Динамика активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы в крови сеголеток воблы при хроническом воздействии ионов кадмия

Автор: Рабаданова Амина Ибрагимовна, Мурадова Гульзия Руслановна, Чалаева Салимат Алиловна, Курбанова Сабият Исмаиловна, Абдуллаев Вагаб Рафикович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Научные сообщения и обзоры

Статья в выпуске: 2-2 т.18, 2016 года.

Бесплатный доступ

Изучена динамика активности аминотрансфераз (АЛТ и АСТ) и щелочной фосфатазы в крови сеголеток воблы при хронической интоксикации водной среды ионами кадмия. В разные сроки экспозиции рыб в водной среде с ионами кадмия (5, 15, 30 и 40 сутки эксперимента) обнаружено ингибирование щелочной фосфатазы и повышение активности аминотрансфераз, особенно АСТ. Полученные данные свидетельствуют о нарушении обмена белков и функции печени в условиях хронического действия ионов кадмия.

Кровь, сеголетки воблы, тяжелые металлы, кадмий

Короткий адрес: https://sciup.org/148204541

IDR: 148204541

Текст краткого сообщения Динамика активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы в крови сеголеток воблы при хроническом воздействии ионов кадмия

Антропогенное влияние на водные экосистемы постоянно возрастает. Это вызывает необходимость изучения ответных реакций гидробионтов и определение допустимых пределов таких воздействий. В результате усиливающегося антропогенного воздействия трансформированы экосистемы многих водоемов [5, 4, 16]. В настоящее время число поллютантов исчисляется тысячами и продолжает расти. Механизмы и скорость проникновения их через разные биологические барьеры и среды зависят от физико-химических свойств тяжелых металлов (ТМ), химического состава и условий внутренней среды организма. В результате взаимопревращений между поступившими в организм металлами или их соединениями и химическими веществами различных тканей и органов могут образоваться новые соединения металлов, обладающие иными свойствами и по-другому ведущие себя в организме. При этом пути превращения исходных соединений металлов могут быть различными в разных органах, вследствие особенностей обмена. Отдельные металлы могут избирательно накапливаться в определенных органах и длительно задерживаться в них. В результате накопление металла в том или ином органе может быть первичным или вторичным [7, 16].

К самым распространенным загрязнителям техногенной природы относятся ТМ, способные оказывать свое действие на все звенья метаболических путей, вызывая у гидробионтов состояние стресса – органического или физиологического расстройства, сопровождающегося нарушением обмена веществ [2, 9]. Одним из самых токсичных металлов является кадмий, который аккумулируется в организме преимущественно в почках и печени. Он накапливается в виде комплексов с белками, участвующих в ферментативных процессах. Попадая в организм извне, кадмий оказывает ингибирующее действие на целый ряд ферментов, разрушая их. Его действие основано на

связывании группы –SH цистеиновых остатков в белках и ингибировании SH-ферментов. Он может также ингибировать активность цинксодержащих ферментов, замещая цинк [2]. В современной научной литературе изучению токсического действия кадмия посвящено немало работ [2, 8, 9, 12]. Наиболее типичным проявлением отравления кадмием является нарушение процессов поглощения аминокислот, фосфора и кальция в почках. Показано, что нарушение процессов обмена в почках может привести к изменению минерального состава костей. В последнее время уделяется серьезное внимание разработке биохимической системы тестирования и биоиндикации водных экосистем [13]. Активными и специфическими эколого-биохимическими тестами в числе других является активность аминотрансфераз (АЛТ и АСТ) и ферментов с более широким спектром действия (щелочной фосфатазы).

Цель исследования: изучение биохимических параметров крови сеголеток воблы как маркеров степени нарушений метаболических процессов в организме рыб при действии ионов кадмия.

