CC BY
15Токсикологический вестник №4 (115)
УДК 547.56 : 597.5
Токсическое действие
концентраций фенола и нафталина на мезонефрос серебряного карася (Сага881ш аига1ш (Ь.).
Показано, что сублетальные концентрации фе- карась, мезонефрос. нола (3 мкг/л) и нафталина (10 мкг/л) токсичны для почек рыб. На тканевом уровне наиболее чувствительными к обоим токсикантам оказались интерстициальная ткань и сосуды органа, на клеточном уровне - эпителиоциты проксимальных сегментов и гранулоциты, на субклеточном уровне - митохондрии и фагосомы. Фенол обладает большим повреждающим эффектом по сравнению с нафталином, об этом свидетельствует различный характер и скорость развития патологических процессов в тканях и клетках органа.
Ключевые слова: фенол, нафталин, серебряный
сублетальных
Флёрова (Назарова) Е.А.1, Заботкина Е.А.2
1ФГОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»
2Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, п. Борок
Введение. Среди токсикантов органической природы, поступающих в водоемы, одно из ведущих мест занимают фенол и нафталин. Фенол и его производные попадают в поверхностные воды со стоками предприятий нефте- и сланцеперерабатывающей, лесо- и коксохимической, а также анилинокрасочной промышленности. Объем фе-нольных сточных вод может достигать нескольких десятков кубометров в сутки при концентрации фенола от 0,7 до 2,0 г/л [4]. Сброс фенола в водоемы резко ухудшает их общее санитарное состояние, изменяет режим биогенных элементов и растворенных газов, что в первую очередь проявляется в уменьшении растворенного в воде кислорода [10]. Нафталин и его производные поступают в воду с нефтепродуктами и отходами коксохимического производства и среди всех ПАУ чаще всего встречаются в рыбе [2]. В большинстве случаев при анализе воды из различных водоемов данные токсиканты обнаруживаются в одних и тех же пробах. При оценке качества воды Рыбинского водохранилища по микробиологическим показателям, в районе сброса бытовых и промышленных стоков вблизи г. Череповца выявлено большое количество микроорганизмов, разрушающих фенол и нафталин [10].
Хотя фенол и нафталин относятся к группе нервно-паралитических ядов, вызывая резкие нарушения функций центральной нервной системы [3], они оказывают глубокие изменения и в других системах организма. Показано, что эти токсиканты вызывают накопление пигментов, геморрагию и некроз жабр, гиперплазию респираторного эпителия, приводящую к истощению жаберных лепестков, отеку жаберных ламелл, а в наиболее тяжелых случаях — их срастанию между собой [6,11]. Кратковременная обработка фенолом зрелых мужских гамет плотвы приводит к повышению хромосомных аберраций в делящихся сперма-тогониях, торможению гаметогенеза и повышению асимметрии гонад в следующем поколении [12]. Под действием фенола и нафталина отмечены некроз печеночной ткани, липидная и гидропическая дистрофии паренхимы органа, гиперемия кровеносных капилляров, инфильтрация лимфатическими клетками васкулярных зон, под действием фенола — появление золотисто-желтых и светло-коричневых включений в гепатоцитах и внеклеточном пространстве [3,11]. Зарегистрированы вакуолизация цитоплазмы, изменение формы и пикноз ядер эпителия почечных канальцев. Обнаружены очаговые кровоизлияния и зернистость цитоплазмы эритроцитов мезонефроса [3,11].
Вместе с тем, в ряду таких важнейших маркерных органов загрязнения среды как жабры, гонады, печень и почка, информация о патологических изменениях в мезо-нефросе, особенно в его интерстициальной ткани, вызванных рассматриваемыми токсикантами, практически отсутствует. Мезонефрос рыб — полифункциональный орган, и, кроме мочевыделительной, играет важную роль в осуществлении защитных функций, как один из главных органов периферической иммунной системы рыб. Поэтому исследование изменений структуры тканей и клеток этого органа под действием сублетальных концентраций фенола и нафталина является наиболее актуальным.
