Особенности лейкоцитарной формулы обыкновенной уклеи (Alburnus alburnus Linnaeus, 1758) из водоемов разного типа (на примере Саратовского водохранилища и малых рек Республики Удмуртия)

За последние десятилетия в ихтиофауне Саратовского водохранилища наблюдаются серьезные изменения, связанные, прежде всего, с ухудшением качества среды обитания и условий нереста всех видов рыб данного региона.

Многочисленными исследованиями показано, что кровь и сердечнососудистая система рыб, подвергающиеся выраженным функциональным расстройствам и патологическим изменениям при воздействии различных ядов, являются весьма ценными индикаторами состояния особи [22, 2, 9].

Известно, что рыбы очень чувствительны к содержанию в воде химических агентов и отвечают на их присутствие изменениями как в белой, так и в красной крови, даже если их концентрация не превышает ПДК [3, 6, 5], тем более, что действие различных токсикантов может суммироваться и усиливаться (аддитивный и синергический эффект). Ранее было установлено [12], что гематологические параметры карповых рыб в условиях Саратовского водохранилища подвержены негативным изменениям под воздействием различных неблагоприятных факторов (в том числе влиянию антропогенных загрязнений). Таким образом, некоторые показатели крови рыб, в том числе уклеи – одного из массовых видов рыб в большинстве водоемов, являются надёжным индикатором степени токсичности или нетоксичности водной среды.

В то же время, малые реки Удмуртии подвержены антропогенной нагрузке значительно в меньшей степени, чем экосистема Саратовского водохранилища.

Целью настоящей работы явилось изучение лейкоцитарной формулы обыкновенной уклеи из водоемов с различающимся уровнем загрязнения,

какими являются Саратовское водохранилище и реки Нылга и Ува (респ. Удмуртия), и использование ее отклонений в качестве одного из критериев экологического состояния данных водных объектов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Для гематологических исследований особей уклеи вылавливали в районе Мордовинской поймы Саратовского водохранилища, а также в двух малых реках республики Удмуртия – р. Нылга (правый приток р. Валы) и р. Ува (левый приток р. Валы). Сбор материала производился в весенне– летний период 2011 г. Возраст особей определяли по отолитам [19]. Всего изучено 34 особи уклеи двухлетнего возраста из трех водоемов.

Кровь отбирали из хвостовой артерии. Мазки крови изготавливали на месте вылова, затем фиксировали их 96° этанолом. После просушки препараты окрашивали по методу Романовского–Гимза. При подсчёте форм эритроцитов и лейкоцитарной формулы использовали оптический бинокулярный микроскоп с иммерсионным объективом. В качестве иммерсии применяли касторовое масло. На мазках крови подсчитывали подряд все встречающиеся в поле зрения форменные элементы крови и на специальных бланках отмечали их в зависимости от принадлежности к тем или иным группам. Согласно общепринятой методике [7] подсчет различных форм клеток начинали с середины мазка, перемещая поля зрения методом зигзага к краю предметного стекла, так как форменные элементы крови из-за их различного удельного веса размещаются на разных участках препарата. В середине мазка, например, среди эритроцитов преимущественно находятся лимфоциты, по краям – нейтрофилы, эозинофилы и т.д. [7]. Для оценки неблагоприятных воздействий на организм животных мы вычисляли соотношение эритроцитов и лейкоцитов, а также применяли Индекс Сдвига Лейкоцитов

(ИСЛ), который является в наших исследованиях одним из основных показателей состояния белой крови [5]. Статистическую обработку полученных данных осуществляли общепринятыми методами [10] с применением программы Excel 2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Водоёмы, из которых осуществлялся вылов уклеи для гематологических исследований, характеризуются различным гидрологическим режимом и определенной степенью антропогенной нагрузки.

Р. Нылга - правый приток Валы. Длина реки 80 км, средний уклон 1,35 м/км. В верховьях реки русло очень узкое - от 1,2 до 2,5 м, глубина до 0,4 м. В среднем течении (от водпоста до с. Нылга) река имеет ширину от 2,8 до 10,3 м, глубину от 0,4 до 1,6 м. Нижнее течение, от с. Нылга до впадения в р. Вала, характеризуется шириной русла от 8 до 20 м и глубиной от 1,4 до 2,5 м. На этом участке река имеет пологую, болотистую, равностороннюю пойму шириной до 2 км, местами заросшую смешанным лесом. Селений вдоль реки немного, все они расположены на возвышенных местах, в 1 - 2 км от воды. По берегам леса немного.

