ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ПОСТУПЛЕНИЯ МАЛЫХ ДОЗ РТУТИ НА НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛИПИДНОГО И БЕЛКОВОГО ОБМЕНА У СЕРЕБРЯНОГО КАРАСЯ CARASSIUS AURATUS (L., 1758)

Гарина Д.В.

Трансформация экосистем issn 2619-0931 Online

Ecosystem Transformation

www.ecosysttrans.com

DOI 10.23859/estr-220505 EDN ESYLRF УДК 597.1.05:574.64

Научная статья

Влияние хронического поступления малых доз ртути на некоторые биохимические показатели липидного и белкового обмена у серебряного карася СагавБШБ аигаЬиБ 1758)

Д.В. Гарина

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742, Россия, Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок, д. 109

[email protected]

Аннотация. Изучено влияние ртути, поступавшей с кормом в течение трех месяцев, на некоторые биохимические показатели сыворотки крови серебряного карася Carassius auratus (L., 1758): концентрацию общего белка, общего холестерина и липопротеинов высокой плотности. Содержание ртути в мышцах рыб группы, потреблявшей корм с повышенным содержанием ртути («ВР»), возрастало в 5.8, 10.4 и 11.7 раза, с пониженным содержанием («НР») - в 1.4, 3.2 и 3.2 раза через 1, 2 и 3 месяца соответственно (p < 0.05). Накопление ртути приводило к возрастанию всех изученных показателей; максимально увеличивался уровень общего холестерина у рыб опытной группы к концу эксперимента (в 3.1 раза). При этом показана достоверная положительная связь биохимических показателей крови с содержанием ртути в мышцах рыб. Полученные результаты свидетельствуют о возникновении изменений в липидном и белковом метаболизме рыб под воздействием ртути, степень выраженности которых зависит от количества ртути в корме и длительности эксперимента.

Ключевые слова: рыбы, тяжелые металлы, сыворотка крови, общий белок, общий холестерин, липопротеины высокой плотности

ORCID:

Д.В. Гарина, https://orcid.org/0000-0002-3128-0872

Финансирование: Исследование выполнено в рамках госзадания, тема № 121050500046-8.

Благодарности: Автор выражает глубокую благодарность за помощь коллегам: И.Л. Головановой, В.Т. Комову, Ю.Г. Удоденко, Е.В. Щедровой, А.В. Ворошилову, Е.А. Куливацкой, А.С. Васильеву, Р.А. Фёдорову, М.И. Замысловой, Э.В. Гарину, А.А. Филиппову, А.К. Смирнову.

Для цитирования: Гарина, Д.В, 2023. Влияние хронического поступления малых доз ртути на некоторые биохимические показатели липидного и белкового обмена у серебряного карася Carassius auratus (L., 1758). Трансформация экосистем 6 (3), 86-104. https://doi.org/10.23859/estr-220505

Поступила в редакцию: 05.05.2022 Принята к печати: 18.08.2022 Опубликована онлайн: 31.08.2023

DOI 10.23859/estr-220505

EDN ESYLRF

UDC 597.1.05:574.64

Article

Influence of chronic intake of small doses of mercury on some biochemical parameters of lipid and protein metabolism in goldfish Carassius auratus (L., 1758)

Darina V. Garina

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences, Borok 109, Nekouzsky District, Yaroslavl Oblast, 152742 Russia

[email protected]

Abstract. The effect of mercury, supplied with food for three months, was studied on some biochemical parameters (concentration of total protein, total cholesterol, and high-density lipoproteins) of the blood serum of goldfish Carassius auratus (L., 1758). The content of mercury in the muscles of the fish that consumed the food with a high content of mercury ("HM") increased by 5.8, 10.4, and 11.7 times, with a low content ("LM"), by 1.4, 3.2, and 3.2 times after 1, 2, and 3 months, respectively (p < 0.05). Accumulation of mercury resulted in increasing of all the studied parameters; the total cholesterol concentration increased to the maximum in the fish of the experimental group by the end of the experiment (by 3.1 times). At the same time, there was a significant positive relationship between the biochemical parameters of blood and the mercury content in the fish muscles. The obtained results indicated significant changes in the lipid and protein metabolism of fish under the influence of mercury, their intensity depended on the amount of mercury in the feed and the exposure time.

Keywords: fish, heavy metals, blood serum, total protein, total cholesterol, high-density lipoproteins

ORCID:

D.V. Garina, https://orcid.org/0000-0002-3128-0872

Funding: The study was carried out within the framework of the State Task no. 121050500046-8.

