Влияние загрязнения водной среды ионами Pb2+, Сd2+ и сырой нефтью на накопление генетически индуцированных повреждений в эритроцитах рыб

В последние годы в исследованиях, связанных с оценкой генетической опасности агентов разной природы, вместо традиционных цитогенетических методов анализа хромосом применяют микроядерный тест, результаты которого характеризуют частоты хромосомных мутаций на уровне микроядер [3-6, 12, 13]. Микроядрами называют ядерные тельца, присутствующие дополнительно к основному ядру в интерфазной клетке. Они возникают в ходе митотического деления из ацентрических фрагментов хромосом либо из целых хромосом, которые не включаются в состав дочерних ядер. Анализ микроядер является быстрым и легким способом оценки цитогенетических повреждений, продуцируемых кластогенами, вызывающими эффект разрыва хромосом, а также анеугенами, повреждающими митотический аппарат [4-6, 12, 13, 15].

Объекты исследования. Основным объектом исследования были сеголетки (5-6 мес., массой 100-150 г) обоего пола карпа (Cyprinus carpio L.), отловленные из прудов Широкольского рыбокомбината в осеннее время перед их переброской в зимовальные пруды. Другим объектом исследования явились двухлетки красноперки (Scardinius erythrophthalmus L.) массой 15,5-25,5 г, отловленные в южной части Аграханского залива. Выбор объекта исследования связан с его доступностью и с тем, что карповые хорошо

Исмаилов Исмаил Абдушерифович, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии

Асадулаева Патимат Абдуллаевна, аспирантка переносят смену среды обитания, отличаются выносливостью к холоду и другим неблагоприятным условиям окружающей среды. С другой стороны, влияние токсикантов на молодь рыбы имеет более глубокие последствия, чем на старых рыб [11].

Постановка эксперимента. Эксперименты проводились в аквариумах объемом 250 л. В каждом аквариуме содержались по 15-20 рыб и создавались условия постоянного температурного и газового режима. В эксперименте использовались выжившие рыбы. Нами испытано влияние ацетата свинца в концентрации 0,5 мг/дм³ (ПДК для рыбохозяйственных водоемов – 0,1 мг/дм³); хлорида кадмия в концентрации 1,0 мг/дм³ (ПДК для рыбохозяйственных водоемов – 0,005 мг/дм³); сырой нефти в концентрации 0,5 мг/л (10 ПДК) [10]. Использовали нефть сырую – товарную Махачкалинскую. Кровь брали прокалыванием из хвостовой вены.

Метод учета микроядер. Определение уровней хромосомных мутаций в эритроцитах рыб проводили с помощью метода учета микроядер, используемого в исследованиях проблем экспериментального мутагенеза и экотоксикологии [4-6, 13]. При проведении микроядерного теста были использованы мазки крови рыб. Сущность метода заключается в учете микроядер, которые служат индикатором не только грубых поломок хромосом, но могут отражать существенные нарушения в структуре центромеров или аппарате клеточного деления. Статистическую обработку результатов проводили по t-критерию Стьюдента с использованием интегрированного пакета статистической обработки информации STATGRAPHICS [7].

Результаты и обсуждение. Наши данные по динамике клеток с микроядрами и двуядерных клеток на примере эритроцитов сеголеток карпа и двухлеток красноперки представлены в табл. 1, 2. Количество эритроцитов с микроядрами у контрольных сеголеток карпа составляло 0,67±0,19%, двуядерных клеток - 0,89±0,40%. Для двухлеток красноперки эти величины составили 0,17±0,01% и 2,00±0,03% соответственно. Известно, что уровни хромосомных мутаций в клетках (эритроцитах) рыб зависят от многих факторов (дозы токсикантов, температуры, длительности воздействия [4-6,16-18]. В условиях воздействия токсикантов нами отмечены высокие уровни генетически аберрантных клеток (в 1,4-7,3 раза выше), чем в контроле (табл. 1, 2). Несмотря на то, что при выбранных нами условиях эксперимента ионы Pb2+, Сd2+ и сырая нефть вызывали статистически значимое увеличение числа микроядер и двуядерных эритроцитов, в крови сеголеток карпа и двухлеток красноперки была выявлена кластогенная активность. Очевидно, это связано с условиями модельного эксперимента либо с сильными цитотоксическими эффектами токсикантов, приводящих к массовой клеточной гибели, в результате которой и происходит искусственное занижение клеток со следами хромосомных аномалий [1-3]. Вполне возможно, что специфическая среда содержания рыб в модельном эксперименте с токсикантами провоцирует изменения экспрессии некоторых генов, которые передаются эпигенетическим путем.

Таблица №1. Цитогенетические изменения в эритроцитах сеголеток карпа при загрязнении водной среды ионами Pb²⁺ и Cd²⁺ (М±m; n=10)

Таблица 2. Цитогенетические изменения в эритроцитах крови двухлеток красноперки при загрязнении водной среды сырой нефтью (М±m; n=10)

С помощью метода учета микроядер нами показано, что в периферической крови рыб, подвергшихся действию высоких концентраций ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти, частота встречаемости эритроцитов со следами хромосомных поломок значимо превышала уровень спонтанно возникающих мутаций на 5-е, 15е, 30-е и 40-е дни воздействия. При всех изучен -ных сроках воздействия токсикантов в популяции эритроидных клеток наблюдалось увеличение против нормы числа клеток с микроядрами и двуядерных клеток. Значительнее всего их увеличение имело место в случае воздействия сырой нефти, что можно объяснить многокомпонентно-стью ее состава и способностью аккумулировать другие поллютанты. Очевидно, что попадание тяжелых металлов и сырой нефти в больших концентрациях в водные экосистемы может быть фактором риска в плане развития отдаленных последствий их влияния на генетический аппарат гидробионтов.

Выводы: из полученных нами данных вытекает, что кроветворные клетки рыб могут быть использованы как удобные тест-системы для выявления цито- и генотоксических веществ, а также в цитогенетическом мониторинге водной среды, т.к. колебания уровня спонтанного и индуцированного мутагенеза могут отражать изменения степени загрязненности водной среды различными генотоксикантами. Для более обоснованной интерпретации полученных результатов к условиям реальной действительности представляют интерес исследования по комбинированному воздействию этих токсикантов на рыб.