УДК 636.03:619:614.876

ОБ ОЦЕНКЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ВЛИЯНИИ СКРЫТОЙ ПАТОЛОГИИ НА ТЕЧЕНИЕ ОСТРОЙ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ У СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Н.Н. ИСАМОВ, Н.Н. ИСАМОВ (мл.)

В экспериментах на сельскохозяйственных животных оценивали влияние внешнего γ-излучения в дозах от 2 до 7 Гр. Изучено состояние здоровья животных в период «йодной опасности» после аварии на Чернобыльской АЭС. Показано, что на внутренние органы и ткани в основном влияет γ-излучение инкорпорированных с кормом радионуклидов. Так называемая индивидуальная радиочувствительность животных в первую очередь связана с наличием скрытых патологий как инфекционного, так и незаразного характера у особей, которых при оценке эффекта от примененной дозы облучения используют как клинически здоровых.

Ключевые слова: γ- и рентгеновское излучение, сельскохозяйственные животные, индивидуальная радиочувствительность, скрытые патологии, полулетальные дозы.

 

При исследовании влияния внешнего ионизирующего излучения на животных основным и наиболее информативным критерием радиационного воздействия служат летальные дозы облучения, эффективность которых оценивается в интервале от 10 до 60 сут. Полученный результат зависит от ряда факторов, в том числе от пространственного размещения источников излучения. Для рентгеновских установок, радионуклидных источников излучения (60Co, 137Cs и др.) и коллимированного γ-излучения при экспериментальных ядерных взрывах это одностороннее и зачастую точечное (рентгеновская трубка) излучение разной жесткости.

Виды животных различаются по радиочувствительности. Кроме того, многие авторы считают, что даже в пределах вида наблюдаются существенные различия (1), природа которых остается малоизученной (2).

1. Полулетальная доза облучения при острой лучевой болезни (1)

Вид животного

ЛД50/30, Гр

Кролик

7-8

Крыса

5-6

Мышь

4-6

Овца

3-5

Обезьяна

3-5

Собака

2,5-4

Свинья

2,5-3,5

Морская свинка

2-3

 Мы попытались проанализировать понятие «индивидуальная радиочувствительность», используя результаты 30-летних экспериментов по g-облучению сельскохозяйственных и лабораторных животных. Прежде всего, при систематизации имеющихся в литературе и собственных данных следует четко разгранчивать острую и подострую формы лучевой болезни, то есть пользоваться критерием ЛД50/30, и не объединять полученные в этом диапазоне доз данные с результатами в диапазоне ЛД50/45 и ЛД50/60.

Тот же методологический подход должен применяться при установлении ЛД100. Обобщение экспериментальных данных, полученных в результате использования источников ионизирующего излучения, без учета их физических параметров и сроков наблюдения за гибелью животных в ряде случаев не позволяет использовать корректно критерий летальности. Так, представленные сводные данные (1) характеризуются как «…индивидуальная вариабельность радиочувствительности некоторых животных». При этом внутри одного и того же вида разница для овец и обезьян по ЛД50/30 составляет 1,7 раза (табл. 1).

Вероятно, часть из приведенных в таблице данных получена при пересчете экспозиционной дозы облучения в поглощенную. Возможно, что имели место другие, не учтенные по объективным причинам факторы. В результате для большинства животных величина ЛД50/30 внутри вида различалась примерно в 1,5 раза. Между тем показано, что кратность различий по биологическому эффекту зависит от геометрии облучения. Так, при сравнении одностороннего и объемного облучения собак эффект в диапазоне доз от 100 до 600 Р уменьшается в 2,0-1,5 раза (3). Аналогичная картина наблюдается при сопоставлении данных по облучению других видов животных, в частности однокопытных. При облучении полулетальная доза (ЛД50/60) для ослов равнялась 545 Р (4). Средняя величина ЛД50/30, полученная по результатам исследований ряда авторов, составила для ослов 585 Р, для лошадей — 650 Р (2) (корректность ЛД100/30 для лошадей вызывает у автора цитируемой монографии сомнения). Экспериментальные данные по экспозиционным дозам (Р), пересчитанные другими авторами в средние поглощенные (Гр), в ряде случаев имитировали широкий диапазон доз внутри вида как у ослов, так и у лошадей (табл. 2). Пересчет полулетальной экспозиционной дозы облучения в среднюю поглощенную для лошадей составил 3,5-4,0 Гр (5).   

