Морфофункциональные особенности эритроцитов в реализации адаптационных возможностей у свиней в условиях технологического стресса

В промышленном свиноводстве в процессе стандартного производственного цикла производства животные подвергаются многочисленным стрессовым воздействиям (ранний отъем, перегруппировка, смена условий содержания и кормления, ветеринарные мероприятия и др.) на протяжении всего периода использования [9].

Стресс, будучи реакцией адаптивного характера, повышает затраты энергии в организме и вызывает напряжение всех физиологических процессов с целью поддержания гомеостаза [15]. В настоящее время известно, что воздействие стрессоров различной природы на эритроциты вызывает у них различные реакции, играющие важную роль в механизмах развития процесса адаптации.

С целью дальнейшего совершенствования технологических условий разведения и содержания свиней, для повышения уровня их адаптационных возможностей, мы решили проследить взаимосвязь протекания стресс-реакции с морфофункциональными показателями эритроцитов, так как, на наш взгляд, важное значение имеет выявление факторов риска, вызванных постоянным воздействием технологических факторов.

Цель работы - провести оценку информативной значимости морфофункциональных показателей эритроцитов у племенных свиноматок полтавской мясной породы в условиях действия технологических факторов в зависимости от стадии развития стресс-реакции.

Материал и методы исследований. Работа была проведена на базе ООО «Племзавод «Беловодский»» ЛНР, РФ. В качестве объекта, подверженного воздействию технологического стресса, были обследованы все чистопородные основные свиноматки полтавской мясной породы хозяйства, холостой фазы содержания. Все животные относились к классам элита и первый.

Условия кормления и содержания всех групп соответствовали нормам кормления Института свиноводства и агропромышленного производства НААНУ с учетом возраста, живой массы и физиологического состояния. Тип кормления – концентратный с использованием кормов собственного производства. Содержание групповое, свободновыгульное.

Забор крови проводили в вакуумные пробирки, в утренние часы, перед кормлением животных, путём пункции ушной вены. Мазки крови изготавливали по общепринятым методикам и окрашивали по методу Романовского-Гимзы. В крови определяли количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов, лейкоцитарную картину крови (формулу) [10]. На основе полученных показателей рассчитывали эритроцитарные индексы:

цветовой показатель (ЦП) и среднее содержание гемоглобина в одном эритроците (МСН) [2]. Для характеристики стадии стресса использовали интегральный гематологический индекс соотношения лимфоцитов и нейтрофилов [1] -лейкоцитарный индекс (ЛИ). Были определены три группы свиноматок, находящихся в условиях технологического стресса: I группа была сформирована из особей, находящихся в стадии мобилизации (n=5), II группу составили животные в стадии резистентности (n=13), в III группе - свиноматки находились в стадии истощения защитно-адаптивных резервов (n=7).

Полученные результаты исследования обрабатывали биометрически с использованием пакета прикладных компьютерных программ «Statistika-10».

Результат исследований. Учитывая данные литературы о том, что изменения лейкограммы, в том числе соотношения (индексы) числа лимфоцитов и нейтрофилов, характеризуют не только развитие состояния стресса, но и являются, в общем, индикатором адаптивных возможностей, мы на первом этапе исследования оценили их уровень и вариабельность.

Данные, характеризующие лейкоцитарное звено крови подопытных свиноматок полтавской мясной породы и изменения лейкоцитарного индекса, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Морфофункциональные показатели лейкоцитов основных свиноматок полтавской мясной породы в зависимости от стадии развития стресс-реакции, (M±m)

