УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2014, том 134, № 4, с. 424-432
УДК 599.323.4:591.11+504.5:621.039.7
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ КРОВИ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ, ОБИТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИЯХ С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
© 2014 г. Э. А. Тарахтий, О. А. Жигальский
Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург E-mail: tar@ipae.uran.ru; zig@ ipae.uran.ru
Представлены данные о количественных и морфологических характеристиках клеток крови и кроветворных органов мелких млекопитающих с территорий условно чистых и низким уровнем радиоактивного загрязнения. Установлено изменение состава клеток крови, структуры эритроцитов, митотической активности и скорости созревания клеток в кроветворной ткани у животных с загрязненных территорий. Степень изменения системы крови зависит от уровня загрязнения и имеет видовую специфику. Выявленная видоспецифическая реакция животных на радиационное загрязнение свидетельствует о разных путях приспособления.
Ключевые слова: радиационное загрязнение низкой плотности, мелкие млекопитающие, Mus musculus, Apodemus sylvaticus, Clethrionomys rutilus, состав, структура и функция клеток крови, костный мозг, селезенка.
ВВЕДЕНИЕ
В связи с радиационным и химическим загрязнением больших территорий возникает вопрос о необходимо сти изучения со стояния и пригодно сти экосистем для человека. Оценка загрязнения экосистем при действии поллютантов в малых дозах является неоднозначной и порой противоречивой. Оценить влияние на экосистемы радиационного и химического загрязнения в малых дозах чрезвычайно сложно. Среди множества индикаторов загрязнений наиболее информативным являются мелкие млекопитающие. Обнаружить и выявить влияние экологических факторов позволяет комплексная оценка параметров кроветворной системы, остро реагирующей на внутренние и внешние факторы (Тарахтий, Кардонина, 1995; Цыб и др., 1996; Козинец и др., 2007; Шиффман, 2009; Орехова, 2011; Москвитина, Кохонов, 2012).
Внимание исследователей до сих пор привлекают радиационно загрязненные территории в результате ядерных испытаний в 1954 г. (Тоцкий радиоактивный след, ТРАС, Оренбургская обл.) и радиационной аварии в 1957 г. на ПО «Маяк» (Восточно-Уральский радиоактивный след, ВУРС, Свердловская обл.). Как правило, исследования проводятся на территориях, где загрязнение максимально (в головной части ВУРСа),
и мало работ по изучению периферии следа. За прошедшие десятилетия с момента инцидентов радиоэкологическая обстановка этих территорий существенно улучшилась. Однако радиационное загрязнение экосистем в основном 908г и 137Сз до сих пор превышает уровень глобального загрязнения (Отдаленные.., 2000; Трапезников и др., 2007; Позолотина и др., 2008; Тетерин, 2011). Поскольку полное исчезновение 908г в результате его полураспада займет еще многие годы (Тете-рин, 2011), а также наличие потенциальных источников радиационного загрязнения в настоящее время и в будущем, оценка воздействий на экосистемы, в том числе на животных и человека, остается важной проблемой (Рисник и др., 2012; Москвитина, Кохонов, 2012).
Цель настоящей работы - оценить по комплексу параметров структуры клеток, клеточного состава крови и кроветворных органов влияние низкой плотности радиационного загрязнения на мелких млекопитающих с территорий ВУРСа и ТРАСа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Мелких млекопитающих отлавливали с территорий ТРАСа (Тоцкий радиоактивный след, Оренбургская обл.) и ВУРСа (Восточно-Уральский
радиоактивный след, Свердловская обл., Каменский р-он) с фоновым уровнем радиоактивного загрязнения, принятых в качестве контрольных, и загрязненных или опытных. С опытной территории ТРАСа, расположенной по осевой части следа (дер. Старобогдановка) и контрольной, находящейся за его пределами на расстоянии 60 км (дер. Кристалка), в августе 1994 г. отловлены, соответственно, 21 и 14 особей домовых мышей (Mus musculus). Эти животные, обитают вблизи человека и воспринимают давление негативных факторов среды, которым подвержен и человек. С опытной территории ВУРСа (юго-восточный берег озера Тыгиш), расположенной на центральной оси в 105-110 км от места аварии, и контрольной - вне зоны следа (дер. Большая Грязнуха) в августе 1993 г. отловлены лесные мыши (Apodemus sylvaticus Pall. - 19 и 8 особей) и красные полевки (Clethrionomys rutilus - по 9 особей). Эти виды животных различаются по рациону питания (Громов, Ербаева, 1995) и радиочувствительности (Ильенко, Крапивко, 1989). В анализ включены только группы сеголеток, однородных по репродуктивному статусу.
По данным радиоэкологического мониторинга установлено, что плотность загрязнения поч-венно-растительного покрова в центральной оси ТРАСа по 90Sr составляла 0.8-1.5 кБк/м2, что не отличалось от фоновой, по 137Cs - 3.4-9.5 кБк/м2, что в 1.5-3 раза превышало уровень контрольной территории и в 1.7-1.9 раза допустимое значение широтного выпадения (Отдаленные.., 2000; Трапезников и др., 2007). Кроме того, выявлено заметное превышение уровня глобальных выпадений Pu 42-5284 Бк/м2 относительно значений контрольных (43.8-2143 Бк/м2) и широтных (40-300 Бк/м2) выпадений. Средняя плотность загрязнения опытной территории ВУРСа составляла 0.5-1 Ки/км2. По 137Cs и 90Sr она превышала контроль в почвенно-растительном покрове -13.6 Бк/м2 и 34.3 Бк/м2 против 6.5 и 1.7 Бк/м2, соответственно. Гамма-фон этих территорий соответствовал пределам колебаний контрольных территорий. Дозообразующими радионуклидами за счет инкорпорации являются долгоживущие 90Sr и 137Cs (Трапезников и др., 2007; Позолотина и др., 2008; Тетерин, 2011).
