CC BY
7УДК 571:597
М.М. Габибов, А.И. Рабаданова, У.З. Сулейманова, П.И. Абдуллаева, Д.М. Зубаилова
Динамика содержания белков и их фракций в печени и почках
2+
сеголеток карпа при хроническом воздействии ионов Mn
Дагестанский государственный университет, ashty06@,mail.ru
Статья посвящена исследованию влияния ионов марганца (в концентрации 0,1 мг/дм3) в течение 30 суток на содержание белков в печени и почках сеголеток карпа. Получены данные о разнонаправленном характере изменений, происходящих в содержании белка и его фракций в печени и почках при длительной интоксикации сеголеток карпа сульфатом марганца.
Ключевые слова: тяжелые металлы, марганец, белок, альбумины, глобулины.
The article is devoted to research of influence of ions of manganese (in concentration 0,1 mg/dm ) within 30 days on the maintenance of proteins in the liver and kidneys of carps. The data about various changes in the maintenance of protein and its fractions in a liver and kidneys is obtained at a long intoxication of carps by manganese ions.
Keywords: heavy metals, manganese, fiber, albumines, globulines.
Введение. В связи с развитием промышленности, транспорта, с использованием минеральных удобрений количество тяжелых металлов в окружающей среде становится опасным для человека [ 1, 7, 10].
В последние годы большинство исследований посвящено изучению влияния марганца как микроэлемента на организмы животных и человека, в то время как роль марганца как значимого фактора загрязнения окружающей среды практически не изучена [7]. Соединения марганца даже при невысоких концентрациях способны накапливаться в различных звеньях пищевых цепей [8].
При хроническом отравлении соединения марганца действуют как цитоплаз-матические яды, вызывая тяжелые изменения в нервной системе, почках и органах кровообращения [3].
Известна роль соединений марганца в белковом обмене, что определяет актуальность изучения изменения состава белков тканей рыб при хроническом воздействии сульфата марганца, тем более что в последнее время все большее внимание в физиологических исследованиях уделяется изучению различных форм обмена веществ в теле рыб, и в первую очередь обмену белков.
Целью настоящей работы явилось изучение влияния сульфата марганца в хроническом эксперименте на изменение содержания общего белка, а также соотношения белковых фракций печени и почек сеголеток карпа. В соответствии с этим была поставлена задача изучения содержания общего белка и фракционного состава белков в печени и почках сеголеток карпа при хронической интоксикации сульфатом марганца.
Материалы и методы исследования. В качестве объекта исследования использованы сеголетки карпа (Cyprinus carpio L.). Исследовано влияние сульфата
33
марганца в концентрации 0,1 мг/дм (ПДК-0,01 мг/дм ) [2]. На 5, 15, 30-е сутки
эксперимента в печени и почках рыб определяли содержание общего белка [11] и белковых фракций [9]. Соответствующие измерения проводились у контрольных рыб, содержащихся в воде без марганца.
Результаты исследования. При исследовании влияния сульфата марганца на белковый обмен в печени и почках сеголеток карпа была установлена зависимость изменения указанного параметра от типа ткани и длительности интоксикации. При содержании рыб в среде с токсикантом наблюдались разнонаправленные изменения в содержании общего протеина. Так, на 5-й день интоксикации сульфатом марганца в печени происходит повышение концентрации белка на 31,6 %, что может свидетельствовать об активации биосинтеза белка в условиях интоксикации или снижении его усвоения. Пребывание рыб в среде с токсикантом в течение 15 дней привело к дальнейшему повышению его содержания (на 63,8 %) относительно контроля. На 30-й день экспозиции содержание общего белка повышается в 4,3 раза.
В почках исследованных рыб при интоксикации ионами марганца на 5-й день наблюдается повышение концентрации белка на 32,4 % относительно контроля. На 15-й день содержание протеина выше контроля на 25,0 %. Дальнейшая экспозиция рыб в среде с токсикантом в течение 30 суток приводит к повышению его содержания на 41,6 % относительно контроля.
