CC BY
16Курбанова И.К., Габибов М.М. Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (ЯиШш йши ки1;иш Кашешсу)
УДК 574.64.628.597.554.3
Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (Rutilus frisii kutum Kamenscy)
И.К. Курбанова, М.М. Габибов
Дагестанский государственный университет
Белки наиболее объективно отражают состояние обменных процессов в организме. Важное физиологическое значение белков, их высокая чувствительность к воздействиям различных факторов среды и способность отражать изменения метаболизма позволяют использовать их в качестве показательного биотеста при оценке состояния организма как в норме, так и при воздействии токсических веществ.
Нефтяное загрязнение водной среды вызывает изменения функционального статуса организма рыб, в частности его белковый обмен. Развитие метаболического стресса связано с изменением проницаемости мембран, ингибированием синтеза белков и нуклеиновых кислот, окислительным фосфорилированием, нарушением баланса энергетического и пластического обменов, активацией свободнорадикального окисления липидов и нарушением защитной функции антиокислительной системы [1-4].
В связи с этим исследование фракционного состава белков мышц рыб является актуальным для понимания молекулярных механизмов развития патологии и оценки состояния здоровья рыб в условиях загрязнения среды.
Целью нашего исследования явилось изучение влияния различных концентраций сырой нефти (0,1; 0,5; 1,0 мг/дм - 2, 10 и 20 ПДК) на фракционный состав водорастворимых белков мышечной ткани молоди кутума.
Материал и методика. Моделирование хронического нефтяного загрязнения водной среды создавали в аквариальных условиях лаборатории «Биологии моря» Даггосуниверситета при постоянной аэрации и температуре воды 20-25 0С. Молодь кутума получена из оплодотворенной икры, привезенной с Нечаевского осетрового рыбоводного завода «Сулак» Республики Дагестан. Кормили рыб живым трубочником. Контрольные рыбы содержались в аквариумах с водой без добавления нефти.
В ходе эксперимента на 10, 30 и 70 сутки в 1 % водных гомогенатах скелетной мышечной ткани проводили электрофоретический анализ водорастворимых белков в агарозовом геле на электрофоретической системе «Paragon» фирмы «Beckman» c использованием стандартного диагностического набора «Сотау Gel protein 100» [5]. Белковые фракции расшифровывались с помощью денситометра «Scanion», на котором агарозовая пластинка с белковыми фракциями сканируется в луче проходящего света от источника галогеновой лампы (12 V, 20 W).
Курбанова И.К., Габибов М.М. Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (ЯиШш йши ки1;иш Кашешсу)
Статистическую обработку результатов провели методом малой выборки по 1-критерию Стьюдента [6]. Различия считали достоверными при значениях р < 0,05 и ниже.
Результаты и их обсуждение. Электрофоретический анализ гомоге-натов мышечной ткани кутума позволил нам выявить у кутума пять фракций водорастворимых белков - альбуминоподобные и альфа!-, альфа2-, бета-, гамма-глобулиноподобные белки. Электрофореграммы протеинов контрольных и опытных рыб не показали расхождений по числу белковых фракций.
При интоксикации организма рыб нефтью выявлены различные дис-протеинемии (разнообразие в количественных отношениях белковых фракций), характер которых зависит от концентрации и продолжительности воздействия нефти (рис. !).
На 10-е сутки пребывания рыб в среде с нефтью количественное содержание альбуминовой фракции водорастворимых мышечных белков понижается на 30,0 - 34,6 % в сравнении с контролем. Содержание альфа1-глобулиновой фракции незначительно увеличивается и при концентрации нефти 1,0 мг/дм на 8,1 % превышает контрольные значения. Количество
33
альфа2-глобулинов на 10-е сутки опыта в варианте с 0,5 мг/ дм и 1,0 мг/дм нефти снижается на 27,3 и 33,4 %, а в варианте с 0,1 мг/дм - на 36,4 % повышается по сравнению с контролем. Бета-глобулиновая фракция при концентрации нефти 0,1 мг/дм соответствует уровню контроля, а при 0,5 и 1,0 мг/дм3 увеличена на 57,0 и 21,4 % соответственно. Содержание гамма-глобулинов у рыб из нефтяной среды (кроме варианта 0,1 мг/дм ) на 11,228,4 % увеличивается по сравнению с контрольными данными.