Показатель	Г	руппы свиноматок		Референтные интервалы
	I группа (n=5)	II группа (n=13)	III группа (n=7)
Количество лейкоцитов, х109/л	10,85±0,35	10,46±0,58	9,61±1,04	8-16[2] 10-25,5[12]
Lim (R)	10,5-11,2 (0,7)	6,3-14,3 (8,0)	5,2-12,7 (7,5)
Cv, %	4,56	20,15	28,5
Количество лимфоцитов, %	46,0±6,0	62,0±1,91 **	71,71±2,1 *** ***	40-50[2] 18,7-61,7[12]
Lim (R)	40-52 (12,0)	50-70 (20,0)	64-79 (15,0)
Cv, %	18,45	11,12	7,75
Количество нейтрофилов, %	45,0±7,0	25,08±1,38 ***	15,29±1,02	32-78,7[12] 25-62,1[12]
Lim (R)	38,0-52,0 (14,0)	18,0-33,0 (15,0)	12,0-19,0 (7,0)
Cv, %	22,0	19,9	17,6
Лейкоцитарный индекс, усл. ед.	1,07±0,3	2,4±0,17 ***	4,72±0,34 *** ***	<1,5 -стадия мобилизации, 1,63,5 - стадия резистентности, >3,6 - стадия истощения[1]
Lim (R)	0,77-1,37 (0,6)	1,56-3,5 (1,94)	3,74-6,08 (2,34)
Cv, %	39,63	24,95	18,92

Здесь и в дальнейшем * - вероятность разницы между группами Р<0,05;** - вероятность разницы между группами Р<0,01;*** - вероятность разницы между группами Р<0,001. Первое значение - вероятность разницы в сравнении с I группой, второе - со II группой

Проведённый сравнительный анализ показал, что среднее значение общего количества лейкоцитов в крови свиноматок находилось в границах референтных интервалов и не зависело от группы исследования т.к. достоверных отличий показателя по группам установлено не было. Учитывая данные Булгаковой О.С., Баранцевой В.И. (2009) [3] о том, что при хроническом стрессе изменение показателей формулы крови не выходит за рамки нормальных показателей, данное состояние, вероятно, можно рассматривать как хронический стресс.

Изменчивость показателя количество лейкоцитов увеличивалась от незначительного варьирования до среднего и значительного в соответствии с изменением стадии стресса. Отличающийся уровень сдвигов вариабельности данного показателя, может указывать на различные резервные возможности организма животных, находящихся в разных стадиях стресса. Подтверждением данного утверждения может являться наличие во II и III группах свиноматок особей с лейкопенией, о чём свидетельствует установленный диапазон значений (Lim). Максимальная функциональная нагрузка при действии стресс-факторов, исходя из значений Cv, характерна для лейкоцитов в крови свиноматок, находящихся в стадии истощения.

В группе свиноматок, находящихся в стадии мобилизации (I группа) нами были отмечены признаки ответной реакции на стресс и напряжённости протекания стресс-реакции, несмотря на то, что границы колебаний показателей лимфоцитов и нейтрофилов согласуются с результатами, ранее установленными другими авторами. Так, в лейкограмме особей данной группы наблюдалось перераспределение различных популяций лейкоцитов и изменение профиля крови с «физиологически принятого» – лимфоцитарного, до практически «нейтрального». Нарушением «физиологического взаимодействия» лимфоцитов и нейтрофилов в стадии мобилизации, косвенно, может являться и высокий коэффициент изменчивости, свидетельствующий о повышении неоднородности и большей функциональной нагрузке на данные клетки, при высокой устойчивости показателя количества лейкоцитов.

Учитывая мнение, что физиологические механизмы двух типов стрессов схожи [14], полученные данные можно рассматривать, вероятно, как тенденцию к снижению числа лимфоцитов и повышению количества нейтрофилов, характерную для стадии мобилизации при остром стрессе [5, 7]. В тоже время снижение уровня лимфоцитов в данную стадию может рассматриваться, согласно данным литературы [14], как повышение устойчивости к действию стрессорных факторов.

Как показывает анализ литературных данных, развитие стресса по пути нормализации состояния возможно в стадию резистентности [7]. У свиноматок, находящихся в стадии резистентности (II группа), были выявлены сдвиги, свидетельствующие о наличии физиологической антистрессовой реакции [6], определяемой увеличением доли лимфоцитов, уменьшением числа нейтрофилов [4] и приводящей к восстановлению лимфоцитарного профиля крови. У животных, находящихся в данной стадии, количество лимфоцитов было выше, чем у свиноматок в стадии мобилизации на 25,81% (Р≤0,01), нейтрофилов ниже на 44,27 % (Р≤0,001), однако значение данных показателей не выходило за пределы референтных интервалов.

