Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Сущность лейкоза крупного рогатого скота и его распространение в Российской Федерации 8
1.2. Факторы, способствующие возникновению лейкоза крупного рогатого скота 16
1.3. Биотестирование как метод оценки экологического состояния окружающей среды 21
1.4. Влияние экологических факторов на формирование гематологической и иммунологической адаптации у животных 29
1.5. Заключение по обзору литературы 35
2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 38
2.1. Материалы и методы исследований 38
2.2. Эколого-эпизоотологический анализ распространения лейкоза крупного рогатого скота в Омской области 41
2.2.1. Эпизоотическая ситуация по лейкозу крупного рогатого скота в Омской области 42
2.2.2. Экологическая характеристика Омской области 55
2.3. Отработка методологических подходов использования микроядерного теста для определения присутствия в окружающей среде мутагенов и канцерогенов 64
2.4. Особенности течения лейкозной патологии крупного рогатого скота в различных экологических условиях 81
2.5. Иммуноморфологические показатели крови крупного рогатого скота с учетом экологических влияний 93
2.5.1 Гематологический статус крупного рогатого скота в модельных хозяйствах с разной экологической характеристикой 93
2.5.2 Сравнительная оценка естественной резистентности крупного рогатого скота в связи с экологической нагрузкой 97
2.6. Эколого-эпизоотологическое прогнозирование лейкоза крупного рогатого скота с применением микроядерного теста 101
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 107
4. ВЫВОДЫ 118
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 120
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 121
- Сущность лейкоза крупного рогатого скота и его распространение в Российской Федерации
- Материалы и методы исследований
- ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Введение к работе
Актуальность темы. Устойчивое развитие сельского хозяйства в условиях возрастающего техногенного воздействия на окружающую среду и агроэкосистемы предполагает ветеринарное благополучие регионов, опирающееся на комплексные системы профилактики инфекционных болезней животных в целях получения биологически полноценной продукции и' сырья (П. Н. Смирнов, 2000; А. С. Кашин, А. П. Гречкин, А. С. Донченко, 2004). Особую настороженность и беспокойство вызывают болезни, обусловленные антропогенно-экологическими нагрузками, в том числе и лейкоз КРС (А. С. Кашин, В. А. Апалькин, 2001).
Лейкоз является одной из наиболее распространенных инфекционных болезней крупного рогатого скота. Данной проблеме в регионах России, в том числе и в Западной Сибири, посвящено значительное число публикаций (А. Ф. Валихов, В. П. Шишков, Л. Г. Бурба, 1980; В. М. Нахмансон, 1986;
A. Г. Незавитин, 1995; В. И. Околелов, Ю. С. Притужалов, 1995;
B. С. Федоров, 1996 и др.; П. Н. Смирнов, 2005).
Несмотря на определенные успехи в изучении этиопатогенеза лейкоза и разработке диагностики ситуация по инфекции продолжает оставаться напряженной (Н. И. Петров, 1999; М. И. Гулюкин, В. А. Храмцов, А. С. Донченко, 2002).
Многими исследователями доказано, что распространение лейкоза КРС зависит от степени и характера неблагополучия экологической ситуации на данной территории (В. А. Красноперое, 1999; И. М. Донник, 2000; Ю. П. Смирнов, 2000; М. И. Гулюкин, 2002; П. Н. Смирнов, 2007).
Заболеваемость лейкозом увеличивается на многих экологически неблагополучных территориях Урала, Зауралья, Сибири, Дальнего Востока. С учетом местных условий реализуются территориальные программы ликвидации лейкоза (В. А. Апалькин, 1993; В. В. Храмцов, 1995;
\
B. В. Разумовская, 1995; А. П. Кузнецов, 1996; В. Н. Нахмансон, 1996;
А. Т. Татарчук, И. М. Донник, В. А. Красноперов, 1997; Т. В. Щекотурова,
1999; Н. И. Петров, 1999; С. М. Пау, 2000; П. Н. Смирнов, 2007; N. Sagata,
Т. Yasunaga, Y. Otawa, 1974; D. P. Lunn, 1993).
