Спосіб оцінки негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби

Винахід належить до сільського господарства, зокрема до галузі ветеринарної медицини, а саме до способів оцінки патологічних змін в організмі великої рогатої худоби під дією іонізуючого випромінювання. Заявлений спосіб може бути використаний у господарствах із різними формами власності, що займаються розведенням великої рогатої худоби на територіях, які забруднені радіонуклідами після аварії на Чорнобильській АЕС при розробці лікувальних і профілактичних заходів, для раціонального ведення скотарства. Відомі різні способи виявлення та оцінки негативного впливу різних доз радіації на окремі органи і системи організму тварин, які базуються, зокрема, на оцінці деяких функціональних змін внутрішніх органів (Л.І. Коваленко "Радіаційна ветеринарно-санітарна експертиза об'єктів ветеринарного контролю" - К.: Вища школа, 1994 -318с.; Б.С. Пристер и др. "Основы сельскохозяйственной радиологии" - К.: Урожай. 1991 -472с.). Недоліком його є те, що даним способом можна діагностувати негативний вплив радіації на організм і тільки при гострому перебігу променевої хвороби. Відомі також гематологічні способи виявлення негативного впливу радіації на тваринний організм (М.П. Високос та ін. Реактивність великої рогатої худоби в зоні радіоактивного забруднення //Ветеринарія і радіобіологія. Вісн. ДААУ. -1998 -№1 -с.39-42; В.А. Котелевич и др. Влияние разных уровней ионизирующего излучения на природную резистентность и некоторые показатели гомеостаза телят разных возрастных групп // Тез. докл. Второй междунар. конф. "Проблемы сельскохозяйственной радиоэкологии - десять лет спустя после аварии на Чернобыльской АЭС ". -Житомир. 1996. -С.165-167; И.Г. Савченко. Особенности иммунологической реактивности молодняка крупного рогатого скота в онтогенезе при разных уровнях ионизирующего излучения // Там же -С.157-160). Зазначені способи включають оцінку змін реактивності організму під впливом радіації шляхом визначення деяких гематологічних та імунологічних показників в крові тварин (кількість гемоглобіну, еритроцитів, лейкоцитів, аналіз лейкограм, а також кількість Т- і В - лімфоцитів, гама - глобуліни, імуноглобуліни, бактерицидну та лізоцимну активність сироватки крові). Недоліки їх полягають у тому, що гематологічні та імунологічні показники лише частково відображають стан організму в умовах радіаційного навантаження, не враховуючи морфофункціональну характеристику інших, важливих з точки зору підтримання гомеостазу внутрішніх органів. Відомий також спосіб оцінки уражаючого впливу радіації AC CPCP №1403798, G01N33/48. Спосіб стосується визначення конформаційних змін структури ДНК в біопробах і призначений для оцінки пошкоджуючої дії, в тому числі, іонізуючої радіації і ступеня захисту від неї на рівні організму та клітинному рівні. Спосіб включає дослідження лізованих проб крові шляхом вимірювання змін величини коефіцієнта відносної флуоресценції. Недоліком його є те, що він складний у виконанні, вимагає наявності різноманітних складних реактивів і хімічних сполук та призначений для використання в медицині і молекулярній біології. Нічого не вказується про можливість його використання у ветеринарії для діагностики уражаючої дії радіації на організм великої рогатої худоби. За допомогою даного способу можна лише встановити дозу опромінення, яку отримав досліджуваний організм. Описані вище способи, як правило, не враховують результати морфологічних досліджень, які дають найбільш об'єктивну характеристику стану внутрішніх органів в умовах патології. За останні роки в способах оцінки патологічних змін в організмі тварин під дією різноманітних факторів велику роль відводять системному аналізу на різних структурно-функціональних рівнях біологічної організації, що дає можливість з фундаментальної позиції оцінити характер змін внаслідок дії патогенного чинника (Г.Г.