Acknowledgements: The author expresses her deep gratitude for the invaluable help to I.L. Golovanova, V.T. Komov, Yu.G. Udodenko, E.V. Shchedrova, A.V. Voroshilov, E.A. Kulivatskaya, A.S. Vasiliev, R.A. Fedorov, M.I. Zamyslova, E.V. Garin, A.A. Filippov, and A.K. Smirnov.

To cite this article: Garina, D.V., 2023. Influence of chronic intake of small doses of mercury on some biochemical parameters of lipid and protein metabolism in goldfish Carassius auratus (L., 1758). Ecosystem Transformation 6 (3), 86-104. https://doi.org/10.23859/estr-220505

Received: 05.05.2022 Accepted: 18.08.2022 Published online: 31.08.2023

Введение

Исследования влияния токсикантов различной природы на биоту наземных и водных экосистем ведутся на различных уровнях организации живой природы, в том числе биохимическом и молекулярном (Немова, 2005). Тяжелые металлы обладают выраженной токсичностью для большинства живых организмов и считаются наиболее опасными загрязнителями водной среды, поскольку не подвергаются естественному разложению и накапливаются в донных отложениях и ги-дробионтах. Среди тяжелых металлов особое место занимает ртуть в силу высокой токсичности, разнообразия форм и повышенной способности к биопереносу в окружающей среде. Пары ртути, появляющиеся как из природных, так и из антропогенных источников, глобально распространены в атмосфере. Поступая с осадками на земную и водную поверхность, ртуть попадает в систему океанических и пресных континентальных водоемов и может мигрировать на большие расстояния (Clarkson, 2002; Fitzgerald et al., 1998).

В водных экосистемах благодаря сульфатредуцирующим бактериям, содержащимся в донных осадках, неорганическая ртуть превращается в более опасную органическую форму - ме-тилртуть (Clarkson, 2002; Gilmour et al., 1992; Schafer et al., 2010; Zhu et al., 2018 и др.), концентрация которой в съедобных тканях рыб составляет 50-98% от общего количества соединений ртути (Bloom, 1992; Carrasco et al., 2011). Соотношение концентраций метилртути и соединений неорганической ртути неодинаково в разных органах рыб. В частности, мышечная ткань рыб содержит 80-100% метилртути, тогда как в печени ее содержание может быть значительно меньше по сравнению с неорганическими соединениями этого элемента (Amlund et al., 2007; Batchelar et al., 2013; Olsvik et al., 2021).

Ртуть поступает в организм рыб через жабры, пищеварительную систему и (в меньшей степени) кожу. Металл проникает через эпителий органов в кровяное русло, связывается с белками плазмы и с током крови транспортируется во все ткани, где через клеточные мембраны поступает внутрь клеток (Erickson et al., 2008). Соединения ртути вызывают замедление роста рыб, эндокринные нарушения, снижение успешности нереста, подавление иммунитета и повреждение таких органов, как печень и почки (Klaper et al., 2008; Morcillo et al., 2017), сердечно-сосудистой системы (Monteiro et al., 2013), нервной системы (Berntssen et al., 2003), ухудшение вылупления, выживания и роста эмбрионов и личинок (Yu et al., 2019). Молекулярные механизмы негативного влияния ртути включают несколько регуляторных путей, затрагивающих энергетический обмен, окислительный стресс, апоптоз, иммунный ответ и метаболизм липидов (Немова, 2005; Morcillo et al., 2017; Olsvik et al., 2021; Wang et al., 2011; Yadetie et al., 2013 и др.). Ртуть нарушает внутриклеточный метаболизм Ca2+, вызывая увеличение концентрации кальция в цитозоле клеток (Ceccatelli et al., 2010). Благодаря своей способности связываться с тиоловыми группами белков, метилртуть может вызывать нарушение конформации структурных и регуляторных белков и инактивацию ферментных систем, проницаемость клеточных мембран (Немова, 2005; Ceccatelli et al., 2010; Farina et al., 2011).

