
- •Экологическая физиология
- •Глава 1. Проблемы экологии 6
- •Глава 2. Природные экологические адаптации 27
- •Глава 3 Антропогенные воздействия на окружающую среду 90
- •Глава 4 Техногенные факторы в изменении окружающей среды 133
- •Глава 5 Общие патогенетические механизмы токсикоза 194
- •Глава 6 Антиоксидантная система организма 257
- •Глава 7 Экология и адаптация 294
- •Глава 8 Организация экологичесчкого мониторинга и методы иследования 389
- •Глава 9 Экологический стресс 434
- •Глава 10 Принципы детоксикации организма 463
- •Глава 1. Проблемы экологии
- •1.1 Эколого-физиологические исследования
- •1.1.1 Природные факторы среды и их влияние на организм
- •1.1.2. Световое излучение и его действие на организм
- •1.1.3. Влияние магнитного поля на организм
- •1.1.4. Воздушная среда – метеорологические факторы
- •Глава 2. Природные экологические адаптации
- •2.1. Адаптации к температурным условиям
- •2.1.1. Границы температурной выносливости живых организмов
- •2.1.2. Тепловой баланс организмов
- •2.1.3 Температурные адаптации пойкилотермных организмов
- •2.1.4 Элементы регуляции температуры у растений
- •2.1.5 Механизмы терморегуляции у пойкилотермных животных
- •2.1.6 Температурные адаптации гомойотермных организмов
- •2.1.7 Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии
- •2.1.8 Полярная одышка
- •2.2 Адаптации к условиям освещенности
- •2.2.1 Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности
- •2.2.2 Роль света в жизни животных
- •2.3 Поддержание водно-солевого гомеостаза
- •2.3.1 Адаптация растений к поддержанию водного баланса
- •2.3.2 Водный баланс наземных животных
- •2.4 Влияние гипоксии на газотранспортную систему человека и животных
- •Глава 3 Антропогенные воздействия на окружающую среду
- •3.1 Основные виды антропогенных воздействий на окружающую среду
- •3.2 Загрязнение атмосферы
- •3.2.1 Основные источники антропогенного загрязнения атмосферы
- •3.2.2 Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •3.2.2.1 Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •3.2.2.2 Разрушение озонового слоя
- •3.2.2.3 Кислотные дожди
- •3.2.3 Основные загрязнители атмосферы и здоровье человека
- •3.3 Антропогенные воздействия на гидросферу
- •3.3.1 Загрязнение гидросферы
- •3.3.2 Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •3.3.3 Состояние гидросферы и здоровье человека
- •3.4 Антропогенные воздействия на литосферу
- •3.4.1 Деградация почв
- •3.4.2 Загрязнение литосферы и здоровье человека
- •3.5 Антропогенные воздействия на биотические сообщества
- •3.5.1. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
- •3.5.2 Антропогенные воздействия на животный мир
- •Глава 4 Техногенные факторы в изменении окружающей среды
- •4.1 Влияние химических факторов окружающей среды на систему крови
- •4.2 Проблема возникновения отравлений фосфорорганическими ингибиторами ацетилхолинэстеразы
- •4.2.1 Характеристика фосфорорганических инсектицидов применяемых в сельском хозяйстве и отравления возникающие в результате их применения
- •4.2.2 Механизм антихолинэстеразного действия
- •4.2.3 Действие на м-холинорецепторы
- •4.2.4 Клинические эффекты антихолинэстеразных средств
- •4.2.5 Антимиорелаксантный эффект
- •4.2.6 Антимиастенический эффект
- •4.2.7 Влияние на вегетативные ганглии
- •4.2.8 Влияние на тонус гладких мышц полых органов
- •4.2.9 Дистантное действие ацетилхолина и его токсические проявления
- •4.3 Токсикоз при почечной недостаточности
- •4.4 Токсикоз при абстиненции
- •4.5 Патологические последствия курения табака
- •4.5.1 Влияние табачных изделий на состояние организма человека и животных
- •4.6 Ожирение как медико-социальная проблема
- •Глава 5 Общие патогенетические механизмы токсикоза
- •5.1 Роль молекул средней массы в патогенезе токсикозов
- •5.1.1 Группы метаболитов со свойствами эндогенных токсинов
- •5.1.2 Биологические эффекты молекул средней массы
- •5.1.3 Биохимические методы определения веществ со свойствами эндогенных токсинов
- •5.1.4 Методы определения внсмм
- •5.2. Микроциркуляторные расстройства
- •5.2.1 Типичные нарушения микроциркуляции
- •5.2.1.1 Внутрисосудистые нарушения
- •5.2.1.2 Нарушение проницаемости сосудов обмена
- •5.2.1.3 Транскапиллярный транспорт
- •5.2.2.1 Внесосудистые нарушения
- •5.3. Перекисное окисление липидов
- •5.3.1 Физико-химические основы свободно радикального окисления
- •5.3.2 Повреждающее действие свободных радикалов
- •5.3.3 Регуляция свободнорадикального окисления
- •5.3.4 Радикалы, встречающиеся в организме
- •5.3.5 Функции ненасыщенных жирных кислот в организме
- •5.3.6 Окисление ненасыщенных жирных кислот
- •5.3.7 Регуляция процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот
- •Глава 6 Антиоксидантная система организма
- •6.1 Классификация антиоксидантов
- •1 Антиоксиданты косвенного действия
- •2 Антиоксиданты прямого действия
- •6.2 Ферментные антиоксиданты
- •6.3 Низкомолекулярные вещества
- •6.4 Синтетические антиоксиданты