Материалы и методы исследования. Объектом исследования послужил карась Carassius auratus (L.). Пробы фиксировали и обрабатывали стандартным для электронной микроскопии методом [8]. Полутонкие срезы готовили на микротоме УМТП-3 и окрашивали металеновым синим. Ультратонкие срезы готовили на микротоме LKB 8800, окрашивали уранилацетатом и цитратом свинца, просматривали под электронным микроскопом JEM 100 С. Измерение клеток и органелл проводили на электронно-микроскопических негативах. Результаты обрабатывали статистически в программе Statistica и представляли в виде средних значений и их ошибок среднего (x±SE). Для оценки достоверности результатов использовали t - критерий Стьюден-та при р=0,05.
49
ИЮЛЬ - АВГУСТ 2012
Таблица 1
Условия постановки экспериментов, размерно-массовые характеристики карася.
токсикант условия ' —______ экспериментов фенол нафталин
1) длина рыбы (х±8Б), см 2) масса рыбы (х±8Б), г 1)13,8±0,15 2)41,3±1,0
количество особей опыт 15 15
контр. 15
ЬС 5, (96 ч.) опыт 15 мг/л 50 мг/л
контр. водопроводная вода
концентрация токсикантов в опыте опыт 3 мкг/л; (0,02 от LC 50) 10 мкг/л; (0,02 от LC 50)
контр. водопроводная вода
сроки отбора проб, сут 4,7,28 4,7,28
объем аквариумов, л 150 150
изучаемый орган туловищный отдел почки
Таблица 2
Морфометрические показатели основных структурных элементов нефрона.
Экспозиция, сут Токсикант Почечное тельце, d Проксимальный отдел канальцев, d Дистальный отдел канальцев, d
Контроль 58,74±4,96 25,0±1,49 30,72±1,52
4 сут. фенол (3мкг/л) 51,93±4,33 25,14±1,73 27,93±1,49
нафталин (10 мкг/л) 48,91±3,72 29,27±2,44 28,98±1,46
7 сут. фенол (3мкг/л) 59,19±2,73 26,2±1,59 31,12±1,26
нафталин (10 мкг/л) 52,26±2,63 28,63±1,43 30,12±1,88
28 сут фенол (3мкг/л) 48,09±2,46 26,32±1,63 32,01±1,51
нафталин (10 мкг/л) 48,45±0,54 27,78±1,47 33,13±0,89
Примечание: d - наружный диаметр структуры
Таким образом, как фенол, так и нафталин вызвали изменения архитектоники мезонефроса рыб, свидетельствующие о тяжелых функциональных нарушениях органа. Следует отметить, что фенол оказал более токсичное действие, чем нафталин. Если фенол вызвал нарушение целостности проксимальных сегментов в нефрогенной ткани, обширные очаги некроза и кровоизлияния в интер-стициальной ткани, то при действии нафталина выявлены лишь точечные кровотечения, локализованные около канальцев нефрона. Фагоцитарная активность макрофагов, повреждение внутренней мембраны митохондрий клеток под действием фенола зарегистрированы уже на 4 сут. эксперимента, тогда как аналогичные изменения под действием нафталина - лишь к 7 сут. эксперимента. Более того, патологические изменения ультраструктуры плазматических клеток обнаружены только под действием фенола. Следует отметить, что подобные изменения в лейкоцитах отмечены в пронефросе и селезенке карпов (Cyprinus carpió) при действии различных концентра-
50
ций карбофоса и иммунизации бактериальным антиге-ном[1,4]. В целом картина наблюдаемых изменений при действии фенола и нафталина носит неспецифический характер и соответствует реакции организма на стресс [5].
Выводы. Фенол и нафталин в указанных концентрациях вызвали патологические изменения мезонефроса. На тканевом уровне наиболее чувствительными к обоим токсикантам оказались интерстициальная ткань и сосуды органа, на клеточном уровне - эпителиоциты проксимального отдела канальцев и гранулоциты, на субклеточном уровне - митохондрии и фагосомы. При действии обоих токсикантов не произошло изменений морфометриче-ских показателей структурных элементов органа.
Токсикологический вестник №4 (115)
Рис.1. Структурные изменения в мезонефросе серебряного карася. а - мезонефрос, контроль; б - мезонефрос, 4 суток экспозиции в сублетальной концентрации фенола (3 мкг/л); в - эпителиоцит дистального канальца, 4 суток экспозиции в сублетальной концентрации фенола (3 мкг/л); г - эпителиоцит проксимального канальца, 7 суток экспозиции в сублетальной концентрации фенола (3 мкг/л); д - линзовидная гранула в цитоплазме эпителиоцита дистального канальца, 7 суток экспозиции в сублетальной концентрации нафталина (10 мкг/л).