Рыба является основным, если не единственным, источником поступления метилртути в человеческий организм (Toxicological effects of methylmercury, 2000). Основные неблагоприятные последствия воздействия соединений ртути, включая метилртуть, на здоровье человека включают риск сердечно-сосудистых заболеваний, нейротоксичность, тератогенность, нефротоксич-ность, иммунотоксичность (Шувалова и др., 2021; Counter, 2002; Farina et al., 2011; Houston, 2011; Ivanova et al., 2021; Ratcliffe et al., 1996; Sweet and Zelikoff, 2001; Virtanen et al., 2007 и др.). В регионах, имеющих крупные водоемы, где немалая часть населения употребляет в пищу рыбу из них, следует принимать меры по разработке нормативов потребления рыбы (например, Иванова и др., 2020; Luczynska et al., 2017).

Разнообразная физиологическая роль тканевых и сывороточных белков, а также их способность реагировать на изменения интенсивности и направленности обменных процессов, в частности, пластического обмена, позволяют использовать их в качестве важнейшего биохимического показателя функционального состояния организма как в норме, так и при воздействии токсических веществ (Chernecky and Berger, 2008). Концентрация общего сывороточного белка является существенным интегральным показателем белкового обмена, его направленности и интенсивности.

Чрезвычайно важную роль выполняют в организме холестерин и его переносчики - липопро-теины высокой и низкой плотности. Известно, что интоксикация ртутью у человека среди прочего сопровождается возникновением сердечно-сосудистых заболеваний: гипертонии, ишемической

болезни сердца, инфаркта миокарда, сердечных аритмий, что обусловлено снижением антиокси-дантной защиты и усилением окислительного стресса (Houston, 2011). Выявлена положительная корреляционная связь между содержанием ртути в волосах людей, употреблявших рыбу с повышенным содержанием ртути в тканях, и уровнем общего холестерина, триглицеридов и липо-протеинов низкой плотности в крови (Шувалова и др., 2021; Cho, 2017). Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и их основной белковый компонент аполипопротеин А1 (Апо А1) играют защитную роль, предотвращая развитие атеросклероза и сопутствующих заболеваний, поскольку участвуют в обратном транспорте холестерина (Annema and von Eckardstein, 2016; Jomard and Osto, 2019; Verdier et al., 2013 и др.).

В связи с этим представляется актуальной оценка биохимических изменений, происходящих в организме рыб в ответ на хроническое воздействие малых доз ртути. Цель настоящей работы - исследование эффектов ртути, поступающей с кормом, на содержание общего водорастворимого белка, липопротеинов высокой плотности и общего холестерина в сыворотке крови серебряного карася.

Материалы и методы

Работа выполнена в июле-октябре 2021 г. на серебряных карасях Carassius auratus (Linnaeus, 1758), отловленных в Барском пруду пос. Борок (Некоузский р-н Ярославской области). Возраст рыб 2+...3+, средняя масса 9.8 ± 1.8 г, средняя длина 10.6 ± 0.3 см. Перед началом эксперимента формировали 4 группы рыб из 16 особей, две из которых впоследствии потребляли корм с повышенным содержанием ртути («ВР») и две - с пониженным («НР»). Каждую группу рыб помещали в 300-литровый проточный аквариум. Температура воды +20...+22 °С, режим освещения естественный. Кормление рыб кормом с ртутью начато на следующий день после их поимки. Эксперимент продолжался в течение трех месяцев с момента начала кормления рыб.

Караси всех групп получали корм один раз в сутки в количестве 5% от массы тела с чередованием рыбного фарша и его желированной формы, включавшей, помимо рыбного фарша, комбикорм "TetraPondSticks". Фарш и желированный корм были приготовлены в достаточном объеме на весь срок эксперимента, заморожены при -20 °С порционно (в объеме дневной нормы для одной группы рыб) и размораживались в день кормления. Перед замораживанием корма обоих видов в нем измерялось содержание ртути в трех повторностях. Рыбный фарш для кормления группы «ВР» был приготовлен из мышц окуней (выловленных в Волжском плесе Рыбинского водохранилища; содержание ртути в готовом фарше 0.143 мг/кг), для группы «НР» - из мышц минтая (коммерческий продукт; содержание ртути в готовом фарше 0.019 мг/кг). В желированном корме содержание ртути составляло 0.075 и 0.004 мг/кг для групп «ВР» и «НР» соответственно. Согласно рекомендациям Европейской комиссии1, содержание ртути в корме рыб не должно превышать концентрации 0.1 мг/кг. Таким образом, содержание ртути в корме группы «ВР» можно считать повышенным, а группы «НР» - пониженным.