Стойкое неблагополучие по лейкозу крупного рогатого скота, и медленное снижение напряженности инфекции в таких регионах связывают с иммунологической недостаточностью, возникающей у животных под действием ксенобиотиков антропогенного происхождения (Н. В. Баркова, 1996; Н. В. Замараева, 1996; В. А. Бусол, 1996; И. М. Донник, 1999;
C. В. Ермолаев, 1999; В. М. Мельникова, 2001).
Учитывая существенное влияние экологических особенностей среды обитания на организм, в регионах необходимо проводить исследования по определению уровня экологического риска заболеваемости и адаптационных возможностей животных и на основе этих знаний разрабатывать научно-обоснованные схемы ветеринарно-профилактических мероприятий.
Цель работы. Эколого-эпизоотологическое прогнозирование лейкозного процесса с применением микроядерного теста.
Задачи исследований:
Провести ретроспективный анализ эпизоотической ситуации по лейкозу крупного рогатого скота в районах Омской области.
Провести анализ данных экологического состояния атмосферного воздуха, водоисточников Омской области.
Отработать методологические подходы использования микроядерного теста для определения присутствия в окружающей среде мутагенов и канцерогенов.
Изучить особенности течения лейкозного процесса в модельных хозяйствах с учетом состояния среды обитания крупного рогатого скота.
Дать сравнительную оценку гематологических показателей и естественной резистентности животных в связи с экологической нагрузкой.
6. Разработать методические рекомендации по эколого-эпизоотологическому прогнозированию лейкоза крупного рогатого скота с применением микроядерного теста.
Научная новизна. Разработана научно-обоснованная схема эколого-эпизоотологического обследования сельскохозяйственных предприятий с использованием микроядерного тестирования.
В Омской области на модели ряда хозяйств с разной экологической ситуацией изучены особенности лейкозного процесса и структура лимфопролиферативных заболеваний крупного рогатого скота.
Полученные новые данные расширяют и дополняют сведения об этиологии лейкоза крупного рогатого скота.
В экологически неблагоприятных условиях у животных установлены
иммуноморфологические показатели крови, характеризующие
иммунодепрессивное состояние.
Теоретическая и практическая значимость работы. Материалы диссертации вносят определенный вклад в изучение роли экологического фактора в этиологии лейкоза крупного рогатого скота.
Эколого-эпизоотологическое обследование территорий позволяет установить предпосылки к возникновению и распространению лейкоза, что служит основой научного прогнозирования и имеет значение для практики борьбы с данной болезнью. Разработаны методические рекомендации «Эколого-эпизоотологическое прогнозирование лейкоза крупного рогатого скота с применением микроядерного теста» (Омск, 2008).
Материалы диссертации используются в учебном процессе кафедры эпизоотологии, паразитологии, инфекционных и инвазионных болезней животных ИВМ ОмГАУ.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Применение микроядерного теста для определения экологического риска развития новообразований.
Особености лейкозного процесса в модельных хозяйствах в зависимости от степени загрязнения окружающей среды.
Сравнительная оценка иммунологических и гематологических показателей крови коров из разных по экологической ситуации групп хозяйств.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на пятой межрегиональной научно-практической конференции, посвященной актуальным проблемам ветеринарной медицины продуктивных и непродуктивных животных (Омск, 2006); на межрегиональной научно-практической конференции «Биологические аспекты фундаментальной и прикладной медицины и ветеринарии» (Омск, 2007); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарно-зоотехнической науки и практики» (Екатеринбург, 2008).
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе в изданиях, регламентируемых ВАК РФ для докторских и кандидатских диссертаций.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций. Библиографический список включает 210 источников, из них 48 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 15 таблицами и 19 рисунками.