2. Полулетальные и летальные дозы при облучении однокопытных

Вид
животных

Источник
облучения

ЛД50/30, Р

ЛД100/30, Р

Ссылка литературы

Ослы

Рентген

650-780

 

Рыбак П.Я., 1959

 

182Та

545а

 

(4)

Рентген и γ-лучи

585

750

(2)б

Рентген и γ-лучи

2,1-5,5 Гр

7,5 Гр

(5)б

Лошади

Рентген и γ-лучи

650

1150 (?)

(2)б

 

γ-Лучи

670

 

Bell M., 1971

Рентген и γ-лучи

3,5-4,0 Гр

5,0-6,5 Гр

(5)б

γ-Лучи

510

 

Адагамов В.С., 1988

137Сs

5,0 Гр

7,5 Гр

Собственные данные

П р и м е ч а н и е. а — ЛД50/60; б — обзорные данные.

Приведенные данные подтверждают правомерность постановки вопроса о так называемой индивидуальной радиочувствительности животных внутри вида. В наших исследованиях при облучении животных строго соблюдались одни и те же параметры. Объемное (двустороннее) облучение создавалось 8 блоками мобильной установки Гамма-панорама 1 (Россия) или стационарным гамма облучателем ГУЖ-24 (Россия). Источником излучения в обеих установках служил 137Сs. Контроль по выставляемой мощности дозы γ-излучения и равномерности облучения проводили с использованием термолюминесцентных дозиметров LIF (Россия). Дозиметром VAJ-18 с ионизационной камерой VAK-253 (Германия) контролировалось обеспечение мощности γ-облучения 1 Гр/ч. Животных облучали в дозах от 2 до 7 Гр. Объемное дозовое поле для лошадей, крупного рогатого скота, овец и свиней представляло собой параллелепипед размером 2,0½1,8½0,6 м. Крупных животных облучали в деревянных станках индивидуально, овец и подсвинков — в деревянных клетках по 4 гол. в 2 ряда, один над другим. Термолюминесцентные дозиметры размещались по всей поверхности дозового поля на расстоянии 50 см друг от друга. Неравномерность облучения тела животных не превышала ±10 %.

Организм животного постоянно подвергается неблагоприятному воздействию этиологических агентов: для инфекций — это вирусы и микробы, для инвазий — паразитирующие в желудочно-кишечном тракте, легких, других органах и тканях гельминты и иные формы патогенов, для незаразных болезней — нарушение условий кормления, содержания, природные и климатические факторы. Ответные реакции организма животного на воздействие болезнетворного начала выражаются изменением иммунологической реактивности, с которой связаны защитные силы организма. При экстремальных ситуациях ведущим фактором, влияющим на иммунореактивность, может оказаться ионизирующая радиация.

 Ионизирующее излучение оказывает патологическое действие как при внешнем облучении организма, так и при попадании радиоактивных веществ в желудочно-кишечный тракт с кормом. Внешнее облучение, особенно в сублетальных и летальных дозах, снижая естественную резистентность, провоцирует или модифицирует развитие скрытых болезней. Восприимчивость животных к экзогенным инфекциям под действием радиационного фактора увеличивается. При хронических заболеваниях (туберкулез, бруцеллез) их течение обостряется, а ответная реакция на аллерген видоизменяется (6). Кроме того, облучение, как оказалось, может провоцировать латентные инфекции. При экспериментальном γ-облучении взрослых лошадей с положительным тестом на лептоспироносительство (реакция микроагглютинации — РМА с серогруппами Leptospira grippotyphosa, L. icterohaemorrhagiae, L. tarassovi, L. pomona) часть лошадей-латентников даже при минимальной летальной дозе облучения (3 Гр) погибали в начальный период развития острой лучевой болезни (рис. 1), то есть значительно раньше животных с отрицательным результатом теста на лептоспироносительство (7). Отметим, что полулетальная доза (ЛД50/30) для клинически здоровых лошадей составила 5 Гр.


Рис. 1. Динамика гибели здоровых лошадей и лошадей-латентников в зависимости от дозы γ-облучения: 1 и 3 — латентники при дозе соответственно 3-5 и 5-7 Гр; 2 и 4 — здоровые лошади при дозе соответственно 3-5 и 5-7 Гр.

