Иммуногематологические механизмы адаптации организма к изменению экологической ситуации

Местом проведения исследования стали кафедра экологии ИББМ; Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН 
Руководитель исследования: Романова Елена Борисовна д.б.н., профессор кафедры экологии ИББМ 

Рабочая группа:  

– Плотникова Валерия Дмитриевна, аспирант кафедры экологии; 
– Нечупей Екатерина Юрьевна, студент кафедры экологии. 

Цель исследования: изучить адаптивные реакции системы крови природных популяций амфибий и рептилий в естественных условиях среды и на урбанизированных территориях. 

Описание исследования:  

Исследование направлено на изучение механизмов иммунной защиты природных популяций амфибий и рептилий, находящихся под воздействием комплекса биотических и абиотических факторов среды (инфекций, гемопаразитов, загрязняющих веществ, температуры) в естественные периоды жизненной активности. Исследование носит фундаментальный характер и представляет важный шаг на пути к детальному исследованию иммуногемопоэза животных в постоянно изменяющихся условиях среды обитания. Изучение иммуногематологических показателей представителей герпетофауны способствует выявлению характеристик популяционного гомеостаза, обеспечивающего выживание и существование животных в условиях антропогенного средового стресса. 

Прикладной аспект исследования связан с дальнейшим развитием комплексного подхода к аутэкологической оценке иммунного статуса природных популяций амфибий и рептилий. 

Используемые методы:  

– гидрохимический анализ водных объектов; 

– гематологические методы анализа; 

– оценка лейкоцитарного профиля крови; 

– окислительная модификация белков; 

– цитометрические и кариометрические методы; 

– оценка индексов центрального (тимуса) и периферических (селезенки, печени) органов иммунной системы; 

– микроядерный тест; 

– оценка циркулирующих иммунных комплексов; 

– оценка зараженности рептилий и амфибий внутриэритроцитарными паразитами;  

– статистические методы. 

Микрофотография трофозоита гемопаразита Haemogregarina spp., обнаруженного в эритроцитах крови озерных лягушек популяции оз. Силикатное (г. Нижний Новгород, заречная часть). В рамках исследования изучается характер адаптивного ответа и реакция иммуногематологических показателей организма хозяина при заражении гемопаразитами  

Дендрограмма иерархической кластеризации водных объектов Нижегородской области, в которых были собраны амфибии, позволяющая сгруппировать водоемы на основе сходного гидрохимического состава и выделить кластеры, в каждом из которых содержались объекты с близкими показателями химического загрязнения среды  

В рамках исследования изучается изменчивость количественного и качественного состава лейкоцитов и эритроцитов, что является информативным показателем участия системы крови озерных лягушек в адаптации организма к условиям, возникающим при химическом загрязнении водной среды  

Клетки крови Testudo horsfieldii: а– эритроцит; б – тромбоцит; в – гетерофил; г – эозинофил; д – базофил; е – моноцит; ж – лимфоцит  

Клетки крови Chelonoidis carbonarius: а – эритроцит; б – тромбоцит; в – гетерофил; г – эозинофил; д – базофил; е – моноцит; ж – лимфоцит  

Лейкоцитарные клетки крови видов черепах из разных семейств: А –Chelodina siebenrocki (Chelidae), Б – Apalone ferox (Trionychidae), В – Graptemys nigrinoda (Emydidae) 

По гематологическим препаратам изучается вариабельность кариоцитометрических параметров клеток крови разных видов черепах (сухопутных и с полуводным образом жизни), обитающих в естественных природных биотопах, урбанизированной территории и в неволе.

График рассеяния сухопутных черепах Самарского зоопарка в пространстве главных компонент по совокупности показателей лейкоцитарного профиля, позволяющий визуализировать количественно-качественные изменения в иммунологических показателях крови рептилий в условиях неволи  

Для уточнения реакции иммунной системы амфибий в условиях сильного загрязнения среды обитания исследуются интегральные показатели лимфомиелоидных органов (тимуса, селезенки, печени, почек, гонад). На рисунке показано изменение индексов некоторых органов озерных лягушек по градиенту ухудшения условий водной среды обитания 

В рамках исследования проводится оценка цитогенетических показателей микроядерным тестом, основанном на особенности пролиферирующих клеток (в первую очередь эритроцитов разной степени созревания) под воздействием мутагенов образовывать особые ядерные структуры – микроядра (а – оформленные; б – прикрепленные; в – разрыхленные; г – палочковидные), формирующиеся в процессе нарушений генетического материала, что имеет не только практическую значимость, связанную с оценкой качества среды путём биоиндикации, но и способствуют получению характеристик популяционного гомеостаза, определяющего выживание животных в условиях нарастающей антропогенной нагрузки. 

