CC BY
69
• Известия ДГПУ, №3, 2008
УДК 576.7+59 7.442+574.5(470.67)
ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПЕЧЕНИ СЕВРЮГИ (ACIPENSER STELLATUS PALLAS, 1771) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
© 2008 устарбеков А.К., Курбанов З.М.
Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН
Рассмотрен вопрос влияния тяжелых металлов и резких колебаний гидрологического и гидрохимического режимов водной среды на микроструктуру печени севрюги. Выявлено, что действие этих факторов вызывает в печени севрюги деструктивные изменения и выражается в разрушении трабекул, выпадении гепатоцитов в просвет центральных вен и закупорке желчных протоков.
In the article the question of heavy metals and abrupt fluctuations of hydrological and hydrochemical modes of the water environment influence on a microstructure of Acipenser stellatus liver is considered. It is revealed, that the impact of these factors causes destructive changes in a Acipenser stellatus liver and it is expressed in trabekul destruction, hepatizes loss in a gleam of the central veins and corking of bilious channels.
Ключевые слова: гистология, печень, севрюга, тяжелые металлы, водная среда.
Keywords: histology, liver, Acipenser stellatus, heavy metals, water ambience.
Осетровые рыбы, ЯВЛЯЯСЬ
бентофагами, подвержены заражению различными химическими веществами, скапливающимися в донных отложениях [1]. В. В. Богдан и другие [2] указывают, что соли тяжелых металлов приводят к резкому снижению содержания липидов в мышцах. Вследствие загрязнения водоемов выявлены гистологические и гистохимические изменения внутренних органов у осетровых рыб, отмечены отклонения в структурной организации половых клеток и их липидного обмена [4], сенсорных систем [9] и половых продуктов [10].
Западное побережье Каспия является одним из наиболее неблагополучных в санитарном и токсикологическом отношениях участков моря. Вследствие этого гидробионтам приходится приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды обитания.
Адаптация животных к окружающей среде происходит как на организменном,
так на органном и клеточном уровнях. В этих процессах печень принимает непосредственное участие. Она выполняет более 100 функций, в том числе накопление и последующую нейтрализацию отравляющих веществ различной природы.
Поэтому не случаен повышенный интерес исследователей к изучению как структуры, так и физиологических отправлений печени [5, 6]. Печень рыб очень чутко реагирует на изменения гидрологического и гидрохимического фона воды. Некоторые авторы [7] утверждают, что при определённых условиях она может служить своеобразным биологическим
индикатором экологического состояния среды обитания.
Учитывая сказанное, а также результаты изучения печени рыб другими исследователями, в данной работе мы сделали попытку выяснить, какие изменения в микроструктуре
печени севрюги происходят под влиянием тяжелых металлов и резких нарушений гидрологического и гидрохимического режимов водной среды.
Материал собирали в акватории моря в районе 2-7 Караманских участков в 5-13 км севернее г. Махачкалы с ранней весны до поздней осени 2001-2005 гг. Отлов рыб производили ставными сетями с шагом ячеи 100 мм с помощью моторных лодок. Всего была исследована 81 проба. В каждый сезон года обрабатывали по 810 экземпляров рыб. После полного биологического анализа рыбы кусочки печени фиксировали в жидкости Карнуа или в 70-градусном спирте. Постоянные гистологические препараты толщиной 710 мкм готовили по общепринятым методикам, окрашивали гематоксилин-эозином по Эрлиху [8]. Срезы рассматривали под световым
микроскопом при 56-1200-кратном увеличении. Возраст рыб выясляли по спилу маргинального луча. Содержание тяжелых металлов в печени определяли в лаборатории химической экологии
моря по методу Н. Г. Морозова и других [6], а также согласно ГОСТу 7636-85 Государственного Комитета СССР по стандартам от 27.03.1985 №898 [3]. Гонадо-соматический (ГСИ) и гепато-соматический индексы (ГПСИ) получали из соотношения массы
соответствующего органа к массе тела рыбы в процентах.
В таблице 1 приведены размерновесовые показатели севрюг, отловленных в Караманских участках моря. В этом районе наиболее часто встречались особи 8-10-летнего возраста. Гепато-соматический индекс у них равнялся 6,7% (5,7%-7,5%), длина тела колебалась от 80 до 140 см, а масса - от 5,1 до 13,5 кг.
Весной в печени всех возрастных групп содержание тяжелых металлов было небольшим: 8п - 0,018 мг/кг, а Си++ - 1,8 мг/кг;
обнаружено Ре+++ и 2п Печень рыб хорошо развита, имеет темно-коричневую окраску и упругую консистенцию. Гепато-соматический индекс неполовозрелых севрюг составил 2,3%, а у взрослых рыб - 3,8%.