Р. Ува - правый приток Валы. Длина реки 112 км. Средний уклон 1,4 м/км. Верховья реки очень извилисты, глубина варьирует от 0,2 до 0,6 м, ширина - от 1,3 до 6,6 м. Берега сплошь покрыты смешанным и хвойным лесом, местами подболоче-ны. Река имеет ширину от 6 до 12 м, глубину - от 0,4 до 1,5 м. Берега, как и в верховьях, покрыты смешанными и хвойными лесами. Селений на реке немного. Наиболее крупный поселок Ува - районный центр Удмуртии.

Обе малых реки не испытывают значительной антропогенной нагрузки. Основными загрязняющими веществами являются бытовые канализационные стоки в районе п. Ува, а также поллютанты сельскохозяйственного происхождения. В частности зафиксированы минимальные превышения ПДК для сульфатов – 1,02 ПДК, и значительные превышения для БПК5 – 5,70 ПДК [17].

Уклея обыкновенная является одним из массовых представителей ихтиофауны в обеих реках.

В отличие от р. Нылги и Увы, которые подвержены минимальной антропогенной нагрузке, воды Саратовского водохранилища в местах вылова уклеи являются загрязненными в большей степени, отличается также и состав присутствующих в воде поллютантов. В весенне-летний период в район данного участка водохранилища поступает вода из расположенного выше устья р. Чапаевка, которая из года в год характеризуется как “3”А” класса качества (загрязнённая вода) и “3”Б” класса качества (очень загрязнённая). Основными загрязняющими веществами в этом районе являются фенолы (2 – 5 ПДК), соединения меди (1 – 5 ПДК), азот нитритный (1,2 – 1,4 ПДК) и сульфатные ионы (65 – 99 мг/л) [4].

В данных условиях соотношение клеток красной (эритроцитов) и белой крови (лейкоцитов), а также основные показатели лейкоцитарной формулы имеют существенные различия, так как особи уклеи в Саратовском водохранилище и в малых реках Нылга и Ува испытывают воздействие комплекса неблагоприятных факторов в разной степени.

Соотношение клеток эритроидного и лимфоидного ряда крови является одним из важных показателей состояния особи. Для взрослых рыб нормальным считается содержание в крови белых клеток соответствующее 25 – 35%. Установлено, что у рыб под воздействием различных загрязнений снижается функция иммунитета, по сравнению с таковой у рыб из незагрязненных участков обитания [16]. Эксперименты на плотве ( Rutilus rutilus ) показали, что аккумуляция ртути приводит к уменьшению количества лимфоцитов и возрастанию количества моноцитов и нейтрофилов [21]. Аккумуляция кадмия, также вызывает уменьшение количества лимфоцитов, повышение в кровяном русле клеток, обладающих фагоцитарной активностью, и разрушение миелоцитов [20].

В водоемах с различным уровнем загрязнения различной была и встречаемость особей с нормальным соотношением эритроцитов и лейкоцитов (рис. 1).

□ уклея из рек Удмуртии ■ у клея из Саратовского водохранилища

Рис. 1. Встречаемость особей уклеи из разных водоёмов с различным содержанием лейкоцитов в кровяном русле

В водоемах с минимальным уровнем антропогенной нагрузки, каковыми являются реки Нылга и Ува, большинство особей уклеи - 65,0±10,9% имеют нормальное соотношением лейкоцитов и эритроцитов в кровяном русле, в то время как среди уклеи из Саратовского водохранилища встречаемость таких рыб была заметно меньше 57,1±13,7%.

Количество же особей уклеи с пониженным содержанием лейкоцитов в кровяном русле и, соответственно, пониженными функциями иммунитета в Саратовском водохранилище соответствовало 42,9±13,7%, что явилось следствием повышенного уровня загрязнения данного водоема. Таким образом, наибольшее количество рыб с нормальным соотношением эритроцитов и лейкоцитов отмечено нами в водоемах с минимальным уровнем антропогенной нагрузки (р. Нылга и р. Ува), а наименьшее - в Саратовском водохранилище, уровень загрязнения которого высок.

