Иммунологический подход
В дополнение к цитогенетическому подходу, характеризующему эффективность иммунной системы организма в отношении элиминации клеток с генетическими нарушениями, возможны развернутая оценка изменений иммунореактивности животного, исследование параметров иммунитета, таких как состав крови и гемолимфы, определение наличия антител в жидкостях организма, концентрации белков плазмы, перивисцеральной жидкости и гемолимфы, оценка динамики клеточного состава.
Основная функция иммунной системы состоит в поддержании постоянства внутренней среды организма. Иммунная система одна из самых лабильных, поэтому любые серьезные изменения в среде обитания влияют на функциональную активность иммунокомпетентных клеток. Значительные по величине и продолжительности неблагоприятные воздействия приводят к перенапряжению, истощению и рассогласованию в функционировании отдельных звеньев иммунитета и, как следствие, к развитию иммунодефицита. Все иммунологические тесты по оценке иммунного статуса млекопитающих дают информацию о трех основных клеточных популяциях иммунной системы. К ним относятся: 1) фагоцитирующие клетки, обеспечивающие захват и переваривание чужеродных или измененнных собственных клеточных структур; 2) Т-лим-фоциты, регулирующие взаимодействие клеток внутри системы с помощью цитокинов; они осуществляют распознавание и уничтожение генетически чужеродных и измененных клеток организма, дают сигнал В-лимфоцитам к продукции антител; 3) В-лим-фоциты, продуцирующие антитела иммуноглобулиновой природы, которые нейтрализуют действие чужеродных агентов и облегчают фагоцитоз.
Иммунологический подход при оценке состояния окружающей среды заключается в изучении изменений врожденного и приобретенного иммунитета у беспозвоночных и позвоночных животных.
Предлагается использовать параметры иммунитета животных как критерий состояния организмов, их популяций и сообществ экосистем в норме и при техногенном воздействии.
Широко изучаются реакции врожденного иммунитета рыб, иглокожих, ракообразных, моллюсков, насекомых, червей. Показано, что врожденный иммунитет низших позвоночных и беспозвоночных животных во многом подобен таковому у млекопитающих и представляет собой совокупность реакций неспецифической антимикробной защиты, которая действует практически без латентного периода, с высокой эффективностью и избирательностью распознавания «своего» и «чужого». Антимикробные белки фагоцитов, гемоцитов и жидких сред организмов являются физиологически активными веществами, участвующими в реализации и обеспечении взаимодействия защитных реакций при фагоцитозе, воспалении и стрессе. К фагоцитам позвоночных животных относят нейтрофилы, эозинофилы, моноциты и макрофаги; у беспозвоночных животных — это гемоциты и амёбоциты. Перечисленные клетки объединены в общий функциональный тип вследствие наличия у них ряда общих структурно-метаболических свойств и стереотипности поведения в фагоцитарном процессе. Биохимическая специализация фагоцитов заключается в присутствии у них развитого лизосомального (гранулярного) аппарата, где депонируются физиологически активные вещества антибиотического действия.
Ведущую роль в уничтожении микроорганизмов играет группа катионных белков, таких как миелопероксидаза, лактоферрин, эластаза, катепсин G, лизоцим, дефенсины. Катионные полипептиды которые осуществляют первичную защиту от инфекций и ухудшения условий среды обитания, представлены в природе от простейших животных до человека. При ухудшении условий среды обитания или при атаке чужеродных агентов в целомической жидкости беспозвоночных и в сыворотке крови позвоночных животных происходит резкое нарастание фагоцитирующих клеток и, как следствие, антимикробных белков и катионных полипептидов, которые осуществляют нейтрализацию стресса или гибель внедрившихся чужеродных агентов. Изучение динамики реакций врожденного иммунитета у водных животных, например определение концентрации гемоцитов и лизоцима, обнаружение новых белков в сыворотке и целомической жидкости, определение наличия специфических антител и сравнение этих параметров с нормой позволяет сделать выводы об изменении условий среды обитания или появлении заболеваний у животных.
Исследование параметров иммунологического статуса водных животных (рыб, моллюсков, морских звезд) в зависимости от изменений условий среды обитания, развития заболеваний или антигенного воздействия показало увеличение количества макро-фагоподобных клеток, концентрации лизоцима и, как следствие, появление в жидкостях организмов новых цитотоксических белков и антимикробных пептидов.
Предложенная методология биотестирования пригодна для оценки любой наземной и водной экосистемы по тест-функциям растений и животных. Тестирование позволяет определять состояние живых организмов по комплексу морфологических, генетических, физиологических, биохимических, биофизических и иммунологических параметров. Используемый набор методов исследования и тестов охватывает разные стороны индивидуального развития организма, обеспечивая интегральную оценку состояния биоты и качества среды в целом.
Методы биотестирования просты, относительно недороги, пригодны для широкого применения и дают возможность оценивать качества природной среды при всем многообразии экологических изменений.