чуть больше ++ (см. табл. 3).
Таблица 1
Размерно-весовые показатели севрюг дагестанского побережья Каспия
Возра ст (лет) Соотношение возрастных классов Средняя длина тела, см Средняя масса тела, кг Средняя масса порки, кг ГСИ Кол-во иссл. экзем.
колебания среднее колебания среднее колебания среднее
6 14,8 80-97 86,5 4,0-6,2 5,1 0,10-0,13 0,115 2,2 12
7 13,5 85-100 92,5 4,9-6,1 5,5 0,12-0,15 0,135 2,4 11
8 16,0 87-105 93,5 5,0-7,0 6,0 0,13-0,152 0,143 2,4 13
9 14,8 96-110 103 6,5-7,5 7,0 0,35-0,43 0,39 5,5 12
12 17,2 106-120 113 7,0-8,1 7,5 0,58-0,65 1,115 14,7 14
14 12,3 118-130 124 13,0-14,2 13,5 1,40-2,60 2,000 13,3 10
15 11,1 124-140 133 9,7-12,5 11,1 1,50-2,50 2,2 19,8 9
На гистологических препаратах из печени севрюг (2-4 стадии развития гонад) отмечались синусоиды, заполненные скоплениями клеток крови. Размеры портальных сосудов и центральных вен (36,8±2,8 мкм, и 105±4,8 мкм соответственно) (табл. 2) свидетельствуют о том, что печень находится в функционально активном состоянии. Мелкие гепатоциты (4,0-5,5 мкм), расположенные плотно, создавали
четкие очертания границ синусоид ов. В эктоплазме обнаруживалось много вакуолей (в виде оптических пустот, оставшихся после растворения жировых включений спиртами при приготовлении гистологических препаратов). Ядра (2,02,6 мкм в диаметре) округлой формы с четкими контурами. Под кариолеммой виднелись небольшие скопления гранул хроматина.
В летние месяцы в печени рыб выявлено значительное количество тяжелых металлов. Так, содержание 2п по сравнению с весенними показателями увеличилось в 15 раз, Си - в 4,1 раза. В микроструктуре печени у севрюг, находящихся на 4 стадии развития гонад, не отмечено изменений по сравнению с весенними показателями, однако у рыб во 2 стадии развития гепатоциты в трабекулах расположены более рыхло, между ними видны пустоты, особенно вблизи портальных трактов. У некоторых севрюг гепатоциты
зафиксированы среди клеток крови в центральной вене. ГПСИ изменился незначительно. В размерах гепатоцитов и их ядер достоверных изменений не произошло.
В начале осени 2004 г. в прибрежных водах среднего Каспия произошли резкие изменения химизма и температурного режима. В течение 25 дней продолжалось так называемое «цветение моря». При этом наблюдалось массовое размножение и выход на поверхность бурых и синезеленых водорослей. Цвет воды из голубого менялся то в грязно-розовый, то в темно-бурый.
Активное перемещение глубинных слоев воды подняло на поверхность моря большое количество химических веществ, накопившихся в донных отложениях.
Таблица 2
Изменение микроструктуры печени севрюг, отловленных у дагестанского побережья Каспия в весенне-летний и осенний периоды
Сезон года Возраст рыбы (лет) Диаметр сосудов портальных зон (мкм) Диаметр классическ. долек (мкм) Диаметр центр. вены (мкм) Размер гепатоцит. (мкм) Размер ядер гепатоцита (мкм) Г епато-соматический индекс, %
Артерии Желчных протоков
Весна Май- июнь 6 12 14 15 36,8±3,8 42,3±4,3 40,1±5,5 35,7±4,0 28,3±3,2 30,3±4,0 29,5±3,5 34,7±2,7 703,0±5,0 655,1±7,3 803,5±6,3 794,0±9,3 105,0±4,2 132,1±5,2 115,3±4,7 125,2±5,0 5,5±0,04 4,8±0,05 4,0±0,07 4,2±0,08 2,1±0,01 2,6±0,04 2,0±0,01 2,5±0,02 2,8 3.2 4.3 3,8
Лето Июль- август 7 10 12 14 33,8±3,2 48,4±3,7 35,5±2,8 41,7±4,3 30,5±2,7 31,2±3,0 27,3±2,3 30,9±2,0 700,3±4,0 625,1±5,5 783,5±6,0 756,3±8,3 100,3±3,8 115,1±3,0 102,4±4,7 98,7±5,3 5,2±0,03 4,5±0,06 3,8±0,09 4,0±0,05 2,0±0,01 1,9±0,03 2,0±0,04 2,1±0,06 2.5 3,3 4,0 3.5
7 29,7±2,8 25,3±3,5 507,2±5,5 93,3±3,1 3,8±0,04 — 2,0
_ 8 32,4±4,3 24,2±1,8 480,3±5,0 88,5±2,6 3,8±0,06 - 1,5
Осень 9 30,4±3,5 23,7±2,7 512,7±3,8 78,0±3,8 4,5±0,04 2,1±0,03 1,7
13 27,5±2,8 20,2±3,1 500,6±6,2 85,1± 2,9 3,9±0,05 1,9±0,02 1,9
Основная масса рыбного населения из районов наших исследований отошла за границу 25-30-метровой изобаты. До середины октября в сети попадались единичные экземпляры рыб,
преимущественно молодые и очень ослабленные.