К 30-м суткам токсического воздействия сырой нефти на молодь кутума содержание альбуминов в варианте 1,0 мг/дм3 нефти в воде находится на уровне контроля, а в вариантах с 0,1 и 0,5 мг/дм нефти увеличено соответственно на 25 и 65 %. Мы предполагаем, что это связано с синтезом стрессовых белков. Фракция альфагглобулиновых белков только при концентрации нефти 0,1 мг/дм превышает контрольные значения на 20,7 %, а в остальных вариантах - снижается; содержание альфа2- и бета-глобулинов увеличивается до 19,5 %, а гамма-глобулинов понижается - на 28 % при
33
концентрации 0,1 мг/дм и увеличивается на 7,1-14,3 % при 0,5 и 1,0 мг/дм нефти в воде соответственно.
Пролонгированное воздействие нефти на 70-е сутки эксперимента привело к снижению содержания альбуминовой фракции водорастворимых белков в гомогенатах мышечной ткани кутума на 44,4 и 25,4 % соответственно при концентрациях нефти 0,5 и 1,0 мг/дм . Только в варианте с 0,1 мг/дм зарегистрировано небольшое преобладание в содержании альбуминов (на 11,1 % по сравнению с контролем). Содержание альфа1-глобулинов у подопытных кутумов на 70-е сутки понижается ~ на 32 %, а содержание альфа2-глобулинов, напротив, несколько повышается (~ до
Курбанова И.К., Габибов М.М. Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (ЯиШш йпбп киит Катешсу)
20 %) по мере роста концентрации нефти. Бета-глобулиновая фракция белков с повышением содержания нефти в воде плавно уменьшается (максимально при концентрации нефти 1,0 мг/дм - на 60 % ниже контроля), а гамма-глобулиновая - увеличивается в 4-8 раз пропорционально концентрации нефти (рис. 1).
50 п а/о
альбумины а1 -глобулины а2-глобулины р-глобулины У-глобулины
10-е сутки экспозиции
50 ^ %
45--
альбумины а1-глобулины а2-глобулины р-глобулины У-глобулины
30-е сутки экспозиции
Рис. 1. Динамика фракционного состава водорастворимых белков скелетных мышц кутума при хроническом воздействии нефти (% от общего содержания)
Курбанова И.К., Габибов М.М. Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (ЯиШш йши киит Катешсу)
Полученные результаты показали, что длительное присутствие нефти в водной среде вызывает изменения количественных соотношений фракций водорастворимых белков скелетных мышц кутума, отражающиеся в фазо-во-мозаичном снижении доли альбуминов и альфа1-глобулинов и повышении количества гамма-глобулинов.
Уменьшение содержания альбуминов при пролонгированном воздействии нефти коррелирует со снижением уровня общего белка в мышечной ткани рыб, что свидетельствует об их расходовании в организме рыб в качестве резервного источника энергии в процессе адаптации.
Для диагностического объяснения изменений в соотношении глобулино-вых фракций была использована классификация диспротеинемий по Рива без учета уровня общего белка и изменений альбуминовой фракции [7, 8]. Т. о., наблюдаемое в наших опытах возрастание количества бета- и гамма-глобулинов у молоди кутума на 10 и 30-е сутки нефтяной интоксикации косвенно свидетельствует о нарушениях в липидном обмене (в течение опыта они носят фазовый характер) и об увеличении антител, связанном с воспалительно-аллергическими процессами. После 30-х суток опыта у подопытных кутумов наблюдается угнетение защитных механизмов организма, что выражается в снижении гамма-глобулиновой фракции по сравнению с 10 сутками, хотя по отношению к контролю фракция гамма-глобулиноподобных белков превалирует.
В условиях обострения хронического процесса возможно одновременное увеличение содержания фракций гамма-, альфа1- и альфа2-глобулинов. При снижении синтетической функции гепатоцитов понижается в крови содержание альбумина, альфа1- или альфа2-глобулинов при существенном увеличении фракции гамма-глобулинов [8].