На гемоанализаторе Celloscope 401 (Lars Yungberg & Со, Швеция) в крови животных определяли концентрацию лейкоцитов, эритроцитов, состав эритроцитов по диаметру (в диапазоне 3.5-8.9 мкм, всего 10 точек). Для оценки физико-химического состояния эритроцитов вычисляли средний диаметр (D), объем (MCV), содержание (MCH) и концентрацию гемоглобина (MCHC) в
эритроците, толщину (T), площадь поверхности эритроцитов (S), концентрацию гемоглобина на единицу площади поверхности (HB/S) клетки, способность переносить кислород единицей объема крови (HBF). Определяли концентрацию гемоглобина (HB) с помощью Linzon 3 Photometer (Швеция), гематокрит (HT) с помощью MicroHematocrite Centrifuge и Hawksley Reader (Великобритания), осмотическую резистентность эритроцитов (в 0.85-0.1%-ных растворах NaCl) по 16. 50 и 84%-ному гемолизу (Finney, 1971).
На мазках крови исследовали состав и морфологию лейкоцитов, концентрацию ретикулоци-тов. У забитых животных (дислокацией шейных позвонков) определяли массу тела и селезенки, подсчитывали число ядерных клеток в суспензии селезенки и костного мозга бедренной кости (в камере Горяева), на мазках костного мозга оценивали состав клеток, пролиферативную активность и индексы созревания эритроцитов и гра-нулоцитов. Концентрацию эритроцитов и клеток костного мозга нормировали на массу тела.
Статистический анализ (дискриминантный, дисперсионный, ковариационный) проведен с помощью "Statistica for Windows", при оценке различий показателей использовали Tukey-тест для разного числа животных.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Неразличимые значения параметров системы крови самцов и самок (R-Рао^ = 0.423, p < 0.8) представлены единой средней. Анализируя изменчивость отдельных показателей установлено, что традиционно исследуемые показатели - концентрация гемоглобина и гематокрит - у всех животных удерживается на уровне контрольных величин (p > 0.2). Сопряженное с ними число эритроцитов в условиях загрязненной среды возросло (p < 0.01) только у красной полевки (табл. 1). Физиологический смысл изменения концентрации эритроцитов заключается в качественных различиях клеток, их функциональной неравнозначности и устойчивости (Клиорин, Тиунов, 1974).
У животных с загрязненных территорий изменяется состав, структура и свойства эритроцитов независимо от концентрации. У домовых мышей опытной группы (ТРАС) основную долю (69%) составляют эритроциты диаметром больше среднего (6.8-8.2 мкм), тогда как у контрольных особей основная доля клеток (49%) меньшего диаметра (4.7-5.4 мкм), каких в опытной группе насчитывается лишь 4.6%, кривая состава эритроцитов
Таблица 1. Результаты дисперсионного анализа и средние значения контрольных (К) и опытных (О) групп животных
Показатели Данные дисперсионного анализа (п = 57) Apodemus Sylvaticus Clethrionomys rutilus Mus Musculus p < 0.05
Вид Место Взаимодействие
F2,51 F1,51 ^2,51 K (1) (n=6) O (2) (n=13) K (3) (n=7) O (4) (n=6) K (5) (n=10) O (6) (n=15)
Масса тела, г 4.955* 0.348 0.834 18.0 19.0 17.4 14.1 17.6 17.0 2-4
Масса селезенки, мг 0.058 0.046 1.058 61.3 80.6 92.5 54.0 72.5 81.4
Индекс селезенки, усл.ед. 0.600 0.055 1.032 3.1 4.0 5.7 3.6 4.2 4.8
Число клеток, млн /селе- 2.744* 0.235 3.751* 49.0 58.16 106.9 62.39 65.1 123.1 1-3; 2,
зенка 5-6
Концентрация клеток, 4.431* 3.594 2.979* 0.835 0.937 1.278 1.245 0.925 1.473 6-2, 5,
млн / мг селезенки 1**
Костный мозг, млн/бедро 7.401* 0.002 1.498 15. 7 18.4 11.5 7.6 11. 5 12.8 2-4, 5**
Костный мозг, млн /бед- 3.996* 0.000 1.194 0.895 1.000 0.732 0.516 0.656 0.769
ро/г массы тела
Лейкоциты, тыс/мкл 1.199 0.323 0.014 2.9 3.4 3.7 4.0 4.2 4.5
Эритроциты, млн /мкл 2.299* 8.046* 5.174* 9.1 8.5 8.4 11.9 8.7 9.9 4-1*,2, 3, 5;
Эритроциты, млн /мкл/г 7.575* 6.598* 5.460* 0.522 0.459 0.552 0.848 0.518 0.602 5-6 4-1, 2,
массы тела 3, 5, 6
Примечание. ^ 51, 51- критерии, в скобках - номер группы, п - число животных. * -р < 0.05; ** -р < 0.1. Здесь и для табл. 2.
(рис. 1) сдвинута в сторону клеток большего диаметра (Л-Рао1411 = 57.185, р < 0.001). Эритроциты большего диаметра и меньшей толщины (р < 0.05) содержат меньше гемоглобина и на единицу поверхности клетки (табл. 2). При несущественно возросшем числе эритроцитов и большей площади поверхности отдельной клетки (табл. 1, 2) возрастает способность крови переносить кислород единицей ее объема (213% от контроля, р < 0.05). В оценке оксигенации тканей последний показатель более информативен, чем гемоглобин крови практически одинак
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.