ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН. Том i, №1, 2005, стр. 33^40
БИОЛОГИЯ
УДК 612.26.014.46:546.49
ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СОЕДИНЕНИЙ РТУТИ И ОЛОВА НА МОЛОДЬ ОСЕТРОВЫХ РЫБ
© 2005 г. Ю.Т. Пименов1, Н.Т. Берберова1, В.П. Осипова2, МЛ. Коляда2,
Е.Р. Милаева3
В работе установлено токсическое действие соединений ртути и олова на развитие и рост молоди осетровых рыб. Отмечено возрастание скорости перекисного окисления липидов в печени осетровых рыб при добавлении в корма соединений ртути и олова, что подтверждает ранее полученные данные о вовлечении органических производных ртути и олова в окислительно-восстановительные и радикальные процессы с образованием реакционнеспособных частиц. При этом природные и синтетические ингибиторы радикальных процессов (а-токоферол, 2,6-диалкилфе-нолы) могут использоваться в качестве детоксицирующих агентов как в модельных экспериментах in vitro, так и in vivo на уровне живого организма.
В настоящее время на Каспии сосредоточен практически весь мировой запас осетровых рыб, представляющих собой золотой фонд отечественной ихтиофауны. Значение осетровых определяется в первую очередь их исключительной биологической ценностью - это реликтовые виды. Они также могут служить не только пищевым объектом, но и возможным источником высокоэффективных биологически активных веществ, обладающих антимутагенной активностью. Однако в последнее время растет угроза уничтожения популяций осетровых рыб Каспийского моря [1].
Важную роль в этом, помимо недостаточно хорошо регулируемого осетрового промысла и браконьерства, играет многофакторное антропогенное загрязнение Каспийского моря и впадающих в него рек токсичными веществами. В Северном Каспии отмечено превышение норм предельно допустимых концентраций (ПДК) фенолов, железа, меди и ртути, причем содержание ртути превышает ПДК более чем в 10 раз [2].
Известно, что значительную часть тяжелых металлов представляют металлоорганические соединения [3], которые, как правило, более токсичны, чем сами металлы. Так, если ПДК по олову для воды и водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, составляет
1 Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань.
2 Южный научный центр РАН, г. Ростов-на-Дону.
3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва
0,112 мг/л, то попадание в водоемы определенных оловоорганических соединений (ООС) (три-бутил- и трифенилоловохлоридов) вообще недопустимо [4]. Однако эти соединения широко используются в качестве биоцидных добавок в необрастающие краски, фунгицидов, инсектицидов, пестицидов [5, 6] и вследствие этого попадают в водоемы. Метильные производные олова и ртути могут достаточно легко образовываться в водной среде из неорганических производных в результате многочисленных реакций биохимического метилирования [3].
Имея в своем составе липофильные органические группы, эти соединения легко проникают через биологические мембраны в клетки живых организмов и накапливаются преимущественно в тканях с высоким уровнем обменных процессов и повышенным содержанием липидов. Разрушение биоценоза водоема начинается с конца пищевой цепи, и рыбы страдают первыми. Мигрируя по трофической цепи, эти токсиканты могут представлять реальную угрозу для гидро-бионтов, для животных, питающихся рыбой, а, значит, и для человека [7].
В печени погибших в 2000 г. каспийских тюленей, кроме различных хлорорганических соединений были обнаружены оловоорганические соединения - бутил- и о ктил о л ово-, moho-, ди- и триал кил производные в различных концентрациях [8]. Так, концентрация дибутилолова составляла от 2 до 11 нг/г сырого веса, а трибути-лолова, самого токсичного ксенобиотика, поступающего в природные воды, - от 0,5 до 7 нг/г. Таким образом высокотоксичные ООС не толь-
ко присутствуют в каспийской воде, но и, передаваясь по трофической цепи, накапливаются в организмах водных животных.
Благодаря биоаккумуляции в органах и тканях, наряду с прямым токсическим воздействием на организм, соединения ртути и олова вызывают опасные отдаленные биологические последствия: мутагенные, иммунотоксические [9], эмб-риотоксические [10], гонадотоксические и тератогенные [11, 12]. Несмотря на многочисленность исследований токсического действия ме-таллоорганических соединений ртути и олова на живые организмы [2, 13-15], механизм действия этих соединений на субклеточном и молекулярном уровнях во многом неизвестен. Согласно последним исследованиям, определенный вклад в токсичность соединений ртути и олова вносит развитие окислительного стресса [16-18]. Однако молекулярные механизмы действия металло-органических соединений как экзогенных про-оксидантов до конца не ясны.
Ранее нами было показано, что металлоорга-нические соединения ртути и олова вовлекаются в биологические окислительно-восстановитель-ные процессы, связанные с образованием реак-ционноспособных частиц и вторичных продуктов распада, также проявляющих токсические эффекты [19]. Понимание механизма позволит по-новому решать проблему поиска агентов, снижающих токсический эффект соединений ртути и олова.