В 2011 г. особь уклеи с повышенным содержанием лейкоцитов в кровяном русле (35,00 -50,00%) была обнаружена в р. Ува в районе поселка Вавожь, что может являться признаком как повышенного иммунного статуса данной особи, так и свидетельством такого заболевания как лейкоцитоз. Однако, единичный факт встречаемости уклеи с данным соотношением кровяных клеток не является свидетельством высокого уровня загрязнения воды в данном районе.

Рыб с патологически высоким (> 50,00%) содержанием лейкоцитов в крови не было встречено ни в Саратовском водохранилище, ни в реках Удмуртии.

Другим надежным критерием оценки состояния отдельной особи являются также отклонения в лейкоцитарной формуле [9, 1]. В качестве показателя, в некоторой степени подтверждающего условное неблагополучие исследованных особей плотвы, мы использовали Индекс Сдвига Лейкоцитов (ИСЛ), который отражает отклонения в гематологических параметрах [5]. Повышение относительного содержания незрелых нейтрофильных клеток в периферической крови называется сдвигом влево. Снижение доли палочкоядерных нейтрофилов и присутствие гиперсегментированных ядер определяется как сдвиг вправо [5]. Иными словами, ИСЛ является отношением гранулоцитов и агранулоцитов. У разных видов рыб допустимое значение ИСЛ может отличаться; в частности, у большинства рыб семейства Cyprinidae значение ИСЛ равно 0,30 [5].

Сдвиг ИСЛ в ту или иную сторону от условной нормы является признаком заболевания или усиленного негативного пресса со стороны окружающей среды, а высокая частота встречаемости таких особей является признаком неблагополучия популяции в целом, особенно если велика также доля рыб с ненормальным уровнем нормобластов и лейкоцитов в кровяном русле.

В нашем случае количество особей уклеи с повышенным значением ИСЛ являлось доминирующим только в Саратовском водохранилище, их доля составила 71,4±12,5% (рис. 2), что свидетельствует о повышенной загрязненности данного водоема, в то время как в относительно чистых реках Удмуртии встречаемость таких рыб составила всего 25,0±9,9%, причем величина превышения ИСЛ в данных случаях несущественна, данный показатель был превышен всего на 0,01 - 0,02.

Встречаемость рыб с нормальным уровнем ИСЛ в 2011 г. в Саратовском водохранилище составила 28,6±12,5%, что является еще одним доказательством высокого уровня загрязнения данного водоема.

уклея из рек Удмуртии уклея из Саратовского водохранилища

Рис. 2. Встречаемость особей уклеи из разных водоемов с различным уровнем ИСЛ

В то же время в реках Нылга и Ува, характеризующихся минимальным уровнем антропогенной нагрузки, доля особей с показателем ИСЛ в пределах нормы составила 55,0±11,4%.

Количество уклеи с некоторым несущественным понижением показателя ИСЛ (на 0,01 - 0,02) в водоемах Удмуртии также невелико - 20,0±9,1%. В Саратовском водохранилище особей уклеи с пониженным показателем ИСЛ в 2011 г. не обнаружено.

Повышение показателя ИСЛ является симптомом таких заболеваний как нейтрофилез и эозинофилия. Нейтрофилез вызывается повышением доли нейтрофильных гранулоцитов (окрашивающихся нейтрально, в оттенки серого и светло-голубого цветов) среди лейкоцитов. Эозинофилия является следствием повышения количества эозинофильных гранулоцитов, данные клетки окрашиваются стандартными методами в оттенки красного, ярко розового и малинового цветов. В норме данные виды гранулоцитов должны содержаться в белой крови, но их количество должно быть в два-три раза ниже, чем количество лимфоцитов, палочкоядерных лейкоцитов и моноцитов, которые являются агрануло-цитами.

Из таблицы 1 видно, что треть обследованных особей уклеи Саратовского водохранилища (из числа рыб со значением ИСЛ не соответствующим норме) имели нормальное соотношение гранулоцитов и агранулоцитов, такое же количество рыб имеют признаки эозинофилии и 40,0% особей больны нейтрофилёзом, что является несомненным признаком неблагоприятных внешних воздействий как на отдельных рыб, так и на популяцию в целом.