Сущность лейкоза крупного рогатого скота и его распространение в Российской Федерации
Лейкоз - злокачественное, неизлечимое заболевание органов кроветворения, характеризующееся прогрессивным увеличением в периферической крови лейкоцитов с последующим опухолевым разрастанием в скелетной мускулатуре и внутренних органах с нарушением их функции.
Учение о лейкозе связано с именем Рудольфа Вирхова, известного немецкого морфолога, который в 1845 г. впервые описал болезнь у человека и выделил ее в самостоятельную нозологическую единицу под названием "лейкемия" или белокровие, поскольку белые элементы крови придают ей более или менее белую окраску (Н. И. Петров, 2001).
Несколько позднее появились сообщения о лейкозе животных. Первый случай лейкемии у лошади описал в 1858 году патологоанатом Дрезденского ветеринарного института Leisering. В 1871 г. О. Siedamgrotzki сделал сообщение о лейкозе у свиней и собак, а в 1878 г. он же впервые описал лейкоз у крупного рогатого скота. И. Добберштейн в 1958 г. отметил, что лейкозом болеют 29 видов животных и 15 видов домашних и диких птиц.
В процессе изучения эту болезнь называли по-разному - белокровие, лейкемия, рак крови, лейкоз, гемобластоз, энзоотический лейкоз. В 1921 г. В. Эллерман предложил заменить название заболевания "Лейкемия" термином "Лейкоз", который более полно характеризовал патологический процесс, развивающийся в кроветворной ткани, независимо от изменений, наблюдаемых в периферической крови. Несколько позднее (1953 г.) Н. А. Краевский, X. X. Владос и другие исследователи предложили новое название болезни "гемобластозы", то есть опухолевые заболевания крови, так как при лейкозе наблюдали гиперплазию клеток кроветворной и лимфоидной тканей с развитием злокачественных опухолей.
Различают две основные формы лейкоза крупного рогатого скота: энзоотическую и спорадическую. Последняя форма встречается редко, поражает молодых животных до 3 лет и не представляет научного интереса и экономической значимости для хозяйств. Энзоотический лейкоз -контагиозная болезнь с длительным латентным периодом, во время которого в крови выявляют вирус лейкоза крупного рогатого скота и антитела к нему (С. Н. Магер др., 2005).
Первые сообщения об обнаружении ВЛКРС появились в 1969 г. Дженис Миллер с сотрудниками обнаружила в культурах лимфоцитов периферической крови больных лейкозом коров большое количество зрелых вирусных частиц типа С и описала их морфологию. С этого момента началось интенсивное изучение свойств самого вируса и особенностей вызываемого им процесса (R. Rademacher, A. Tesar, J. Hafman, 1971; L. D. Miller, С Olson, 1972; P. А. Кукайн, P. В. Свирска, M. Ф. Моровская, А. Г. Татосян, Ф. Л. Киселев, 1982).
В 2000 г международный комитет по таксономии вирусов представил современную классификацию и номенклатуру вирусов позвоночных, согласно которой вирус лейкоза крупного рогатого скота относится к РНК-содержащим вирусам семейства Retroviridae, которое объединяет 7 родов.
Согласно современной классификации, вирус лейкоза крупного рогатого скота относится к семейству Retroviridae, подсемейству Onkoviridae. Возбудитель лейкоза крупного рогатого скота - онкогенный РНК-содержащий вирус, он обладает тропизмом к лимфоидным клеткам и размножается в них. Основным биохимическим признаком для всех представителей семейства Retroviridae является наличие в вирионе обратной транскриптазы. В состав подсемейства Onkoviridae входит три рода: вирусы С, В и Д (А. Ф. Валихов, 1980; Н. И. Петров, 2001, М. И. Гулюкин, 2002).