Экспериментальная часть. Работа выполнена на базе лаборатории физиологии человека и животных и ихтиологии Дагестанского государственного университета. В эксперименте использованы сеголетки воблы (Rutilus caspicus) массой 100-150 г., выращенные в прудах рыбоводного комбината Республики Дагестан, которые перед переброской в пруды для зимовки, отлавливались и переносились в аквариумы объемом 300 л с содержанием хлорида кадмия 0,25 мг/ дм3 (ПДК – 0,005 мг/дм3) [1]. Контролем служили рыбы, содержавшиеся в чистой воде. В плазме крови исследовали динамику активности щелочной фосфатазы и аминотрансфераз (АЛТ и АСТ) [3] в разные сроки экспозиции рыб в водной среде с ионами кадмия (5, 15, 30 и 40 сутки эксперимента). Полученные результаты подвержены вариационно-статистической обработке [6].

Результаты и их обсуждение. Результаты наших исследований предcтавлены в табл. 1 и на рис. 1. По полученным данным хроническое воздействие ионов Cd2+ вызвало значительное увеличение активности аминотрансфераз на всем протяжении эксперимента, характеризуемое волнообразной динамикой. На 5-е сутки воздействия хлоридом кадмия на сеголеток карпа отмечается резкое повышение активности ферментов (АЛТ в 3,0; АСТ – в 4,0 раза по отношению к контролю). Дальнейшее пребывание рыб в среде с ионами кадмия сопровождалось снижением активности обоих

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 18, №2(2), 2016

ферментов, особенно выраженным в отношении АЛТ. Таким образом, в нашем эксперименте наблюдается повышение активности аминотрансфераз сыворотки крови сеголеток карпа при хронической интоксикации водной среды ионами кадмия, сопровождающееся линейным повышением коэффициента де Ритиса (АСТ/АЛТ) до 1,4; 1,7; 2,5 и 2,0 на 5, 15,30 и 40-е сутки соответственно.

Таблица 1. Изменение активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы в крови сеголеток воблы при хронической интоксикации водной среды ионами кадмия

Показатели

Контроль

Дни экспозиции

5

15

30

40

шелочная фосфатаза

160,0±5,4

95,1±2,5

100,2±6,7

130,1±7,5

140,3±5,1

АЛТ

0,27±0,07

0,92±0,03

0,79±0,05

0,49±0,08

0,51±0,05

АСТ

0,35±0,05

1,4±0,7

1,3±0,4

1,2±0,02

1,0±0,03

коэфициент де Ритиса

1,3±0,1

1,4±0,4

1,7±0,2

2,5±1,1

2,0±0,04

Рис. 1. Динамика активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы при хронической интоксикации водной среды ионами кадмия

Активность щелочной фосфатазы под влиянием ионов кадмия прогрессивно снижается в течение опыта. На начальных этапах эксперимента (5-й и 15-й дни) активность ее угнетена ~ на 40%; к концу опыта (40-й день) – на 12,5%. Выявленные изменения в активности АСТ и АЛТ могут быть следствием метаболического стресса и окислительной модификации белков и липидов под влиянием ионов кадмия и других стрессоров. Они отражают развитие патологических изменений в печени и мышцах рыб.

О функциональном статусе печени можно судить и по коэффициенту де Ритиса, выступающего в качестве интегрального показателя изменений, обусловленного действием загрязняющего фактора среды [2]. Повышение коэффициента де Ритиса также указывает на активацию глюконеогенеза, который необходим для поддержания адекватного уровня глюкозы в условиях интоксикации и определяет направленность метаболических потоков в сторону преобладания катаболических реакций [10]. Наблюдаемое по нашим результатам повышение активности трансаминаз, и в особенности АСТ, при кадмиевой интоксикации организма рыб свидетельствует о гепатотоксическом действии кадмия и глубоких изменениях в клетке. Повышение активности АСТ в результате интоксикации может быть также связано с адаптивным синтезом фермента и с необходимостью удаления избытков ионов аммония при кадмиевой интоксикации. Отмеченное подавление активности аминотрансфераз свидетельствует об изменениях в регуляции белкового обмена в сторону увеличения содержания свободных аминокислот, в том числе и аспарагиновой, служащей субстратом для глюконеогенеза [11].

Снижение активности щелочной фосфатазы, участвующей в транспорте фосфора через мембрану клеток и являющейся показателем фосфорно-каль-циевого обмена, при действии ионов кадмия свидетельствует об их ингибирующем действии на активность энзима, что согласуется с литературными данными [7]. Механизм ингибирующего действия ионов металлов на каталитическую активность щелочной фосфатазы неоднозначны. Известно, что свинец и цинк могут конкурировать с субстратом за место связывания с активным центром. В то же время они могут взаимодействовать с различными группами белковой молекулы, находящимися вне активного центра, но влияющими на каталитические функции фермента [4, 6].