Известно, что в альбуминовую фракцию входят основные резервные белки организма, за счет которых происходит относительное выравнивание белкового баланса, связанное с энергетическими тратами [9]. Расходование резервных белков - альбуминов, а также увеличение содержания гамма-глобулинов (в 4-8 раз на 70-й день) при одновременном снижении альфа1-глобулинов иллюстрирует снижение синтетических процессов в печени и развитие хронических патологических процессов в организме, глубина которых в мышечной ткани кутума, как показывают наши данные, увеличивается с возрастанием концентрации нефти в водной среде.
Отмеченные изменения в содержании белковых фракций рыб при токсическом стрессе отражают, в первую очередь, развитие хронической патологии печени - основного органа детоксикации ксенобиотиков и биохимической «лаборатории» организма.
Полученные нами данные позволяют заключить, что сырая нефть обладает неспецифическим хроноконцентрационным действием на динамику фракционного состава белков скелетных мышц рыб. Процессы нарушения структуры белков имеют место при действии различных химических и физических факторов (сдвиг рН, влияние ионов металлов, пестицидов и других токсикантов) и выражаются в изменении количества белка и его качественных характеристик. Снижение уровня альбуминов в крови и в тканевых белках,
Курбанова И.К., Габибов М.М. Влияние хронического нефтяного загрязнения водной среды на фракционный состав белков скелетных мышц кутума (Rutilus frisii kutum Kamenscy)
появление высокомолекулярных глобулинов установлено при воздействии на рыб нефти, бурового раствора, газоконденсата, нитритов, пестицида актара и других токсикантов [9-12]. Наблюдалась корреляция между снижением альбуминовой фракции и понижением общего количества водорастворимых белков мышц. Эти изменения были наиболее выражены при длительном пребывании рыб в загрязненной среде, чем на ранних сроках интоксикации.
Сходство динамики белковых фракций под действием различных по своей природе токсикантов позволяет говорить о неспецифическом характере этих изменений в ответ на условия среды обитания, которые можно рассматривать как адаптивные реакции, связанные с перестройками метаболизма, регуляторных и иммунных систем организма рыб.
Литература
1. Моисеенко Т.И., Лукин А.А. Патологии рыб в загрязненных водоемах субарктики и их диагностика // Вопр. ихтиологии. 1999. Т. 49, № 4. -С. 535-547.
2. Исуев А.Р., Габибов М.М., Гусейнова С.А. Состояние перекисного окисления липидов и антиокидантной активности сеголеток русского осетра Acipenser gueldenstaedtii как показатель загрязнения нефтью окружающей водной среды // Вопр. ихтиологии. 2000. Т. 20, № 4. - С. 551-559.
3. Каниева Н.А. Изменение показателей метаболизма в организме карпа при сублетальном воздействии нефти // Межд. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения Казанчеева Е.Н., «Проблемы изучения и рационального использования природных ресурсов морей». - Астрахань, 2001. - С. 71-76.
4. Касумян А.О. Воздействие химических загрязнителей на пищевое поведение и чувствительность рыб к пищевым стимулам // Вопр. ихтиологии. 2001. Т. 41, № 1. - С. 82-95.
5. Пушкина Н.Н. Биохимические методы исследования. - М.: Медгиз, 1963. - 394 с.
6. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.
7. Топарская В.Н. Физиология и патология углеводного, липидного и белкового обмена. - М.: Мед. лит-ра, 1962. - 188 с.
8. Бочков В.Н. и др. Клиническая биохимия / Под ред. В.А. Ткачука. -М.: ГЕОТАР-МЕД, 2004. - 512 с.
9. Черкесова Д.У., Шахназарова А.Б., Исуев А.Р. Влияние нитритной интоксикации на фракционный состав мышечных белков кутума // Вестник ДГУ. Естественные науки. 2006. Вып. 2. - С. 11-15.
10. Велде А., Рома М.Я. Токсическое воздействие нитритов на рыб // Экология. 1990. № 1. - С. 71-73.
11. Курбанова И.К. Влияние нефтяного загрязнения водной среды на морфо-физиологические показатели кутума и бычка-кругляка // Автореф. ... канд. биол. наук. - Махачкала, 2002. - 25 с.
12. Габибов М.М., Рабаданова А.И., Абдуллаева Н.М. Динамика содержания белков и их фракций в скелетных мышцах сеголеток карпа при интоксикации пестицидом актаром // Экология и жизнь: Сборник статей 14-й Межд. научно-практ. конф. - Пенза, 2008. - С. 97-99.