Вирусы типа С, выделенные от млекопитающих, составляют две самостоятельные группы: вирусы мышей, крыс, хомяков, кошек, норок, свиней, обезьян и вирус лейкоза крупного рогатого скота (R. J. Huebner, G. J. Todaro, 1969; М. К. Тамаускас, 1971; L. D. Miller, 1972; В. М. Жданов, М. И. Парфанович, 1974; Н. Е. Hoss, С. Olson, 1974; Л. А. Зильбер, И. С. Ирлин, Ф. Л. Киселев, 1975; Л. Г. Бурба, 1979), для овец (Н. Е. Hoss, С. Olson, 1974; В.К. Пракин, Л. Ф. Силкин, Н. Н. Котлярова, 1981; J. М. Diashop, 1982) и коз (М. Mammerickx, 1981; С. А. Мурватулоев, 1998).
Зрелый вирион ВЛКРС имеет эллипсовидную форму и состоит из центрально-расположенного нуклеоида, диаметр которого варьирует от 40 до 90 нм, что связано с методом фиксации и обработки препарата. Центральная часть нуклеоида отделена от внешней вирусной оболочки промежуточным слоем. Внешняя вирусная оболочка представлена двухконтурной мембраной, отличающейся лабильностью. На поверхности внешней оболочки выявляют выросты длиной 8-11 нм (П. Виттман, П. Венкер, 1977).
Устойчивость ВЛКРС во внешней среде невысокая. Он чувствителен к температурным воздействиям. Разрушается при нагревании до 56С в течение 15 минут. Полная инактивация вируса происходит при температуре 74С за 17 секунд. Прямой солнечный свет инактивирует вирус в течение 4 часов, ультрафиолетовые лучи — в течение 30 минут. В клеточных культурах при нагревании до 60С вирус погибает через минуту. При низкой температуре и глубоком замораживании жизнеспособность вируса сохраняется. Он чувствителен к дезинфицирующим средствам, быстро обезвреживается 2-3% растворами едкого натра, формальдегида и другими обеззараживающими веществами в общепринятых концентрациях (Н. И. Петров, 2001; В. М. Жданов, М. И. Парфанович, Э. М. Ныым, 1978; В. М. Нахмансон, 1986; F. Caligaris-Cappio, 2001).
После проникновения вируса в здоровый организм, он внедряется в субпопуляцию В-лимфоцитов. Геном возбудителя интегрируется с геномом лимфоцита, вирус не является патогенным для клетки. Происходит репродукция вируса и выделение вирионов из клетки путем почкования от клеточной мембраны и отделением от лимфоидной клетки в межклеточное пространство. Лимфоидные клетки могут передавать геном вируса дочерним клеткам во время деления лимфоцита. Передача вируса из клетки в клетку может происходить и без продуцирования вирионов. Через 3-8 недель после заражения животных в сыворотке крови появляются антитела против ВЛКРС (В. М. Жданов, М. И. Парфанович, 1974; Л. Г. Бурба 1979; А. Ф. Валихов, 1977; В. П. Шишков 1985; М. Mammerickx, (1972); L. D. Miller, J. М. Miller, С. Olson, 1972; R. Doolittle, M. Hunkapilir, L. Heod et al., 1983).
Материалы и методы исследований
Диссертационная работа выполнялась в течение 2003 - 2008 гг. в лаборатории диагностики лейкоза крупного рогатого скота Института ветеринарной медицины Омского государственного аграрного университета.
Тема диссертации является самостоятельным разделом плановой научно-исследовательской работы кафедры эпизоотологии и инфекционных болезней ИВМ ОмГАУ «Диагностика лейкоза и постинтоксикационных лейкемоидных реакций у животных», имеет номер государственной регистрации 01.2.00305308.
Для реализации поставленных задач было подобрано три группы модельных хозяйств с разным природно-географическим расположением. В каждую группу входило по три хозяйства. Объектом исследований являлся крупный рогатый скот и сизые голуби. Предмет исследований составляли пробы крови животных и сыворотки крови животных.
