ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2014, том 54, № 1, с. 87-96
УДК 597.5.574.6
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЁРЫ АДАПТАЦИИ У ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ ЭСТУАРИЕВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)
© 2014 г. С. А. Даниленко*, О. Н. Лукьянова*, **
* Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр — ТИНРО-центр, Владивосток ** Дальневосточный федеральный университет — ДВФУ, Владивосток E-mail: ir_lana@live.ru Поступила в редакцию 14.08.2012 г.; после доработки — 13.02.2013 г.
Приведены результаты сравнительного изучения молекулярных биомаркёров окислительного стресса и биотрансформации у ряда представителей семейств Cyprinidae и Mugilidae, обитающих в эстуариях рек, впадающих в зал. Петра Великого. В качестве вида-индикатора для мониторинга уровня загрязнения среды предложен пиленгас Liza haematocheila. Установлены базовые значения биохимических параметров в разных органах пиленгаса и их сезонная динамика. По данным сравнения функционального состояния пиленгаса из эстуариев рек Раздольная и Амба, отличающихся по уровню антропогенной нагрузки, выявлено достоверное снижение концентрации глутатиона и активности глутатион-$-трансферазы у рыб из р. Раздольная.
Ключевые слова: Cyprinidae, Mugilidae, пиленгас Liza haemato^eila, молекулярные биомаркёры, антропогенное загрязнение, эстуарии, зал. Петра Великого.
DOI: 10.7868/S0042875214010032
Эстуарии — наиболее продуктивные водные экосистемы: при площади 0.4% поверхности океана они дают более 4% его первичной продукции (до 3500 гС/м2 х год) (Одум, 1986; Кафанов и др., 2003). Они играют важную роль как нагульные биотопы и убежища многих морских и проходных видов рыб (в первую очередь, их молоди), многие из которых являются промысловыми. Поэтому эстуарные экосистемы часто имеют большое экономическое и социальное значение, прилегают к густонаселённым районам и находятся под неблагоприятным воздействием антропогенного загрязнения (Zonta et al., 2007). Всё сказанное справедливо и для эстуариев зал. Петра Великого.
В условиях растущего антропогенного пресса актуальна отработка оперативных методов комплексной оценки качества среды и изменений состава и продукционных показателей сообществ в импактных районах для принятия своевременных управленческих решений (Vasconcelos et al., 2007). Рыбы, обитающие в эстуариях, адаптированы к высокой изменчивости параметров среды, что затрудняет разделение изменений их состояния, вызванных антропогенным воздействием и регулярным природным стрессом. Поэтому необходимы особые методы, которые могут выявить антропогенный стресс на фоне природной изменчивости. Для этих целей больше подходят функциональные, физиологические показатели, которые могут быть более информативны, чем
структурные (Dauvin, 2007; Zonta et al., 2007). При этом подбор специфических видов-индикаторов и биомаркёров должен адекватно отражать существование биоты в конкретной биогеографической зоне со сложившимся комплексом природных и антропогенных факторов (Bartell, 2006).
Адаптация водных организмов к существованию в динамично изменяющихся биотопах достигается за счёт различных биохимических механизмов. За последнее столетие к естественным факторам среды, влияющим на гидробионтов (температура, солёность, кислород, рН и т.д.), в результате деятельности человека добавилось воздействие токсичных веществ (нефть и её производные, пестициды, детергенты, тяжёлые металлы, органические соединения сточных вод и др.). Действие неблагоприятных факторов различной природы, в том числе загрязняющих веществ, вызывает в клетках животных развитие неспецифической ответной реакции, связанной с биотрансформацией токсикантов и нейтрализацией свободных радикалов (Lemaire et al., 1996; Лукьянова, 2003). В небольшом количестве свободные радикалы образуются в ходе различных метаболических процессов при окислении многих эндогенных и экзогенных веществ (Меньщи-кова и др., 2006). Свободнорадикальное окисление липидов протекает с образованием перекис-ных соединений, в связи с чем этот процесс был назван перекисным окислением липидов. Под-
держанием окислительного равновесия в клетках занимается антиоксидантная система, которая включает ферменты (супероксиддисмутазу, ката-лазу, глутатионпероксидазу, глутатион-8-транс-феразу) и низкомолекулярные соединения (восстановленный глутатион, токоферол, аскорбиновая кислота и др.).
Особенности физиологии питания и дыхания рыб делают их удобными объектами исследований, позволяющими установить степень влияния на организм различных факторов. Рыбы имеют достаточно большие размеры и продолжительность жизни, обладают резистентностью к сублетальным концентрациям загрязняющих веществ благодаря хорошо развитой системе биотрансформации и антиоксидантной защиты (Алешко, 2007), поэтому они могут быть использованы для прогноза различного рода воздействий на водные экосистемы и здоровье человека, употребляющего эту рыбу в пищу (Кашулин и др., 1999).