Клиническая картина у лошадей-латентников, погибавших в 1-ю нед после облучения, характеризовалась резко выраженным симптомокомплексом ложных и истинных колик, развитием глубокого коллапса и другими признаками молниеносной формы лептоспироза. Для развития острой лучевой болезни у здоровых лошадей и других сельскохозяйственных животных такие клинические проявления несвойственны. Кроме того, у латентников обнаружены отклонения по некоторым показателям иммунного статуса. В отличие от здоровых животных у лошадей с положительной реакцией на лептоспироносительство после облучения не происходил абортивный выброс лейкоцитов. Скрытая инфекция ослабляла резистентность организма, поэтому облучение сопровождалось более значительным снижением функциональной активности Т-лимфоцитов (рис. 2). При дозе облучения 5 Гр число лейкоцитов у латентников снижалось до 5-10 % от исходного. Функциональная активность Т-лимфоцитов уменьшалась до 7 % (8). Величина оптической плотности нейтрофилов увеличивалась в 2,5-5,5 раза, тогда как у здоровых облученных лошадей она возрастала в 1,5-2,0 раза по сравнению с необлученным контролем. При этом часть лошадей-лептоспироносителей погибала через 1-5 сут вместо 15-25 (срок гибели здоровых сельскохозяйственных животных при полулетальной дозе γ-облучения) (9).


Рис. 2. Динамика числа лейкоцитов и индекс стимуляции Т-лимфоцитов у лошадей-латентников после γ-облучения в дозе 5 Гр: 1 и 2 — индекс стимуляции соответственно у здоровых лошадей и латентников; 3 и 4 — число лейкоцитов  соответственно у здоровых лошадей и латентников.

После аварии на Чернобыльской АЭС (1986 год) у сельскохозяйственных животных, выпасавшихся на территории, загрязненной радионуклидами, не наблюдалось сенсибилизации к специфическим аллергенам (туберкулину, бруцеллину, маллеину). Эпизоотическая ситуация в АПК была достаточно стабильной. Исключение составили последствия внутреннего облучения щитовидной железы 131I в период «йодной опасности», вызвавшего повреждение тиреоидной ткани (вплоть до полного некроза и рассасывания) (10). В результате в отаре овец ослабленные животные, потребившие значительные количества радиойода при выпасе на границе с 30-километровой зоной в 1-й мес после аварии, в отдаленный период (через 2 года) тяжело переболели пастереллезом с летальным исходом.

Модифицирующее влияние γ-облучения наблюдалось и при гельминтозах. В исследованиях на подсвинках с живой массой 25-30 кг мы изучили особенности радиационного воздействия при естественном заражении животных аскаридозом в неблагополучных хозяйствах. У приобретенных для опытов подсвинков инвазия клинически не проявлялась, но при дополнительных гематологических исследованиях у некоторых животных выявили тенденцию к лейкоцитозу и эозинофилии. Число лейкоцитов у животных с подозрениями на заражение яйцами аскарид составляло 27,8x103/мкл, у клинически здоровых — не превышало 16,0x103/мкл. После γ-облучения в полулетальной дозе (4 Гр) у первых лейкоцитоз сменялся резкой лейкопенией, число лейкоцитов через 1 сут снижалось до 20 % от исходного (тогда как у вторых при более высоких дозах оно уменьшалось только до 40 %) (11) и гибель наступала раньше. При патолого-ана-томическом вскрытии в тонком кишечнике были обнаружены взрослые формы Ascarissuum.

Модифицирующее и провоцирующее влияние γ-облучения установлено не только при инфекциях и инвазиях, но и при хронических незаразных заболеваниях, протекавших без клинического проявления. Обычно в хозяйствах это неполностью вылеченные телята, ягнята и взрослые овцы, переболевшие бронхопневмонией или другими формами легочных болезней (10). Ионизирующие излучения ослабляют иммунную систему, что, в свою очередь, отягощает течение незаразных болезней (12).

Развитие пневмоний при лучевой болезни обусловлено активизацией микробной флоры, находящейся в дыхательных путях животного или искусственно введенной в легкие (13). Экспериментальное g-облучение телят, переболевших бронхопневмониями, при использовании минимальных летальных доз (3 Гр) также приводило к глубоким сдвигам адаптационной и иммунологической реактивности организма с последующей декомпенсацией, которая сопровождалась резким и значительным возрастанием доли летальных исходов (12). Степень микробного обсеменения верхних дыхательных путей у сельскохозяйственных животных может быть связана не только со стадией развития острой лучевой болезни, но и с физиологическим состоянием особи. В наших экспериментах увеличение числа бактерий на слизистой оболочке носовой полости и изменение состава микрофлоры у клинически здоровых сельскохозяйственных животных наступали в латентный период болезни, а максимальное обсеменение наблюдалось в разгар лучевого поражения, то есть на 15-20-е сут. Облучение суягных овец в полулетальных или близких к ним дозах приводило к более продолжительной и высокой обсемененности слизистой оболочки верхних дыхательных путей условно-патогенной микрофлорой (рис. 3). Гибель животных при ЛД50/30 среди суягных овец составляла 66-80 вместо 50 %.