- •6.5 Структурные аналоги природных антиоксидантов
- •6.6 Синергизм антиоксидантов
- •6.7 Прооксидантные свойства антиоксидантов
- •6.8 Кислородзависимая природа образования свободных радикалов
- •Глава 7 Экология и адаптация
- •7.1 Характер адаптивных сдвигов вызванных химическим загрязнением окружающей среды
- •7.2 Резистентность организма – стратегия выживания
- •7.2.1 Значение изучения резистентности
- •7.2.2 Природа и категории устойчивости животных к заболеваниям
- •7.2.3 Основы иммунологии и микробиологии, защитные силы организма
- •7.2.4 Специфическая и неспецифическая резистентность
- •7.3 Пути повышения защитных сил организма
- •7.3.1 Колостральный иммунитет, факторы его определяющие и корректирующие
- •7.4 Прогнозирование устойчивости животных
- •7.4.1 Устойчивость к жаре
- •7.4.2 Изменение устойчивости
- •7.4.3 Влияние обмена веществ на сопротивляемость
- •7.4.4 Зависимость состояния организма от условий содержания и кормления
- •7.4.5 Внешние и внутренние факторы снижения защитных свойств организма
- •Глава 8 Организация экологичесчкого мониторинга и методы иследования
- •8.1 Мутагенное влияние химических факторов на систему крови
- •8.2 Краткая экологическая характеристика изучаемых районов
- •8.3 Влияние химического загрязнения окружающей среды на морфоцитологические показатели крови
- •8.3.1 Особенности состояния эритроцитов крови при воздействии химического загрязнения окружающей среды
- •8.4 Влияние химического загрязнения окружающей среды на лейкоцитарную формулу крови
- •7.5. Особенности состояния тромбоцитов крови при воздействии химического загрязнения окружающей среды
- •Глава 9 Экологический стресс
- •9.1 Механизм и последствия стресса как нарушение экологического благополучия организма
- •9.1.1 Стресс и продуктивность животных
- •9.1.2. Стресс-факторы, их классификация
- •9.1.3 Механизм развития стресс-реакций
- •9.1.4 Влияние стрессов на здоровье и продуктивность
- •9.1.5 IIрофилактика состояний стресса
- •9.2 Гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система как одна из ведущих адаптационных систем организма
- •9.2.1 Онтогенетические особенности реакции гипоталамо-гипофизарной-адренокортикальной системы
- •Глава 10 Принципы детоксикации организма
- •10.1 Биотрансформация токсинов в организме
- •10.2 Специфическое лечение токсикозов
- •10.3 Методы профилактики и ослабления течения лучевой болезни
- •10.4 Антидотная терапия и прифилактика отравлений фои
- •10.5 Лечение алкогольного абстинентного синдрома
- •2. Седативная терапия
- •10.6 Неспецифическое лечение токсикозов
- •10.6.1 Применение вакуум-градиентной терапии для лечения лучевых поражений
- •10.6.2 Применение вакуум-градиентной терапии для лечения отравлений фосфорорганическими средствами
- •10.6.3 Применение вакуум-градиентной терапии для лечения хпн
- •10.6.4 Влияние лод на выполнение физической нагрузки
- •Заключение
7.5. Особенности состояния тромбоцитов крови при воздействии химического загрязнения окружающей среды
Совокупность биохимических и физиологических процессов участвующих в гомеостазе, представляет собой важнейший защитный механизм, предохраняющий от кровопотери. Тромбоциты имеют вполне определённое, конкретное значение для отдельных этапов этого сложного процесса. Благодаря характерной способности прилипать и распластываться по чужеродной смачивающейся поверхности (адгезия), а также образовывать агрегаты, тромбоциты участвуют в начальных стадиях образования пластичного тромба. Эти форменные элементы играют важную роль, как в составе факторов свёртывания, так и в способности адсорбировать их из плазмы. Не меньшее значение имеют кровяные пластинки и в заключительном этапе гомеостаза – ретракции кровяного сгустка закупоривающего повреждённый кровеносный сосуд. Кроме того, исследование тромбоцитов продиктовано тем, что ферментные элементы крови участвуют в переносе отдельных сосудоактивных веществ, в том числе, серотонина, гистамина, катехоламинов. Всё имеющееся в крови содержание серотонина поглощается тромбоцитами. В связи со способностью пожирать жировые капли, вирусы, бактерии, иммунные комплексы, тромбоциты участвуют и в удалении присутсвующих в кровотоке инородных частиц. Следовательно, тромбоциты участвуют в гомеостазе воспалительных и иммунологических реакциях, и в целом, в адаптивно-компенсаторных процессах, что, вполне обосновывает предпринятые нами исследования состояния кровяных пластинок с целью оценки негативного воздействия химических факторов окружающей среды.
Нами определено количество кровяных пластинок у животных, находящихся в районах с различной степенью химического загрязнения окружающей среды. Среднее количество тромбоцитов у кроликов, содержащихся в ОЧР, составляло 365,4х109/л; в УЗР – 347,8х109/л; в ИЗР – 322,9х109/л. У животных, находящихся в ОЧР соответствовало общепринятым нормам, а в других, изучаемых нами районах, отмечалась относительная тромбоцитопения.