Автандилов. Проблемы патогенеза и патологоанатомической диагностики болезней в аспекте морфометрии. - М.: Медицина, 1984 -298с.). Найбільш близьким по суті до способу, що заявляється, є "Спосіб оцінки негативного впливу радіації на організм молодняка великої рогатої худоби" (патент України №46433-А G01N33/48). Спосіб полягає у визначенні морфофункціонального стану тимуса. При цьому враховують індекс тимуса, відносні та абсолютні показники кіркової і мозкової речовини та строми органу, а також щільність заселення кіркової речовини органу тимоцитами. Спільним з нашим способом є те, що на основі морфологічного дослідження основних структурних компонентів внутрішніх органів (тимуса) проводиться оцінка впливу радіації на організм великої рогатої худоби. Недоліком даного способу є те, що він відображає лише стан імунної реактивності організму, не враховуючи морфофункціонального стану інших, важливих з точки зору підтримання гомеостазу (зокрема нирок) органів, а також те, що спосіб стосується впливу радіації на організм молодих тваринах, не врахувавши змін в організмі дорослих тварин. Заявлений нами спосіб забезпечує об'єктивну оцінку негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби (на основі дослідження морфологічного стану нирок), яка постійно перебуває на території, забрудненій радіонуклідами. В основу винаходу поставлено завдання розробити об'єктивний спосіб оцінки негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби, простий у виконанні і доступний у застосуванні, економічно вигідний для господарств, у яких він застосовується. Технічний результат досягають шляхом аналізу стану нирок, їх органометричних, гістоморфометричних та гістохімічних показників, відібраних при забої відповідних груп великої рогатої худоби з тварин оцінюваних господарств. При цьому ступінь негативного впливу радіації на організм тварин та доцільність ведення скотарства в оцінюваних господарствах встановлюють аналізуючи показники маси та об'єму нирок, відношення маси нирок до маси тіла тварини, макроскопічного співвідношення шарів нирок, гістоморфометричних показників структурних компонентів кіркової речовини нирок, а також гістохімічного дослідження мукополісахаридів. При цьому, тварин, у яких відношення маси обох нирок до маси тіла коливається в межах 0,24-0,48%, відносний об'єм кіркової речовини складає 60-66%, а відносний об'єм звивистих канальців становить не менше 58%, в той же час відносний об'єм інтерстицію та судин не перевищує 22,2%, а кількість нефронів, коливається в межах 3,5-4млн. і більше, вважають клінічно здоровими, а ведення скотарства в оцінюваному господарстві доцільним; - тварин, у яких відносний об'єм звивистих канальців становить менше 58%, в той же час відносний об'єм інтерстицію та судин перевищує 22%, а кількість нефронів є меншою 3,7 млн. у 5-6 річних тварин, а також спостерігається накопичення PAS-ПОЗИТИВНИХ речовин (зокрема мукополісахаридів та глюкопротеїдів ) у стромі органу вважають частково пораженими впливом радіації, які потребують корекції обміну речовин і підсилення функції сечовидільної системи, а ведення скотарства в оцінюваному господарстві можливим при умові застосування препаратів, що корегують роботу органів сечовиділення, та препаратів, які сприяють виведенню радіонуклідів із організму. Відомо, що значна частина радіонуклідів, які потрапляють в організм з кормом та водою виводиться з сечею. При цьому органи сечовиділення, а особливо нирки, зазнають постійного впливу радіації, що призводить до функціональних розладів та морфологічних змін. Зокрема, можливий розвиток морфологічних змін у ниркових тільцях: міжкапілярні проміжки судинних клубочків розширються, внаслідок нагромадження в цих місцях PAS-ПОЗИТИВНОГО матеріалу. Капсула Шумлянського-Боумена таких клубочків часто нерівномірно потовщена, аргірофільні волокна її розрихлені, у внутрішній стінці парієтального листка капсули накопичуються PAS-позитивні речовини. Окрім цього можливе підвищення проникливості гломерулярної базальної мембрани, внаслідок чого в просвіті капсули Шумлянського-Боумена частини ниркових тілець нагромаджується білкова субстанція. Капілярні петлі таких клубочків здавлюються білковою масою і відтискаються до судинного полюса. Внаслідок нагромадження білкової маси проходить поступова атрофія частини ниркових тілець, а в подальшому їх заміщення сполучною тканиною, що призводить до поступового зменшення кількості ниркових тілець і відповідно нефронів. Порушення кровообігу у судинному сплетінні ниркових тілець призводить до погіршення живлення звивистих канальців. Поряд з тим, тубулярний епітелій (особливо проксимального відділу нефрону) зазнає безпосередньої дії радіонуклідів. Сукупність обох факторів призводить до розвитку морфологічних змін у канальцевій частині нефрону, що призводить до зменшення відносного об'єму звивистих канальців. В дугових та міжчасточкових артеріях розвивається гіпертрофія медії, з збільшенням числа ядер м'язевих клітин, а також незначне потовщення адвентиції, що призводить до звуження просвіту артерій. Аргірофільний каркас судинної стінки потовщується, відзначається розростання, а подекуди розволокнення аргірофільних волокон. Часткова гіпоксія структурних компонентів кіркової речовини стимулює розвиток процесів інтерстиціального фіброзу, що призводить до нагромадження в стромі PAS-позитивних речовин, та збільшення відносного об'єму інтерстицію та судин. При проведенні патентно-інформаційного пошуку авторами і заявником виявлено технічне рішення (Жила M.I., Урбанович П.