Перед началом отбора проб рыб измеряли, взвешивали, определяли стадию зрелости половых продуктов (Сакун и Буцкая, 1968). Отбор сыворотки крови и мышц у карасей для определения содержания в них ртути производили до эксперимента («нулевая точка») и далее через 1, 2 и 3 месяца после начала кормления. Кусочки белых мышц (1-2 г) вырезали с двух сторон туловища рыбы под спинным плавником, замораживали и хранили при -18 °С. Кровь отбирали после каудоэктомии из хвостового сосуда в пробирки типа Эппендорф, отстаивали ее при 4 °С до образования сгустка в течение 1-2 часов. Отделившуюся сыворотку отбирали дозатором в пробирки и замораживали при -18 °С. Общее количество белка в сыворотке крови определяли микробиуретовым методом (Itzhaki and Gill, 1964). Концентрацию общего холестерина (ОХ) и ли-попротеинов высокой плотности (ЛПВП) в сыворотке крови определяли с помощью биохимических наборов (производство «Ольвекс», Санкт-Петербург) энзиматическим колориметрическим методом (Fishbach and Dunning, 2004).

Определение содержания ртути в пробах мышц рыб производили на атомно-адсорбционном спектрометре РА915М с пиролитической приставкой ПИРО (Lumex, Санкт-Петербург).

Статистическая обработка данных произведена с помощью программы Statistica 6.0. Данные на графиках представлены в виде средних и их стандартного отклонения. Проверку на нормаль-

1 Commission Directive 2003/100/EC of 31 October 2003. Amending Annex I to Directive 2002/32/ECof the European Parliament and of the Council on Undesirable Sub-stances in Animal Feed. Official Journal of the European Union 1285/33.

ность распределения данных проводили с помощью теста Шапиро-Уилка. Поскольку изучаемые выборки данных не подчинялись нормальному распределению, значения концентрации ртути и биохимических параметров сыворотки крови были логарифмически трансформированы; на основе полученных значений устанавливалась регрессионная зависимость биохимических параметров от концентрации ртути в мышцах рыб.

Однофакторный дисперсионный анализ использовали для установления влияния накопленной ртути на показатели белкового и липидного обмена у рыб в зависимости от продолжительности эксперимента. Достоверность различий между группами «НР» и «ВР» рассчитана по непараметрическому критерию Манна-Уитни для двух независимых групп. Различия во всех используемых тестах считали статистически достоверными при р < 0.05.

Результаты

В ходе эксперимента наблюдалось возрастание содержания ртути в мышцах карасей, значительно более выраженное в группе «ВР» (Рис. 1). Концентрация ртути в этой группе по сравнению с нулевой точкой через 1, 2 и 3 месяца возросла соответственно в 5.8, 10.4 и 11.7 раза ^ = 120.5; п = 3; р = 0.000001); в группе «НР» увеличение составило 1.4, 3.2 и 3.2 раза ^ = 82.6; п = 3; р = 0.0000001). Концентрация ртути в мышцах рыб группы «ВР» была достоверно выше, чем в группе «НР», во все интервалы эксперимента: в 4 раза - через 1 месяц эксперимента (р = 0.0002), в 3.3 раза - через 2 месяца (р = 0.002), в 3.6 раза - через 3 месяца (р = 0.003).

Наблюдалось достоверное увеличение содержания общего белка в сыворотке крови рыб по сравнению с таковым у интактных особей: в группе «ВР» - в 1.9, 2.0 и 2.3 раза ^ = 27.0; п = 3; р = 0.0000001), в группе «НР» - в 1.9, 2.0 и 2.0 раза ^ = 27.0; п = 3; р = 0.0000001) через 1, 2 и 3 месяца соответственно. Таким образом, значения показателя в группах «ВР» и «НР» не различались в течение первых двух месяцев; увеличение содержания общего белка в сыворотке крови рыб

тс

0.5

0.4

0.3

го о. I-

ю 0.2

т

о

0.1

0

□ группа "НРГ к группа "ВР"

-г-

*

1

0 12 3

Продолжительность эксперимента, мес.

Рис. 1. Динамика накопления ртути в мышцах карасей. Здесь и далее: * - достоверные отличия группы «ВР» от «НР» (критерий Манна-Уитни, р < 0.05).

0 1 2 Продолжительность эксперимента, месяцы

Рис. 2. Концентрация общего водорастворимого белка в сыворотке крови карасей.

группы «ВР» по сравнению с группой «НР» было отмечено лишь через три месяца эксперимента (р = 0.11) (Рис. 2).

