Активность гуморальных и клеточных факторов естественной резистентности у местных пород животных в экстремальных природно-климатических условиях Республики Тыва

Естественная резистентность — генетически унаследованная способность противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды. У животных гуморальные и клеточные факторы естественной резистентности представлены разнообразными белками, пептидами, иммунокомпетентными клетками, содержащимися в крови. Обладая антимикробными свойствами, они способны активировать другие гуморальные и клеточные механизмы иммунитета. Активностью гуморальных и клеточных факторов защиты в основном определяется способность макроорганизма противостоять абиотическим и биотическим стрессорам, в том числе патогенам. Механизмы резистентности могут быть статическими или динамическими, специфическими или неспецифическими, при инфекции они могут реализовываться до ее начала или в ответ на ее развитие, приводить к гибели патогена или ограничению его способности воздействовать на хозяина. Иными словами, для реализации механизмов естественной резистентности важны различные приспосо- бительные реакции клеточной и гуморальной природы, сложившиеся в процессе эволюции, с чем связан фундаментальный интерес к проблеме (1).

В то же время вопрос о естественной резистентности важен в практическом аспекте, поскольку здоровье, репродуктивная функция, продуктивное долголетие поголовья и, в конечном итоге, рентабельность животноводства зависят от способности особи противодействовать агрессивным биотическим и абиотическим агентам. От систем естественной резистентности, сформированных в процессе эволюции и микроэволюции, зависит приспособленность к специфическим природно-климатическим условиям, что особенно важно в отношении видов и пород, которые находятся на круглогодовом пастбищном содержании, а также в случае, когда переход к такому способу разведения представляется целесообразным в силу местных особенностей. Более того, вопрос благополучия сельскохозяйственных животных стал актуален в отношении видов, которых традиционно выращивали в закрытых помещениях. Дискутируется положительное влияние условий, близких к естественным, на общее состояние, устойчивость к патологиями (2-4) и, как следствие, на продуктивность поголовья, хотя признаются и сопутствующие этому риски, в частности угроза инфекций (5, 6).

Республика Тыва считается благоприятным регионом разведения локальных пород лошадей, овец, коз и высокогорных яков. Эти животные хорошо приспособлены к суровым условиям региона, обладают удивительной выносливостью и адаптированы к круглогодовому использованию пастбищного корма (7). Для решения практических задач сохранения здоровья, разведения и совершенствования этих животных важно учитывать физиологические возможности их организма, в том числе состояние естественной резистентности. В настоящее время установлены особенности иммунного статуса у большинства пород сельскохозяйственных животных, предложены методы его оценки (8-11). Однако естественная резистентность локальных пород и аборигенных популяций животных в экстремальных условиях Республики Тыва исследована недостаточно, при этом большее внимание уделено якам с оценкой их физиолого-биохимического статуса в связи с природно-климатической и экологической спецификой региона (12).

Целью работы стало изучение особенностей естественной резистентности местных пород лошадей, аборигенных пород овец, коз и высокогорных яков в условиях Республики Тыва, выполненное нами впервые.

Методика . Работу проводили в 2013-2014 годах на базовых предприятиях Тувинского НИИ сельского хозяйства — ГУП «Бай-Тал» и ГУП «Мал-чын» (Бай-Тайгинский и Монгун-Тайгинский районы, Республика Тыва). Объектами исследований были тувинская популяция шерстных коз ( Capra aegagrus hircus ), овцы ( Ovis aries ) тувинской грубошерстной короткожирнохвостой породы, лошади ( Equus ferus caballus ) местной тувинской породы и тувинские высокогорные яки ( Poephagus grunniens ) породы Сарлык. Группы формировали с учетом возраста, физиологического состояния, живой массы и продуктивности. Животных весь год содержали на подножном корме.

Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли с использованием бактериальной взвеси суточной культуры Escherichia coli . Вычисляли фагоцитарный индекс (ФИ) — среднее число микробных тел, поглощенных одним активным нейтрофилом, и процент фагоцитоза — долю нейтрофилов, способных к поглощению микроорганизмов c использованием светового микроскопа Biolar IDP5AZ («Zeiss AG», Германия) (13). О степени насыщения гранулоцитов крови катионными белками судили на основании лизосомально-катионного теста (ЛКТ, полуколичественный метод, который позволяет выявлять в нейтрофилах гранулы, содержащие катионные 848

белки) — посредством микроскопирования мазков крови, окрашенных бромфеноловым синим, и расчета по формуле Астальди-Верга; гранулы лизосомальных катионных белков (ЛКБ) подсчитывали по методу В.Е. Пига-ревского (14) с использованием ЛКТ. Концентрацию сывороточных иммуноглобулинов (Ig) G-, M- и A-изотипов оценивали методом радиальной иммунодиффузии (РИД) с охарактеризованными моноспецифическими антисыворотками и моноклональными антителами против каждого изотипа иммуноглобулинов, а также со стандартными сыворотками крови животных с известным содержанием иммуноглобулина соответствующего изотипа (15).

Данные подвергали статистическому анализу с использованием пакетов программ Microsoft Excel и SNEDECOR V4 (16).

Результаты . В республике животных местных тувинских пород в теплое время года выпасают на альпийских пастбищах, с сентября постепенно перегоняют в горные ущелья ближе к местам зимовки. Зимой и весной (до апреля) животные находятся на зимних пастбищах, которые главным образом расположены в горах средней высоты, где пастьба в это время возможна только в местах с невысоким снежным покровом. Для подкормки ослабленных и больных животных в холодное время года на пастбищах создаются страховые запасы кормов, молодняку и маточному поголовью дополнительно дают сено и соль-лизунец.

В основе защитной функции лейкоцитов лежит фагоцитарный процесс, заключающийся в их способности распознавать, поглощать, убивать и переваривать чужеродные клетки (17). Величина ФА позволяет оценить резервные возможности нейтрофилов по поглощению и нейтрализации микробов. При оценке этого показателя у местных пород лошадей, овец, коз и высокогорных яков были выявлены существенные видовые различия (табл. 1). Так, по ФА тувинские лошади превосходили тувинских коз и тувинских короткожирнохвостых овец соответственно в 1,38 и 1,43 раза (Р < 0,001). Обнаружены также межвидовые различия по ФИ: у лошадей местной породы по сравнению с овцами и козами отмечали наибольшие значения (Р < 0,001-0,01). Фагоцитарная активность нейтрофилов и индекс фагоцитоза у яков были несколько ниже, чем у лошадей, но достоверно выше таковых у коз и овец (Р < 0,001). Наименьшие значения фагоцитарной активности (38,6 и 37,3 %) и индекса фагоцитоза (4,0 и 3,8 микробных тел/нейтрофил) выявили у коз и овец (Р < 0,001).

• 1.    Фагоцитарная активность (ФА) , фагоцитарный индекс (ФИ) и содержание лизосомально-катионных белков (ЛКБ) в нейтрофилах крови у животных местных тувинских пород ( Х ± х , ГУП «Бай-Тал», ГУП «Малчын», Бай-Тайгинский и Монгун-Тайгинский районы, Республика Тыва)

Показатель I Козы I Овцы I Лошади I Яки ФА, %                            38,60±0,43        37,30±0,42        53,50±0,82        49,60±0,32

ФИ, микробных тел/нейтрофил      4,00±0,08         3,80±0,09         4,60±0,11         4,20±0,04

ЛКБ, усл. ед.                        1,14±0,04          1,00±0,04          1,71±0,02          1,61±0,01

Содержание неферментных катионных белков в лизосомах нейтрофильных и эозинофильных гранулоцитов выявляли в лизосомально-кати-онном тесте, результаты которого принято считать одним из основных показателей бактерицидной активности нейтрофилов и естественной резистентности организма. Гранулоциты проявляют протеолитические и биоцидные свойства, а по содержанию в них гранул и интенсивности их окрашивания можно судить о состоянии кислородзависимой биоцидной системы нейтрофилов. Ее действие основано на нарушении структуры и функций мембран микробной клетки. Антимикробные катионные белки лизосомного аппарата относятся к особому классу физиологически активных веществ, возникших в процессе эволюции биохимических механизмов антимикробной защиты (17).

Оценка количества ЛКБ у местных пород лошадей, овец, коз и высокогорных яков также выявила межвидовые различия, наиболее выраженные у лошадей местной породы и высокогорных яков с максимальными значениями этого показателя относительно коз и овец, у которых он был достоверно ниже (Р < 0,001). У всех животных местных пород активностью фагоцитоза положительно коррелировала ( r = 0,86-0,98) с содержанием ЛКБ. Вероятно, у обследованных особей с увеличением количества ЛКБ фагоцитоз активизировался. Сведения о подобной связи у сельскохозяйственных животных в специальной литературе до сих пор крайне ограничены, хотя имеются сообщения о том, что лизосомально - катион-ные белки, обладая широким спектром активности, участвуют в реализации многих защитно-приспособительных реакций (клеточная проницаемость, хемотаксис, опсонизация, фагоцитоз и воспаление) (18, 19).

К информативным характеристикам состояния естественной резистентности и иммунного статуса относится количественное содержание иммуноглобулинов изотипов IgG, IgM, IgA в сыворотке крови. Эти показатели служат важнейшим критерием при оценке функциональной активности В-системы иммунитета и диагностике различных иммунодефицитов (20, 21).

Наибольшая роль в защите организма против инфекции отводится IgG. Эти иммуноглобулины участвуют в нейтрализации вирусов, микробов, токсинов и предотвращают развитие инфекции (22-24). Наибольшую концентрацию IgG в сыворотке крови отмечали у коз (23,05±0,17 мг/мл), что выше, чем у овец и яков, соответственно на 4,40 и 9,02 % (Р < 0,001). При этом самый низкий показатель по IgG отмечали именно у высокогорных яков — на 2,08 и 1,08 мг/мл меньше, чем у коз и овец (Р < 0,001) (табл. 2).

2. Содержание разных классов иммуноглобулинов в сыворотке крови у животных местных тувинских пород ( Х ± х , ГУП «Бай-Тал», ГУП «Малчын», Бай-Тайгинский и Монгун-Тайгинский районы, Республика Тыва)

Иммуноглобулины М-изотипа синтезируются плазматическими клетками во вторичных лимфоидных органах. Это основной класс антител, играющих важную защитную роль на более ранних этапах антигенного воздействия и образующихся при первичном иммунном ответе. Несмотря на то, что IgM синтезируется в небольших количествах, он эффективнее IgG в активации комплемента, опсонизации, нейтрализации вирусов и агглютинации (22-24). В наших исследованиях достоверно высокую концентрацию IgM обнаружили в сыворотке крови овец: превышение аналогичного показателя у яков и коз составило соответственно 25,7 и 17,3 % (Р < 0,001).

IgA — основной иммуноглобулин секретов слизистых оболочек и главный фактор их специфической защиты (22-24). Назначение сывороточного IgA, представленного в основном мономерной формой, менее понятно вследствие того, что он слабо участвует в активации комплемента, не связывает комплемент по классическому типу, не обладает способностью преципитировать растворимые, а также агглютинировать и лизировать корпускулярные антигены. Его биологическая роль в организме определяется взаимодействием всех изотипов иммуноглобулинов. Количественно он значительно уступает другим изотипам. Однако видовые особенности проявлялись и по этому показателю. Так, у овец и коз концентрация IgA не различалась, была в 3,7 раза выше, чем у высокогорных яков (Р < 0,001), 850

и составила соответственно 0,83±0,02 и 0,81±0,02 мг/мл.

В целом у тувинских лошадей и высокогорных яков было выявлено увеличение показателей активности клеточного звена иммунитета, у местных пород коз и овец — гуморального.

Таким образом, выполненные исследования позволили охарактеризовать основные особенности естественной резистентности и ее межвидовые различия у местных пород животных в особых экологических условиях Республики Тыва. У всех видов обнаружена положительная корреляция между фагоцитарной активностью, индексом фагоцитоза и количеством лизосо-мально-катионных белков ( r = 0,86-0,98). По сравнению с козами и овцами лошади местной породы и высокогорные яки характеризовались более высокими значениями активности и индекса фагоцитоза, а также увеличением количества лизосомально-катионных белков. Обнаруженное видовое разнообразие по иммуноглобулиновому профилю у изученных групп проявилось, в частности, в наиболее высоких значениях содержания иммуноглобулинов в сыворотке крови у коз тувинской популяции и овец тувинской короткожирнохвостой породы. Наблюдаемые у местных пород особенности естественной резистентности можно объяснить межвидовыми различиями по функциональной активности систем регуляции гомеостаза, сформированными в процессе эволюции в экстремальных природно-климатических условиях.