ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2007, том 47, № 1, с. 93-100
УДК 597.08.591.111.1
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ КЛЕТОК КРОВИ У РЫБ САРАТОВСКОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2007 г. А. К. Минеев
Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти E-mail: ievbras2005@mail.ru Поступила в редакцию 10.01.2005 г.
Представлены результаты многолетних исследований гематологических показателей рыб Саратовского водохранилища. Приведены данные о состоянии параметров красной и белой крови у аборигенных рыб сем. карповых (Cyprinidae), сем. окуневых (Percidae), щуки Ezox lucius, а также у двух инвазийных видов рыб - бычка-кругляка Neogobius melanostomus и головешки-ротана Perccottus gle-nii. Приводятся описание патологий клеток крови, обнаруженных у рыб данных видов в районе исследований, и динамика таких важных гематологических показателей, как соотношение клеток эритроидного и лимфоидного ряда крови, доля основных форм лейкоцитов среди клеток белой крови, за ряд лет. Объясняется возможность использования гематологических показателей рыб для оценки экологического состояния водоема.
Многообразие функций крови - одной из дифференцированных реактивных тканей - ставит ее в ряд ценных индикаторов состояния особи. Многочисленными исследованиями показано, что кровь и сердечно-сосудистая система рыб подвергаются выраженным функциональным расстройствам и патологическим изменениям при воздействии на них различных ядов (Терсков, Гитель-зон, 1957; Вернидуб, 1959; Крылов, 1962, 1974). Известно, что рыбы очень чувствительны к содержанию в воде химических агентов и отвечают на их присутствие изменениями как в белой, так и в красной крови, даже если их концентрация не превышает ПДК (Житенева и др., 1997; Заботина и др., 2000; Каниева, 2002), тем более что действие различных токсикантов может суммироваться и усиливаться (аддитивный и синергиче-ский эффект). Предпринимались также попытки оценивать состояние рыб по количеству эритроцитов (Головина, Тромбицкий, 1989; Llorent et al., 2002), по интенсивности процесса гемопоэза (Houston, 1980; Lane, Tharp, 1980), по количеству нормобластов (Тарасенко, Мельников, 1979; Хрущев и др., 1993), по отклонениям в лейкоцитарной формуле (Рудницкая, Бугаев, 2001; Балобанова, Микряков, 2002; Бугаев и др., 2002; Рудницкая и др., 2002).
Целью нашей работы является использование гематологических показателей рыб в качестве надежного критерия степени токсичности или нетоксичности водной среды и как одного из элементов в системе комплексного биологического мониторинга водных экосистем (Галкина и др., 2002; Калинина, 2002; Серпунин, 2003).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Для гематологических исследований рыб вылавливали в весенне-летний период 1998, 2000, 2002-2004 гг. в районе Мордовинской поймы и Васильевских о-вов Саратовского водохранилища, где располагаются основные нерестилища. Препараты периферической крови изготавливали на месте вылова рыб, затем фиксировали этанолом. Препараты окрашивали по методу Рома-новского-Гимза. Применяли непрямой метод подсчета форменных элементов крови. Неоспорима роль показателей белой крови при оценке неблагоприятных воздействий на организм животных. Для этих целей используется индекс сдвига лейкоцитов (ИСЛ) (Житенева и др., 1997). Статистическую обработку полученных данных осуществляли общепринятыми методами.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Воды Саратовского водохранилища постоянно содержат различного рода загрязнители. Так в районе устья р. Сок, которая считается одной из наиболее чистых рек Самарской области, в 19951996 гг. концентрация фенолов составляла 53 ПДК, нефтепродуктов - 2 ПДК, меди - 2 ПДК и сульфатов - 4 ПдК (Государственный доклад..., 1997). Район населенного пункта Новый путь, который испытывает непосредственное влияние сильно загрязненных вод р. Чапаевка, в 19951996 гг. являлся наиболее загрязненным легко окисляемыми органическими веществами (2-3 ПДК), фенолами (5-3 ПДК), фосфором (3-9 ПДК) (Государственный доклад., 1997), а концентрация
марганца в воде в 1997 г. достигала 11 ПДК (Селезнев и др., 1998).
В 1997-1998 гг. основным загрязняющим веществом в районе исследования являлся марганец, концентрация которого в воде в весенне-летний период превышала предельно допустимую в 11-29 раз (Селезнев и др., 1998). В 1999-2000 гг. в воде р. Чапаевка около г. Чапаевска обнаружены хлорорганические пестициды, концентрация которых в весенний период достигала 37 ПДК (Государственный доклад..., 2001). Под действием данного загрязнения оказался и район наших исследований.
Есть основание предполагать, что изменение данных показателей адекватно отражает изменение состояния водоема в 2000 г. по сравнению с 1998 г. Вероятно, уровень загрязнения воды Саратовского водохранилища в исследованном районе остается высоким, произошла лишь смена приоритетных загрязнителей (Селезнев и др., 1998; Государственный доклад., 2001). Видимо, об этом свидетельствуют обнаруженные нами патологии клеток крови и отклонения гематологических параметров у рыб.