Возрастание концентрации белка в сыворотке крови обеих групп рыб можно было бы связать с потреблением карасями более калорийного корма, чем в их естественной среде обитания, о чем свидетельствует достоверное возрастание индекса упитанности по Фультону в течение эксперимента ^ = 43.4; п = 3; р = 0.000001 - в группе «ВР»; F = 31.5; п = 3; р = 0.000001 - в группе «НР») (Табл. 1), а также наличие выраженного слоя жира вокруг кишечника рыб в конце эксперимента. Однако регрессионный анализ показал наличие достоверной положительной связи между концентрацией белка в сыворотке и содержанием ртути в мышцах рыб как в группе «ВР» (Рис. 3А), так и в группе «НР» (Рис. 3В).

Содержание общего холестерина в сыворотке крови карасей обеих групп на протяжении эксперимента значительно возрастало по сравнению с начальными значениями: в 1.5, 2.2 и 3.1 раза в группе «ВР» ^ = 41.3; п = 3; р = 0.000001), в 1.1, 1.8 и 1.9 раза в группе «НР» ^ = 7.8; п = 3; р = 0.002) через 1, 2 и 3 месяца соответственно (Рис. 4). При этом через 1 и 2 месяца эксперимента отличия между значениями показателей в группах «ВР» и «НР» были недостоверны (р = 0.09 и р =

Табл. 1. Коэффициент упитанности рыб по Фультону.

Группа Продолжительность эксперимента

1 мес. 2 мес. 3 мес.

до опыта

«НР» 2.62 ± 0.07 2.82 ± 0.03 3.42 ± 0.08 3.39 ± 0.06

«ВР» 2.73 ± 0.05 2.94 ± 0.04 3.16 ± 0.07 3.63 ± 0.09

ф

I-

о о. о о л о ш

(О

!£

с ф

ю

2.0

1.9

1.8

ф

ю о к г

га

о.

IX

ф

X

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о

О)

о

1.7

1.6

1.5

1.4

У г = 1.9330 + 0.23003* = П ЯРЯП7 о

г2 = 0.807 р < 0.00000 1 о о° 9'" о о** о

э 0 о .Р

О о о 3

о

А

-1.9 -1,3 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.3 Концентрация ртути в мышцах (1од 10)

ф £ I-

о о. о ш

И и Ш

СП

^

с: ф ю

2.0

1.9

1.8

В

ф Э~

ю о п; з ^Г (П О-IX ф

X

о

^ 1.7

1.6

1.5

1А

У г = 2.2553 + 0.41092 * = П 79313 < о

г5 Р = 0.523 <0.0001 о . п 9-' о а"* о

э ° о 33

у'"-

о о о 3

о

-19 -1.3 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.3 Концентрация ртути в мышцах (1од 10)

Рис. 3. Регрессионный анализ зависимости содержания общего белка в сыворотке крови карасей от концентрации ртути в мышцах в группе «ВР» (А) и в группе «НР» (В).

8

□ группа "HP" «группа "BP"

л ц

о

о; s

пз о_ II

<и Zг I

о

-f-

*

0

Продолжительность эксперимента, месяцы

Рис. 4. Концентрация общего холестерина в сыворотке крови карасей.

0.33 соответственно), а через 3 месяца показатель в группе «ВР» достоверно превышал таковой для группы «НР» в 1.7 раза (p = 0.01).

Регрессионный анализ показал наличие достоверной положительной связи между концентрацией общего холестерина в сыворотке и содержанием ртути в мышцах рыб, более сильной в случае группы «ВР» (Рис. 5).

Изменение содержания ЛПВП в сыворотке крови на протяжении эксперимента носило более сложный, чем в случае общего холестерина и общего белка, характер (Рис. 6). В группе «ВР» показатель снизился на 8% через 1 месяц, возрос в 2.0 и 1.9 раза (F = 21.4, n = 3, p = 0.000001) через 2 и 3 месяца эксперимента соответственно по сравнению с интактными особями. В группе «НР» концентрация ЛПВП снизилась на 16% через 1 месяц, возросла в 1.4 раза и на 4% (F = 6.75, n = 3, p = 0.003) - через 2 и 3 месяца эксперимента соответственно. Через 3 месяца показатель в группе «ВР» был достоверно выше такового в группе «НР» в 1.8 раза (p = 0.01).

Регрессионный анализ показал наличие положительной достоверной связи между концентрацией ЛПВП в сыворотке крови и содержанием ртути в мышцах карасей, более сильной у рыб группы «ВР» (Рис. 7).