Данные об уровне экологического загрязнения атмосферного воздуха и водоисточников Омской области проанализированы и обобщены по материалам, предоставленным Обь-Иртышским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Эпизоотологический ретроспективный анализ по лейкозу в Омской области на глубину пять лет (2003-2007) был проведен на основании данных ветеринарной отчетности Главного управления ветеринарии Омской области.
Для изучения эпизоотической ситуации по лейкозу в модельных хозяйствах использованы результаты серологических и гематологических исследований, проведенных лично соискателем и сотрудниками лаборатории диагностики лейкоза ИВМ ОмГАУ.
Гематологические исследования проб крови крупного рогатого скота включали определение гемоглобина по методу Сали, эритроцитов и лейкоцитов по общепринятым методикам в счетной камере Горяева, процентное отношение отдельных видов лейкоцитов определяли в мазках крови окрашенных по Романовскому-Гимза (Г. А. Симонян, Ф. Ф. Хисамутдинов, 1995).
Серологические исследования проводили с помощью стандартной тест-системы «РИД для диагностики лейкоза крупного рогатого скота», изготовленной Курской биофабрикой.
Основные типы лимфом и лейкозов крупного рогатого скота определяли, изучая морфологические показатели периферической крови (Атлас ветеринарной гематологии. В. Д. Риган, 2000).
Анализ частоты возникновения новообразований у мелких домашних животных был проведен на основании журналов регистрации лечебного центра ИВМ ОмГАУ, ветеринарных лечебниц Кировского, Центрального, Октябрьского, Советского и Ленинского АО г. Омска
Для экологической оценки территорий Омска и исследуемых модельных хозяйств применялся экспресс-метод тестирования микроядерный анализ (Н. Н. Ильинских, 1992). Биоиндикаторами качества среды обитания выступали сизые голуби (Columba livia). Препаратами микроядерного теста являлись гематологические мазки, кровь бралась из подкрыльцовой вены. Для окраски микроядер использовали метод Паппенгейма. Анализ препаратов проводили на микроскопе Micros Austria серии МС 200А с CCD камерой при увеличении 10x100. На каждом препарате просматривали по 1000 клеток эритроцитарного ряда и подсчитывали число клеток, содержащих микроядра. При подсчете микроядер учитывалось отношение их количества к общему числу просмотренных эритроцитов.
Для оценки естественной резистентности (иммунного статуса) определяли относительное и абсолютное содержание лимфоцитов в периферической крови. Показатели клеточного иммунитета определяли в реакции спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана (М. А. Бажин, 1989; Р. В. Петров, 1992). Для характеристики гуморального звена использовали определение В-лимфоцитов (М-РОЛ) методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами мыши (Д. К. Новиков, В. И. Новикова, 1996). Определяли соотношение Т- и В- лимфоцитов. Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли методом опсоно-фагоцитарной реакции (П. Н. Смирнов, 1989).
Всего было обследовано 21500 голов крупного рогатого скота, 322 особи сизых голубей. Статистическая обработка полученных результатов исследований проводилась методами однофакторного дисперсионного и линейного корреляционного анализа (И. А. Плохинский, 1970) в программе BIOSTATISTICSv.4.03.
Обсуждение результатов собственных исследований
Несмотря на определенные успехи в изучении этиологии и патогенеза лейкоза, совершенствование методов его диагностики, внедрение системы эффективных и экономически целесообразных противолейкозных мероприятий, ситуация по лейкозу в стране продолжает оставаться напряженной, наглядно демонстрируя срочную необходимость в разработке и утверждении Государственной программы по борьбе с лейкозом крупного рогатого скота (М. И. Гулюкин, Л. А. Иванова, Н. В. Замараева, 2002).
Результаты серологических исследований на лейкоз крупного рогатого скота показали, что онкорнавирусная инфекция получила повсеместное распространение и регистрируется во всех 32 административных районах Омской области. В 2007 году от 2,5 до 37,3% коров общественного стада являются РИД - положительными, а количество гематологически больных животных от числа исследованных находится в пределах от 0,2 до 4,1%.