У кроликов, в ОЧР количество тромбоцитов в крови в исходном состоянии составляло 365,8±8,4х109/л, на 15, 30, 60, 90-е сутки от начала эксперимента равнялось 369,3±8,8х109/л, 370,6±8,6х109/л, 361,9±8,2х109/л, 368,8±8,5х109/л соответственно. У кроликов, содержащихся в УЗР составляло 351,0±8,5х109/л, 356,8±8,69х109/л, 337,6±8,62х109/л, 345,1±8,59х109/л, а в ИЗР – 340,5±8,1х109/л, 351,3±6,9х109/л, 314,8±6,7х109/л, 285,3±7,1х109/л на 15, 30, 60, 90-е сутки соответственно. Следовательно, сдвиги со стороны общего количества тромбоцитов в крови носили фазовый характер. На 15-е сутки количество тромбоцитов снижалось. И в основе этого явления, очевидно, лежало преобладание процессов разрушения и элиминации тромбоцитов над их образованием. Однако, на 30-е сутки от начала опыта наблюдался относительный тромбоцитоз, что являлось результатом доминирования процесса репарации над деструкцией тромбоцитов. Это явление отражало компенсаторный процесс, происходящий в организме животных в условиях негативного воздействия химического загрязнения. В последующие сроки исследования вновь была выявлена тромбоцитопения, которую, вероятно, следует оценивать как признак ограничения адаптивных возможностей организма при продолжительном ингибирующем влиянии на физиологические процессы отрицательных факторов окружающей среды.
Параллельно с другими показателями изучался и средний объём тромбоцита. По мере продолжения эксперимента у животных всех трёх исследуемых районов наблюдалось некоторое уменьшение среднего объёма тромбоцита. Так, у кроликов исходный показатель равнялся 10,6±0,18мкм3. У кроликов, содержащихся в ОЧР на 15, 30, 60, 90-е сутки составлял – 11,1±0,21мкм3, 10,2±0,17мкм3, 10,4±0,16 мкм3, 10,8±0,19 мкм3, соответственно. У животных, находящихся в УЗР на 15, 30, 60, 90-е сутки – 9,5±0,19мкм3, 8,8±0,18мкм3, 9,3±0,22мкм3, 9,2±0,23мкм3, соответственно. В ИЗР на 15, 30, 60, 90-е сутки от начала эксперимента – 10,1±0,2мкм3, 9,1±0,3мкм3, 8,6±0,2 мкм3, 8,1±0,3 мкм3, соответственно. Одновременно с изучением среднего объёма тромбоцитов исследовалась величина разброса тромбоцитов по объёму. У кроликов в УЗР, так и в ИЗР по мере продолжения исследования величина разброса тромбоцитов по объёму имела тенденцию к увеличению и достигала достоверных значений. У кроликов, содержащихся в ОЧР, значения этого показателя также имели достоверные сдвиги. Так, у животных в ОЧР до начала исследования величина разброса тромбоцитов по объёму в исходном состоянии равнялась 14,3±0,24 мкм3, на 15, 30, 60, 90-е сутки - 14,8±0,23 мкм3, 14,6±0,25 мкм3, 14,1±0,21 мкм3, 14,4±0,22 мкм3 соответственно. У кроликов, содержащихся в УЗР, равнялась 15,1±0,24 мкм3, 15,5±0,26мкм3, 16,1±0,23 мкм3, 16,7±0,22 мкм3; в ИЗР – 14,9±0,3 мкм3, 15,8±0,2 мкм3, 16,7±0,4 мкм3, 17,6±0,4 мкм3 соответственно.
Таким образом, сдвиги, полученные при морфометрии тромбоцитов, в процессе эксперимента сводились к тому, что у кроликов, находящихся как в УЗР, так и в ИЗР, отмечалось незначительное уменьшение среднего объёма тромбоцитов и величины разброса тромбоцитов по объёму, что, по-видимому, связано с усилением регенеративного процесса.
Наряду с морфометрическими исследованиями тромбоцитов изучалось и время свертывания крови. Нами обнаружены различия в показателях у животных содержащихся как в ОЧР, так и в других изучаемых районах. У животных содержащихся в ОЧР, время свертывания крови в среднем равнялась 3,22 мин.; у кроликов, содержащихся в УЗР – 3,28 мин.; в ИЗР –3,67 мин. Исходные показатели времени свертывания крови в среднем составляли 3,1±0,06 мин. У кроликов в ОЧР этот показатель на 15, 30, 60, 90-е сутки составлял 3,3±0,06 мин., 3,2±0,07 мин., 3,2±0,04 мин., 3,3±0,05 мин. соответственно. В УЗР – 3,4±0,11мин., 3,3±0,11 мин, 3,25±0,09 мин, 3,2±0,08 мин., и в ИЗР – 3,8±0,15мин., 4,1±0,16 мин., 3,5±0,15 мин., 3,2±0,14 мин. соответственно. Наблюдаемое нами изменение показателя времени свёртывания крови носило фазовый характер. В начале эксперимента (15-е сутки) наблюдалось увеличение времени свёртывания крови, затем (30-е сутки), возвращение показателя к исходному уровню, а в дальнейшем (60-е и 90-е сутки) вновь происходило увеличение времени свёртывания крови. В УЗР и ИЗР, очевидно, увеличение времени свёртывания крови сочетается со снижением количества тромбоцитов, что очевидно, связано с негативным воздействием химического загрязнения окружающей среды.
