ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2007, том 47, № 1, с. 107-112
УДК 597.553.2.574.24
ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА ТКАНЕВЫХ ЛИПИДОВ СИГА COREGONUS LAVARETUS, ОБИТАЮЩЕГО В ВОДОЕМАХ С РАЗНОЙ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
© 2007 г. 3. А. Нефедова*, Т. Р. Руоколайнен*, О. Б. Васильева*, Н. Н. Немова*, Ю. Н. Шарова**
* Институт биологии Карельского научного центра РАН, Петрозаводск ** Институт водных проблем Севера РАН, Петрозаводск * E-mail: nemova@bio.krc.karelia.ru Поступила в редакцию 11.07.2006 г.
Исследовано влияние загрязнения водной среды на содержание липидных компонентов икры и печени сига Coregonus lavaretus. Установлено повышение ТАГ, СФМ, ФИ и ФС в печени сигов из загрязненных акваторий, что является частью адаптогенных реакций (изменение проницаемости биомембран, активности мембранных ферментов, и т.д.), которые обеспечивают возможность выживания рыб в результате влияния неблагоприятных экологических факторов. Установлено, что липидные спектры гонад сига обнаруживают большую стабильность по сравнению с печенью, что, вероятно, связано с защитой репродуктивной системы от внешних воздействий.
Водные экосистемы Кольского п-ова испытывают интенсивное загрязнение со стороны горнодобывающих и металлургических предприятий. Сточные воды промышленных объектов, в зависимости от их объема, содержания тех или иных веществ, характера течений, создают в водоеме зоны с разным гидрохимическим режимом (Мои-сеенко, 1997).
Одними из наиболее опасных отходов производства являются тяжелые металлы ввиду их высокой токсичности, способности аккумулироваться в тканях и включаться в пищевые цепи гидробионтов. Они оказывают существенное влияние на физиолого-биохимические показатели рыб, обладают канцерогенными, гонадо- и эм-бриотоксичными свойствами. В условиях загрязнения популяция сига Coregonus lavaretus испытывает стресс, не вызывающий массового поражения, но влияющий на их жизненный цикл и физиологическое состояние: наблюдается снижение темпа роста (образование карликовых форм), а также поведенческой активности и общей эндокринной функции, сдвиг полового созревания на более младшие возрастные группы и повышенное жиронакопление (Кашулин и др., 1999; Шарова, Лукин, 2000; Zhou et al., 2001; Моисеенко, 2005). У рыб из водоемов, испытывающих нагрузки тяжелыми металлами, а также фосфор- и азотсодержащими соединениями, были обнаружены клинические и гистологические проявления заболеваний: изменение окраски и структуры печени (липоидная дегенерация), почек (нефро-кальцитоз), жабр (гиперемия) и других органов,
разрастание соединительной ткани вокруг сосудов (Лукин и др., 2000).
Изменению физиологического состояния организма предшествуют биохимические модификации на клеточном и мембранном уровнях. Адаптация рыб к воздействию различных экологических факторов в значительной степени связана с особенностями липидного состава клеточных мембран тканей, который определяет их проницаемость и устойчивость (Шатуновский, 1980; Крепс, 1981).
Как известно, одна из основных функций печени - барьерная, в том числе, детоксикационная, а основная функция гонад - репродуктивная, и поэтому интересным, на наш взгляд, является сопоставление изменений липидных спектров в этих органах в ответ на воздействие производственных выбросов, содержащих целый комплекс неорганических токсикантов.
Цель настоящего исследования - изучение липидного состава печени и гонад сига из водоемов, загрязненных отходами горнодобывающих и металлургических производств.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Самым крупным водоемом центральной части Кольского п-ова является оз. Имандра, на территории водосбора которого расположены горнодобывающие и горноперерабатывающие предприятия апатито-нифелинового и медно-никеле-вого профиля. В ихтиофауне большинства озер Севера доминирующее положение занимают ви-
Основные гидрохимические показатели зон загрязнения оз. Имандра и р. Пасвик (Моисеенко, 1997; Кашулин и др., 1999)
Показатели Озеро Имандра Акватория Ваггетем
губа Кунчаст губа Кислая о. Сяв р. Пасвик
Сульфаты, мг/л 9.2 17.5 23.3 -
Фосфор общий, мкгР/л 4.0 17.3 45.3 -
Азот общий, мкгЭДл 136.0 213.0 370.0 -
Железо, мкг/л 23.0 22.0 32.0 -
Никель, мкг/л 2.0 6.0 10.0 12.8
Медь, мкг/л 2.0 3.0 4.0 5.5
Цинк, мкг/л - - - 17.0
Марганец, мкг/л - - - 13.0
Примечание. "-" - данные отсутствуют.
ды рода Coregonus, которые относятся к олиго-токсобным видам, наиболее чувствительным к загрязнению, но и отличающимся высокой пластичностью (Решетников, 1995; Моисеенко, 1997).
Объектом исследований были самки малотычинкового сига C. lavaretus с гонадами IV стадии зрелости, который является бентофагом и в течение всего года подвержен интенсивному воздействию промышленных загрязнений, аккумулированных в толще донных отложений (Кашулин, 2004).
Сига отловили в 4 акваториях, различающихся по степени загрязнения (таблица): в губе Кунчаст (западный отдаленный участок оз. Имандра, не испытывающий прямого загрязнения - условный контроль), в губе Кислая (южная часть Имандры, куда поступают в основном стоки комбината "Се-вероникель" и Оленегорского ГОКа), в районе о-ва Сяв (оз. Имандра, где происходит смешение стоков вышеназванных производств, а также ПО "Апатит") и в системе р. Пасвик (акватория Ваг-гетем (Норвегия), испытывающая влияние выбросов ОАО "ГМК Печенганикель").
