CC BY
46
О ВИДОВЫХ ОСОБЕННОСТЯХ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В ОРГАНАХ ХИЩНЫХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ, ВВЕДЕННЫХ В ЗООКУЛЬТУРУ
B.А. Илюха1,2, Е.А. Хижкин1, В. Т. Комов3, И.В. Паркалов4, Т.Н. Ильина1, И.В. Баишникова1,
C.Н. Сергина1, В.А. Гремячих3, Т.Б. Камшилова3, Е.С. Степина3
1Институт биологии Карельского НЦРАН, Петрозаводск, [email protected] 2Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск 3Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок 4ООО «Северная пушнина», Санкт-Петербург
Экологическая опасность ртути и последствия ее негативного влияния на организмы представляют на сегодняшний день серьезную проблему. В отличие от того внимания, которое уделяется исследованию аккумуляции ртути и ее соединений водными экосистемами (Немова, 2005), подобные процессы в наземной фауне остаются малоизученными (Сг1да!, 2003). Основная масса исследований по накоплению ртути млекопитающими проводится при нагрузке субле-тальными или летальными дозами токсиканта с использованием в качестве объектов исследования преимущественно лабораторных животных (Ваэи et а!., 2007). При этом взаимосвязь между физиоло-го-биохимическим статусом, систематической принадлежностью, экологическими особенностями млекопитающих и интенсивностью накопления поллютанта практически не изучена. Наряду с животными, обитающими в природе, введенные в зоокультуру хищные млекопитающие представляют уникальный объект для исследований такого рода, поскольку, несмотря на достаточно длительное время разведения в условиях неволи, у них сохранились характерные для диких предков особенности: моноэстричность, строгая сезонная цикличность многих процессов и др.
Целью настоящего исследования являлось сравнительновидовое изучение накопления ртути и выявление взаимосвязи этого процесса с физиологобиохимическими и экологическими особенностями хищных млекопитающих, введенных в зоокультуру, которые в природе в связи с особенностями их питания замыкают пищевые пирамиды и потенциально интенсивнее других видов подвергаются интоксикации соединениями ртути.
Объектами исследования являлись 7-месячные животные (самцы и самки) клеточного содержания семейства Canidae - енотовидные собаки (Nyctereutes
procyonoides Gray), вуалевые песцы (Alopex lagopus L.), серебристочерные лисицы (Vulpes vulpes L.) и лисо-песцовые гибриды (Alopex-Vulpes hybrids); и семейства Mustelidae - серебристо-голубые и пастеле-вые норки (Neovison vison Shr.). Лисо-песцовые гибриды были получены при скрещивании самок песца шедоу с самцами серебристо-черных лисиц (светлый окрас) и при скрещивании самок вуалевого песца с самцами серебристо-черных лисиц (темный окрас). Песцы, лисицы и норки двух окрасов были выращены в зверохозяйстве ЗАО «Пряжинское» (Республика Карелия), енотовидные собаки и гибриды на звероферме ООО «Северная пушнина» (филиал «Знаменка», Псковская область). Образцы тканей печени, почек и скелетной мышцы отбирали в период планового забоя животных. В тканях органов определяли содержание ртути, активность антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы и каталазы, концентрацию витаминов - ретинола и а-токоферола, и уровень восстановленного глутатиона. Полученные данные обрабатывали общепринятыми методами вариационной статистики (Коросов, Горбач, 2007).
В результате проведенных исследований были выявлены различия в концентрациях ртути в органах и тканях: у всех исследованных представителей семейств Canidae и Mustelidae больше всего ртути содержалось в почках, меньше - в печени и мышцах. Отмечены значительные межвидовые и внутривидовые различия в уровне накопления ртути. Как и в природе, ее максимальное количество отмечено у енотовидной собаки. Если у отловленных в природе енотовидных собак, содержание металла в печени было максимально (0,5-1,0 мг/кг) и кратно выше, чем в почках и мышцах (Комов, 2010), то у выращенных на ферме животных уровень поллютанта был одинаковым в печени и почках (0,13-0,25 мг/кг). В отличие от лисиц и песцов, у которых содержание ртути во всех исследованных органах было минимальным среди представителей семейства Canidae, у лисо-песцовых гибридов обоих окрасов уровень металла (0,070,10 мг/кг в печени, 0,17-0,22 мг/кг в почках и 0,02-0,03 мг/кг мышцах) был значительно выше. Одной из причин довольно высокой степени аккумуляции поллютанта у енотовидных собак и гибридов и низкой у лисиц и песцов могут являться различия в кормовом рационе на звероферме ООО «Северная пушнина» и в зверохозяйстве ЗАО «Пряжинское». Помимо этого высокое содержание ртути в органах енотовидной собаки может быть связано с особенностями ее экологии - в осенний период у нее происходит накопление больших запасов жира, в котором способно откладываться значительное количество метилртути.
У разводимых в неволе норок двух окрасов (серебристо-голубых и пастелевых), отмечена более высокая (в 2-6 раз) концентрация ртути, по сравнению с лисами и песцами. Наблюдаемое явление, как и в случае с енотовидной собакой, могло быть обусловлено более высокой интенсивностью удельного метаболизма, а также особенностями кормления этих животных - в период забоя норкам скармливают тушки лисиц и песцов. Такой зоотехнический прием не представляет для норок опасности, так как пороговая концентрация ртути в пище норки, вызывающая функциональные нарушения, равна 1,1 мг/кг сырой массы (Scheuhammer et al., 2007). Для норок отмечена высокая внутривидовая вариабельность накопления токсиканта - его уровень во всех органах был выше у пасте-левых норок, чем у серебристо-голубых. По всей видимости, генотипические различия концентрации ртути связаны с неодинаковой интенсивностью метаболизма у норок разных генотипов (Ильина и др., 2007).
В органах всех видов, разводимых в неволе, отмечены концентрации ртути более низкие, чем в природных популяциях (Комов, 2010) и значительно ниже тех, которые вызывают токсические эффекты. Так, для норки и выдры содержание ртути в мозге, превышающее 10 мг/кг и в печени
в пределах 20-100 мг/кг, несовместимо с жизнью (Dansereau et al., 1999). У лисиц острый токсикоз с летальным исходом наблюдался при содержании ртути в печени и почках на уровне 30 мг/кг (Borg et al., 1969).
Токсические эффекты ртути связаны со способностью ме-тилртути связываться с сульфгидрильными группами ферментов, ионных каналов и рецепторов, что приводит к нарушению работы антиоксидантной системы и усиленной генерации свободных радикалов и активных форм кислорода (Mozaffarian, Rimm, 2006). Исследование состояния систем генерации и тушения активных форм кислорода показало, что при наблюдаемых концентрациях пол-лютанта не происходит их существенного изменения. Отмечена прямая корреляционная зависимость между уровнем ртути и содержанием небелковых SH-групп в почках. Это очевидно связано с тем, что для выведения из организма, ртуть должна вначале образовать комплекс с глутатионом, который затем выделяется из клеток в кровь, и, в дальнейшем, с участием печени выводится из организма. Установлено, что при низких концентрациях ртути в органе (до 0,15 мг/кг ткани) количество небелковых SH-групп, с которыми может связаться металл для последующего выведения, возрастает параллельно с увеличением концентрации поллютанта. При дальнейшем увеличении его концентрации организм не способен за счет одних сульфгидрильных групп эффективно выводить ртуть из организма.
Таким образом, накопление ртути у разводимых в неволе хищ-
ных млекопитающих зависело от экологических особенностей вида (интенсивности клеточного и тканевого метаболизма) и могло определяться кормовой базой исследованных животных. Генотипические особенности животных также отражаются на способности накапливать соединения ртути. При достаточно низком содержании ртути в органах зверей разводимых в неволе по сравнению с дикими животными, существенных нарушений в работе антиоксидантной системы выявлено не было. Обнаруженные изменения уровня небелковых сульфгидрильных групп, были направлены на детоксикацию ртути и ее соединений.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ НШ-3731.2010.4 и ФЦП ГК № 02.740.11.0700.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Влияние генотипа на сезонные изменения антиоксидантной системы и изоферментного спектра лактатдегидрогеназы американских норок (Mustela vision Schreber, 1777) / Т. Н. Ильина [и др.] // Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11, № 1. С. 145-154.
Комов В. Т. Содержание ртути в органах и тканях рыб, птиц и млекопитающих европейской части России // Международный симпозиум «Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты» : материалы конф., 7-9 сентября 2010 г., г. Москва. М. : ГЕОХИ РАН, 2000. С. 14-19.
Коросов А. В., Горбач В. В. Компьютерная обработка биологических данных : метод. пособие. Петрозаводск : Петрозаводский гос. ун-т. 2007. 76 с.
Немова Н. Н. Биохимическая адаптация накопления ртути у рыб. М. : Наука, 2005. 164 с.
Basu N., Scheuhammer A. M., Bursian S. J. et al. Mink as a sentinel species in environmental health // Environ Res. 2007. Vol. 103, N 1. P. 130-144.
Borg K., Wanntorp H., Erne K. et al. Alkyl mercury poisoning in terrestrial Swedish wildlife // Viltrevy. 1969. Vol. 6. P. 301-379.
Dansereau M., Lariviere N., Tremblay D. D. et al. Reproductive performance of two generations of female semidomesticated mink fed diets containing organic mercury contaminated freshwater fish // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1999. Vol. 36. P. 221-226.
Grigal D. F. Mercury Sequestration in Forests and Peatlands: A Review // J. Environ. Qual. 2003. Vol. 32. P. 393-405.
Mozaffarian D., Rimm E. B. Fish intake, contaminants, and human health evaluating the risks and the benefits // JAMA. 2006. Vol. 296, No. 15. P. 1885-1899.
Scheuhammer A., Meyer M., Sandheinrich M. et al. Effects of environmental methylmercury on the health of wild birds, mammals, and fish // Ambio. 2007. Vol. 36, N 1. P.12-18.