Основными загрязняющими веществами, поступающими в Саратовское водохранилище из г. Тольятти, являются легко окисляемые органические вещества, нитритный азот, соединения меди, фенолы. Максимальные концентрации этих веществ в 1999-2000 гг. превышали норму в 2-7 раз. Среднегодовая концентрация соединений меди составляла 7 ПДК, а максимальная - 27 ПДК. Из района г. Самара поступают соединения меди (2-5 ПДК), кадмия (до 2 ПДК), нитритного азота (1-3 ПДК) и соединения цинка (1-2 ПДК). Подобная ситуация прослеживается в данном районе на протяжении ряда лет (Государственный доклад., 2001).
В данных экологических условиях у волжских рыб, выловленных в исследуемом районе Саратовского водохранилища, были распространены следующие патологические изменения в структуре клеток крови (описание патологий 1-11 по Житеневой и др., 1997).
1. Сегментация ядра. Ядро разделено на несколько сегментов, иногда соединенных между собой. Появление этих форм рассматривается как признак дегенерации. Такие ядра появляются в основном в нейтрофилах при анемиях различного происхождения, в том числе под действием химических факторов.
2. Хроматинолиз. Хроматин ядра клетки распадается, теряя свою нормальную структуру, и, в конечном итоге, растворяется вообще.
3. Кариолизис. Растворяется лишь часть ядра при сохранении нормальной структуры оставшейся части. Контуры ядра нечеткие, размытые.
4. Фрагментоз ядра. От ядра отделяется ряд его фрагментов в виде хроматиновой субстанции. Тельца Жолли - структуры округлой формы, от 1 до 3-4 шт., иногда они сохраняют связь с ядром посредством базихроматиновых нитей.
5. Пикноз. Уплотнение базихроматина ядра, которое при этом становится темным и бесструктурным. Размер клетки уменьшается.
6. Кариорексис. При сохранении ядерной оболочки происходит распад ядра на отдельные части различной величины. Эти фрагменты округлой формы и резко пикнотичные, они не связаны между собой.
7. Цитолиз (шистоцитоз). Процесс, заключающийся в распаде клетки. Ядро теряет свою структуру, цитоплазма часто отсутствует, оболочка сморщена и с разрывами.
8. Вакуолизация. Во время наших исследований обнаружена только вакуолизация цитоплазмы. Вакуоли, как правило, единичны, их размер варьирует.
9. Сморщивание клетки. Клетка уменьшается в размерах, что сопровождается образованием глубоких складок в оболочке.
10. Пристеночные ядра. Ядро располагается не в центре, как в нормальной клетке, а смещено к краю цитоплазмы, иногда ядро соприкасается с оболочкой.
11. Вздутие клетки. Клетка сильно увеличена в размере. Часто между цитоплазмой и оболочкой виден просвет. Вздутие клеток может сопровождаться вакуолизацией.
12. Деформация клетки. Эритроцит имеет неправильную форму вместо нормальной эллипсовидной при размерах, соответствующих норме.
13. Веретеновидная деформация клетки. Клетка имеет заостренную форму с противоположных полюсов, при этом ширина ее уменьшена, в результате чего клетка по форме напоминает веретено. Данная патология обнаружена только среди клеток эритроидного ряда.
14. Деформация ядра. Ядро имеет неправильную форму при сохранении нормальных размеров. Структура хроматина ядра и размеры самой клетки также соответствуют норме.
15. Два ядра. Внутри нормальной по размерам клетки находятся 2 ядра. Размеры и форма ядер не соответствуют норме, тогда как структура хроматина визуально обнаруживаемых отклонений не имеет. Подобная патология нами обнаружена только у эритроцитов.
На рис. 1 представлены данные, характеризующие встречаемость особей с различными патологиями клеток крови в 1998 г. У всех исследованных видов рыб имеются значительные отклонения в морфологии клеток как эритроидного, так
%
ш 2 3
Плотва Лещ Синец Густера Окунь Судак Щука
Рис. 1. Встречаемость (%) рыб с патологиями клеток крови в Саратовском водохранилище в 1998 г. 1 - доля особей без клеточных патологий; 2 - доля особей с одним видом клеточных патологий; 3 - доля особей с двумя видами и более клеточных патологий.
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Ш 2 ■ 3
Плотва Лещ Синец Густера Окунь Щука
Рис. 2. Встречаемость (%) рыб с патологиями клеток крови в Саратовском водохранилище в 2000 г. Обозначения как на рис. 1.
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Eli 2 ■ 3
Плотва
Лещ
Синец Густера Окунь
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
ш 2 3
Плотва Лещ Синец Густера Окунь
Рис. 3. Встречаемость (%) рыб с патологиями клеток крови в Саратовском водохранилище в 2002 г. Обозначения как на рис. 1.
Рис. 4. Встречаемость (%) рыб с патологиями клеток крови в Саратовском водохранилище в 2003 г. Обозначения как на рис. 1.
и лимфоидного ряда крови. При этом в 1998 г. максимальная частота встречаемости особей с патологиями клеток крови отмечена среди хищных рыб: судака Stizostedion lucioperca (100%), щуки Ezox lucius (91.89 ± 5.19%), окуня Perca fluviati-lis (91.80 ± 3.21%), хотя и у плотвы Rutilus rutilus (81.00 ± 3.35%), леща Abramis brama (86.51 ± ± 4.74%), синца A. ballerus (76.30 ± 6.90%) этот показатель достаточно высок (Минеев, 2002а, 20026).
В 2000 г. (рис. 2) у всех исследованных видов рыб, кро
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.