Выводы: наблюдаемое увеличение активности аминотрансфераз, а также ингибирование активности щелочной фосфатазы при действии ионов кадмия, возможно, является тонким механизмом, который организм использует при усилении или угнетении тех или иных процессов метаболизма, тем самым, адаптируясь к неблагоприятным условиям. Необратимость указанных изменений может быть связана с хроническими токсическими нагрузками на печень, как основной орган детоксикации ксенобиотиков у рыб.

Список литературы Динамика активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы в крови сеголеток воблы при хроническом воздействии ионов кадмия

  • Волошина, Г.В. Экологическая оценка состояния поверхностных вод реки Понура//Эколог. вест. Север. Кавказа. 2006. Т. 2. № 1. С. 118-122.
  • Заботкина, Е.А. Влияние кадмия на структурно-функциональное состояние иммунокомпетентных органов карпа/Е.А. Заботкина, Т.Б. Лапирова//Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов: Мат-лы Междунар. конфер., Петрозаводск, 6-9 сент. 2004. -Петрозаводск, 2004. С. 46-47.
  • Камышников, В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике 2 т. -Минск, Беларусь, 2007. С. 171-452.
  • Костров, В.П. Загрязнение металлами вод и рыбы Среднего Каспия/В.П. Костров, А.А. Пакарин//Тез. докл. -Астрахань, 1997. С. 430-431.
  • Котелевцев, С.В. Эколого-токсикологический анализ на основе биологических мембран/С.В. Котелевцев, С.Л. Стволинский, А.М. Бейм. -М.: Изд-во МГУ, 1986. 106 с.
  • Лакин, Т.Б. Биометрия. -М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
  • Леонова, Г.А. Токсическое действие соединений свинца на гидробионты и водоплавающих птиц (обзор)/Г.А. Леонова, И.С. Ломоносов, А.Н. Сутурин, А.О. Шепотько//Гидробиол. журн. 1992. Т. 28. №4. С. 68-72.
  • Линник, П.Н. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах/П.Н. Линник, Б.И. Лабиванец. -Л.: Гидрометиздат, 1986. 270 с.
  • Маляревская, А.Я. Динамика накопления тяжелых металлов и общего тиамина у рыб/А.Я. Маляревская, Ф.М. Карасина//Гидробиол. журнал. 1991. Т.27. №4. С. 69-74.
  • Медянцев, Э.П. Ионы металлов как эффекторы ферментов/Э.П. Медянцева, М.Г. Вертлиб, Г.К. Будников//Успехи химии. 1997. Т. 67(3). С. 252-260.
  • Мелякина, Э.И. Динамика содержания плазменного белка и белковых фракций в крови некоторых рыб в прудовых условиях//Биологическое разнообразие Кавказа: Мат-лы междун. конф. -Нальчик, 2006. С. 62-63.
  • Пурмаль, А.П. Антропогенная токсикация планеты//Сорос. образоват. журн. Химия. 1991. №1. С. 2-7.
  • Рослый, И.М. Биохимия и алкоголизм (VI): роль биохимических показателей плазмы крови в оценке метаболического статуса больных алкоголизмом/И.М. Рослый и др.//Вопросы наркологии. 2005. № 1. С. 59-68.
  • Рощина, О.В. Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб (на примере морского ерша): Автореф. дис. к.б.н. -М., 2010. 25 с.
  • Руднева, И.И. Эколого-физиологические особенности антиоксидантной системы рыб и процессов перекисного окисления липидов//Успехи совр. биол. -2003. Т. 123. № 4. С. 391-400.
  • Gopal, V. Effect of heavy metals on the brood protein biochemistry of the fish Cyprinus carpio and its use as a bioindicaten of pollution stress/V. Gopal, S. Parvathys, P.R. Balasubramanian//Environ. Monit. and Assess. 1997. V. 48, №12. Р.117-124.
Еще
Краткое сообщение