Рис. 3. Динамика микробной обсемененности слизистой оболочки носа у суягных и холостых овец при ЛД50/30 (γ-облучение): 1 — суягные, 2 — холостые овцы, 3 — контроль (необлученные овцы).

Роль условно-патогенной микрофлоры как отягощающего фактора при острой лучевой болезни подтверждена в специальных экспериментах на безмикробных минисвиньях (14). Авторы установили, что для 2-недель-ных безмикробных поросят ЛД50/30 составила 3,38 Гр (338 Р), для обычных — 2,86 Гр (286 Р), то есть «стерильные» поросята оказались более устойчивыми к ионизирующей радиации. Исследования по влиянию γ-облучения на течение латентной сальмонеллезной инфекции также показали, что скрытое бактерионосительство отягощает течение лучевой болезни (15). В этих экспериментах белым мышам вводили per os штамм сальмонелл, который не вызывал заболевания до воздействия облучения, но после облучения отягощал течение острой лучевой болезни. Другими исследователями было установлено, что морские свинки, у которых при бактериологическом анализе выделялись пастереллы, имели более низкую радиорезистентность, чем животные, свободные от этих бактерий (16).

Не меньшее значение для развития и течения острой лучевой болезни у сельскохозяйственных животных может иметь климатический фактор, в частности температура воздуха. Так, при летней жаре в Самаркандской области γ-облучение овец в полулетальной дозе (4 Гр) сопровождается утяжелением острой лучевой болезни с ярко выраженной клинической картиной (геморрагическое истечение из носовой полости) (11). В средней полосе России в летнее время таких клинических проявлений мы не наблюдали даже при ЛД100/30.

Патологические эффекты облучения внутренних органов животных возникают под действием b-излучения инкорпорированных радионуклидов, поступающих в пищеварительный тракт с кормом. У крупного рогатого скота, несколько месяцев содержавшегося на пастбищах в 30-кило-метровой зоне Чернобыльской АЭС, после эвакуации мы наблюдали частичное или полное подавление функции и дегенерацию щитовидной железы (в I декаде мая 1986 года локальное содержание 131I в траве составляло 7,4 МБк/кг, или 2x10-4 Кu/кг, и выше) (17). Доля 131I по отношению к суммарному количеству радионуклидов в траве на отдельных участках Хойникского района достигала 42-46 %. Средняя величина аварийных выпадений радионуклида по чернобыльскому региону равнялась 20 % (18). Поглощенная доза в щитовидной железе у крупного рогатого скота, по разным оценкам, составила от 227 до 600 Гр. В результате в этой группе животных через 2 года после аварии при диагностических исследованиях с применением индикаторных количеств 131I были выявлены особи с разной степенью гипотиреоза вплоть до атиреоза (12).

Таким образом, наши результаты свидетельствуют, что ионизирующие излучения оказывают как провоцирующее, так и модифицирующее влияние на скрытые (клинически не проявляющиеся) болезни сельскохозяйственных животных различной этиологии. В этой связи индивидуальная радиочувствительность внутри вида у клинически здоровых животных в первую очередь определяется наличием скрытых изменений гомеостаза, обусловленных различными этиологическими факторами. Кроме того, при использовании критерия доза—эффект как внутри вида, так и на межвидовом уровне необходимо учитывать геометрию (одно-, двустороннее) облучения крупных лабораторных и всех сельскохозяйственных животных. Особенности проявления полиэтиологичной патологии на фоне радиационного поражения обусловливают необходимость применения соответствующих дифференцированных методов профилактики и мер борьбы. При этом следует учитывать, что внешнее γ-облучение наиболее опасно (начиная с сублетальных доз, граничащих с минимально летальными), а опасность поступающих с кормом радиоактивных веществ и системное проявление поражения в первую очередь зависят от тропности радионуклида и его количества. Поэтому при лептоспироносительстве, а также при других скрытых инфекционных болезнях необходимо проводить профилактические мероприятия, в том числе применяя эффективные антибиотики. При гельминтозах рекомендуется преимагинальная дегельминтизация полостных гельминтов. Переболевшим незаразными болезнями животным следует назначать комплексную терапию с использованием анаболиков, антибиотиков и иммунокорректоров.