В группе животных со стадией истощения (III группа) стресс-реакция проходила с максимальным напряжением функциональных возможностей организма и нарушением его адаптивных механизмов, о чём свидетельствовало достоверное повышение в крови доли лимфоцитов и уменьшение в лейкограмме нейтрофилов (на 35,85 % (Р≤0,001) и 65,58 % (р≤0,001) соответственно, в сравнении со стадией мобилизации. Полученные результаты согласуются с данными Тюренкова И.Н. с соавторами (2014) [14], о том, что в периферической крови животных, находящихся в состоянии хронического стресса, развивается выраженный лимфоцитоз.

Данные изменения количества лимфоцитов и нейтрофилов в крови выходили за пределы референтных интервалов и, согласно незначительному уровню изменчивости показателей, являются весьма устойчивыми изменениями по данной характеристике. Указанные изменения свидетельствуют о более слабых возможностях свиноматок III группы мобилизировать резервы своего организма в конкретных технологических условиях содержания.

Необходимо отметить, что изменчивость показателей лимфоцитов и нейтрофилов, в отличие от показателя количества лейкоцитов, идёт однонаправлено, но различается большим уровнем функциональной нагрузки, испытываемой нейтрофилами при действии стресс-факторов.

Рассчитанный лейкоцитарный индекс (ЛИ), подтвердил стресс-реализующее действие используемой в хозяйстве технологии. В соответствии с данными литературы об изменениях количества лимфоцитов и нейтрофилов при стрессе [1], у обследованных нами животных были установлены статистически достоверные различия ЛИ. При этом только 56,5 % обследованных свиноматок племенного стада продукции свиноводства, используемой в хозяйстве, и имели сбалансированный расход адаптационных резервов организма. В стадии истощения находились 30,4 % обследованных животных, и, в стадии мобилизации – наименьшее количество особей – 13,1 % соответственно. Однако именно животные I группы отличались, согласно значению коэффициента вариации, самой высокой неоднородностью особей в группе, несмотря на наименьшие колебания значений показателя.

На втором этапе нашего исследования были изучены показатели эритроцитарной картины крови в условиях различных стадий развития стресса при действии технологических факторов.

Полученные результаты показали, что у свиноматок в условиях различных стадий технологического стресса отмечены достоверные отличия в адаптационных возможностях, определяемых функционированием эритроцитов крови (Таблица 2).

адаптировались к технологии производства

Таблица 2 – Морфофункциональные показатели эритроцитов основных свиноматок полтавской мясной породы в зависимости от стадии развития стресс-реакции, (M±m)

Показатель	Группы свиноматок			Референтны е интервалы
	I группа (n=5)	II группа (n=13)	III группа (n=7)
Количество эритроцитов, х1012/л	4,8±0,3	5,51±0,12*	5,52±0,2	6-7,5[2] 5-9,9[12]
Lim (R)	4,5-5,1 (0,6)	4,8-6,1 (1,3)	4,8-6,2 (1,4)
Cv, %	8,83	7,53	9,41
Количество гемоглобина, г/л	104,0±4,0	123,15±2,33 **	119,57±2,16 **	100-160[12]
Lim (R)	100-108 (8)	108-133 (25)	108-125 (17)
Cv, %	5,44	6,81	4,78
Цветовой показатель, усл. ед.	0,66±0,015	0,68±0,008	0,66±0,017	0,8-1,0 [12]
Lim (R)	0,64-0,67 (0,03)	0,63-0,72 (0,09)	0,61-0,74 (0,13)
Cv, %	3,21	4,28	7,0
Содержание гемоглобина в одном эритроците, пк	21,7±0,52	22,39±0,28	21,77±0,6	16-31[12]
Lim (R)	21,18-22,22 (1,04)	20,86-23,88 (3,02)	20,16-24,69 (4,53)
Cv, %	3,39	4,44	7,28

Рядом авторов показано, что стресс как общая неспецифическая реакция организма, способствует снижению эритроцитов и гемоглобина в крови. Это может регистрироваться и при остром, и при хроническом стрессе. В наших исследованиях эти изменения наблюдались в крови свиноматок, находящихся в стадии мобилизации (I группа).