Одновременно определялись морфометрические показатели тромбоцитов у крольчат, содержащихся в тех же районах, что и взрослые особи, с целью изучения реакции растущего организма крольчат к условиям негативного воздействия химического загрязнения окружающей среды. Так, у крольчат в ОЧР количество тромбоцитов на 30, 60, 90-е сутки составляло 340,54±6,9х109/л, 314,84±6,7х109/л, 285,3±7,1х109/л соответственно. Крольчата, находящиеся в УЗР имели несколько другие показатели количества тромбоцитов, на 30-е сутки – 617,7±7,9х109/л, на 60-е сутки – 432,1±7,7х109/л, на 90-е сутки – 360,8±7,8х109/л. Количество тромбоцитов у крольчат, содержащихся в ИЗР на 30, 60, 90-е сутки равнялось 310,4±6,8х109/л, 270,8±6,6х109/л, 260,4±7,1х109/л соответственно. Показатели количества тромбоцитов в ОЧР соответствовали норме, тогда как у крольчат, содержащихся в УЗР и в ИЗР, наблюдался тромбоцитоз по мере продолжения эксперимента. У крольчат, содержащихся в ОЧР, средний объем тромбоцитов составил на 30-е сутки 9,1±0,3 мкм3, на 60-е сутки – 8,6±0,2 мкм3, на 90-е сутки – 8,1±0,3 мкм3. В УЗР, средний объем тромбоцита у крольчат на 30-е сутки – 12,1±0,45 мкм3, на 60-е сутки – 11,05±0,47 мкм3, на 90-е сутки - 9,4±0,043 мкм3. У крольчат в ИЗР на 30-е сутки - 9,3±0,35 мкм3, на 60-е сутки – 8,3±0,37 мкм3, на 90-е сутки – 8,4±0,33 мкм3.
Наряду с изучением среднего объёма тромбоцитов исследовалась величина разброса тромбоцитов по объёму. У крольчат в ОЧР, показатель равнялся на 30-е сутки – 15,8±0,2 мкм3, на 60-е сутки – 16,7±0,4 мкм3, на 90-е сутки – 17,6±0,4 мкм3. У крольчат, содержащихся в УЗР, величина разброса тромбоцитов по объему равнялась на 30-е сутки – 12,78±0,28 мкм3, на 60-е сутки – 15,25±0,29 мкм3; на 90-е сутки – 10,1±0,26 мкм3. У крольчат в ИЗР, на 30-е сутки этот показатель равнялся – 18,1±0,26 мкм3, на 60-е сутки – 17,4±0,24 мкм3, на 90-е сутки – 16,8±0,27 мкм3.
Одновременно с морфометрическими показателями тромбоцитов у крольчат исследовалось и время свертывания крови. У крольчат в ОЧР этот показатель на 30-е сутки равнялся 3,2±0,16 мин., на 60-е сутки – 3,2±0,14 мин., на 90-е сутки – 3,5±0,15 мин. В УЗР на 30-е сутки время свертывания крови равнялось 3,8±0,19 мин., на 60-е сутки – 3,6±0,17 мин.; на 90-е сутки – 3,4±0,18 мин., в ИЗР – 3,9±0,16 мин., 3,8±0,14 мин., 3,6±0,12 мин. соответственно
Таким образом, у крольчат, содержащиеся в УЗР и в ИЗР были выявлены изменения со стороны концентрации тромбоцитов, которые выражались в тромбоцитопении и увеличении времени свертывания крови. Уменьшение среднего объёма, концентрации и увеличение разброса тромбоцитов по объёму указывало на снижение функциональной активности этих клеток в регенерационном процессе вследствие преобладания деструктивной фазы над репаративной.
Резюмируя приведенные выше данные, следует подчеркнуть индикаторное значение трех компонентов периферической крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) в процессе фенотипической адаптации организма к условиям пребывания животных в умеренно и интенсивно загрязненных районах города Боровичи. Систему крови в эксперименте следует расценивать в качестве мишени в условиях действия химического загрязнения окружающей среды, а сдвиги в показателях красной крови можно использовать для изучения динамики индивидуальной адаптации организма. Изменения белой крови, очевидно, связаны со стресс-синдромом являющимся одним из рычагов в механизме развития индивидуальной адаптации. Следовательно, количественно-качественные показатели состояния эритроцитов и лейкоцитов позволяют оценивать темпы и динамику формирования долговременной и устойчивой адаптации либо развития состояния деадаптации. В то же время сдвиги со стороны тромбопоэтической системы позволяют судить о состоянии органов и систем, имеющих не прямое, а опосредованное отношение к компенсаторной реакции организма, испытывающих перераспределительное влияние в реализации механизмов индивидуальной адаптации в пользу доминирующих функциональных систем. Вследствие усиления процессов атрофии структур форменных элементов крови развивается состояние детренированности и снижение функционального резерва этих систем.
Пребывание животных в ИЗР сопровождалось выраженными сдвигами со стороны состава красной крови, уже на 15-е сутки от начала исследования наблюдалась эритроцитопения. Повышение функции эритрона, как ответной реакции организма на негативное воздействие окружающей среды, приводило вначале к усилению эритродиэреза, а в последующем и к повышению эритроцитопоэза, однако, чрезмерное повышение функциональной нагрузки на эритрон обусловливало преобладание темпов эритродиэреза над эритроцитопоэзом, а в результате компенсаторного повреждения наступала эритроцитопения. Параллельное уменьшение концентрации гемоглобина в эритроцитах, по-видимому, явилось следствием прямого или опосредованного ингибирующего действия химического загрязнения окружающей среды. Следует полагать, что механизмы срочной адаптации, очевидно, не могли обеспечивать необходимую компенсацию. Одновременно в составе периферической крови в условиях натурных исследований в ИЗР в этот же срок отмечалось повышение концентрации эритроцитов с микронуклеолами, что указывало на мутагенный эффект химического загрязнения. Усиление мутации в хромосомном аппарате, вероятно, отражает динамику перераспределительного процесса и реализацию адаптивного механизма на генетическом уровне.