П. патент України №46433-А G01N33/48 "Спосіб оцінки негативного впливу радіації на організм молодняка великої рогатої худоби"), яке містить ряд ознак, спільних із заявленим способом (оцінюють морфофункціональний стан внутрішніх органів, відібраних при забої тварин з оцінюваних господарств, на мікроорганометричному рівні і на основі цього судять про ступінь негативного впливу радіації на організм тварин). Проте, наявність зазначених спільних із прототипом ознак недостатня для отримання технічного результату, який забезпечує заявлений спосіб. Технічних рішень, які за сукупністю ознак повністю б співпадали із заявленим - не виявлено. Це дозволяє зробити висновок про відповідність заявленого технічного рішення критерію винаходу "новизна". В патентній і науково-технічній літературі не знайдено технічних рішень, в яких були б описані відомості про ознаки, що відрізняють заявлений спосіб від прототипу і забезпечують досягнення технічного результату: оцінку негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби, здійснюючи оцінку морфофункціонального стану нирок, визначаючи їх масу та об'єм, відношення маси нирок до маси тіла тварини, макроскопічного співвідношення шарів нирок, гістоморфометричних показників структурних компонентів кіркової речовини нирок, а також гістохімічного дослідження мукополісахаридів, - при цьому тварин, у яких відносний об'єм звивистих канальців становить менше 58%, в той же час відносний об'єм інтерстицію та судин перевищує 22%, а кількість нефронів є меншою 3,7млн. у 5-6 річних тварин, а також спостерігається накопичення PAS-ПОЗИТИВНИХ речовин у стромі органу вважають частково пораженими впливом радіації, які потребують корекції обміну речовин і підсилення функції сечовидільної системи, а ведення скотарства в оцінюваному господарстві вважають можливим при умові застосування препаратів, що корегують роботу органів сечовиділення. Отже, заявлене технічне рішення не випливає явним чином з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про його відповідність критерію винаходу - "винахідницький рівень". Винахід належить до сільського господарства, зокрема до галузі ветеринарної медицини, а саме до способів оцінки негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби і може бути використаний у господарствах із різними формами власності, що вирощують велику рогату худобу на територіях, забруднених радіонуклідами для розробки лікувально-профілактичних заходів, а також вирішення питання про доцільність ведення скотарства в оцінюваному господарстві. Тому заявлений спосіб відповідає критерію винаходу "промислова придатність". Отже, заявлене технічне рішення є новим, промислово придатним, має винахідницький рівень, промислово придатне, тобто відповідає всім умовам патентоспроможності винаходу відповідно до статті 7 розділу ІІ " Закону України про охорону прав на винаходи і корисні моделі " №1771 -III, 2000p. Заявлений спосіб здійснюють наступним чином: 1. При вирішенні питання про доцільність ведення скотарства в певному господарстві, що знаходиться на території, забрудненій радіонуклідами, формують три вікові групи великої рогатої худоби по 7-10 голів, які піддаються забою. 2. Для досліджень беруть нирки, які зважують і визначають їх об'єм шляхом занурення у рідину. 3. Співвідношення шарів нирок визначають стереометрично (методом точкового підрахунку). 4. Шматочки нирок фіксують у 10% розчині нейтрального формаліну, рідині Карнуа. Гістозрізи виготовляють на санному мікротомі. Фарбування проводять такими методиками: гематоксиліном та еозином, за Ван-Гізон, за Мікель-Кальво, за Браше, за Папом, за Мак-Манусом, за Стідманом. 5. Співвідношення структурних компонентів кіркової речовини визначають гістоморфометрично (методом точкового підрахунку). 