Нами было установлено, что в крови свиноматок, находящихся в стадии мобилизации (I группа), средний уровень эритроцитов не соответствовал референтным интервалам, указанным в литературе.

При сравнении параметров количества эритроцитов II и III группы с референтными данными, было установлено, что в целом они соответствуют нормальному физиологическому состоянию животных. Однако, согласно установленным границам колебаний клеток, в данных группах имелись животные с установленной эритропенией.

Данный показатель особей в стадии резистентности (II группа) был достоверно выше аналогичного показателя I группы на 12,89 % (Р≤0,05). Животные в стадии истощения (III группа) также имели большее значение данного показателя по сравнению со свиноматками I группы на 13,04 %, но различия находились в пределах ошибки средней арифметической, т.е. были недостоверны.

Показатель коэффициента вариации во всех группах отличался слабым уровнем, характеризуя незначительность различий по данному признаку у особей изучаемых совокупностей. Наиболее стабильный уровень количества эритроцитов при этом наблюдался у свиноматок в стадии резистентности.

Однофакторный дисперсионный анализ показал отсутствие влияния организованного фактора (стадия стресса, определяемая соотношением лимфоцитов и нейтрофилов) на количество эритроцитов (F=1,658, p=0,212).

Однако, было установлено, что между содержанием эритроцитов и нейтрофилов в крови обследованных свиноматок была установлена средняя корреляционная связь (г=-0,5), при Р≤0,05). Согласно результатам дисперсионного анализа линии регрессии, влияние количества нейтрофилов на изменение данного показателя эритроцитов составило 21,42 % (Р=0,03), из общей структуры изменчивости признака. Проведённый линейный регрессионный анализ показал, что      прямолинейная      регрессия статистически достоверна на уровне 95 % и изменение числа эритроцитов свиноматок при действии стресс-факторов может быть представлено в виде:

Количество эритроцитов, х1012/л=5,91-0,81хКоличество нейтрофилов, х109/л.

Стрессовое           воздействие технологического фактора не приводило к снижению в крови исследуемых особей количества      гемоглобина      ниже референтных значений. Его показатель отличался незначительным уровнем варьирования.

В группе свиноматок, находящихся в стадии резистентности (II группа) данный показатель превосходил значения группы в стадии мобилизации (I группа) на 15,55 % (Р≤0,01), а группы в стадии истощения (III группа) – на 2,9 % (Р≤0,01) соответственно. Возможно,     причиной     снижения концентрации гемоглобина в I группе является снижение числа эритроцитов.

В организме особей в стадии резистентности (II группа) органы эритропоэза обладали более высокой адаптационной способностью. Стрессовое воздействие технологических факторов не вызывало у них патологического изменения количества эритроцитов и гемоглобина в периферической крови. В то же время, наблюдалась тенденция к относительной стабилизации содержания эритроцитов      при      наибольшей вариабельности показателя гемоглобина, обеспечивающих              широкие приспособительные        возможности организма.

Выраженность     адаптационных реакций в эритроцитарном звене крови свиноматок, находящихся в стадии истощения (III группа) проявлялась высокой вариабельностью показателя количества эритроцитов. Размах колебаний эритроцитов увеличивался, определяя повышение величины коэффициента вариации и свидетельствуя о снижении однородности особей в группе в ходе их приспособления к технологическим условиям. Количество гемоглобина, напротив, отличалось самой высокой стабильностью, не совпадая по направленности изменений с размахом изменчивости показателя. Это явилось, вероятно, результатом напряжения механизмов адаптации животных данной группы к условиям технологического стресса.

Однофакторный дисперсионный анализ показал отсутствие достоверного (F=0,69, при p=0,795) влияния стадии стресса, определяемой значением ЛИ, на количество гемоглобина в крови свиноматок.

Обращает на себя внимание следующее, вне зависимости от стадии стресса, действие технологических факторов вызывает напряжение в эритроцитарном звене и ведет не только к количественным, но и к качественным изменениям эритроцитов в крови, что отражается на величине эритроцитарных индексов.

Максимальные значения данных показателей были установлены у особей II группы, однако, статистически достоверных различий между группами обнаружено не было.

