Влияние нефти, бурового раствора и тяжелых металлов на кислую пептид-гидролазную активность скелетных мышц рыб

Нефть, нефтепродукты и тяжелые металлы на современном этапе являются одними из основных загрязнителей природных водоемов. Для анализа состояния водных экосистем при возрастающем антропогенном прессе приоритетом считается осуществление эколого-биохимического мониторинга. Протеиназы участвуют на первом, ключевом этапе мобилизации белковых резервов клетки, в биогенезе многих ферментов, ограниченном протеолизе, синтезе гормонов и других пептидов, во внемикросомальных реакциях детоксикации поллютантов, фагоцитозе, апоптозе [4, 6]. Контролируя концентрацию основных биорегуляторов, они по существу определяют весь характер метаболизма.

Целью настоящей работы явилось изучение влияния загрязнения водной среды нефтью, буровым раствором и тяжелыми металлами на активность кислой пептид-гидролазы скелетных мышц рыб.

Материал и методика. Объектами хронических модельных опытов служили

Магомедгаджиева Джамилат Набижулаевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и гистологии молодь кутума (Rutilus frisii kutum) и каспийского бычка-кругляка (Neogobius melanostomus affinus), сеголетки карпа (Cy-prinus carpio) и двухлетки воблы (Rutilus ruti-lus caspicus). Рыб содержали в аквариальных условиях, кормили живым трубочником Tubirex tubirex. В качестве токсикантов использовали сырую нефть (0,5 и 1,0 мг/л), буровой раствор (0,5 г/л), хлорид кадмия (0,25 мг/л) и ацетат свинца (0,5 мг/л). Растворы в аквариумах обновлялись через каждые трое – пять суток для поддержания необходимой концентрации. Контрольные рыбы содержались в чистой воде. Кислую пептидгидролазную активность определяли в 1% водных гомогенатах белой мышечной ткани модифицированным методом Ансона по гидролизу 2% р-ра гемоглобина в 0,2 М буфере по Лурье (рН 3,8) и выражали в мкг тирозина на 1 мг белка ферментного препарата за 60 мин инкубации [1]. Пробы инкубировали при температуре тела рыб 20-230С. Общий белок определяли фотоколориметрически по Лоури [7]. Данные статистически обработаны методом малой выборки [2].

Результаты и обсуждение. Показано увеличение кислой пептид-гидролазной активности скелетных мышц рыб при продолжительном воздействии испытанных токсикантов и межвидовые различия в реагировании системы внутриклеточного протеолиза рыб. Динамика кислой пептид-гидролазной активности мышечной ткани кутума при воздействии нефти носит фазовый характер, с тенденцией к повышению активности на

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 11, №1(2), 2009

10-е сутки опыта (на 38,7 и 46,5% при концентрациях нефти 0,5 и 1,0 мг/л соответственно), с затухающей амплитудой на 20-е сутки. При пролонгированной интоксикации активность фермента увеличивается и к 70-м суткам превышает контрольные значения на 12,8 и 31,6% при концентрациях нефти в среде 0,5 и 1,0 мг/л. При влиянии бурового раствора (0,5 г/л) на бычка кругляка наблюдается повышение активности кислой пеп-тид-гидролазы в гомогенатах белой мышечной ткани на 40,1; 38,5; 67,8% по сравнению с контролем, соответственно на 10, 20 и 30-е сутки пребывания рыб в среде с загрязнителем (рис. 1).

-10

-20

-30

-40

0,5 мг/л

нефть

1,0 мг/л              0,5 г/л

нефть                    БР

активность кислой пептид-гидролазы  общий белок

10-й день     20-й день     30-й день     70-й день

Рис.1. Динамика кислой пептид-гидролазной активности и общего белка (в % по отношению к контролю) в мышечной ткани рыб при воздействии нефти (кутум) и бурового раствора (бычок-кругляк)

При хроническом воздействии тяжелых металлов для карпа и воблы характерна достоверная активация кислой протеиназы в течение всего опыта, что более выражено в условиях кадмиевой интоксикации, чем свинцовой. На начальных этапах (5, 15-е сутки) у рыб из аквариумов с ионами Cd2+ наблюдается увеличение кислой пептид- гидролазной активности в 2-3 раза по сравнению с контролем (на 169,2; 143,0% - у карпа и 216,7; 100,3% - у воблы). Под влиянием ионов Pb2+ активность кислой протеиназы у рыб превышает таковую в контроле на 39,0; 92,3% - у сеголеток карпа и на 159,7; 172,2% - у двухлеток воблы, соответственно к 5, 15-м суткам экспозиции (рис. 2).

активность кислой пептид-гидролазы    общий белок

5-й день     15 день 30-й день     40-й день

Рис. 2. Динамика кислой пептид-гидролазной активности и общего белка (в % по отношению к контролю) в мышечной ткани карпа и воблы при воздействии ионов кадмия и свинца

К 30, 40-м суткам под влиянием ионами Cd2+ и Рb2+ активность фермента снижаться почти в 2 раза, по сравнению с началом эксперимента, хотя ее значения остаются выше контрольных. Это может быть связано с ингибирующим действием тяжелых металлов (например, путем блокирования активных ферментных группировок (SH- и NH2-)) и снижением адаптивных возможностей организма рыб [9]. Загрязнение водной среды ионами Cd2+, Pb2+ и буровым раствором приводит к снижению содержания общего белка в скелетных мышцах рыб (не более чем на 23%), только на 20-е сутки под влиянием бурового раствора отмечено незначительное увеличение общего белка (на 6%). При хроническом воздействии нефти у кутума выявлены фазовые изменения общего белка: его снижение на 10-е сутки опыта (до 30%) сменяется увеличением на 20-е сутки (в среднем на 7%) относительно контроля и вновь уменьшением на 70-е сутки (на 14,0 и 16,3% при концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л) (рис. 1, 2). Повышение белка может быть вызвано усилением синтеза стрессовых белков, накоплением стабильных метаболитов окислительной модификации аминокислот, индукцией высокомолекулярных белков [5, 8].

Выводы: обнаруженные нами изменения кислой пептид-гидролазной активности, возникшие по причине окислительного стресса, отражают взаимодействие двух процессов – поражения и компенсаторноадаптивного ответа биологической системы. Наблюдаемые адаптивные перестройки белкового обмена в условиях загрязнения водной среды свидетельствуют о высокой лабильности тканевых белков, что согласуется с литературой [3, 4, 9]. Считаем возможным использование данного биохимического теста в комплексном биомониторинге водоемов.