Изучение показателей белой крови на 15-е сутки пребывания животных в ИЗР также выявило определенные сдвиги. Отмечаемый при этом псевдоэозинофильный лейкоцитоз отражал стресс-синдром, как неспецифическую реакцию организма на химическое воздействие. Снижение иммунной функции с одной стороны, тромбоцитопения и увеличение времени свертывания крови с другой, вероятно, явились результатом реализации перераспределительного процесса в формировании структурного адаптивного следа в пользу интенсивно функционирующих систем энергообеспечения. На 30-е сутки исследований у животных, содержащихся в ИЗР, концентрация гемоглобина в эритроцитах находилась примерно на исходном значении. Регенеративные сдвиги в эритроците почти исчезли, количество лейкоцитов снизилось по сравнению с предыдущим сроком исследования, и приблизились к исходным показателям. Все эти признаки указывают на ослабление стресс-синдрома в результате формирования структурного следа устойчивой долговременной адаптации организма к непрерывному действию негативных факторов окружающей среды.
Однако, в последующие сроки (60-е, 90-е сутки) исследования в ИЗР число эритроцитов и концентрация гемоглобина уменьшились, а регенеративные признаки в показателях микроядерного теста повысились. В совокупности, перечисленные гематологические сдвиги отражали развитие в организме деадаптации в результате «локального истощения» интенсивно функционирующих систем в условиях неадекватного, по своей силе и продолжительности действия химических факторов окружающей среды по отношению к адаптивным возможностям организма. Вновь возникли признаки стресс-синдрома со стороны белой крови (псевдоэозинофильный лейкоцитоз) вследствие усиления регенеративного процесса. Параллельно наблюдалась тромбоцитопения и увеличение времени свертывания крови, что, очевидно, явилось также результатом воздействия химического загрязнения окружающей среды на организм животных.
Таким образом, чрезмерная по своей напряженности адаптация к химическим факторам и относительно продолжительное время ее успешного течения, имела, тем не менее, высокую «структурную цену» и включала в себя, по меньшей мере, две потенциальные опасности. Во-первых, возможность функционального и структурного истощения системы доминирующей в адаптационной реакции, в частности, эритрона. Во-вторых, снижение структурного и функционального резерва других систем, которые непосредственно не участвовали в адаптивной реакции (например, лейкоцитарная и тромбоцитарная системы) и оказались детренированными.
Анализ данных полученных у животных, содержащихся в УЗР, выявил иную динамику индивидуальной адаптации. Так, на 15-е сутки исследования существенных изменений со стороны количества эритроцитов и других регенеративных показателей в красной крови не отмечалось. Это, вероятно, являлось результатом реализации механизма срочной адаптации. Однако, дальнейшее пребывание животных в условиях химического загрязнения обусловливало заметные негативные сдвиги. На 30-е сутки исследований наблюдалась эритроцитопения, усиление регенеративных признаков в эритроне с преобладанием процесса эритродиэреза над эритроцитопоэзом. В то же время были отмечены и некоторые сдвиги, отражающие процессы развития устойчивой адаптации, также как повышение концентрации гемоглобина в эритроците и среднего объёма эритроцита. Однако, эти адаптивные сдвиги в эритроците, вероятно, не могли изменить общую картину периферической крови и нивелировать компенсаторные повреждения в эритроците. В последующие сроки опыта, особенно на 90-е сутки, почти во всех гематологических показателях, в том числе и в концентрации гемоглобина, наблюдались отрицательные сдвиги, указывающие на ограничение развития долговременной адаптации. Проявляемая при этом эритроцитопения, с признаком компенсаторного повреждения, свидетельствовала о характере химического загрязнения, не позволяющего реализацию механизма индивидуальной адаптации путем формирования системного структурного следа. Изменения со стороны белой крови на 30, 60, 90-е сутки исследования (псевдоэозинофильный лейкоцитоз), указывали на присутствие в эти сроки стресс-синдрома, также на лимитировавшего развитие устойчивой долговременной адаптации. Тромбоцитопения, усиление регенеративного процесса в тромбоцитопоэтической системе, увеличение времени свертывания крови, очевидно, являлись отражением детренированности тех функциональных систем, которые не принимали непосредственного участия в компенсаторных процессах в условиях химического загрязнения окружающей среды.
Таким образом, в интенсивно загрязненном районе прослеживался процесс компенсаторного повреждения (15-е сутки), формирование долговременной устойчивой адаптации (30-е сутки) и, наконец, деадаптации (60-90-е сутки) вследствие «локального истощения» доминирующих систем ответственных за энергообеспечение и перераспределительное снижение структурного и, соответственно, функционального резервов систем непосредственно не участвующих в реализации адаптивных механизмов. При содержании животных в умеренно загрязненном районе нами не были отмечены признаки формирования полной долговременной устойчивой адаптации. Наблюдаемые некоторые положительные сдвиги в показателях (30-е сутки), вероятно, отражали состояние переходного этапа от срочной адаптации к долговременной, когда начиналось частичное формирование структурного адаптационного следа. Однако, отсутствие полноценного системного следа адаптации в этот срок в условиях продолжающегося химического воздействия явилось причиной компенсаторного повреждения «стресс-синдрома». Отрицательные сдвиги в показателях крови в процессе последующих наблюдений указывали на лимитирование процесса реализации долговременной устойчивой адаптации.
