СК. gud свидетельствуют о том, что в сходных условиях адаптация иммунной системы у близких видов различна и в большей степени в условиях эльбрусского варианта. В более суровых условиях эль-брусского варианта по сравнению с терским, иммунитет Ск gud в целом несколько угнетен, что не характерно для М. daghestanicus.
Таким образом, полученные результаты позволяют предполагать, что особенности иммунной системы, присущие обеим изученным популяциям дагестанской полевки, отражают адаптивную реакцию организма и свидетельствуют о различной степени резистентности вида в разных природно-климатических условиях. В изученных условиях у вида в целом не наблюдается снижения иммунитета, хотя и происходит перераспределение соотношения разных типов клеток в зависимости от условий.
Литература
1. Анализы. Полный справочник / Под редакцией Ю. Ю. Елисеевой. М. : Эксмо, 2006. 768 с.
2. Боттаева З. Х., Темботова Ф. А., Берсекова З. А., Емкужева М. М., Чапаев А. Х. Эколого-географиче-ская изменчивость иммунологических показателей периферической крови гудаурской полевки (СпсеШае, РаЗепйа) в среднегорьях Западного и Центрального Кавказа // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 5. С. 83-88.
3. Иванова Н. Т. Система крови. Ростов-на-Дону, 1995. 154 с.
4. Киричук В. В. Физиология крови. Саратов: Изд-во СМУ, 1999. 68 с.
5. Кузник Б. И. Физиология и патология системы крови. М. : Вузовкая книга, 2004. 296 с.
6. Риган В., Сандерс Т., Деникола Д. Атлас ветеринарной гематологии. М. : Аквариум ЛТД, 2000. 136 с.
7. Соколов В. Е., Темботов А. К. Млекопитающие Кавказа: Насекомоядные. М. : Наука, 1989. 548 с.
8. Темботов А. К., Шебзухова Э. А., Темботова Ф. А., Темботов А. А., Ворокова И. Л. Проблемы экологии горных территорий. Учебное пособие для студ. вузов биол. и геогр. профиля. Майкоп: Изд-во АГУ, 2001. 186 с.
References
9. Тодоров И. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. София: Медицина и физкультура, 1968. 1063 с.
1. Analysises. Polnyy spravochnik [Full reference book] / Ed. by Yu. Yu. Eliseeva. Moscow, Eksmo Publ., 2006. 768 p. (In Russian)
2. Bottaeva Z. Kh., Tembotova F. A., Bersekova Z. A., Emkuzheva M. M., Chapaev A. Kh. Ecological and geographical variability of immunological parameters of peripheral blood of Gudauri vole (Cricetidae, Ro-dentia) in the Midlands of the Western and Central Caucasus. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of Samara scientific center RAS]. 2016. Vol. 5. Pp. 83-88. (In Russian)
3. Ivanova N. T. Sistema krovi [System of blood]. Rostov-on-Don, 1995. 154 p. (In Russian)
4. Kirichuk V. V. Fiziologiya krovi [Physiology of the blood]. Saratov, SMU Publ., 1999. 68 p. (In Russian)
5. Kuznik B.I. Fiziologiya i patologiya sistemy krovi [Physiology and pathology of the blood system]. Moscow, Vuzovkaya Kniga Publ., 2004. 296 p. (In Russian)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Боттаева Зулихат Хусейновна, младший научный сотрудник, лаборатория экологии и эволюции позвоночных животных (ЛЭиЭПЖ), Институт экологии горных территорий им. А. К. Темботова Российской академии наук (ИЭГТ им. А. К. Темботова РАН), Нальчик, Россия; e-mail: [email protected]
Емкужева Марита Мухамедовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ЛЭиЭПЖ, ИЭГТ им. А. К. Тембо-това РАН, Нальчик, Россия; e-mail: [email protected]
Берсекова Зоя Адибовна, младший научный сотрудник, ЛЭиЭПЖ, ИЭГТ им. А. К. Темботова РАН, Нальчик, Россия; е-mail: [email protected]
Дышекова Лиана Суфьяновна, инженер-исследователь, ЛЭиЭПЖ, ИЭГТ им. А. К. Темботова РАН, Нальчик, Россия; email: [email protected]
Чапаев Ахмат Хызырович, младший научный сотрудник, ИЭГТ им. А. К. Темботова РАН, Нальчик, Россия; е-mail: [email protected]
Принята в печать 22.09.2017 г.
6. Regan V., Sanders T., Denikola D. Atlas veteri-narnoy gematologii [Atlas of Veterinary Hematology]. Moscow, Aquarium LTD Publ., 2000. 136 p. (In Russian)
7. Sokolov V. E., Tembotov A. K. Mlekopitayush-chie Kavkaza: Nasekomoyadnye [Mammals of the Caucasus: Insectivorous]. Moscow, Nauka Publ., 1989. 548 p. (In Russian)
8. Tembotov A. K., Shebzukhova E. A., Tembotova F. A., Tembotov A. A., Vorokova I. L. Problemy ekologii gornykh territoriy. Uchebnoe posobie dlya stud. vuzov biol. i geogr. profilya [Problems of ecology of mountain territories. Textbook for the students of universities of biol. and geogr. Profile]. Maikop, ASU Publ., 2001. 186 p. (In Russian)
9. Todorov I. Klinicheskie laboratornye issledo-vaniya vpediatrii [Clinical laboratory studies in pediatrics]. Sofia, Meditsina I fizkultura Publ., 1968. 1063 p. (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHORS Affiliations
Zulikhat Kh. Bottaeva, junior researcher, the Laboratory of Ecology and Evolution of Vertebrates (LEEV), A. K. Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories of Russian Academy of Sciences (A. K. Tembotov IEMT of RAS), Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
Marita M. Emkuzheva, Ph. D. (Biology), senior researcher, LEEV, A. K. Tembotov IEMT of RAS, Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
Zoya A. Bersekova, junior researcher, LEEV, A. K. Tembotov IEMT of RAS, Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
Liana S. Dyshekova, an engineer-researcher, LEEV, A. K. Tembotov IEMT of RAS, Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
Akhmat Kh. Chapaev, junior researcher, LEEV, A. K. Tembotov IEMT of RAS, Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]
Received 22.09.2017.