Содержание тяжелых металлов в печени у «осенних» рыб по сравнению с предыдущими наблюдениями
увеличилось от нескольких десятков до 1000 раз, к примеру, количество Ка - в
34 раза, К - в 54 раза, 8п - в 1050 раз. Печень у абсолютного большинства исследованных рыб представляла собой дряблое, сморщенное образование, цвет которого из темно-коричневого стал сероватым. При цитоморфологическом исследовании в структуре ее обнаружились разрывы трабекул, гепатоциты не выстраивали чётких границ синусоидов, они раздробленно скапливались вокруг центральных вен.
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов в печени севрюг, отловленных
(1999-2005 гг.) в районе Ка рама неких участков Каспия (мг/кг)
Время проведения исследования Си Мп Fe Zn Na К Sn
Весна 4,30 1,28 1,83 1,40 1,52 1,42 0,055
Пето 17,90 6,20 11,60 21,60 3,04 2,55 36,000
Осень 7,90 0,42 77,50 16,50 462,00 710,00 5,800
Зима 9,42 0,60 10,60 6,90 59,30 126,90 0,082
Средний диаметр сосудов портальных трактов уменьшился на 16,2%. В цитоплазме гепатоцитов не обнаружились вакуоли (то есть выработка запасных питательных веществ прекратилась), ГПСИ изменился незначительно. Это свидетельствует о том, что уменьшение массы печени шло параллельно с уменьшением массы тела рыбы.
Таким образом, накопление тяжелых металлов в организме севрюги вызывает в их печени глубокие
микроструктурные изменения,
проявляющиеся в сужении просветов печеночных артерий, желчных протоков и центральной вены; разрушении трабекул; выпадении гепатоцитов в просвет центральных вен.
Примечания
1. Акимова Н.В, Рубан Г.И. Систематизация нарушений воспроизводства осетровых (Acipenseridae) при антропогенном воздействии. - М.: Институт проблем экологии и эволюции РАН. - Москва, 1996. - 200 с. 2. Богдан В.В., Кирилюк С.Д., Нефедов С.А. Влияние тяжелых металлов на липидный состав мышц сига и осетра // Восьмая научн. конф. по эколог., физиол. и биохимии рыб Карельского научн. центра РАН. Институт биологии. - Петрозаводск, 1992. Т.1. - С. 33-34. 3. Гост 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа Гос. ком. СССР по стандартам 27.03.1985, №889. - С. 58. 4. Журавлева Г.Ф., Романов А.А., Земков Г.В. Репродуктивная физиология рыб // Тез. докл. Всесоюз. Совещ. - Минск, 1991. - С. 31. 5. Лаугусте К.Э., Кярнер Ю.К. Сезонная динамика ультраструктуры гепатоцитов
леща Abramis brama L. // Цитология. - Т.12. - №10. - 1970. - С. 1212-1224. 6. Морозов Н.П., Петухов С.А. Микроэлементы в промышленной ихтиофауне мирового океана на примере микроэлементов группы металлов. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 20-33. 7. Новоселова Ю.В. Патология печени рыб как индикатор экологического состояния среды обитания // Мат. междунар. научн. конф: Современные проблемы морской инженерной экологии. - Ростов на/Д„ 2008. -С. 191—195. 8. Ромейс Б. Микроскопическая техника. - М.: Изд-во «Иностр. Литература», 1953. -713 с. 9. Blaxter Y.H.S. С.С. Те Halers Tiabbes. The effect of pollutants on sensory systems and behavior of aquatic animals. Neth. Y. aquat. Ecd-1992. 26, №10. - P. 43-58. 10. Longwell Arlene Crosby, Chang Sukwoo, Hebert Andrev, Hughes James B„ Perry Pean. Pollution and development abnormalities of Atlantic fishes. Envizon. Biol, fish, 1992. 35. №1.
Статья поступила в редакцию 122008 г.