Литература

1. Радионуклидное загрязнение окружающей среды и здоровье населения /Под ред. И.Я. Василенко, Л.А. Булдакова. М., 2004.
2. В о к к е н  Г.Г. Ветеринарная радиология. М.-Л., 1964.
3. Б е с я д о в с к и й  Р.А.,  И в а н о в  К.В.,  К о з ю р а  А.К. Справочное руководство для радиобиологов. М., 1978.
4. B r o w n  D.G.,  J o h n s o n  D.F.,  C r o s s  F.H. Late effects observed in burros surviving eternal whole-body gamma irradiation. Radiation Res., 1965, 25: 574-585.
5. Б е л о в  А.Д.,  К и р ш и н  В.А.,  Л ы с е н к о  Н.П. и др. Радиобиология  /Под ред. А.Д. Белова. М., 1999.
6. К р у г л о в  В.Т. Кожные аллергические реакции у сельскохозяйственных животных при лучевой патологии. Мат. 3-й науч. конф. «Использование радиоизотопов и ионизирующих излучений в ветеринарии и животноводстве». Ч. 2. М., 1972: 47-48.
7. И с а м о в  Н.Н.,  С а р у х а н о в  В.Я.,  К о з л о в  В.А. Модифицирующее влияние облучения на иммунологическую реактивность организма и латентные инфекции. Мат. конф. «Биосфера и человечество». Обнинск, 2000: 215-219.
8. И с а м о в  Н.Н.,  Ш е в ч е н к о  Т.С.,  Е л и с е е в а  И.В. Радиобиологические эффекты при инвазии и инфекции у животных. Тез. докл. 4-го съезда по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность). Ч. 2. М., 2001: 646.
9. И с а м о в  Н.Н.,  Б у д а р к о в  В.А.,  С у р г у ч е в а  Л.М. Диагностика и специфическая профилактика инфекционных болезней сельскохозяйственных животных на территории, загрязненной радиоактивными веществами. Ветеринарная патология, 2002, 3: 134-151.
10. И с а м о в  Н.Н. Животноводческие аспекты радиационного риска и экологических последствий чернобыльской аварии. Вест. РАСХН, 1997, 5: 64-66.
11. И с а м о в  Н.Н. Болезни животных различной этиологии и их модификация ионизирующими излучениями. Мат. науч.-практ. конф. «Научное обеспечение ветеринарного благополучия животноводства». Самарканд, 2001: 71-72.
12. И с а м о в  Н.Н.,  Б у л х а н о в  Р.У. Принцип диагностики и терапии при радиа-ционных повреждениях на фоне незаразных болезней. Мат. науч.-практ. конф. «Научное обеспечение ветеринарного благополучия животноводства в Узбекистане». Самарканд, 1996: 66-68.
13. М а г о м е д о в  А.А. Пневмонии при лучевой болезни. Ветеринария, 1977, 2: 82-85.
M à n d e l  L.,  M o r a v e k  F.,  T r e b i c h a v s k y  I. e.a. The germfree animal in radiobiology. Folia microbiologica, 1979, 24(1): 107.
14. Ч у х л о в и н  Б.А. Влияние ионизирующих излучений на течение латентной сальмонеллезной инфекции. Медицинская радиология, 1959, 4(4): 86.
15. Сравнительная клеточная и видовая радиочувствительность /Под ред. В. Бонда и Т. Сугахары. Пер. с англ. М., 1974.
16. А л е к с а х и н  Р.М.,  С а р а п у л ь ц е в  И.А.,  С п и р и н  Е.В. и др. Формирование дозовых нагрузок на сельскохозяйственных животных при аварии на Чернобыльской АЭС и влияние их эвакуации на поглощенные дозы. Докл. РАН, 1992, 323(3): 576-579.
17. И з р а э л ь  Ю.А.,  С о к о л о в с к и й  В.Г.,  С о к о л о в  В.Е. и др. Экологические последствия радиоактивного загрязнения природных сред в районе аварии Чернобыльской АЭС. Атомная энергия, 1988, 64(1): 28-40.

 

ABOUT ESTIMATING OF RADIATION EXPOSURE AND EFFECTS OF LATENT PATHOLOGY DURING ACUTE RADIATION DISEASE IN FARM ANIMALS

N.N. Isamov, N.N. Isamov (Jr)

In experiments on farm animals the authors estimated the effects of external γ-radiation in doses at 2-7 Gr. They studied the level of health in animals at the period of «iodine hazard» after the Chernobyl accident. It was shown, that the internal organs and tissues of animals was subject of influence by γ-radiation from radionuclides incorporated with fodder. The so-called individual radiosensitivity of animals was primarily connected with latent pathologies, both infective and non-infective, a small percentage of which is often observed among clinically healthy animals used for the dose-effect estimation.

Key words: γ- and X-ray radiation, agricultural animals, individual radiosensitivity, latent pathologies, half-lethal doses.

ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной
радиологии и агроэкологии Россельхозакадемии
,

249032 Московская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 109 км,
e-mail: riarae@riar.obninsk.org

Поступила в редакцию
13 августа 2008 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало