CC BY
2714. Liu H., Fu Yu., Hu D., Xie B., Jia B., Hu E., Li L., Shao L., Dong Ch., Wang M., Qin Yo., Zhang H., Yu J. Lunar palace 1 as an integrative experimental facility for Permanent Astrobase Life-Support Artificial Closed Ecosystem (P.A.L.A.C.E.). 2013. Electronic resource. https://www.researchgate.net/publica-tion/287299692_Lunar_palace_1_as_an_integra-tive_experimental_facility_for_Permanent_Astrobase _Life-Support_Artificial_Closed_Ecosys-tem_PALACE
15. National Institutes of Health. Electronic resource. https://ods.od.nih.gov/.
16. K. Nitta, H. Ohya, Lunar base extension program and closed loop life support systems // Acta Astronaut. 1991. -vol. 23. -pp. 253-262. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11537132.
17. Nwozo S.O., Nwawuba S.U. Physicochemi-cal characteristics and nutritional benefits of Nigerian Cyperus esculentus (Tigernut) oil // Int. J. Food Sci. Nutr. 2018. -vol. 3. -pp. 212-216.
18. Salisbury F.B., Bugbee B., Bubenheim D. Wheat production in controlled environments // Adv. Space Res. 1987. -vol 7. -pp. 123-132.
19. Salisbury F.B. and Bugbee B. G. Wheat farming in a lunar base // SAO/NASA Astrophysics
Data System (ADS). 1985. http://adsabs.har-vard.edu/full/1985lbsa.conf. 635S
20. Sanchez-Pena M.J., Marquez-Sandoval F., Ramirez-Anguiano A.C., Velasco-Ramirez S.F., Macedo-Ojeda G., Gonzalez-Ortiz L. J. Calculating the metabolizable energy of macronutrients: a critical review of Atwater's result. Nutr. Rev. // 2017. -vol. 75. -pp. 37-48.
21. SELFNtritionData. Electronic resource. https://nutritiondata.self.com/
22. Tako Y., Tsuga S., Tani T., Arai R., Ko-matsubara O., Shinohara M. One-week habitation of two humans in an airtight facility with two goats and 23 crops - Analysis of carbon, oxygen, and water circulation // Adv. Space Res. 2008. -vol. 41. -pp. 714-724.
23. Tiger nut company. Electronic resource. https://www.thetigernutcompany.co.uk/nutrition/
24. Trifonov S.V., Kudenko Y.A., Tikhomirov A.A. Prospects for using a full-scale installation for wet combustion of organic wastes in closed life support systems // Life Sci. Space Res. 2015. -vol. 7. -pp. 15-21.
25. USDA Food Composition Databases. Electronic resource. https://fdc.nal.usda.gov/
НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ БЫЧКОВЫХ РЫБ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ
Кузина Т.В.
Астраханский государственный университет Старший научный сотрудник, к.б.н.
SOME BIOCHEMICAL INDICATORS OF BOVINE FISH OF THE NORTHERN CASPIAN SEA
Kuzina T.
Astrakhan state university Senior Researcher, Candidate of biological sciences
Аннотация
В статье приводятся результаты изучения биохимического состояния бычковых рыб, обитающих в районах ликвидированных поисково-оценочных скважин ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» Северного Каспия, материалы по которым были собраны в 2019 г. Проанализированы значения индикаторных ферментов, маркеров нарушений функций печени любой природы у рыб, обитающих в водоемах, загрязненных веществами различной природы. Показано, что риск ухудшения состояния ихтиофауны в условиях обитания незначительный у большинства видов рыб отмечены высокие адаптационные возможности.
Abstract
The article contains the results of the study of the biochemical condition of goby fishes living in the areas of the eliminated search and assessment wells of «LUKOIL-Nizhnevolzhskneft» of the Northern Caspian Sea, the materials on which were collected in 2019. The values of indicator enzymes, markers of liver function disorders of any nature in fish living in water bodies contaminated with substances of different nature were analyzed. The risk of deterioration of ichthyofauna in habitat conditions has been shown to be negligible most fish species are highly adaptable.
Ключевые слова: аминотрансферазы, бычковые рыбы, АсАт, АлАт.
Keywords: aminotransferases, goby fishes, AsAt, AlAt.
Введение.
В научной литературе накоплено большое количество материалов, свидетельствующих о всевозможных нарушениях физиолого-биохимического состояния гидробионтов под действием загрязняющих веществ среды их обитания. Некоторые показатели биохимического состояния организма быч-
ковых рыб, в связи с тем, что они являются донными, малоподвижными, постоянно живущими в море рыбами, могут служить достаточно хорошим и достоверным индикатором степени токсичности или нетоксичности водной среды. Полученные данные могут быть использованы для оценки состояния здоровья рыб в качестве средних значений. Це-
лью настоящей работы явилось изучение показателей функционального состояния бычковых рыб Северного Каспия, обитающих в зонах ликвидированных поисково-оценочных скважин, для оценки возможного негативного влияния последствий загрязнения водной среды на адаптивные возможности рыб.
Мелководные станции, в местах расположения ликвидированных поисково-оценочных скважин, на которых вылавливали рыбу, находятся в зоне смешения речных и морских вод, в результате чего могут происходить резкие изменения гидролого-гидрохимических условий. На воды станции северной структуры «Ракушечная» оказывает влияние основной сток реки Волга, на станции структуры «Широтная» с казахского направления сток реки Урал. В связи с этим вода на этих станциях подвержена загрязнению токсическими веществами антропогенного происхождения поступающих вместе с речным стоком.
Оценка биохимических показателей имеет большое значение для определения состояния жизненно важных процессов у гидробионтов в относительно сложной экологической обстановке. Уровень метаболических реакций, в том числе активность ферментов, выделительных процессов, знгачительно меняется от ряда внешних и внутренних факторов. Аланинаминотрансфераза (АлАТ) -фермент в основном локализованый в печени, участвует в обмене аминокислот. Высвобождение АлАт в кровь происходит при нарушениях внутренней структуры гепатоцитов и повышенной проницаемости клеточных мембран [1]. Аспартатамино-трансфераза (АсАт) - клеточный фермент, менее специфичный и содержится во многих тканях, в том числе в сердце, мышцах, почках, головном мозге, принимает участие в обмене аминокислот. В гепатоцитах большая часть АсАТ (80 % активности) обнаруживается в митохондриях, остальное - в цитозольной фракции [1]. Избирательная тканевая специализация позволяет считать их маркерными ферментами для печени. Эти ферменты обладают повышенной чувствительностью к действию как природных, так и антропогенных факторов среды и принимают роль в ответных реакциях на изменение состояния внешней среды как организма в целом, так и печени, как главного органа детоксикации ксенобиотиков [2].
Таким образом, аминотрансферазы имеют важное значение как биокатализаторы и выполняют важную роль в метаболизме, объединяя в единое целое белковый, углеводный и липидный обмен и цикл трикарбоновых кислот. Ферменты этой группы используют в качестве биохимического индикатора физиологического статуса или стрессового состояния организма, вызванного заболеванием или интоксикацией. Уровень активности АлАт и АсАт реагирует на присутствие ксенобиотиков в организме рыб, и может быть использован для оценки загрязнения водной среды различного рода токсическими веществами. В связи с этим ис-
следование особенностей активностей аминотранс-фераз в тканях рыб представляет значительный интерес [2].
Наряду с изучением активности трансаминаз, используют метод многовариантного приближения. Бивариабельным приближением является отношение, предложенное де Ритисом (АсАт/АлАт). Данный показатель применяют для оценки функциональной нагрузки на печень. Значительные колебания коэффициента относительно дискриминационной величины служат индикаторами патологических процессов, происходящих в печени, где происходит смещение синтеза, высвобождение и метаболические превращения аминотрансфераз. Понижение этой величины свидетельствует о поражении гепатоцитов [2]. Этот показатель широко применяется в медицинской диагностике и может быть использован и в экотоксикологии [2].
Таким образом, аминотрансферазы весьма чувствительны к воздействию негативных факторов на организм. Они по-разному реагируют в органах и тканях, в зависимости от концентрации, времени воздействия и действующего фактора, и поэтому могут использоваться в качестве биохимических индикаторов при оценке функционального состояния организма.
Материалы и методы.
С целью выявления фоновых параметров состояния рыб проведен анализ их физиолого-биохи-мических показателей - биомаркеров экологической обстановки у малоподвижных видов рыб (бычковые рыбы). Рыб отлавливали в местах ликвидированных поисково-оценочных скважин в Северном Каспии в 2019 г. Кровь отбирали из хвостовой артерии. Печень извлекали и хранили при температуре минус 20 С0 до проведения анализов. Активность аминотрансфераз определяли согласно методу Райтмана-Френкеля с использованием стандартных наборов «АЛТ, АСТ-Витал», в гомогенате печени. Коэффициент де Ритиса рассчитывали, как отношение активности АсАт к активности АлАт. Результаты обрабатывали статистически, вычисляли среднее значение и ошибку средней.
Результаты и обсуждение.
Активность ферментов в печени бычковых рыб представлена на рисунке 1. В результате нашего исследования определена более высокая активность АлАт в печени бычковых рыб нежели АсАт. В литературе описаны отличия активности АлАт и АсАт в одной ткани и у других рыб. Так несколькими авторами показаны различия в концентрации ферментов в печени и мышцах белого амура [3], в крови осетраAcipencerpersicus [4] и африканского сома. В печени, почках и мышцах гибрида африканского сома активность АлАт была в три раза выше, чем активность АсАт [5], в коже, жабрах и почках африканского сома - в 4-5 раз [6]. У некоторых видов активность АлАт и АсАт имеет близкие значения (например, в крови катрана, в печени бычка-мартовика, зеленушки). Это характерно и для тканей золотой тиляпии Oreochromis aureus [7]. В отдельных случаях, повышенная активность ами-нотрасфераз может быть результатом сниженной
активности ферментов цикла Кребса, и, следовательно, уменьшением уровня интермедиатов данного цикла. АлАт и АсАт компенсируют это через поставку а-глутарата [4]. Компенсаторные функции трансаминаз показаны не только для АлАт и АсАт, но и для других ферментов данной группы, что также может подтверждать данную функцию.
Самые высокие значения АсАт и АлАт отмечены у рыб на структуре «Ракушечная». Повышение активности аминотрансфераз у донных видов рыб на этой структуре, подтверждает то, что функции печени этих рыб находятся в «напряженном»
состоянии вследствие усиленной детоксикации ксенобиотиков. Показатели АлАт на структуре «Западно-Сарматская» чуть ниже, чем на структуре «Ракушечная», а показатель АлАт на уровне значений структуры «Ракушечная». На станциях структурах «Широтная» и «Сарматская» показатели АлАт в печени бычковых рыб находятся на одном уровне, а АсАт в 1,2 раза больше на структуре «Сарматская». В мышечной ткани гидробионтов показатели АлАт выше, чем АсАт. И также на структуре «Ракушечная» отмечены самые высокие значения из всех изученных.
0,014
АсАт
L L
печень
■ мышцы
АлАт
(б т
л
е; о
мышцы
Коэффициент де Ритиса
/
■ печень ■ мышцы
Рисунок 1. Активность аминотрансфераз (Ы±м) и коэффициент де Ритиса в печени бычковых рыб, обитающих на различных структурах Северного Каспия, в местах ликвидированных поисково-оценочных скважин.
Модифицирующее влияние нефтяных углеводородов, гербицидов, тяжелых элементов и других поллютантов на активность аминотрансфераз рыб показана многими исследователями. Выявлена положительная корреляция между активностью ами-нотрансфераз в сыворотке африканского сома и концентрацией водного экстракта нигерийской нефти в воде [6]. Установлена связь между содержанием гербицидов и активностью АлАт в печени нильской тиляпии Tilapia nilotica, отловленной в четырех районах Нила, отличающихся содержанием пендиметалина (гербицида) [8]. Действие другого гербицида (дибромида) также приводило к возрастанию активности трансаминаз в мышцах и печени белого амура [9]. В других случаях отмечали снижение активности аминотрансфераз в печени карпа под действием тяжелых металлов [10].
В ходе вылова рыб на месте измеряли температуру воды. Отбор проб происходил на всех структурах во время одной съемки с 20 июля по 3 августа. Однако температура воды на структурах различалась в зависимости от глубины. Самые высокие
температуры отмечали на станциях структуры «Широтная» в среднем 26,31±0,09 С0. На глубоководных станциях структуры «Сарматская» температура воды в среднем была в 1,5 раза ниже (табл.2). Была проанализирована корреляционная зависимость ферментов от температуры воды. Таким образом, в среднем на всех структурах установлена положительная зависимость между активностью аминотрансфераз в печени и температурой воды (для АлАт г=0,66; для АсАт г=0,62). Связь между активностью аминотрансфераз в мышечной ткани и температурой воды оказалась чуть ниже (для АлАт г=0,63, для АсАт г=0,51). Повышение активности ферментов в мышцах гидробионтов может быть обусловлена увеличением катабализма белков мышечной ткани с повышением температуры воды и увеличением двигательной активности рыб. Самый высокий коэффициент корреляции между аминтрансферазами в печени и температурой воды отмечен у рыб, выловленных на структуре «Сарматская» (для АсАт г=0,85; для АлАт г=0,81).