В связи с высоким уровнем промышленного и автотранспортного загрязнения воздушного пространства, интенсивным загрязнением водоемов большим количеством токсических веществ, возникает необходимость установления характера фенотипической адаптации организма в условиях комплексного возмущающего воздействия химических факторов малой интенсивности. При действии химических веществ в общей картине отравления, как правило, присутствуют определенные сдвиги со стороны показателей периферической крови. В большинстве случаев эти изменения являются реактивным проявлением со стороны внутренней среды организма, т.е. представляют собой результат опосредованного «вторичного» действия химических факторов. Однако, ряд химических веществ обладает «избирательной токсичностью» на клетки крови и в таких случаях принято говорить о «первичном» действии. Такое воздействие оказывают «кровяные яды». Как при «первичном», так и при «вторичном» действии химических веществ в последствии появляются внешние признаки общего отравления, протекающие с поражением жизненно важных органов и систем.
В природных популяциях животных чаще имеет место действие химических веществ в относительно низких концентрациях, т.е. так называемых «химических факторов малой интенсивности», которые могут и не вызывать внешних признаков отравления. В то же время, несмотря на отсутствие видимых изменений, безусловно, организм четко реагирует на эти воздействия. Реакция организма в этих случаях, в первую очередь, проявляется со стороны доминирующих функциональных систем, в том числе, системы крови. Изменения ее показателей при этом следует расценивать как компенсаторную реакцию, направленную на восстановление нарушенного гомеостаза. В то же время, они являются ранними признаками «химической травмы», которые, прогрессируя, могут обусловливать тяжелые нарушения в популяции млекопитающих.
Как правило, структура популяции млекопитающих неоднородна. Это касается не только полового диморфизма, возрастной дифференциации, но и различного физиологического состояния организма особей. Кроме того, внутри вида или сообщества животных возникают стрессовые ситуации, обусловленные биологическими отношениями и абиотическим воздействием. В этих случаях, влияние химических раздражителей воспринимается животными по-разному. Химические факторы малой интенсивности в зависимости от физиологического состояния особей могут обусловливать изменения в составе крови различного характера.
Среди форм токсического поражения крови необходимо отмечать следующие разновидности:
токсические изменения, на фоне острого или хронического отравления с выраженными клиническими признаками, обусловленными нарушением функций других органов или организма в целом;
гематологические сдвиги, в условиях действия химических факторов и другие клинические признаки отравления.
По санитарно-гигиеническим нормативам, химические вещества могут даже не выходить за границы предельно допустимых концентрация, однако, несмотря на это, они способны к негативным воздействиям на уровне популяций и биоценозов.
Это вполне согласуется с общепринятым представлением о том, что экологическое нормирование не всегда соответствует токсикологическим показателям. Они имеют достаточно широкий диапазон, и в связи с этим характер действия их в природе неоднозначный, а иногда и диаметрально противоположный. Поэтому целесообразно выделить несколько уровней биологического действия химических факторов малой интенсивности:
относительно большие дозы, обуславливающие нарушения физиологического гомеостаза со сдвигами в системе крови;
интактные дозы, негативное влияние которых не выходит за пределы адаптивных возможностей организма;
- относительно малые дозы, обладающие свойством стимулировать физиологические процессы, оказывать барьерный эффект, особенно в экстремальных условиях.
Проведенное сравнительное изучение показателей крови у животных, содержащихся в различных по степени химического загрязнения районах, показывало достоверное отличие. Так, у животных, содержавшихся в умеренно и интенсивно загрязненных районах, обнаружены достоверные (р<0,05) различия по показателям эритрона по сравнению с исходными значениями. В относительно чистом районе достоверных изменений в показателях не наблюдалось. Количество эритроцитов по мере продолжения срока содержания животных в загрязненных районах снижалось, причем в интенсивно загрязненном районе выявлено наибольшее снижение данного показателя (ОЧР – 4,9±0,13х1012/л; УЗР – 4,2±0,15 х1012/л, ИЗР – 3,9±0,15 х10,2/л). Были выявлены достоверные различия в концентрации гемоглобина (р<0,05) у животных в загрязненных районах. Так, в умеренно загрязненном районе концентрация гемоглобина составляла 98,9±2,6 г/л., в интенсивно загрязненном районе 96,2±2,7 г/л, с тенденцией снижения показателя к концу эксперимента по сравнению с показателями у животных в относительно чистом районе (113,1±3,4 г/л).
У исследуемых животных, содержащихся в районах с интенсивным и умеренным химическим загрязнением окружающей среды, обнаружены достоверные различия (р<0,05) так же в показателях среднего содержания гемоглобина в 1 эритроците. Наблюдаемая тенденция к уменьшению показателя по мере проведения эксперимента у животных, содержащихся во всех изучаемых районах. Так в относительно чистом районе, показатель среднего содержания гемоглобина составлял в начале исследования 18,4±0,33 pg, в конце 17,9, ± 0,31 pg; в умеренно загрязненном – 18,3±0,36 pg и 16,8±0,37 pg; в интенсивно загрязненном – 18,9±0,31 pg. nl5,l±0,30pg. соответственно. Средняя концентрация гемоглобина в 1 эритроците имела некоторые различия. У животных в относительно чисто районе показателей был выше (29,8±0,87 pg.), чем у животных в загрязненных районах (УЗР – 26,6±0,71 pg., в ИЗР – 25,3±0,76 pg).