Анализ территориальной приуроченности болезни выявил неоднородность ее распространения, а также различную степень напряженности инфекции и уровня заболеваемости лейкозом в районах области.
И. М. Донник (1999), М. И. Гулюкин (2002) считают, что распространение лейкоза зависит от характера и степени неблагополучия экологической ситуации на определенных территориях. Особую чувствительность к токсическому действию загрязняющих веществ проявляют ткани с высоким темпом клеточного обновления, такие как костный мозг и лимфоидные органы, в результате поражения которых повышается риск развития лейкозов
При возникновении лейкозной инфекции имеющей затяжной массовый характер, при невозможности достичь оздоровления, нужно начинать поиск причин с общей экологической нагрузки на организм животных, с оценки интерьерных показателей и состояния иммунокомпетентной системы организма. При наличии у животных вторичных иммунодефицитов необходимо выявлять их природу, иначе профилактические ветеринарные мероприятия могут оказаться бесперспективными и неэффективными.
Очень часто вторичные иммунодефициты возникают под влиянием неблагоприятных антропогенных факторов. По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды в Российской Федерации» (2005) город Омск входит в число 20 городов России с наибольшим объемом сброса загрязненных сточных вод и выбросов, загрязняющих атмосферный воздух. Анализ и обобщение данных о состоянии атмосферного воздуха и водоисточников Омской области показали, что на всей территории области сложилась неблагоприятная для здоровья живых организмов экологическая обстановка.
Выбросы вредных веществ в атмосферу области составляют 331,5 тыс. тонн в год. Поступая в атмосферный воздух, загрязняющие вещества взаимодействуют друг с другом и превращаются в другие соединения, иногда более токсичные, чем исходные. В процессе миграции они загрязняют воды, с атмосферными осадками поступают в почву, накапливаются растениями, а затем по пищевой цепи попадают в организм животного.
На протяжении нескольких лет в Омской области сохраняется достаточно сложная ситуация с питьевым водоснабжением. При заборе в 321,8 млн. м вод в регионе сбрасывается 208,3 млн. м сточных вод в среднем
Из поверхностных водоисточников только один процент соответствует первому классу, на который рассчитаны традиционные системы водообработки (коагуляция, отстаивание, фильтрация и обеззараживание хлором). Основная масса водозаборов из подземных водоисточников, особенно в сельской местности, эксплуатируется, как правило, без соответствующей водоподготовки.
Значительная часть населения и животных области использует воду, не отвечающую санитарным нормам, что в конечном итоге отрицательно сказывается на состоянии здоровья.
Воздействие химических веществ может привести к нарушению равновесия между живыми организмами и средой их обитания, что обычно выражается в патологических состояниях различной степени тяжести.
Антропогенные загрязнения действуют на живые организмы в самых различных сочетаниях, оказывая комплексное стрессовое воздействие. Их интегральное влияние можно оценить только по реакции живых организмов или целых сообществ. Многие ксенобиотики накапливаются в организме, и в результате длительное воздействие даже малых концентраций этих веществ вызывает патологические изменения в организме. Известен парадоксальный эффект малых доз многих биологически активных соединений, когда сверхслабые дозы (ниже ПДК) оказывают на организм более сильное действие, чем их средние дозы и концентрации.
Опасность антропогенных стрессоров состоит в том, что биологические системы - будь то организмы, популяции или биоценозы - недостаточно адаптированы к ним. Антропогенные стрессоры создаются с такой скоростью, что в живых системах часто не успевают активизироваться соответствующие адаптационные процессы. Многие антропогенные факторы среды потому и становятся опасными стрессорами, что они отличны по величине, интенсивности, продолжительности и моменту воздействия от той обычно существующей в природе "нормы", к которой адаптированы биологические системы (В. А. Черешнев, 2000).