По мнению некоторых авторов [3, 8, 11, 15, 23] у рыб в большинстве случаев отмечается лейкоцитоз в присутствии каких-либо загрязнителей. При этом наблюдается нейтрофилез, а остальные показатели весьма разнородны: могут быть как лимфоцитоз, так и лимфоцитопения - пониженное содержание лимфоцитов, как моноцитоз, так и моноцитопения, эозинофилия или число эозинофилов остаётся неизменным.

Таблица 1. Встречаемости особей уклеи (среди рыб с повышенным показателем ИСЛ) с признаками эозинофилии и нейтрофилеза

Район исследования	Встречаемость особей с , %
	нормальное соотношение гранулоцитов	эозинофилия	нейтрофи-лез
Саратовское водохранилище	30,0±15, 3	30,0±15,3	40,0±16,3
р. Нылга и р. Ува	11,1±11, 1	-	88,9±11,1

Нейтрофилы – активные ферментообразователи, им свойственна и фагоцитарная функция. Нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом влево (в сторону увеличения доли палочкоядерных нейтрофилов) наблюдается, как правило, при оформленных воспалительных процессах и различных интоксикациях [15, 23]. В этом случае повышенное количество рыб с признаками нейтрофилеза (табл. 1) в реках Удмуртии и, отчасти, в Саратовском водохранилище можно трактовать как следствие проявления у большинства рыб адаптационных реакций в ответ на неблагоприятные факторы среды. Таким образом, нейтрофилез можно рассматривать в качестве адаптационного механизма, повышающего защитную функцию крови в условиях воздействия комплекса неблагоприятных факторов [18]. Данный процесс, переходя в длительную или хроническую форму, впоследствии провоцирует различные нарушения во внутренних органах рыб (некрозы, дистрофии и т.д.) [13, 14].

Интересен тот факт, что в условиях минимального антропогенного воздействия у уклеи из малых рек Удмуртии (р. Нылга и р. Ува) у большинства особей данного вида, из числа рыб с пониженным или повышенным значением ИСЛ, зафиксированы признаки нейтрофилеза, и лишь одна особь имела нормальное соотношение основных видов гранулоцитов. В то же время в данных водоемах не обнаружено рыб с признаками эозинофилии. У уклеи из малых рек Удмуртии признаки нейтрофилеза выражены слабо, так как у рыб с нарушенным показателем ИСЛ из рек Нылга и Ува отклонения данного показателя в сторону уменьшения или увеличения незначительны и не превышают 0,01 – 0,02. В то же время подобные отклонения ИСЛ у особей уклеи из Саратовского водохранилища достигают 0,13 – 0,15, что свидетельствует о более высоком уровне антропогенной нагрузки в данном водоеме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Согласно полученным результатам, у уклеи в условиях изученных водоёмов (Саратовское водохранилище и малые реки Удмуртии) испытывающих нагрузку комплекса отрицательных факторов среды в разной степени, различается, соответственно, и встречаемость особей с нарушенным со- отношением эритроцитов и лейкоцитов и отклонениями ИСЛ от нормы. Количество рыб с нарушениями лейкоцитарной формулы значительно выше в водоеме с повышенным уровнем антропогенной нагрузки, каким является Саратовское водохранилище. В данном водоеме встречаемость уклеи с нарушением содержания лейкоцитов в крови, а также с показателем ИСЛ не соответствующем норме, составила в 2011 г. 42,9% и 71,4% особей соответственно.

В малых реках – Нылга и Ува, подверженных незначительному антропогенному прессу, напротив, среди уклеи преобладают особи с нормальным соотношением клеток красной и белой крови – 65,0% рыб, и с показателем ИСЛ в пределах нормы – 55,0% рыб. Даже у особей с нарушениями ИСЛ баланс гранулоцитов отклонялся от нормы несущественно.

Таким образом, различные нарушения лейкоцитарной формулы уклеи, а также других видов карповых рыб, являются надежным критерием степени воздействия отрицательных факторов среды (в частности – различных видов загрязнений) на отдельных особей и на популяцию в целом, следовательно, могут успешно применяться в качестве индикатора экологического состояния различных водоемов.