Обозначения: ДК - дистальный каналец, ИТ - интерстициальная ткань, ЛГ -линзовидная гранула, ПК - проксимальный каналец, ОК - очаг кровоизлияния, рМТХ - разрешенные митохондрии, Ц - цитоплазма, Я - ядро.
СПИСОК ЛИTЕРATУРЫ
1. Балабанова Л.В., Заботкина Е.А., Лапирова ТБ., Микряков В.Р. Влияние карбофоса и иммунизации бактериальным антигеном на некоторые показатели иммунной системы карпа Cyprinus carpió L. (Cyprinidae) // Вопросы ихтиологи, - 2003. - Т 43. - №2. - С. 262-271.
2. Балабанова Л.В., Степанова В.М. Хроническое действие нафталина и дихлофоса на иммунокомпетент-ные клетки мозамбикской тиляпии (Oreochromis mossambicus Peters) // Биология внутренних вод, - 2000.
- №4. - С.146 - 155.
3. Васильков ГВ., Грищенко Л.И., Енгашев В.Г, Канаев А.И., Ларькова З.И., Осетров В.С. Болезни рыб: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Агропромиздат 1989. - 288 с.
4. Заботкина Е.А., Микряков В.Р., Влияние карбофоса на иммунокомпетентные клетки и структуру селезенки карпа Cyprinus carpió. Цитология, - 1996. - Т38. - №4/5. - C. 551-554.
5. Мартемьянов В. И. Стресс у рыб: Защитные и повреждающие процессы // Биология внутренних вод, -2002. - №4. - С.3-13.
6. Матей В.Е., Чуйко ГМ., Павлов Д.Ф. Сравнительный анализ изменений структуры жабр тиляпии Oreochromis mossambicus при хроническом действии нафталина и дихлофоса//Цитология, - 1994. - Т36,
- №9/10. - С.938 - 945.
7. Микряков В.Р., Балабанова Л.В., Заботкина Е.А., Лапирова ТБ., Попов А.В., Силкина Н.И. Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление среды. - М.: Наука. 2001. - 126 с.
8. Миронов А.А., Коммисарчик Я.Ю., Миронов В.А. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине. - СПб.: Наука, 1994. - 400 с.
9. Назарова Е.А. Экологическая пластичность структуры ренальной ткани пресноводных и морских костистых рыб: Авторефдисс. ..к-та биол. наук.-Борок, 2009.-24с.
10. Романенко В.И., Захарова Л.И., Романенко ВА., Гаврилова ВА., Соколова Е.А. Оценка качества воды по микробиологическим показателям в Рыбинском водохранилище у г Череповца // Влияние стоков Череповецкого промышленного узла на экологическое состояние Рыбинского водохранилища, - 1990. - С.24-41 [1991-05BI10 ВИНИТИ ISSN-1561-7858].
11. Сясина И.Г, Арбузова Л.Л., Жадько Е.А., Соколовский А.С. Гистоморфологические изменения в органах камбалы Pleuronectes obscurus из загрязненной части Амурского залива Японского моря//Биология моря, - 2000. - Т26, - №4. - С. 265 - 271.
12. Таликина М.Г, Изюмов Ю.Г, Чеботарева Ю.В. Определенные генотоксические ответы у сеголеток плотвы после воздействия органических ядов на спермии родителей/Вопросы ихтиологии, - 2003. - Т 43, - №3. - С. 411-417.
Flyorova(Nazarova) YeA1., Zabotkina Ye.A2 Toxic effect of sub-lethal concentrations of phenol and naphthalene on mesonephros in Goldfish (Carassius auratus (L.))
1Yaroslavl State Agricultural Academy,Yaroslavl
2I. D. Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Settlement Borovsk,Moscow Region
It was shown that sub-lethal concentrations of phenol ( 3mkg/l) and naphthalene ( 10 mkg/l) are toxic to fish ridney. The organ interstitial tissue and vessels appeared the most sensible to both toxicants at the tissue level, at the cell level these were promaximum segments epitheliocytes and granulocytes and at the sub-cellular level-mitochondria and phagosomes. Phenol has a more damaging effect compared to that of naphthalene which is testified by a different character and speed of the development of pathologic processes in the organ tissues and cells.
Переработанный вариант статьи поступил в редакцию 11.07.2011 года.
51