6. Кількість нефронів визначали за формулою: N= 3 /2 K ´ Na b ´ Vn ´ Va 1/ 2 , де Na - кількість ниркових тілець на одиницю площі; Vа - загальний об’єм кіркової речовини; Vn - відносний об'єм ниркових тілець; К - коефіцієнт, що залежить від виду функції розподілення розміру ниркових тілець; b - коефіцієнт конфігурації, що залежить від форми об'єктів. 7. Гістозрізи переглядають під мікроскопом, проводять оцінку стану основних гістроструктур нирок, та аналізуючи стан мукополісахаридів і глюкопротеїдів. Аналізуючи одержані показники встановлюють ступінь негативного впливу радіації на організм великої рогатої худоби і вирішують питання про доцільність ведення скотарства в кожному оцінюваному господарстві. При цьому: тварин, у яких відношення маси обох нирок до маси тіла коливається в межах 0,24-0,48%, відносний об'єм кіркової речовини складає 60-66%, а відносний об'єм звивистих канальців становить не менше 58%, в той же час відносний об'єм інтерстицію та судин не перевищує 22,2%, а кількість нефронів, коливається в межах 3,5-4млн. і більше, вважають клінічно здоровими, а ведення скотарства в оцінюваному господарстві доцільним; - тварин, у яких відносний об'єм звивистих канальців становить менше 58%, в той же час відносний об'єм інтерстицію та судин перевищує 22%, а кількість нефронів є меншою 3,7млн. у 5-6 річних тварин, а також спостерігається накопичення PAS-позитивних речовин у стромі органу вважають частково пораженими впливом радіації, які потребують корекції обміну речовин і підсилення функції сечовидільної системи, а ведення скотарства в оцінюваному господарстві можливим при умові застосування препаратів, що корегують роботу органів сечовиділення, та препаратів, які сприяють виведенню радіонуклідів із організму. Ефективність заявленого способу та його переваги перед прототипом підтверджені прикладом конкретного виконання. Приклад 1 У колективних господарствах "Зоря" і "Перемога" та індивідуальному секторі Дубровицького та Сарненського районів Рівненської області, територія яких відноситься до третьої зони радіоактивного забруднення внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС, з метою оцінки негативного впливу радіації на організм було сформовано три вікових групи великої рогатої худоби: І група - 4-6 тижневі телята, II група - молодняк 18-22 місячного віку і III дорослі 5-6 річні тварини (не менше як по 5 тварин у кожній групі). Для контролю використовували тварин аналогічного віку та породи з благополучних щодо інфекційних хвороб господарствах Тернопільської та Львівської областей, де рівень радіації знаходився в межах природних фонових величин. Перед забоєм тварин зважували, вимірювали їх прижиттєвий радіаційний фон (гамма радіометром СРП 6801), вміст радіонуклідів у м’язах та паренхіматозних органах (радіометром РУГ-91 Адоні), визначали масу та об'єм нирок. Для гістологічних досліджень відбирали шматочки нирок, які фіксували в 10% розчині нейтрального формаліну, рідині Карнуа, з подальшою заливкою у парафін. Гістозрізи виготовляли за допомогою санного мікротому НПС-2, морфометрію проводили за Автандиловим (Г.Г. Автандилов. Медицинская морфометрия. - М.: Медицина. 1990 -384с.). Основні гістоморфометричні показники нирок, як дослідних, так і контрольних груп тварин подані в таблиці 1. Таблиця 1 Гістоморфометрична характеристика структурних компонентів кіркової речовини нирок Права Ліва Права 1кон. Ліва Права 2дос. Ліва Права 2кон. Ліва Права 3дос. Ліва Права 3кон. Ліва 1дос. Відносний Відносний об'єм об'єм збірних Відносний об'єм Ниркові тільця звивистих трубочок та інтерстицію та канальців. прямих судин. канальців. % % % % 6,13±0,69 57,93±0,34 13,82±0,31 22,13±0,30 6,11±0,12 58,12±0,44 13,73±0,31 22,04±0,35 5,98±0,13 58,05±0,36 14,04±0,25 21,92±0,24 6,05±0,11 58,53±0,39 13,94±0,27 21,48±0,16 5,92±0,075 58,77±0,28*** 10,76±0,19 24,55±0,42*** 5,74±0,061 58,39±0,12*** 11,25±0,19 24,62±0,32*** 5,83±0,083 63,13±0,20 10,91±0,13 20,13±0,20 5,63±0,12 62,81±0,23 11,35±0,24 20,21±0,18 5,67±0,047** 5б,91±0,32*** 9,68±0,19 27,74±0,29*** 5,62±0,078 56,89±0,37*** 10,01±0,21 27,48±0,27*** 5,37±0,08 62,38±0,29 10,23±0,19 22,02±0,28 5,46±0,07 62,39±0,35 10,04±0,25 21,1±0,23 Кількість нефронів. 3793991±34963,58 4069086±85765,56 3846113±100967,7 4094063±46262,06 4107749±112842 4144285±115927,8 4279513±91445,77 4377239±65116,13 4056510±20279,69*** 4057253±30929,14*** 4417221±48994,57 4443706±59932,31 *Р