Свинец относится к наиболее распространенным и токсичным загрязнителям водной среды, представляющим угрозу для обитателей водных экосистем [5]. Свинец проникает в организм рыб, преодолевая жаберный и кишечно-желудочный барьеры. Отсутствие в организме рыб естественных факторов, нейтрализующих действие свинца, провоцирует метаболический стресс, который сопровождается истощением энергетических и пластических ресурсов, необходимых для процессов жизнедеятельности и роста рыб [3].
Свинец способен образовывать в организме стойкие депо, преимущественно в печени и костях (80–90 %). Заменяя кальций в костях, он является постоянным источником длительного отравления рыб. Образование комплексов «энзим – свинец» приводит к блокаде ионных каналов и нарушению механизмов активного транспорта ионов. Под воздействием свинца в крови рыб обнаружено снижение оксигемоглобина, увеличение дезокси- и метгемоглобина, активация процессов перекисного окисления липидов [8].
Перекисное окисление липидов (ПОЛ) – является неспецифическим ответом клетки на любое экстремальное воздействие и компонентом пускового механизма перестройки метаболизма в неблагоприятных условиях [2]. Важная роль в адаптации гидробионтов к экстремальным факторам среды принадлежит состоянию антиоксидантной системы рыб [11]. Вместе с тем существует генетически закрепленное расслоение видов рыб по характеру переживания воздействия различных токсикантов. Ранее показана высокая толерантность карповых, по сравнению с осетровыми рыбами, к воздействию нитритов [9].
В этой связи изучение видоспецифических особенностей состояния окислительно-антиоксидантной системы мышечной ткани рыб, играющей важную роль в процессах адаптации при воздействии экстремальных факторов, представляет большой интерес.
Целью наших исследований явилось сравнительное изучение показателей окислительно-антиоксидантной системы мышечной ткани молоди осетра и карпа при воздействии солей свинца.
Материалы и методы исследования
В модельных экспериментах хронической свинцовой интоксикации использовали молодь двух видов рыб: русского осетра (Acipenser gueldenstaedti brant) и карпа (Cyprinus carpio L.). Опыты проводили в аквариальных условиях. В аквариумах, емкостью 15 литров поддерживали необходимый кислородный и температурный режим. После предварительной акклиматизации рыб в емкости добавляли необходимые объемы исходного раствора ацетата свинца. Содержание свинца в емкостях составило 1,0 мг/л, что превышает значения значения ПДК в 10 раз. Использованная концентрация свинца не оказывала остролетального действия. Длительность опытов составляла 15 суток. На 5-е и 15 сутки в мышечных гомогенатах молоди рыб определяли содержание малоновогодиальдегида (МДА) [1], активность каталазы [6] и суммарную антиоксидантную активность [4]. Контролем служила молодь рыб, не подвергавшаяся воздействию свинца. Достоверность различий оценивали параметрическими методами по t-критерию Стьюдента [7].
Результаты исследования и их обсуждение
Из наших данных следует, что интактные рыбы характеризуются определенным стационарным уровнем величин окислительно-антиоксидантной системы. В мышечной ткани у русского осетра, по сравнению с карпом, выше уровень содержания МДА, активность каталазы и суммарная антиоксидантная активность (таблица).
В опытных емкостях с содержанием молоди осетра в течение первых пяти суток не отмечена гибель рыб. Токсическое действие свинца с незначительным летальным исходом проводилось на 5-е сутки. На 15 сутки летальность русского осетра составила 30 %. В емкостях, где содержали молодь карпа, по истечении 5-ти и 15-ти суток, не была отмечена смертность рыб.
Первичной мишенью действия большинства токсикантов являются мембраны клеток. Структурно-функциональная целостность клеточных мембран оказывает существенное влияние на метаболический статус клеток, определяя устойчивость организма в целом к воздействию экстремальных факторов.
Показатели окислительно-антиоксидантной системы мышечной ткани молоди русского осетра и карпа в различные сроки воздействия ацетата свинца (M ± m, n = 40)
|
Объект исследования |
Показатели |
Контроль |
Длительность экспозиции (сут) |
|
|
5 |
15 |
|||
|
Русский осетр |
МДА |
51 ± 1,7 |
50 ± 0,9 |
170 ± 2,2* |
|
Каталаза |
0,51 ± 0,037 |
0,3 ± 0,05* |
0,77 ± 0,32* |
|
|
ОАА |
73,2 ± 0,68 |
100,0 ± 3,1* |
56,6 ± 0,8* |
|
|
Карп |
МДА |
36,5 ± 1,2 |
35,1 ± 1,5 |
53,5 ± 3,2* |
|
Каталаза |
0,485 ± 0,09 |
0,489 ± 0,08 |
0,404 ± 0,6 |
|
|
ОАА |
37,2 ± 2,4 |
30,5 ± 2,3 |
48,1 ± 1,9* |
|
Примечание. *– достоверные различия по сравнению с контролем.
Состояние перекисного окисления липидов, которое оценивали по содержанию эндогенно образующегося в мышечной ткани рыб МДА в условиях свинцовой интоксикации на ранних сроках экспозиции, свидетельствует о включении компенсаторных механизмов, сдерживающих пероксидацию липидов мембран. Содержание МДА у осетра и карпа на 5-е сутки экспозиции рыб в присутствии свинца не превышает уровень значений контроля. Сдерживание процессов ПОЛ осуществляется системой антиоксидантной защиты, представленной ферментным и неферментным звеньями. Нами выявлено повышение суммарной антиоксидантной активности (на 36,9 %) в тканях осетра и незначительное ее снижение (на 16,2 %) у карпа. Вместе с тем, у молоди осетра, в отличие от карпа, при свинцовой интоксикации снижается (на 40,0 %) активность каталазы, что свидетельствует об угнетении ферментативного звена антиоксидантной защиты.
Действие свинца, продолжительностью 15 суток приводит к активации ПОЛ в мышечной ткани осетра и карпа, о чем свидетельствует накопление МДА. Причем образование его у осетра более значительно (повышение в 3,5 раза), чем у карпа. В эти сроки экспозиции суммарная антиоксидантная активность молоди осетра снижается против значений контроля на 21,9 % и повышается на 29,7 % – у карпа. Обращает внимание значительное повышение (на 60,0 %) активности каталазы в мышечной ткани русского осетра. У карпа, напротив, имеет место незначительное снижение (на 16,7 %) активности каталазы. Ранее в хронических экспериментах показано, что повышение активности каталазы на фоне значительной активации ПОЛ в тканях осетра имеет место и при более высоких нагрузках свинца [10]. Возможно, что причиной повышения активности каталазы осетра является значительный выход фермента из клеточных органелл при гомогенизации ткани в результате лабилизации клеточных мембран и деструктивных процессов мышечной ткани.
Полученные данные позволяют сделать заключение, что механизм патогенеза свинцовой интоксикации мышечной ткани осетра отличается от карпа. Отмеченная смертность молоди осетра на ранних сроках воздействия свинца, активация ПОЛ, снижение суммарной антиоксидантной активности свидетельствуют о большей чувствительности осетра к свинцовой интоксикации, по сравнению с карпом.
Статья подготовлена при поддержке Министерства образования и науки РФ, соглашение № 14.В37.21.0192.