Цель работы — исследование активности молекулярных биомаркёров окислительного стресса и биотрансформации у нескольких массовых видов рыб эстуариев зал. Петра Великого для выявления оптимального вида-индикатора, а также сравнительная оценка состояния рыб в эстуариях с разной степенью антропогенного загрязнения.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В качестве объектов исследования выбраны разные по экологии виды рыб, отловленные в эстуарии р. Раздольная: пиленгас Liza haematocheila, мелкочешуйная краснопёрка Tribolodon brandtii, серебряный карась Carassius gibelio, лобан Mugil cephalus и амурский сазан Cyprinus rubrofuscus. Для сравнения функционального состояния пиленгаса при разном уровне загрязнения проанализирована выборка из условно чистого района — из эстуария р. Амба. Пиленгас — полупроходной генеративно морской вид; мелкочешуйная краснопёрка — полупроходной генеративно пресноводный вид; серебряный карась и амурский сазан — пресноводные виды, переносящие небольшое повышение солёности; лобан — морской эвригалинный вид (Новиков и др., 2002). В порядке увеличения связи с пресными водами эти виды можно расположить в следующий ряд: M. cephalus — L. haematocheila — T. brandtii — C. gibelio — C. rubrofuscus.
Река Раздольная — второй по величине (после р. Туманная) водоток Южного Приморья, берёт начало в Китае. Общая длина реки 245 км, на территории Приморского края её протяжённость составляет 191 км. Площадь водосбора 16830 км2, из них на территории России — 7300 км2 (Состояние морских экосистем .., 2005). Река Амба впадает в б. Песчаная Амурского залива. Длина реки 63 км,
площадь водосбора 330 км2. В реку впадают лишь небольшие притоки.
Для сравнения активности молекулярных биомаркёров у разных видов рыб пробы отбирали из уловов ставных сетей в эстуариях рек Раздольная (в 7—16 км от устья) и Амба (в 0.2 км от устья) в июне 2009 г. (рис. 1). Биохимические параметры в разных органах (печень, жабры, гонады и мышцы) пиленгаса анализировали у рыб, выловленных из р. Раздольная в октябре 2009 г. Для изучения сезонной динамики молекулярных биомаркёров использовали особей пиленгаса, отловленных в этой реке в июне, июле и октябре 2009—2011 гг. В день отлова рыб доставляли в лабораторию в охлаждённом виде и препарировали на льду. В некоторых случаях рыб замораживали при —70° С и анализировали в течение 2—3 сут. после заморозки. Для анализа использовали по 5 экз. каждого вида рыб одной размерно-весовой группы, находящихся на одной стадии зрелости. Биохимические параметры определяли отдельно в каждом органе каждой особи.
В качестве молекулярных биомаркёров использовали активность глутатион-8-трансфера-зы, каталазы, концентрацию восстановленного глутатиона и уровень перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ). Пробы органов массой около 1 г гомогенизировали в 0.05 М трис-НС1-буфере с рН 7.5 на ледяной бане. Полученные гомогенаты центрифугировали при 10000 об/мин в течение 20 мин. В супернатантах определяли концентрацию белка по методу Гринберга (Greenberg, Gad-dock, 1982). Содержание восстановленного глутатиона измеряли с реактивом Эллмана (Moron et al., 1979), интенсивность процессов ПОЛ анализировали в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой по количеству образовавшегося малонового диальдегида (Porter et al., 1976). Активность глутатион-8-трансферазы определяли с субстратом 1-хлор-2,4-динитробензолом (Habig et al., 1974), активность каталазы — с перекисью водорода (Королюк и др., 1988). Все измерения проводили на спектрофотометре Shimadzu UV-3100S (Япония).
Определяли средние значения и стандартные ошибки средних значений (M ± m). Достоверность различий между выборками оценивали по ^-критерию Манна—Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Активность молекулярных биомаркёров у разных видов рыб
Эколого-биохимическая изменчивость гидро-бионтов разных систематических групп определяет их разную чувствительность к действию неблагоприятных факторов. Важно выбрать из каждого таксона наиболее чувствительные и распростра-
с.ш.
- 43.0°
- 43.1°
- 43.2°
131.3°
131.6° 131.9° 132.2° в.д.
Рис. 1. Карта-схема района работ.
ненные виды, занимающие определенные и значимые для водоема экологические ниши (Немова, Высоцкая, 2004). Сравнение близких и далеких по филогении видов, обитающих в сходных экологических условиях, может оказаться полезным для понимания причин, вызывающих вариабельность биохимических показателей. На формирование биохимического статуса и метаболизма любого организма влияют как генетические особенности таксона, к которому относится вид, так и специфические биохимические адаптации данного вида к конкретным условиям среды. Различить оба компонента и понять их роль в обеспечении устойчивости организма к факторам внешней среды можно, используя именно сравнительно-биохимический подход. Уровень молекулярных биомаркеров у представителей разных систематических групп рыб значительно варьирует (Ьешаке й а1., 1996), особенности эстуарных видов пока недостаточно исследованы.
Трипептид глутатион участвует в защитных реакциях клеток, так как обладает антиоксидант-ными свойствами и является совместным фактором в процессах биотрансформации. Среди изученных видов рыб из эстуария р. Раздольна
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.