Эколого-географическая изменчивость иммунологических показателей периферической крови гудаурской полевки (Cricetidae, Rodentia) в среднегорьях Западного и Центрального Кавказа

высокой степенью мозаичности климатических характеристик. В то время как низкое парциальное давление кислорода является общим для любого горного комплекса, другие климатические факторы в разных широтах неоднородны и изменчивы. Поэтому на одинаковых высотах различных горных районов климат заметно отличается [2].

Особенности функционирования иммунной системы в горных условиях, освещенные в литературе преимущественно касаются организма человека. На Кавказе изучены механизмы высотной и сезонной адаптации лейкоцитарной системы некоторых видов грызунов (малая лесная мышь, домовая мышь, полевая мышь, серая крыса) [3-5]. Механизмы адаптации в условиях секторальной неоднородности ландшафтов остаются неизученными.

В плане изложенного весьма интересным объектом для данного исследования является выбранный нами объект – гудаурская полевка ( Chionomys gud S. ) – типично горное млекопитающее, эндемик, автохтон, обитающий в горах Кавказа, а также вид-стенобионт, занимающий строго каменистые биотопы.

В связи с вышесказанным целью данной работы стало сравнительное изучение лейкоцитарной системы гудаурской полевки в разных экологогеографических условиях среднегорий Западного и Центрального Кавказа.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материал, собранный в наиболее благоприятный летний период, происходит из среднегорий Западного (окр. пл. Лагонаки, 1800 м над ур. моря) и Центрального (окр. п. Эльбрус и окр. с. Безенги, 1800-2000 м над ур. моря) Кавказа.

Исследована лейкоцитарная система периферической крови 102 взрослых особей гудаурской полевки. Подсчет 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 Романовскому-Гимза) на микроскопе Микмед-5 при окуляре 10 и объективе 100. Полученные данные выражались в процентах и абсолютных значениях [6-8].

Данные обрабатывали с использованием пакета прикладных программ «Statistica-10» с помощью дисперсионного (Anova) и дискриминантного анализа (Forward stepwise). Значимость различий определяли с помощью t-критерия Стъюдента. Различия между выборками считали достоверными при p<0,05.

Район исследования. Согласно типизации поясных спектров, разработанной А.К. Темботовым [9] плато Лагонаки находится в кубанском варианте приморского подтипа поясности, п. Эльбрус – в эльбрусском варианте, с. Безенги – в терском варианте континентального подтипа.

Кубанский вариант поясности выделяется в пределах западно-северокавказского (степного) типа поясности, поясной спектр которого представлен полным набором, включая пояса темнохвойных и широколиственных лесов. Благодаря влиянию воздушных масс Средиземно-Черноморского бассейна и Атлантического океана, климат здесь влажный и мягкий. Влияние влажных воздушных масс резко ослабевает к востоку. Эльбрусский и терский варианты поясности относятся к восточно-северокавказскому (полупустынному) типу поясности, который резко отличается от западно-северокавказского различной степенью ксерофитизации ландшафтов. Высокогорные осевые хребты с вечными снегами усиливают здесь континентальность климата. Восточно-северокавказскому типу также свойственны такие особенности сложения биоты, как сужение пояса лесов, выпадение темнохвойных лесов, смещение верхних границ почти всех поясов, широкое остепнение субальпийских лугов, появление горных степей. Реакция животного населения на эти особенности четко проявляется во всех экологических и фаунистических группах, сказывается на всех жизненных процессах.

Точки сбора материала расположены в пределах субальпийского пояса. В первой точке на Западном Кавказе (окр. пл. Лагонаки) среднегодовая температура достигает 5,7ºС, а среднегодовое количество осадков – 1485 мм. Во второй точке на Центральном Кавказе (окр. с. Безенги) среднегодовая температура равна 5,2ºС, среднегодовое количество осадков – 930 мм, в третьей точке (окр. п. Эльбрус) среднегодовая температура – 3,8ºС, среднегодовое количество осадков – 920 мм [10]. Количество дней в вегетационном периоде в исследуемых точках соответственно – 220, 180 и 170 дней.

