The influence of genetic and immunologic factors on indicators of innate immunity daughters

Full Text

Нарушения иммунологической реактивности организма сопровождаются в большинстве случаев количественными изменениями сывороточных иммуноглобулинов. Снижение уровня одного или нескольких изотипов иммуноглобулинов в биологических жидкостях животных может указывать на наличие гуморального иммунодефицита как первичного, имеющего генетическую основу, так и вторичного, возникающего в результате патологического процесса. В ходе изучения и совершенствования методик исследования иммунной системы животных разрабатывались возможности оценки иммунного статуса, отражающие динамику реактивности организма в различные периоды онто- и иммуногенеза.

Оценка функциональной активности лейкоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, моноцитов и макрофагов) составляет необходимую часть исследования состояния иммунной системы, которая в зависимости от различных условий активирует одни реакции, подавляет другие, что является адаптивными изменениями, основой выживания организма.

Антигенные факторы генотипа животных располагаются на поверхности эритроцитов, и комплекс аллелей какого-либо одного локуса наследуется независимо один от другого [1]. При этом генотип животного в определенной мере определяет уровень естественных антител в его организме, а ряд иммунологических показателей имеют четкую связь с селекционно-генетическими группами и аллелями полиморфных систем [2]. Это положение позволяет прогнозировать целесообразность и возможность проведения селекции для повышения статуса здоровья молочного скота, который может быть включен в комплексную систему производства молока в качестве основного звена в подсистеме управления здоровьем животных [3].

Постоянно действующие агрессивные внешние воздействия и нежелательные эндогенные факторы вызывают определенные сдвиги во внутренней среде организма, снижают общую жизнеспособность и увеличивают риск возникновения широкой гаммы заболеваний. Анализ состояния сдвигов систем организма и формирования генерализованного ответа на поступающие сигналы возможен в рамках иммунобиологического контроля, под которым следует понимать взаимосвязь специфических иммунных и неспецифических биологических факторов и механизмов гомеостаза, направленных против агентов и причин, которые нарушают структурно-функциональное постоянство внутренней среды организма. Эти механизмы находятся под генетическим контролем и регулируются через прямые и обратные связи [4].

Разработка средств диагностики и нейтрализации нежелательных сдвигов в организме для поддержания его жизнеспособности является приоритетным направлением исследований в области биологии продуктивных животных [5, 6].

По данным канадских ученых, учет признаков иммунного ответа при разведении крупного рогатого скота дает возможность повысить устойчивость к болезням. Регистрация клеточно-опосредованной реакции и ответа через антитела позволила разделить животных на группы с сильным, средним и слабым иммунным ответом [7].

Параметры естественной резистентности, характеризующие общую иммунологическую реактивность организма, положительно связаны с уровнем пожизненной молочной продуктивности, количеством лактаций, продолжительностью хозяйственного использования, оплодотворяемостью коров и отрицательно – с длительностью сервис-периода и межотельного интервала. В течение лактации уровень содержания иммуноглобулинов может зависеть как от внешних факторов, так и от физиологического состояния коров [8]. Кроме того, генетический потенциал родительских пар оказывает определенное влияние на иммунологическую реактивность потомков. При этом генетическое давление быков-производителей в силу получения большего количества потомков является более значимым. Объединение в общей системе оценки быков-производителей установленных взаимосвязей между генетическими и иммунологическими показателями, по нашему мнению, даст возможность закрепить их ценные резистентные качества в потомстве и вести отбор с учетом генетико-иммунологических качеств [9-11].

Цель исследований состояла в изучении влияния генетико-иммунологических факторов быков-производителей на иммунологические показатели дочерей при раздое (от первой лактации ко второй).

Методика. Исследования проводили в 2016-2017 гг. на базе экспериментального хозяйства «Кленово-Чегодаево» на ферме Лукошкино (Москва). Были сформированы две группы коров черно-пестрой голштинизированной породы. В I группу вошли 16 дочерей 6 быков-производителей, отнесенных к группе со «стабильными» генетико-иммунологическими факторами, во II – 18 дочерей 4 быков-производителей, отнесенных к группе с «варьирующими» генетико-иммунологическими факторами.