Таблица 2
Температура воды ^ в местах отбора проб.
Структура Температура воды, С0
Ракушечная 26,31±0,09
Широтная 23,99±0,16
Сарматская 17,23±0,7
Западно-Сарматская 21,20
Обратная корреляционная зависимость отмечалась между температурой воды и показателем де Ритиса (г=-0,91). Снижение коэффициента де Ри-тиса на станциях структуры «Ракушечная» может указывать на наличие факторов интоксикации печени. Что вполне может быть обусловлено адаптационными возможностями организма рыб в условиях обитания с повышенным антропогенным загрязнением водной среды, поступающим вместе с речным стоком реки Волга.
Так как все исследуемые особи не имели выраженных признаков нарушения работы каких-
либо органов, полученные данные могут быть использованы для оценки состояния здоровья рыб в качестве средних значений.
Список литературы
1. Аксенова В.М. Биохимические методы диагностики эндогенной интоксикации / В.М. Аксенова // Лабораторная диагностика синдрома эндогенной интоксикации: Методические рекомендации / сост.: В.М. Аксенова, В.Ф. Кузнецов, Ю.Н. Маслов, В.В. Щекотов, А.П. Щекотова; под ред. И.П. Корюкиной. - Пермь, 2005. - С. 18-23.
2. Чеснокова И.И., Шость В.И., Залевская И.Н. Долговременные изменения активности ами-нотрансфераз в печени донных рыб в бухте Сева-стопольской/Эколого-географические проблемы регионов России. Материалы X всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвящённой 100-летию со дня рождения д.г.н., профессора В.И. Прокаева и 90-летию естественно-географического факультета СГСПУ. 2019. Издательство: Самарский государственный социально-педагогический университет (Самара). С.168-172
3. A comparative study on the activity of hepatic and muscular catalase in freshwater fish species / E. Ciornea, G. Vasile, D. Cojocaru [et al.] // Analele §tiintufice ale Universitatii "Alexandu loan Cuza", Sectiunea Genetica §i Biologie Moleculara. - 2009. -T. 10. - P. 13-18.
4. Yuosefisn M. Serum Biochemical Parameter of Male, Immature and Female Persian Sturgeon (Aci-pencer persicus) / M. Yuosefisn, S. Amiri, M. Kor Davood // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. - 2011. - Vol. 5, iss. 5. - P. 476-481.
5. Gabriel U.U. Enzymes in selected tissues of catfish hybrid exposed to aqueous extracts from Lepi-dagathis alopecuroides leaves / U.U. Gabriel, F.G. Obomanu, O.D. Oveh // Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry. - 2009. -Vol. 8, no. 9. - P. 856-864.
6. Wegwu M.O. Evaluation of selected biochemical indices in Clarias gariepinus Exposed to
Aqueous Extract of Nigerian Crude Oil (Bonny Light) / M.O. Wegwu, S.I. Omeodu // Journal of Applied Sciences and Environmental Management. - 2010. - Vol. 14, no. 1. - P. 77-81.
7. Биомониторинг прибрежных вод Черного моря / И.И. Руднева, Н.Ф. Шевченко, И.Н. Залевская [и др.] // Водные ресурсы. - 2005. - Т. 32, № 2. - С. 238-246.
8. Abd-Aldagir M.I. Changes of fish liver (Ti-lapia nilotica) made by herbicide (Pendimethalin) / M.I Abd-Aldagir., M.K. Sabah Elkhierand, O.F. Idris // Journal of Applied Biosciences. - 2011. - Vol. 43. - Р. 2942-2946.
9. Madgy A.S.E. Changes in total protein and transaminase activities of grass carp exposed to diquat / A.S.E. Madgy, W.A. Rogers // Journal of Aquatic Animal Health. - 1993. - Vol. 5, iss. 4. - P. 280-286.
10. Rajamanickam V. Effect of heavy metals induced toxicity on metabolic biomarkers in common carp (Cyprinus Carpio L.) / V. Rajamanickam, N. Mu-thuswamy // Maejo International Journal of Science & Technology. - 2008. - Vol. 2, no. 01. - P. 192-200.
11. Камышников В.В. Справочник по кли-нико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / В.В. Камышников. М.: МЕД-Пресс-информ, 2004. С. 56-60.
12. Дорохова И.И. Видовые особенности активности аминотрансфераз в тканях черноморских рыб / Ветеринарная медицина. В.96, 2002, С. 286287.
