Дозои хронозависимое влияние свинца на выживаемость и состояние окислительно-антиоксидантной системы молоди русского осетра (Acipenser gueldenstaedti Brant)

выживаемость, малоновый диальдегид, катала- и поэтому отличается наибольшим накоплением металлов в своем организме. Эти обстоятельства выдвигают проблему загрязнения водоемов на одно из первых по экологической значимости мест, несмотря на то, что уровень содержания тяжелых металлов в гидросфере ниже, чем нефтепродуктов, ПАБ и других токсикантов [6]. Свинец относится к наиболее токсичным тяжелым металлам, загрязняющим среду обитания [8]. Он способен образовывать в организме стойкие депо, преимущественно в печени и костях (80-90%). Коварным последствием действия свинца является его способность заменять кальций в костях, являясь постоянным источником отравления в течение длительного времени. Огромную опасность свинец и его соединения представляют для обитателей водной среды. У рыб, в первую очередь, с токсикантом соприкасаются жабры и желудочно-кишечный тракт [4]. Являясь сильным энзиматическим ядом, свинец образует необратимые комплексы «энзим – свинец», что 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 перекисного окисления липидов [2].

Цель работы: изучение дозо- и хроноза-висимого влияния свинца на выживаемость, развитие и показатели окислительно-антиоксидантной системы молоди русского осетра (Acipenser gueldenstaedti Brant).

Материалы и методы исследования . Эксперименты проводили на молоди русского осетра в аквариумах емкостью 15 литров, где поддерживался необходимый кислородный и температурный режим. После предварительной акклимации рыб в опытные емкости добавляли возрастающие концентрации свинца (4,2; 8,4; 16,8 и 25,0 мг/л). Контролем служили рыбы, содержавшиеся в чистой воде. Продолжительность эксперимента составила 30 дней. За экспериментальными объектами осуществляли визуальное наблюдение, отмечали особенности развития и поведенческие реакции. В определенные сроки инкубации (1, 5, 10 и 15 суток) необходимое для анализа число рыб (по 7 особей) извлекали из аквариума. Тушки рыб использовали для приготовления гомогенатов, в которых определяли содержание малонового диальдегида (МДА) [1], суммарную антиоксидантную активность (САА) [3] и активность каталазы [5]. Экспериментальные результаты подвергали статистическому анализу, достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента.

Результаты и их обсуждение. Наши опыты показали, что использованные дозы свинца не являются остролетальными. Предельно допустимые концентрации свинца для рыб варьируют в зависимости от вида и возраста рыб в следующих предела 0,1-10 мг/л. В течение первых двух суток в емкостях с возрастающей концентрацией свинца не отмечена гибель рыб. На 3-и сутки только в аквариуме с высоким содержанием свинца (25,0 мг/л) выявлена 100% гибель молоди. Очевидно, для проявления летального действия свинца необходимо время, в течение которого токсикант накапливается в достаточном количестве в тканях и оказывает необратимые патологические изменения несовместимые с жизнью.

Основными путями прохождения тяжелых металлов в организм рыб являются жабры и пищеварительный тракт, а к органам, в которых происходит значительное накопление свинца, относятся печень, почки и жабры [6]. На 5-е сутки воздействия свинца независимо от его концентрации в среде во всех опытных емкостях наблюдали незначительную гибель молоди. При продолжительном воздействии свинца смертность рыб нарастала и на 10-е сутки составила 20%; 35%; 60% и 70%, обнаруживая положительную корреляцию от содержания в среде тяжелого металла (4,2; 8,4; 16,8 и 25,0 мг/л). На 15-сутки летальность рыб носила также дозозависимый характер и составила 30%; 50%; 70% и 80% соответственно. После 20 суток экспозиции гибель молоди была 100% только при высокой концентрации свинца (25 мг/л). В остальных емкостях дальнейших потерь молоди не наблюдали, и выживаемость рыб к 20 суткам составила 70%; 50% и 20%.

Таблица 1. Содержание МДА в тканях рыб (нМоль/л) при воздействии различных концентраций свинца

Примечание: здесь и далее: «_*» – достоверность различий по отношению к контролю

Начиная с 20 дня инкубации у оставшихся в живых рыб отмечали аномалии развития – искривление позвоночника, значительное в хвостовой части рыб, что является результатом перерождения костной ткани, нарушения обмена кальция и замещения его ионами свинца. У рыб наблюдали нарушение локомоций, гипервозбудимость, появление манежных движений, что свидетельствует о нейротоксическом действии свинца. Наряду с этими изменениями отмечали отставание в развитии, снижение массы тела (до 50%), подавление пищевых рефлексов. На основании вышеизложенного можно сделать заключение о высокой токсичности свинца для молоди русского осетра.

Вместе с тем имеют место внутривидовые особенности реакции рыб на воздействие свинца. Так, несмотря на развитие тяжелой формы катаболического стресса, нейротоксические и морфодегенеративные процессы, значительное число особей молоди рыб русского осетра выдерживают свинцовую нагрузку в течение относительно продолжительного времени, что свидетельствует о вовлечении в общую реакцию организма на свинцовую интоксикацию защитных механизмов. Важная роль в формировании адаптационно-компенсаторных реакций организмов принадлежит окислительноантиоксидантной системе. Изучение показателей этой системы в условиях длительного воздействия свинца на молодь рыб показало, что в первые сутки экспозиции, независимо от количества свинца в среде, не происходит заметной активации ПОЛ и накопление МДА. При этом, несмотря на подавление активности антиперекисного фермента каталазы, суммарная антиоксидантная активность повышается. Эта реакция сохраняется при всех использованных нагрузках свинца.

Таблица 2. Суммарная антиоксидантная активность в тканях рыб (мг%) при воздействии различных концентраций свинца

На 5 сутки при воздействии возрастающих концентраций свинца (4,2; 8,4; 16,8 и 25,0 мг/л) значительно увеличивается количество МДА (почти в 4 раза при 16,8 мг/л), снижается уровень САА, что свидетельствует о развитии окислительного стресса. Проявление окислительного стресса в условиях интоксикации водной среды ионами свинца обнаружено у других видов рыб [7]. Вместе с тем в наших опытах адекватно активации ПОЛ происходит повышение активности каталазы, что можно рассматривать как защитно-приспособительную реакцию, направленную на сдерживание пероксидации липидов клеточных мембран. Инкубация молоди рыб в течение 10 суток характеризуется дальнейшим подъемом МДА, наиболее значительным при нагрузке свинца

8,4 мг/л. В этот период, по сравнению с контрольными значениями, сохраняется более низкий уровень САА, однако активность каталазы высокая и превышает значения контроля в 2,0 и 1,5 раза при содержании свинца 4,2 и 8,4 мг/л. Продолжительная до 20 суток экспозиции молоди сопровождается снижением уровня МДА по сравнению с предыдущими этапами инкубации, однако при содержании свинца 4,2 мг/л остается выше значений контроля. Это происходит на фоне подавления САА, а также снижения активности каталазы, что, на наш взгляд, указывает на срыв адаптационно-компенсаторных механизмов, обеспечивавших выживание рыб в условиях токсической нагрузки.

Таблица 3. Активность каталазы в тканях рыб (мкМоль Н 2 О 2 /г ткани / мин) при воздействии различных концентраций свинца