Среднее значение величины гематокрита у животных, содержащихся в относительно чистом районе, был выше (39,4±1,19 %), чем у животных в загрязненных районах. В умеренно загрязненном районе этот показатель составлял 36,4±1,15%, в интенсивно загрязненном – 32,9±1,24%. Таким образом, было обнаружено постепенное и линейное уменьшение величины гематокрита во всех трех изучаемых районах. Параллельно со снижением величины гематокрита было выявлено достоверное снижение среднего объема отдельного эритроцита (р<0,05). У животных во всех изучаемых районах СОЭ снижался к концу эксперимента (ОЧР – от 70,6±1,93 мкм3 до 69,1 ±1,97 мкм3; УЗР – от 70,6±1,93 мкм3 до 63,8±2,30 мкм3; ИЗР – от 71,1±1,95 мкм3 до 59,1±1,92 мкм3).
Ретикулоцитоз был более выражен у животных в загрязненных районах. В начале исследования у животных в ИЗР он составлял 29,9+0,89, а в конце 34,7±0,92 %; у животных в УЗР – 29,9±0,91 и 33,8±0,98 % соответственно. Полученные нами результаты совпадают с данными литературы. Увеличение содержания ретикулоцитов у животных в загрязненных районах, вероятно, связано с гипоксией в условиях продолжительного воздействия химического загрязнения окружающей среды.
Таким образом, у исследуемых животных, содержащихся в районах с умеренным и интенсивным химическим загрязнением окружающей среды обнаружено достоверное (р<0,05) снижение числа эритроцитов, СОЭ, величины гематокрита по сравнению с показателями у животных, содержащихся в относительно чистом районе. В результате исследований были выявлены сдвиги в показателях периферической крови животных, характер которых указывает на интенсивность отрицательного воздействия химического загрязнения и степень ответной реакции организма. Изменения со стороны показателей белой крови, очевидно, отражают динамику стресс-синдрома, что проявилось в виде лейкоцитоза или лейкопении.
Количество лейкоцитов у животных, содержащихся в загрязненных районах достоверно выше (р<0,05), чем у животных в относительно чистом районе. Сдвиги в лейкоцитарной формуле у исследуемых животных, содержащихся в загрязненных районах, выражались в нейтрофильном лейкоцитозе, лимфоцитозе и моноцитозе. В интенсивно загрязненном районе количество лимфоцитов, моноцитов, деструктивных лейкоцитов достоверно выше (р<0,05), чем у животных в умеренно загрязненном. Количество моноцитов и лимфоцитов также достоверно выше (р<0,05) в интенсивно загрязненном районе. Деструктивных лейкоцитов в крови у животных, содержащихся в интенсивно загрязненном районе достоверно больше (р<0,05), чем у животных в умеренно загрязненном (от 0,86±0,21 до 1,8±0,22% и от 0,87±0,18 до 1,77±0,12% соответственно). Полученные нами данные совпадают с результатами других исследователей.
В литературе имеются данные, свидетельствующие о роли базофилов, эозинофилов в иммунных ответах организма на влияние факторов различной природы, в том числе и химическое загрязнение. Уменьшение их количества сопровождалось снижением защитной реакции организма. Результаты наших исследований вполне согласуются с этими данными. Количество базофилов у животных, содержащихся в загрязненных районах ниже, чем у животных, содержащихся в относительно чистом районе. В динамике у исследуемых животных в интенсивно загрязненном районе содержание базофилов было несколько ниже, чем у животных в умеренно загрязненном (ИЗР – от 2,57±0,05 до 2,24±0,02%; УЗР – от 2,56±0,05 до 2,12±0,02%; в ОЧР – от 2,56±0,05 до 2,58±0,02% соответственно).
Животные, содержащиеся в интенсивно загрязненном районе имели более низкий показатель содержания эозинофилов, чем животные в умеренно загрязненном районе. Достоверные различия показателя отмечены у животных, содержащихся в загрязненных районах (р<0,05). У животных в умеренно загрязненном районе на 15-е сутки эксперимента количество эозинофилов повысилось и сохранялось до конца исследования. Полученные результаты указывают на угнетение защитной реакции организма в условиях химического загрязнения окружающей среды. Таким образом, животные, содержащиеся в интенсивно загрязненном районе, имели тенденцию к выраженному снижению защитных резервов организма, чем в умеренно загрязненном и относительно чистом районах.
Важное значение, в жизнедеятельности организма играют кровяные пластинки, которые участвуют в гомеостазе, воспалительных и иммунологических реакциях и в целом в адаптивно-компенсаторных реакциях. С целью выявления ответной реакции организма к негативному воздействию химического загрязнения нами определено количество тромбоцитов. У животных, содержащихся в относительно чистом районе, не выявлено достоверных изменений в показателях, и их количество соответствовало общепринятым нормам. У животных в интенсивно загрязненном района наблюдалась тенденция к снижению количества тромбоцитов, также как и животные в умеренно загрязненном районе. Достоверные различия (р<0,05) по данному показателю отмечены у животных в ИЗР (от 365,7±7,4 х109/л до 285,3±7,1 х109/л) и в УЗР (от 367,2±8,61х10%. до 345,1 ±8,59x10%).