Цель настоящей работы состояла в изучении влияния соединений ртути и олова на рыбовод-но-биологические показатели осетровой молоди, а также в разработке рекомендаций по целенаправленному использованию антиоксидантов для уменьшения действия токсичных соединений тяжелых металлов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Опыты проводились в установке с замкнутым водоснабжением (УЗВ), которая представляет собой ряд емкостей объемом 400 л для выращивания рыбы, биофильтр, насос и системы трубок - флейт. В опытах использовали сеголеток русского осетра {Acipenser guldenstadti Brandt) и годовиков бестера. Для кормления сеголеток использовали стартовый корм ОСТ-4, годовиков -продукционный корм ОТ-6. Гранулированные корма были приготовлены в специальных лабораториях согласно существующим рецептурам. Сеголеток сажали в аквариумы по 30 особей в каждый, годовиков - по 5 особей. Кормление проводили вручную, расчет нормы кормления
рассчитывали исходя из массы тела и температуры воды. Гидрохимические показатели воды за период проведения эксперимента находились в норме, температура воды поддерживалась в интервале 23-25 °С.
Рыбоводно-биологические показатели рассчитывали по следующим формулам. Среднесуточную скорость роста сеголеток вычисляли по формуле сложных процентов [20]:
А = [(mA//ii0)1"-l]*100%, где тк и т„ - масса рыбы в конце и начале опыта, / - продолжительность опыта, дни.
Абсолютный прирост:
Р.лС) = тк-т{/у где тк конечная масса молоди, г; т0 - начальная масса молоди, г. Среднесуточный прирост: ^сраднссут = (mk-m0)IAt, г/сут; где At - период выращивания, сут.
Определение скорости пероксидного окисления липидов в гомогенатах печени проводили по стандартной методике [21] по накоплению малонового диальдегида (МДА), дающего окрашенный комплекс с тиобарбитуровой кислотой (ТБК). Развитие окраски определяли спектро-фотометрически при 532 нм.
Гомогенат печени получали следующим образом: навеску печени 0,5 г гомогенизировали в 19,5 мл охлажденного до 0—4 °С 1,2% раствора КС1, поместив стакан гомогенизатора в лед. Для определения скорости спонтанного (ферментативного) перекисного окисления липидов (СпПОЛ) в одну пробирку наливали 2,0 мл гомо-гената и 0,2 мл дистиллированной воды, во вторую - 2 мл гомогената и по 0,1 мл 2,6 мМ раствора аскорбиновой кислоты и 4* • 10~5 М раствора соли Мора для определения скорости неферментативного аскорбатзависимого перекисного окисления липидов (АсПОЛ), в третью — те же вещества, что и во вторую и, кроме того, добавляли 1 мл 40% раствора три-хлоруксусной кислоты для осаждения белка. Через 10 минут после инкубации в водяной бане при 37 °С в первые две пробирки добавляли 1 мл раствора СС13СООН и все пробы центрифугировали в течение 10 минут при 3000 об/мин. Отбирали по 2 мл недостаточной жидкости и в каждую пробирку добавляли по 1 мл 0,8% раствора ТБК, помещали в кипящую водяную баню на 10 минут и после охлаждения до комнатной температуры измеряли поглощение всех проб при 532 нм по отношению к контрольному раствору.
В опытах in vitro в 2 мл гомогената печени вносили спиртовые растворы токсикантов в концентрации 1* • 10~3 М (не более 2% этанола от
объема среды) и затем проводили регистрацию ПОЛ в гомогенатах ткани печени по накоплению малонового диальдегида.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В последние годы обнаружены многочисленные нарушения в репродуктивной системе осетровых Волго-Каспийского бассейна, причем аномалии у них прослеживаются на всех уровнях: клеток, тканей, органов, организма и популяций [22]. В таких неблагоприятных условиях решение задачи поддержания и, тем более, увеличения запасов осетровых рыб, может быть связано с эффективным искусственным воспроизводством семейства осетровых рыб на рыбоводных заводах. Выращивание молоди осетровых рыб в искусственных условиях требует использования высококачественного сухого комбикорма. В составе стартовых рыбных комбикормов находится не менее 50% рыбной муки, а также 2-3% рыбьего жира. Учитывая тот факт, что рыбная мука готовится из рыб, выловленных в естественных водоемах, нельзя исключить возможность попадания токсичных соединений ртути и олова, относящихся к суперэкотоксикан-там, в организмы гидробионтов, а затем и в искусственный комбикорм, приготовленный на их основе.
Для определения токсичности соединений ртути и олова были проведены эксперименты по
выращиванию молоди осетровых рыб при добавлении в корма токсикантов. Для изученных соединений были определены действующие концентрации, при которых не наблюдается резкого снижения выживаемости осетровой молоди, но отчетливо прослеживается уменьшение массы тела.
Известно, что для живых организмов самой высокой токсичностью из органических производных ртути обладает метилртуть [23]. В работе проведено исследование влияния иодида метил ртути на рыбоводно-биологические показатели выращивания молоди русского осетра. Действующая концентрация СН3^1 составила 15 мг/кг корма (табл. 1).
Для сравнения токсичности органического производного ртути и неорганической соли
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.