Иммунологические показатели изучали путем исследования образцов крови на количественное содержание иммуноглобулинов (IgG) и клеточных факторов иммунитета у подопытных животных в первую и вторую лактации в весенне-летний и осенне-зимний периоды с использованием простой радиальной иммунодиффузии по методу G.Manchini et. al [12]. Показатель фагоцитарной активности определяли по методике [13]. Иммунологические исследования проведены в лаборатории иммунологии Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко Российской академии наук.

Генотип быков-производителей устанавливали путем тестирования животных по ЕАВ-системе групп крови с использованием иммуноспецифических сывороток. Исследования проведены в лаборатории генетики животных Федерального научного центра животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста [14].

Взаимосвязь между содержанием IgG и генотипом быков-производителей определяли путем проведения одномерного дисперсионного анализа, который предполагал установление коэффициента вариации и распределение групп животных по уровню содержания IgG отдельно по сезонам года и в среднем по данному показателю. Факториальным признаком служил генотип животного (совокупность аллелей групп крови), а результативным (зависимым) – содержание IgG по сезонам года.

 

Табл.1. Показатели клеточного и гуморального иммунитета дочерей быков разных генетико-иммунологических групп

Группа	Число животных, гол.	Лейкоформула, %						Фагоцитарная активность, %
		нейтрофилы		лимфоциты	моноциты	эозинофилы	базофилы
		палочко- ядерные	сегментоядерные
Норма		2-5	20-35	40-75	2-7	3-20	0-2	48-78
I лактация
I	16	5,40±0,51	28,64±3,47	47,50±3,56	5,07±0,67	9,85±0,96	1,57±0,39	45,80±5,70*
II	18	5,10±0,61	28,00±2,45	51,73±2,18*	4,47±0,70	10,52±1,29	2,20±0,51*	42,69±4,82*
II лактация
I	15	5,61±0,56	24,5±1,99	42,9±1,96	9,00±0,90	11,5±1,61	0,80±0,20	31,20±2,95
II	17	6,87±0,69	28,2±2,68	42,5±2,13	10,7±1,04***	10,20±1,53	0,66±0,21	32,0±2,20
* Р ≤0,05 по сравнению с II лактацией. *** Р≤0,001 по сравнению с I лактацией.

 

В результате расчетов было установлено, что в среднем 79,3% животных имели показатель содержания IgG от 24,1 до 29 мг/мл, что стало решающим в выделении двух групп быков-производителей: со «стабильными» (6 голов) и «варьирующими» генетико-иммунологическими факторами (4 головы) [15].

Для обработки полученных результатов были использованы компьютерные программы «Statistical package for the social sciences» и Excel.

Результаты и обсуждение. В период раздоя (от первой лактации ко второй) у коров подопытных групп установлены различия по уровню показателей клеточного иммунитета (табл. 1). У животных II группы снизилось содержание лимфоцитов на 9,23% (р≤0,05), базофилов – на 1,54% (р≤0,05) во вторую лактацию по сравнению с первой. В целом иммунологические показатели не выходили за границы установленных нормативных данных, за исключением содержания моноцитов, уровень которых увеличился на 6,23% (р≤0,001).

Полученные результаты могут свидетельствовать о возрастании компенсаторных реакций организма коров на фоне пониженного уровня фагоцитарной активности нейтрофилов: у животных I группы – на 14,6% (р≤0,05), II – на 10,7% (р≤0,05) по сравнению с показателями первой лактации. Содержание IgG не имело существенных различий между группами и составило у животных II группы 24,29 и 27,7 мг/мл в первую и 26,5 и 26,2 мг/мл во вторую лактацию.

Таким образом, в группе коров-дочерей быков с «варьирующими» генетико-иммунологическими факторами установлено более значительное изменение уровня иммунокомпетентных клеток во вторую лактацию по сравнению с первой. Оценка иммунного статуса лактирующих коров может способствовать изысканию путей своевременной коррекции врожденной системы иммунитета, определяемой функциональным состоянием иммунокомпетентных клеток.