Из полученных нами данных можно заключить, что на протяжении всего периода содержания рыб в среде с ионами марганца отмечается повышение содержания общего белка в обоих органах, что может указывать как на усиление анаболических процессов, так и на снижение усвоения белка тканями в условиях длительного токсического воздействия сульфата марганца.
Результаты наших исследований по изучению фракционного состава белков сеголеток карпа при их интоксикации сульфатом марганца показали, что водорастворимые белки печени и почек сеголеток карпа представлены фракциями, соответствующими по электрофоретической подвижности альбуминовой и глобули-новой фракциям сыворотки крови.
В ходе исследований были отмечены изменения в соотношении белковых фракций в обоих органах на различных этапах интоксикации сульфатом марганца.
Содержание рыб в среде с сульфатом марганца в течение 5 дней привело к изменениям во всех указанных фракциях печени. Незначительные изменения на 5 день интоксикации по сравнению с контролем наблюдались во фракциях альбуминов и а1-глобулинов. Процентное содержание а2- и Р-глобулинов при этом повышалось на 31,1 и 20,8 % соответственно (рис. 1).
На 15-й день пребывания рыб в токсичной среде доля альбуминов незначительно понижалась (на 6,2 % относительно контроля).
На 30-й день интоксикации рыб сульфатом марганца наблюдалась относительная стабилизация содержания а2-глобулинов, содержание которых составляет 12,0 мг/г. Отклонения от контроля отмечены во фракциях альбуминов (повышение на 21,4 %), а1, Р-глобулинов (понижение на 39,1 и 16,8 % соответственно) и у-глобулинов (повышение на 44,5 %).
На начальных этапах интоксикации (5-й день) в почках, в отличие от печени, происходило повышение процентного содержания альбуминов (на 62,7 %) (рис. 2). В дальнейшем (15-й день) содержание альбуминовой фракции понижает-
ся на 13,8 % относительно 5-го дня и устанавливается на уровне 56,1 мг/г, что выше значений контроля на 40,2 %. Содержание глобулиновой фракции также
повышалось по сравнению с 5-м днем эксперимента. %
150 п-
100---
о -~гП , , ._I I I I
-50--и-и-
1 2 3 4 5 6 -100 J-
□ 5-й день П15-Й день П30-й день
Рис. 1. Динамика содержания белков и фракционного состава (%) в печени сеголеток карпа в зависимости от длительности интоксикации сульфатом марганца (0,1 мг/л): 1 - общий белок, 2 - альбумины, 3 - а1, 4 - а2, 5 - в, 6 - у-глобулины
I
1
2
3
4
5
6
%
100 50 0 -50 -100
Л
4Ш 5 6
□ 5-й день Ш15-й день 11130-й день
1
2
3
Рис. 2. Динамика содержания белков и фракционного состава (%) в почках сеголеток карпа в зависимости от длительности интоксикации сульфатом марганца (0,1 мг/л). Обозначения см. на рис. 1
2+
На 30-й день воздействия ионов Mn содержание альбуминов и у-глобулинов повышалось на 23,0 и 3,9 % относительно предыдущей серии и приближалось к контрольным значениям. Содержание а1-глобулинов, напротив, значительно выше контроля (на 76,0 %). Значительно ниже контроля пик а2-глобулинов, тогда как содержание Р-глобулинов снижалось незначительно.
Значительные изменения в ходе эксперимента претерпевало соотношение альбуминов и глобулинов (A/G индекс), причем эти изменения более выражены в
почках по сравнению с печенью. В контрольных пробах индекс A/G в почках равен 0,64, в печени - 0,72. В дальнейшем указанное соотношение менялось в сторону повышения суммарного содержания глобулинов в печени и уменьшения A/G индекса. В почках наблюдались изменения противоположного характера, связанные со значительным преобладанием альбуминовой фракции над глобулиновыми на 5 и 15 дни эксперимента. Однако к концу опыта (30 дней) индекс A/G находился на уровне контроля (рис. 3).
Таким образом, из полученных данных можно сделать вывод о разнонаправ-ленности изменений, происходящих в содержании белка и его фракций, а также их соотношения в печени и почках при длительной интоксикации сеголеток карпа сульфатом марганца.