При этом среднее значение цветового показателя у всех исследованных свиноматок было ниже показателей, приводимых в литературных источниках, в отличие, от показателя среднего содержания гемоглобина в одном эритроците.

Также падение уровня эритроцитарных индексов, в частности ЦП, при стрессе отмечают и другие авторы [13], считая это реакцией напряжения организма в ответ на стресс. Во всех группах наблюдалась недостаточная насыщенность эритроцитов гемоглобином, о чём свидетельствует показатель ЦП и МСН. Однако большую функциональную нагрузку испытывали животные, находящиеся в стадии истощения.

Известно, что низкие средние значения эритроцитарных индексов ЦП и МСН свидетельствуют об увеличение доли микроцитов в крови [2]. Как известно [11], значительное уменьшение объема эритроцитов компенсируется ростом их концентрации в крови, что в какой-то мере, способствует поддержанию общей дыхательной поверхности циркулирующей крови. Вероятно, снижение эритроцитарных индексов у свиноматок в данных условиях действия экологотехнологических стрессоров и является проявлением механизма защиты от снижения уровня кислорода в крови и отражает попытку организма инициировать прирост количества эритроцитов и их объемной доли в крови в процессе адаптации животных к данной среде обитания.

Следует отметить, что установленное достоверное возрастание в крови свиноматок II группы (стадия резистентности) количества эритроцитов и гемоглобина, как и в других группах, не приводило к увеличению кислородной емкости крови. Вероятно, используемые технологические приёмы не отвечают биологическим возможностям организма в конкретных условиях содержания животных. Однако, исходя из тенденции увеличения показателей и эритроцитарных индексов, предполагаем, что свиноматки II группы, в сравнении с другими группами, имели более высокую способность мобилизовать возможности организма.

Таким образом, хотелось бы отметить, что, уровень адаптивных возможностей эритроцитарного звена периферической крови организма свиноматок, в целом, достоверно сопряжён с биологическими эффектами нейтрофилов, которые не только опосредуют действие стресс-факторов, но и регулируют функционирование эритроцитов в периферической крови, определяя затем изменения количества гемоглобина и изученных эритроцитарных индексов. Полученные результаты совпадают с данными Коваленко Е.И. с соавт. (2013) [8], что в условиях стресса нейтрофилы могут влиять на эритроциты путём ухудшения их деформационных свойств и способности снабжать ткани кислородом.

Совокупность всех изученных показателей эритроцитарной картины крови, в условиях действия технологических стресс-факторов, отличалась достаточно низким уровнем варьирования, в отличие от изученных показателей лейкоцитов, характеризуя незначительность различий по данному признаку у особей изучаемых совокупностей.

Заключение. Результаты нашего исследования показали, что в организме основных свиноматок полтавской мясной породы в ответ на технологические условия разведения и содержания развивается стресс-реакция, с характерными, как и при действии других стресс-факторов, изменениями в показателях эритроцитарного звена периферической крови. При этом адаптационные и компенсаторные процессы у животных реализуются путем преобразований как в эритроцитарном, так и в лейкоцитарном пуле клеток. Это позволяет организму обеспечивать долгосрочное приспособление в процессе контакта с технологической средой и определять возможность протекания адаптационных процессов в организме по физиологическом пути.

Общее количество нейтрофилов, отражая реакцию организма на действие технологических условий, достоверно на 20,42 % определяло формирование защитных механизмов эритроцитов в ответ на изменяющиеся внешние средовые факторы.

Резюме

Цель работы -провести оценку информативной значимости морфофункциональных показателей эритроцитов у племенных свиноматок полтавской мясной породы в условиях действия технологических факторов в зависимости от стадии развития стресс-реакции.

Были определены три группы свиноматок, находящихся в разных стадиях стресса: мобилизации (I), резистентности (II), истощения защитно-адаптивных резервов (III).

Действие технологических факторов вызывает напряжение в эритроцитарном звене и приводит как к количественным, так и к качественным изменениям эритроцитов. В организме особей в стадии резистентности (II группа) органы эритропоэза обладали более высокой адаптационной способностью.

Общее количество нейтрофилов, отражая реакцию организма на действие технологических условий, определяло формирование защитных механизмов эритроцитов в ответ на изменяющиеся внешние средовые факторы.