Промышленные выбросы поступают в оз. Имандра и систему р. Пасвик как с водосборов, так и с атмосферными осадками, выпадение которых сопровождается кислой фазой, что увеличивает их биодоступность (Spry, Wiener, 1991; Лукин и др., 1998; Кашулин и др., 1999).
Для биохимических анализов брали индивидуальные пробы печени и гонад (10-15 рыб из каждой зоны). Пробы ткани (500 мг) гомогенизировали в 10-кратном объеме смеси хлороформ-метанол (2 : 1) с добавлением 0.001% антиоксиданта ионола и хранили на холоде до анализа. Липиды экстрагировали по методу Фолча (Folch et al., 1957). Выделяли, сушили до постоянного веса и взвешивали суммарные липиды (Р1) и обезжи-
ренный сухой остаток (Р2), включающий белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, аминокислоты и микроэлементы. Разделение на липидные фракции проводили на хроматографических пластинках "Silufol" ("Kavalier" Чехия) в системе растворителей: петролейный эфир-серный эфир-уксусная кислота (90 : 10 : 1). Количество фосфо-липидов (ФЛ) и триацилглицеринов (ТАГ) определяли гидроксаматным методом (Сидоров и др., 1972), холестерина (ХС) - по реакции с окрашенным реагентом (Engelbrecht et al., 1974) и выражали в процентах от массы сухого вещества (Р1 + Р2). Состав индивидуальных фосфолипидов анализировали методом ВЭЖХ (Arduini et al., 1996) на стальной колонке Nucleosil 100-7, ("Элсико", Москва), подвижная фаза ацетонитрил-гексан-ме-танол-ортофосфорная кислота (918 : 30 : 30 : 17.5). Детектирование проводили по степени поглощения света при 206 нм. Соотношение между фос-фолипидными компонентами оценивали по величинам площадей пиков на хроматограмме.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ "Excell" и "Stadia".
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате исследований было установлено, что у сигов из условно чистой зоны (губа Кунчаст -"контроль") содержание суммарных липидов в печени составило 18.8% сухой массы, а у рыб из загрязненных водоемов (губа Кислая, о. Сяв), оно было выше в 1.2-1.4 раза, за счет более высокого уровня запасных ТАГ (рис. 1, 2). В более ранних исследованиях также был выявлен повышенный уровень ТАГ в печени сига из губы Белая оз. Имандра, загрязненной тяжелыми металлами (Смирнов, Кирилюк, 1994). Это согласуется с полученными ранее данными о высоких индексах печени сигов из Имандры, коррелирующих со
% от сухой массы 35 □ Кунчаст-контроль
30 25 20 15 10 5 0
□ Кислая -□ Сяв
□ Пасвик
Печень
Гонады
% от сухой массы 25
20-
15-
10
□ Кунчаст-контроль
□ Кислая
□ Сяв
□ Пасвик
I
осфолипиды Триацилглицерины Холестерин
Рис. 1. Содержание общих липидов в тканях сига Coregonus lavaretus из водоемов с разной антропогенной нагрузкой.
Рис. 2. Содержание липидов в печени сига Coregonus lavaretus из водоемов с разной антропогенной нагрузкой.
ХС/ФЛ 0 35 I-
и.-и г □ Кунчаст-контроль
□ Кислая "
□ Сяв
□ Пасвик
0.30 0.25
0.20 0.15 0.10 0.05 0
% от сухой массы 20 г
Печень
Гонады
15 10 5 0
И
□ Кунчаст-контроль
□ Кислая
□ Сяв
□ Пасвик
ФосфолипидыТриацилглицерины Холестерин
Рис. 3. Коэффициент ХС/ФЛ в тканях сига Coregonus lavaretus из водоемов с разной антропогенной нагрузкой.
Рис. 4. Содержание липидов в гонадах сига Coregonus lavaretus из водоемов с разной антропогенной нагруз-
степенью токсической нагрузки (Моисеенко, 1997). Подобное накопление ТАГ в печени было ранее установлено и в экспериментах на млекопитающих при функциональной нагрузке разной этиологии (диабет, вирусный гепатит, воздействие ионов меди) (Божков, Длубовская, 1995). Триацилглицерины, являющиеся одной из универсальных запасных форм липидов, в значительной степени используются организмом как основной энергетический источник. Повышенный уровень ТАГ в печени сига из загрязненных тяжелыми металлами участков, по сравнению с таковыми из сравнительно чистой зоны, может быть связан со снижением энергетического обмена в результате угнетения тяжелыми металлами активности кислой триацилглицеринлипазы в печени (Ташев, 1980).
Содержание в печени структурных липидов (холестерина и фосфолипидов) и соответственно значение коэффициента ХС/ФЛ в рассматриваемых вариантах достоверно (р < 0.05) не различалось (рис. 2, 3). Известно, что величины данного коэффициента являются одним из параметров ха-
рактеристики вязкости биомембран, влияющей на активность мембранносвязанных ферментов (Лопухин и др., 1985).
В гонадах сига из загрязненных водоемов выявлен практически одинаковый уровень суммарных липидов, в том числе фосфолипидов, триацил-глицеринов и холестерина (за исключением района о-ва Сяв), который совпадает с величинами, определенными для контроля (рис. 1, 4).
Очень низкое содержание холестерина в гонадах сига из наиболее загрязненной акватории (район о-ва Сяв) и, соответственно, соотношения ХС/ФЛ, по сравнению с так
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.