В большей степени эти изменения касаются содержания альбуминов, уровень которых на начальных этапах интоксикации в печени снижался, тогда как в почках повышался. В печени к концу эксперимента происходило значительное повышение концентрации альбуминов, выполняющих резервную и транспортную функцию на фоне понижения процентного содержания у-глобулинов, выполняющих защитную функцию. В почках же к концу опыта процентное содержание альбуминов, в- и у-глобулинов практически соответствовало контрольному уровню.
2 п—A/G
1.5--
1--
0.5 0
печень
почки
□ контроль □ 5-й день □ 15-й день □ 30-й день
Рис. 3. Динамика индекса Л|0 в почках и печени в зависимости от длительности интоксикации сеголеток карпа сульфатом марганца (0,1 мг/л)
Указанные различия в печени и почках, вероятно, связаны с различными функциями, которые выполняет каждый из рассмотренных органов и с активацией различных структур, необходимых для реализации защитных свойств организма к действию токсиканта (Иванова). Известно, что печень синтезирует ежедневно 50 г белка, из которых 12 г относятся к альбуминам. В печени синтезируются все альбумины, 90 % а1-глобулинов, 75 % а2-глобулинов и 50 % Р-глобулинов крови. В условиях патологии печень может синтезировать и у-глобулин. В общем, участие печени в белковом обмене включает в себя ряд функций: синтез и распад белка, трансаминирование и дезаминирование аминокислот, специфический обмен отдельных аминокислот [5].
Биохимические данные свидетельствуют об активации в печени рыб из загрязненных водоемов ферментов, ответственных за детоксикацию, таких как ци-тохром Р-450 [6].
Деятельность почек в физиологических условиях направлена главным образом на поддержание гомеостаза - постоянства физико-химических условий, характеризующих внутреннюю среду живого организма, в которой клетки различных органов и систем, обеспечивающих жизнедеятельность организма, могут выполнять свои специфические функции [4]. Почки обеспечивают сохранение объема и осмотического давления внутренней среды, постоянство концентрации водородных ионов, оптимальные концентрации электролитов и органических компонентов в тканях. При воздействии на организм химических факторов почки участвуют в выведении токсических веществ и продуктов их биотрансформации из организма
[1, 4, 5].
Таким образом, полученные результаты могут свидетельствовать о возрастании роли печени в детоксикации продуктов метаболизма и почек в выведении продуктов метаболизма, что может рассматриваться как один из механизмов адаптации рыб к действию чужеродного агента.
Литература
1. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. Биология. - 1998. - Т. 7, № 4. -С. 21-28.
2. Волошина Г.В. Экологическая оценка состояния поверхностных вод реки Понура // Экол. вест. Сев. Кавказа. 2006. Т. 2, № 1. - С. 118--122.
3. Давыдова С.Л. О токсичности ионов металлов // Химия. 1991. № 3. - С. 121123.
4. Иванов А.А. Физиология рыб. - М.: Мир, 2003. - 284 с.
5. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. - 910 с.
6. Котелевцев С.В., Стволинский С.Л., Бейм А.М. Эколого-токсикологический анализ на основе биологических мембран. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 106 с.
7. Кучер Е.О., Шевчук М.К., Петров А.Н. Изучение влияния совместного введения марганца, пирацетама и цитофлавина на когнитивные функции белых крыс / Второй Санкт-Петербургский межд. экологический форум «Окружающая среда и здоровье человека» / Конгресс «Экотоксиканты и здоровье человека» // Вестник Российской военной академии, Приложение 2, 2008. - С. 94-95.
8. Леонова Г.А. Биогеохимическая индикация загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами // Водные ресурсы (качество и охрана вод, экологические аспекты). 2004. Т. 31, № 2. - С. 215-222.
9. Пушкина С. В. Биохимические методы исследования. - М.: Наука, 1963. -230 с.
10. Смирнов Л.П., Суховская И.В., Немова Н.Н. Влияние различных факторов среды на низкомолекулярные пептиды рыб (обзор) // Экология. 2005. № 1. -С. 48-54.
11. Lowry D.H., Rosebrough H.J., Farr A.L., Randall RJ. Protein measurement with folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193, № 1. - P. 265-275.