Публикации на основе исследования:

1. Романова Е. Б., Плотникова В. Д., Бакиев А. Г., Горелов Р. А. Оценка функциональной активности иммунных реакций и индексов органов озерных лягушек (Pelophylaxridibundus(Amphibia: Ranidae), зараженных гемопаразитами // Принципы экологии. 2025, № 1. С. 66–77. DOI: 10.15393/j1.art.2025.15862 
2. Romanova E. B., Plotnikova V. D.,RyabininaE. S. Comparative Immunohematological Profile of Pelophylax ridibundus and P. lessonae (Amphibia: Ranidae) Infected with Hemoparasites // Biology Bulletin. 2024. Vol. 51, No. 10. Р. 3189–3196. DOI: 10.1134/S1062359024701966 
3. РомановаЕ. Б., Бакиев А. Г., Горелов Р. А. Адаптивные реакции крови средиземноморской черепахи Никольского Testudo graeca nikolskii Ckhikvadze et Tuniyev, 1986 (Testudinidae, Reptilia) // Современная герпетология. 2024. Т. 24, вып. 3/4. С. 163–170. https://doi.org/10.18500/1814-6090-2024-24-3-4-163-170 
4. Romanova E. B.,LukoninaS. A., Ryabinina E. S., Plotnikova V. D. Ecological and Physiological Analysis of Immune Responses of Pelophylax ridibundus and P. lessonae (Amphibia: Ranidae) in Anthropogenically Transformed Territories // Biology Bulletin. 2023. Vol. 50, No. 10. Р. 2719–2729. DOI: 10.1134/S1062359023100242 
5. Romanova E.B.,SolomaykinE.I., Bakiev A.G., Gorelov R. A., Klenina A. A. Adaptive reactions of the blood system of Elaphe dione, Natrix natrix, and N. tessellata (Reptilia: Colubridae) // Biology Bulletin. 2023. Vol. 50, iss. 10. Р. 2603–2610. DOI: 10.1134/S106235902310014X 
6. РомановаЕ.Б., Столярова И.А., Бакиев А.Г., Горелов Р.А. Популяционно–экологические аспекты адаптивных реакций системы крови Emys orbicularis (Reptilia: Emydidae) при инвазии // Принципы экологии. 2022. № 4. С. 76–91. Doi: 10.15393/j1.art.2022.12862   
7. The leukocyte blood composition ofEmys orbicularisand Mauremys capsica (Reptilia: Testudines: Emydidae, Geoemydidae) at syntopy // Biology Bulletin. 2022. Vol. 49, no. 10. Р. 1923–1930. DOI: 10.1134/S1062359022100375. 
8. Romanova E.B.,RyabininaE.S., Lyapkov S.M. Body Size, Age, Phenetic, Morphophysiological, and Cytogenetic Characteristics of Pelophylax ridibundus (Amphibia, Ranidae) Populations Inhabiting Polluted Thermal Reservoirs of Kamchatka // Biology Bulletin. 2021.Vol. 48, No. 7. Р. 1004–1016 DOI: 10.1134/S1062359021070256 
9. Romanova E. B.,RyabininaE. S., Boryakov A. V. Heavy Metal Accumulation in the tissues and organs of Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771) and Pelophylax lessonae (Camerano, 1882) (Amphibia: Ranidae) inhabiting the waterbodies of Nizhny Novgorod // Biology Bulletin. 2021.Vol. 48, No. 10. Р. 130–137. DOI: 10.1134/S1062359021100228 
10. Романова Е. Б.,СоломайкинЕ. И., Бакиев А. Г., Горелов Р. А. Лейкоцитарный состав крови ужа обыкновенного (Serpentes: Colubridae) Мордовского государственного заповедника (Россия) Natrix natrix // Современная герпетология. 2021. Т.21. № ½. С. 18–29. DOI: 10.18500/1814-6090-2021-21-1-2-18-29 
11. Романова Е. Б.,ШаповаловаК.В., Рябинина Е.С. Сравнительный анализ окислительной модификации белков сыворотки крови как оценка адаптации озерных и прудовых лягушек (Amphibia: Ranidae) Нижегородской области к разным гидрохимическим условиям среды // Проблемы региональной экологии. 2020. №1. С.5–11. DOI:10.24411/1728-323X-2020-11005   
12. Romanova E.B.,Ryabinina E.S. Cytogenetic effects of comlex pollution of water bodies of the Nizhni Novgorod region // Opera Med. Physiol. 2020. Vol. 6 (1). P. 20–26. http://operamedphys.org/content/cytogenetic-effects-complex-pollution-water-bodies-nizhni-novgorod-region