Изучение величины разброса тромбоцитов по объему и его средний объем указывали на усиление тромбоцитопоэза, что, по-видимому, отражало наличие деструктивного процесса в клетках крови и в целом функционального напряжения организма в условиях химического загрязнения окружающей среды. Наряду с морфометрическими исследованиями тромбоцитов нами изучено время свертывания крови. Животные, содержащиеся в ИЗР, имели большее время свертывания крови (от 3,2±0,13 мин. до 3,3±0,14 мин.), чем животные в УЗР (от 3,1±0,07 мин. до 3,2±0,08 мин.). Ряд авторов, исследуя влияние химических реагентов окружающей среды на состояние крови, находил аналогичные изменения. Результаты наших данных согласуются и с данными авторов, которые установили неоднозначную реакцию системы крови в зависимости от степени загрязнения окружающей среды. Авторами приводятся разные результаты натурных опытов на самцах крыс, помещённых на 90 дней в три разные аэродинамические зоны города. В районах химического загрязнения были обнаружены нормо- и гиперхромная анемия, лейкоцитоз, лимфопения, эозинопения и снижение осмотической резистентности эритроцитов.
Данные гематологических исследований, приведённые нами указывают на негативное влияние химического загрязнения, отражая их общетоксическое действие. Между тем, в оценке неблагоприятного воздействия химического загрязнения, большое значение приобретает выявление мутагенного эффекта. В наших исследованиях, с помощью микроядерного теста, установлено усиление мутации в хромосомном аппарате периферической крови у животных, содержащихся в загрязнённых районах. В настоящее время микроядерный тест широко используется для определения мутагенности различной природы. Изучение концентрации эритроцитов с микроядрами в периферической крови проводилось многими исследователями. При этом, по частоте встречаемости эритроцитов с микроядрами судили о скорости процессов мутации в хромосомном аппарате. По размерам микроядра в эритроцитах оценивали глубину изменений в хромосомах. Образование крупных микроядер тесно связано с геномными нарушениями, в то время, как уровень клеток с микроядрами – с частотой разрушений в структуре хромосом, что вполне согласуется с нашими данными, полученными во время исследований.
Проведённое в различных районах сравнение показателей содержания эритроцитов с микроядрами в периферической крови, показало, что их количество прогрессивно повышалось у кроликов, содержащихся в загрязненных районах по мере продолжения исследования. У животных, содержащихся в умеренно загрязненном районе отмечено достоверное повышение эритроцитов с микроядрами от 4,8±0,11 до 5,4±0,13% к концу эксперимента (р<0,05). Аналогичные результаты были получены и при исследовании животных, содержащихся в интенсивно загрязненном районе (от 4,8±0,11 до 5,9±0,13%), что указывает на мутагенный эффект химического загрязнения.
При анализе микронуклеограммы эритроцитов крови у кроликов, содержащихся в загрязненных районах были выявлены достоверные различия в показателях (р<0,05). Так индекс сдвига микронуклеограммы у животных в умеренно загрязненном районе изменялся волнообразно (от 0,30±0,01 до 0,25±0,03%). У животных в интенсивно загрязненном районе к концу эксперимента отмечался более значимый сдвиг микронуклеонуклеограммы.
Также выявлено достоверное увеличение относительного количества эритроцитов с микроядрами типа пылинок Вайденрайха, штриховатости Негелли и колец Кебота в загрязненных районах (р<0,05).
Таким образом, сопоставление данных состава крови у кроликов, содержащихся в различных по степени химического загрязнения районах города, обнаружило следующие закономерности: наиболее выраженные изменения в виде общетоксического и мутагенного воздействия химического загрязнения окружающей среды были выявлены в интенсивно загрязненном районе. Менее выраженные изменения в гематологических показателях обнаружены у животных, содержащихся в умеренно загрязненном районе. Гематологические показатели у кроликов, содержащихся в относительно чистом районе находились в пределах физиологической нормы. В целом следует подчеркнуть, что пребывание животных в умеренно и интенсивно загрязненных районах вызывало определенные отрицательные сдвиги со стороны форменных элементов крови.
Таким образом, полученные результаты исследования позволяют расширить наши представления об особенностях фенотипической адаптации и о механизмах ответной реакции организма к химическому загрязнению окружающей среды в условиях города Боровичи Новгородской области, использовать полученные данные для определения степени и глубины его влияния на гематологические показатели у животных.
1. Изменения состава крови у кроликов носят неспецифический характер, степень которых зависит от возраста животных, интенсивности и длительности воздействия химического загрязнения окружающей среды. Установлено, что наиболее чувствительными из показателей крови являются эритроциты, в которых под воздействием химического загрязнения выявлялись перераспределительные и регенеративные изменения, что вызвало усиление эритропоэза.
2. Обнаружены существенные изменения количественно-качественного состава клеток белой крови (нейтрофильный лейкоцитоз, лимфоцитоз, увеличение количества псевдоэозинофилов и деструктивных лейкоцитов), что является неспецифической иммунной защитой организма взрослых особей к неблагоприятным условиям окружающей среды.
3. Выявлены деструктивные процессы и достоверное (р<0,05) усиление тромбоцитопоэза (увеличение разброса тромбоцитов по объёму, времени свертывания крови) обусловленные функциональным напряжением организма животных на воздействие химического загрязнения окружающей среды.
4. Обнаружены характер и динамика развития индивидуальной адаптации взрослых особей, содержащихся в различных по степени химического загрязнения условиях окружающей среды. Так, в интенсивно загрязненном районе на 30-е сутки наблюдения выявлены явление гипоксии, на 60-е сутки – развитие устойчивой адаптации; на 90-е сутки – деадаптация. В умеренно загрязненном районе в динамике обнаружены на 30-е сутки признаки напряжения, явления компенсации и последующее развитие деадаптации.
5. Выявлено общетоксическое воздействие химического загрязнения окружающей среды на показатели крови у кроликов, обнаружены мутагенные изменения в генетическом аппарате эритрона у животных, содержащихся в загрязненных районах города Боровичи.