При различных нагрузках на организм, в частности, в период лактации, возможны значительные изменения иммунологических показателей, что в ряде случаев ведет к снижению естественной резистентности и продуктивности животных. С этой целью применение корреляционного анализа между иммунологическими показателями и учет устойчивых корреляций, показывающих сбалансированность иммунной системы, может способствовать не только диагностике, но и иммунопрофилактике инфекционных заболеваний. Возникающие в ходе лактации внешние и внутренние воздействия на организм животных могут провоцировать сдвиг параметров иммунокомпетентных клеток крови, что неизменно сказывается на силе и количестве корреляций между ними.

Учитывая указанные приоритеты, были рассчитаны взаимосвязи основных гуморальных и клеточных показателей иммунитета в крови животных по первой и второй лактациям в осенне-зимний период (табл. 2). В обеих группах установлена значимая отрицательная связь между числом лимфоцитов и нейтрофилов в изучаемые периоды, что свидетельствует о балансе между врожденной и адаптивной системой иммунитета. Однако ослабление данной взаимосвязи у животных II группы во вторую лактацию может быть связано с некоторым срывом функциональных возможностей организма коров.

 

Табл. 2. Коэффициенты значимых корреляций между показателями клеточных факторов иммунитета коров по лактациям

Показатель	I лактация		II лактация
	I группа	II группа	I группа	II группа
IgG/лимфоциты	0,292	-0,127	0,437	-0,412*
Нейтрофилы/лимфоциты	-0,752	-0,703***	-0,727	-0,665***
Нейтрофилы/эозинофилы	-0,235	-0,214	-0,348	-0,567***
Лимфоциты/моноциты	-0,387	-0,501*	0,092	-0,250
Фагоцитарная активность/ эозинофилы	-0,287	-0,302	-0,418	-0,443*
* Р ≤0,05; *** Р≤0,001 по сравнению с I группой.

 

У животных II группы выявлена отрицательная зависимость лимфоциты/моноциты (-0,501, p≤0,05) в первую и нейтрофилы/эозинофилы (-0,567, p≤0,05), IgG/лимфоциты (-0,412, p≤0,05), фагоцитарная активность/эозинофилы (-0,443, p≤0,05) во вторую лактацию. У коров этой группы произошло усиление корреляции по показателю лимфоциты/моноциты (от -0,501 до -0,250) при сравнении данных первой и второй лактаций. Смена корреляционной направленности этого показателя (от -0,387 до 0,092) отмечена в I группе.

Во II группе наблюдалось усиление отрицательной связи нейтрофилы/эозинофилы (от -0,214 до -0,567), а в I группе этот корреляционный показатель существенно не изменился (от -0,235 до -0,348). Для животных обеих групп установлено усиление отрицательной зависимости по показателю фагоцитарная активность/нейтрофилы: в I группе от -0,287 до -0,418 (p≤0,05), во II – от -0,302 до -0,443 (p≤0,05).

Установлена тенденция увеличения связи IgG/лимфоциты в I группе и значимое усиление отрицательной корреляции между этими показателями (от -0,127 до -0,412, p≤0,05) у коров II группы. У животных I группы число значимых корреляций по второй лактации равнялось двум, II группы – четырем. Меньшее число значимых корреляций показателей врожденной иммунной системы и смена их направленности свидетельствуют о более устойчивом состоянии иммунной системы у коров I группы, то есть дочерей быков со «стабильными» генетико-иммунологическими факторами от первой ко второй лактации.

Таким образом, учет антигенов групп крови наравне с уровнем естественных антител у быков-производителей способствует дальнейшему закреплению в потомстве стабильных показателей здоровья животных.

About the authors

M. A. Eryomina

Federal Science Center for Animal Hasbandry

Author for correspondence.
Email: eromaar@yandex.ru

Doctor of Agricultural Sciences

Russian Federation, Moskovskaya oblast, Dubrovitsi

I. Yu. Ezdakova

Scryabin and Kovalenko All-Russia Research Institute of Experimental Veterinary

Email: ezdakova.i@viev.ru

Doctor of Biological Sciences

Russian Federation, Moskva

References

Supplementary files