Биотопы во всех трех точках представляют собой каменные россыпи, расположенные на хорошо прогреваемых солнцем склонах и состоящие из средних и крупных обломков. Растительность вокруг каменных россыпей представлена древесными, кустарниковыми и травянистыми формами. В первой точке сбора материала (окр. пл. Лагонаки) древесная растительность представлена березой Радде, сосной Коха, ивой козьей. Из кустарниковых форм здесь произрастают малина Буша, крушина ломкая, лещина обыкновенная. Травянистый ярус состоит из мышиного горошка, мятлика однолетнего, тмина рассече-нолистного, валерианы липолистной, герани Роберта, иван-чая узколистного, тысячелистника обыкновенного, володушки многожильчатой и др. Во второй точке (окр. с. Безенги) древесная растительность представлена единичными деревьями березы Радде, осины обыкновенной, ивы козьей, из кустарников здесь произрастают лещина обыкновенная, барбарис обыкновенный, смородина восточная, малина Буша. Из травянистых форм доминируют такие виды как лабазник обыкновенный, мышиный горошек, тысячелистник обыкновенный, душица обыкновенная, клевер луговой, тимофеевка луговая и др. В третьей точке (окр. п. Эльбрус) растительное сообщество представлено отдельными деревьями сосны Коха, осины обыкновенной, березы Литвинова, кустарниками такими как малина Буша, барбарис обыкновенный, можжевельник казацкий и травянистыми формами – клевер луговой, мышиный горошек, мятлик однолетний, бетоника крупноцветковая, чина луговая, тимофеевка луговая, тмин обыкновенный и др.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Имеющийся материал позволил оценить влияние факторов среды на иммунную систему Ch. gud на разных уровнях секторальной неоднородности высотно-поясной структуры Западного и Центрального Кавказа: на уровне вариантов и подтипов поясности. Предварительно была рассмотрена половая изменчивость.

Половая изменчивость. Как показали результаты дисперсионного анализа половой диморфизм отсутствует по всем использованным в исследовании показателям белой крови во всех трех выборках, средние значения как общего числа лейкоцитов, так и форменных элементов приводятся в табл.1.

Секторальная изменчивость на уровне варианта поясности. Методом дисперсионного анализа выявлена географическая изменчивость количества и состава лейкоцитов гудаурской полевки. Максимальная концентрация клеток в 1 мкл периферической крови обнаружена у животных Западного Кавказа в условиях кубанского варианта поясности, несколько ниже (на 7,5%) количество лейкоцитов у животных на Центральном Кавказе в условиях терского варианта

Таблица 1. Показатели «белой» крови гудаурской полевки ( Chionomys gud) в условиях среднегорий кубанского (Западный Кавказ), терского и эльбрусского (Центральный Кавказ) вариантов поясности

а 1   2 *2 £ ^ 05 40 см со о о о" о" см о о о о о о о oq о Ь- 04 о" о" ^н О ^н О О о о о Cx О О о о о о о О ex 5 5 о о о о SO Ю О о о о о о ^ о oq no о" о" 00 OS о о о о oq Os о" о" О 04 ^ о о" о" CD 04 oq CD oq NO o" o" uo CM ьо bO о о О О 8 £ со 2 И m NO CM co uo o' o' О СО СО чО о" о" СЬ 40 40 о" о" oq CD о" о" oq NO 40 40 NO о" о" CD 04 СО 40 со о" о" ^ 40 ио oq oq ио о" о" NO О СО о о" о" NO СО 04 о" о" 04 о ^ СО о" о" oq no о" о" co co ^ oq o" o" ио со ^ о о" о" 2 2 05 Д 2 си О СО b 0J 05 LQ CO U0 ^ 40 40 o' o' о о о о о о о о oq со 04 oq о" о" ^Н О О о о о о о оо ю ^н О О о о о ю ю см о о о о о 5 о о о о о \о см тН О О о о о со ь-см о о о о о СО CD СО Г^ со о" о" 04 NO о" о" co ^ oq uo 04 o" o" 04 со U5 S о" о" 8 и О а U а о с в а а а а m э2 2 о Р хо е: со и а ХО л ч m в а 8 о S +1 X uo" of NO 04 ^ NO -H +1 CM О in uo" cm" NO 40 NO NO ^ 04^ no" of -Н +1 о г- 40^ ^ no" 40 40 Oq cm" О no oq -H +1 co UO' 00 o" uo" О NO oq oq О UO' NO' no" oq" -Н +1 CD NO UO' OS' of uo" oq oq О oq~ ио" no" no ио -н -н NO 04 oq~ и^ no" ио 04 04 04 04 CD о" о" -Н +1 NO NO NO^ ^ oq no 40^ ^ 4cf ^" -Н +1 NO СО ©О' ио" 4СГ ио NO ^ о" о" -Н +1 04 ио О' oq" oq" ^ с^ тс' ^ чО oq no о" о" -Н +1 ио 04 чО^ Ох 00 2 ^ Й 2 40 rq cf cf -H -H Nf Nf oq чО" oq oq -Н +1 04 ио CD^ of ио" CD NO 18 8 8 и а си 2 2 О со О № Р О S +1 X ^ О CM^ ^ ^ Uo" О О UO ^ -H +1 b- 04 40 40" CM CD СО ио CD о^ сь of of -Н +1 см сь ^ 40 5 40 ^ 40^ Oq" ^ oq NO NO -H +1 oq oq NO^ co uo" О NO О О NO NO 04 40 oq" oq" -H -H 3 Ln 4cT ocT oq oq 40 5 of oq" Г- 40 -н -н 40 40 oq" осТ 04 CD NO 40 О о" о" -Н +1 04 г-oq~ СО NO of со -Н +1 со NO^ О~ 40 U0 со ^ о" о" -Н +1 oq oq 40^ UO^ 00 О ^ 2 О 2 40 40 40 oq oq oq о" о" -Н +1 oq Os so NO Г~ 40" о" -Н +1 Oq 40 CD Os" ю." oq 40 UO CD CD" -H +1 CD NO oq~ ©O' NO 'О' ©О' NO NO -H +1 oq Os 04 40 Os" cd" CO NO CM 18 8 8 и В а хо 8 8 8 а В о а ч В а 8 о S +1 X о г-сь ^ См" No" О 04 СО ио -Н +1 NO ^ О см" О 40 40 О' СЬ of -Н +1 ио СО NO CO UO' 40^ О no" CO 40 ^ NO -H +1 uo 04 CM^ Nf Of NO oq NO oq oq no" -H +1 NO CD NO^ CD ио oq~ 40^ со oq" NO ^ NO -н -н 40 СО 40^ CD~ of 40" oq NO NO oq oq ю ^ oq no о" о" -н -н О' ^н oq" oq" 04 NO oq" ио" -Н +1 СО ^н 4^ U^ ^н" СО" 04 04 oq 40 uo o" o" oq" oq" СО' N"^ -Н +1 ^Н 04 oq~ о^ ио" о О 04 со oq oq о" о" -Н +1 NO ^ OS' 40 U0 in 4сГ со -Н +1 CD со CD~ NO' Oq" ^" 04 04 r2 rf: cd" cd" -я 4^ ^f ^f CD uo sO O^ oq" CD" -H -H О CM О uo" CM uo CM CM ч о С ^о о ^о о ^o o ^o o ^0 о ^о о ^0 o ^о о ^о о ^0 о ^0 о ^0 о 2 О 05 СО 05 О С и 3 2 2 Р О з2 g S 8 3 О 3 8 ci xo ^a, S 8 3 о ■e E 8 R § cu S В a cu 3 о в cu g cu U xo cC OJ 2 P OJ 4 О 2 OJ g OJ U § си S В а си 3 в о 8 В О Ч а С хо 0J 2 р о ы 2 о с s 8 3 О В о 5 ХО 3 2 Р О 2 О 5 § ч 8 о в 8 а О m ХО 3 2 о 2 2 со О m s 4 8 ■e о a 13 xo 3 2 o co 1ЧЕифос11иан и наименьшее (более чем на 30%) – в условиях эльбрусского варианта (табл. 1). Однако во всех случаях сравнения различия недостоверны.

При дифференциальном исследовании состава лейкоцитов выявлено, что лейкоцитарная формула у животных всех трех популяций представлена лимфоцитами, важнейшей функцией которых является участие в реакциях специфического иммунитета, и всеми типами клеток, отвечающих за неспецифический иммунитет: нейтрофилами – сегментоядерными и палочкоядерными, моноцитами, эозинофилами и базофилами.

Достоверные отличия по абсолютному содержанию лимфоцитов у трех выборок не обнаружены, хотя максимальное количество выявлено у животных терского варианта, минимальное – эльбрусского, у которых лимфоцитов почти в полтора раза меньше. Ситуация иная с пропорциональным содержанием лимфоцитов. У особей обеих центральнокавказских выборок более 60% лейкоцитов составляют лимфоциты, тогда как у западнокавказских животных их менее 50%, различия существенны в обоих случаях сравнения. На Западном Кавказе у гудаурской полевки значительно выше содержание нейтрофилов (палочкоядерных и сегментоядерных) и моноцитов, т.е. выше неспецифическая составляющая иммунных процессов, свидетельствующая о большей фагоцитарной активности клеток. Эти клетки играют важную роль в противоинфекционном и противораковом иммунитете. Кроме нейтрофилов и моноцитов в механизмах неспецифической защиты участвуют также эозинофилы и базофилы. Наличие у последних ряда веществ придает им способность участвовать в аллергических и воспалительных процессах. У животных эльбрусской популяции по сравнению с двумя другими популяциями отмечается сниженное количество этих клеток.

При сравнении центральнокавказских выборок между собой достоверно значимых различий не обнаружено, однако почти все показатели выше у безенгийской выборки. Исключение составляют лишь моноциты, относительное со- держание которых выше у эльбрусской выборки, а абсолютное количество в обеих выборках находится на одном уровне (табл. 1).

По результатам дискриминантного анализа центральнокавказские выборки достоверно отличаются от западнокавказской по относительному содержанию лимфоцитов. Достоверность описания модели, так же как и процент корректной детерминации высоки в обоих случаях (табл.2). Между центральнокавказскими выборками различающих признаков не обнаружено.

Секторальная изменчивость на уровне подтипа поясности. Как видно из табл. 3, иммунологические показатели крови гудаурской полевки из приморского и континентального подтипов поясности различаются, причем по 7 из 12 достоверно. У животных приморского подтипа поясности превышает общее количество лейкоцитов, а лимфоциты составляют менее 50% от общего числа форменных элементов. Неспецифический иммунитет животных, обитающих в условиях континентального подтипа поясности (Центральный Кавказ) в сравнении с особями из Западного Кавказа свидетельствует о наличии экстремальных факторов среды, влияющих на их организм.

Интерпретировать полученные данные по лейкоцитарной формуле гудаурской полевки вероятно, возможно по аналогии состояния белой крови человека, которая хорошо изучена, в том числе в разных эколого-географических условиях. В контексте изложенного представляют интерес исследования иммунологического статуса коренных жителей Крайнего Севера, характеризующегося экстремальными условиями среды проживания, в частности экстремальными характеристиками климата.

Как показали результаты исследования иммунологического статуса жителей Ямало-Ненецкого округа [11], у коренных жителей в сравнении с пришлыми выявлены физиологические особенности, заключающиеся в следующем.

• 1.    Диапазон иммунологических показателей у аборигенов Севера имеет более широкий размах

• 2.    Иммунный статус коренного населения по сравнению с пришлыми жителями характеризуется дисбалансом содержания клеток периферической крови, в частности, увеличением показателей абсолютного числа лимфоцитов на 37,0%, абсолютного числа моноцитов на 27,3%, абсолютного и относительного содержания эозинофилов на 35,0% на фоне более низких значений относительного числа сегментоядерных нейтрофилов на 6,7%, показателей системы неспецифической резистентности организма.

• 3.    Выявлены более низкие значения общего количества лейкоцитов крови на 11,1%, абсолютного и относительного содержания палочкоядерных нейтрофилов на 37,5% и 69,3% соответственно, абсолютного содержания сегментоядерных нейтрофилов на 13,1% на фоне более высоких значений относительного содержания сегментоядерных нейтрофилов на 6,8%.

Таблица 2. Дискриминирующие признаки «белой» крови гудаурской полевки на Западном и Центральном Кавказе

Показатели	F	Р	Показатели	F	p
Лагонаки-Эльбрус
Самцы			Самки
F (1,21)=9,792 p<0,0051			F (1,23)=20,479 p<0,0002
Лимфоциты (%)	9,79	0,005	Лимфоциты (%)	20,48	0,000
Процент дискриминации (%)		70,83	Процент дискриминации (%)		74,29
Лагонаки-Безенги
F (1,22)=19,080 p<0,0002			F (1,33)=18,369 p<0,0001
Лимфоциты (%)	19,08	0,000	Лимфоциты (%)	18,37	0,000
Процент дискриминации (%)		81,48	Процент дискриминации(%)		72,73

Таблица 3. Показатели «белой» крови гудаурской полевки ( Chionomys gud ) в среднегорьях Западного (приморский подтип поясности) и Центрального (континентальный подтип поясности) Кавказа

Показатели Пол Подтип поясности P Приморский Континентальный X ± m Limit X± m Limit Лейкоциты (тыс.) 33 5110,71±802,9 2050-10850 4197,22±353,81 1550-7975 0,234 ?? 5102,63±593,47 2200-12700 4385,71±300,05 1025-7600 0,235 Лимфоциты (%) 33 44,14±4,06 17-70 64,04±2,11 46-79 0,000 ?? 42,85±2,96 23-67 62,38±2,1 41-83 0,000 Лимфоциты (абс.) 33 2273,25±480,53 630-7378 2591,97±250,78 972-4673 0,522 ?? 2339,49±363,68 636-6858 2763,54±227,57 512,5-5330 0,306 Сегментоядерные 33 44,43±4,45 16-77 27,54±2,08 15-48 0,000 нейтрофилы (%) ?? 46,30±3,41 23-70 27,61±1,82 10-50 0,000 Сегментоядерные 33 2327,66±478,20 615-6391 1093,02±119,24 232-2711 0,003 нейтрофилы (абс.) ?? 2316,08±332,65 924,7-5792,5 1182,69±116,70 174,3-3185 0,000 Палочкоядерные 33 2,07±0,27 1-4 1,31±0,12 1-3 0,005 нейтрофилы (%) ?? 2,15±0,34 1-6 1,27±0,10 1-3 0,003 Палочкоядерные 33 91,68±12,79 23-200,5 53,88±6,19 15,5-148,8 0,005 нейтрофилы (абс.) ?? 98,51±15,63 22-254 52,85±5,03 16,5-163,5 0,001 Моноциты (%) 33 ?? 2,71±0,52 2,95±0,46 1-7 1-7 1,83±0,19 1,82±0,19 1-5 1-5 0,065 0,010 Моноциты (абс.) 33 105,21±14,81 46-557 65,39±6,19 22,25-124,5 0,007 ?? 140,99±24,37 26-425,3 74,93±7,90 20,5-175,5 0,003 Эозинофилы (%) 33 ?? 1,93±0,29 1,74±0,28 1-4 1-6 1,54±0,17 1,76±0,19 1-4 1-5 0,222 0,952 Эозинофилы (абс.) 33 92,00±16,56 20,5-200,5 67,29±10,36 15,5-209,4 0,191 ?? 94,38±18,45 22,75-294 68,58±7,79 20,5-163,5 0,136 Базофилы (%) 33 4,71±0,78 2-12 3,88±0,44 1-10 0,321 ?? 4,75±0,77 1-15 4,44±0,42 1-10 0,707 Базофилы (абс.) 33 220,50±42,60 61,5-601,5 155,72±21,53 31-485 0,138 ?? 255,72±40,95 26,5-635 195,95±23,63 26-537,5 0,180 значений по сравнению с пришлыми жителями.

Переходя к объекту исследования, следует отметить, что животные, обитающие в условиях континентального подтипа поясности также как и коренные жители Севера характеризуются: низ- ким содержанием общего количества лейкоцитов (на 18%), при более высоком уровне относительного числа лимфоцитов (на 20%). В отличие от реакции иммунной системы периферической крови жителей Крайнего Севера, у гудаурской полевки в континентальных условиях диапазон иммунологических показателей имеет более узкий размах значений по сравнению с особями, обитающими в приморском подтипе поясности.

О том, что в условиях более сурового климата снижается общее количество лейкоцитов у представителей мелких млекопитающих, описано в литературе на примере рыжей полевки [12].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявлена географическая (секторальная) изменчивость лейкоцитарной системы крови гудаурской полевки в условиях разных поясных спектров среднегорий (на высоте 1800-2000 м над ур. м.) Западного и Центрального Кавказа. Влияние секторальной (долготной) неоднородности эколого-географических факторов проявляется как на уровне вариантов, так и подтипов поясности.

На Западном Кавказе в условиях теплого и влажного климата, где вегетационный период длится 220 дней, иммунная система гудаурской полевки свидетельствует о благоприятных условиях обитания для вида.

В условиях континентального климата (среднегорья Центрального Кавказа, вегетационный период 170-180 дней) выявлено снижение показателей иммунной системы Ch. gud , что проявляется в более низком содержании общего количества лейкоцитов, а также низких показателях относительного и абсолютного содержания нейтрофилов (сегментоядерных и палочкоядерных), моноцитов, эозинофилов и базофилов. При этом у центральнокавказских животных достоверно выражено смещение в сторону более высокого процентного содержания лимфоцитов, по сравнению с соответствующими данными, характерными для животных Западного Кавказа.

Выявленный характер изменений, хотя и менее четко, проявляется и при сравнении животных двух вариантов континентального подтипа поясности – терского и эльбрусского, отличающихся степенью суровости климата (соотношения среднегодовой температуры и среднегодового количества осадков). Так, в условиях терского, более теплого климата, показатели форменных элементов и общее количество лейкоцитов гудаурской полевки выше, хотя во всех случаях недостоверно, что свидетельствует о более высокой степени иммунологической защищенности организма, в сравнении с таковым животных из эльбрусского варианта поясности.

Таким образом, в изученных условиях среднегорий Западного и Центрального Кавказа, на высоте 1800-2000 м реакция иммунной системы гудаурской полевки, более вероятно, предопределяется климатическими факторами и, в первую очередь, сочетанием среднегодовой температуры и влажности. Очевидно, основное воздействие на организм полевки оказывает холодовой эффект и сухость воздуха. Парциальное давление не является для Ch. gud экстремальным фактором.