Обсуждение результатов

Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что выбранная нами схема кормления рыб приводила к высокой скорости аккумуляции ртути в организме карасей. Так, употребление атлантической треской Gadus morhua (Linnaeus, 1758) корма, содержащего метилртуть в концентрации

ш

^

н

о

Q. О Ё -О (J Ш СП

0 90

0.S0

CL Ш н

U ® °

О ^ X СП

о О

1—

Q)

3"

ю о к г

со

CL

0.70

0.60

0.50

ш

j

z

о

0.40

у = 1,1424+ 0.45596 *х г = 0.60096 о о

г2 = 0.361 р < 0.01

J^J^JQ

J

С

О О * - н " о о

о

о . о

О

B

-1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 Концентрация ртути в мышцах (log 10}

Рис. 5. Регрессионный анализ зависимости содержания общего холестерина в сыворотке крови карасей от концентрации ртути в мышцах в группе «ВР» (А) и в группе «НР» (В).

Продолжительность эксперимента, месяцы

Рис. 6. Концентрация липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови карасей.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0.95 мкг/г в течение трех месяцев приводило к возрастанию содержания ртути в мышцах рыб до 0.38 ± 0.04 мкг/г сырой массы, из которых на долю метилртути приходилось 90-95% (Amlund et а1., 2007). В нашем исследовании употребление карасями корма, содержащего в 6.6 раз меньше ртути (максимальная концентрация, в группе «ВР»), чем в упомянутой работе, приводило к возрастанию концентрации ртути за тот же срок в мышечной ткани до того же уровня. Очевидно, это можно объяснить влиянием ряда факторов (режим кормления, условия содержания рыб, а также, возможно, физиологическими особенностями видов), которые повлияли на скорость аккумуляции токсиканта в тканях рыб.

Полученные результаты также свидетельствуют об изменениях в белковом и липидном обмене в организме рыб под воздействием ртути, содержавшейся в корме. Степень выраженности этих изменений зависит от концентрации ртути и длительности ее воздействия. Среди изученных нами параметров белкового и липидного метаболизма в наибольшей степени увеличивалось содержание общего холестерина в сыворотке крови карасей: через 3 месяца после начала эксперимента его уровень вырос в 3.1 и 1.9 раза по сравнению с начальными значениями в группах, потреблявших корм с высоким и низким содержанием ртути соответственно. Содержание общего водорастворимого белка в сыворотке крови рыб возрастало в меньшей степени: в 2.3 и 2 раза по сравнению с начальными значениями в группах «ВР» и «НР» соответственно, причем для этого показателя в группе «ВР» выявлена наиболее сильная и достоверная связь с концентрацией накопленной ртути в мышцах. Наконец, в наименьшей степени увеличилось содержание липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови рыб: в 2 и 1.4 раза в группах «ВР» и «НР» соответственно, причем максимальное увеличение наблюдается через два месяца эксперимента, а затем наблюдается снижение показателя в обеих группах. Для этого показателя установлена наименьшая связь с концентрацией накопленной ртути в мышцах по сравнению с другими исследованными параметрами крови.

О)

_о

ф

&

о

CL

о

ш

-fl

о m

1=

m

^

и: х

<п

CL

н

X

ф

ZT X

о

у

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2

A

У = с I 3,82550 + 0,8652 1 * X

г = 0.70428 г2 = 0.496 О ° о у' . о С ^^^

р < 0.0003 о : L

о

,,-■* о о

о Ji"*'^ о Q

э о

о

-1.0 -0.9 -0.S -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 Концентрация ртути в мышцах (log 10)

СП

_о

0)

^

I-

о

CL

о ш -а и Ш 1= ш П с;

к и ZT (О Q. IX ф

ZT X

о

у

0.45

0.35

0.25

0 15

0.05 -1.5

-0.3

B

v= 0 52443 + 0 29696 *х

г = 0.49137 г2 = 0.241 с

р < 0.03 с О О У'' °

о □

______,------• О" " "

О О

О О с .о о 8

у □

-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 Концентрация ртути в мышцах (log 10)

-0.9

Рис. 7. Регрессионный анализ зависимости содержания липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови карасей от концентрации ртути в мышцах в группе «ВР»(А) и в группе «НР» (В).

Согласно литературным данным (Amlund et al., 2007), диета с высоким содержанием ртути приводила к увеличению концентрации ртути в крови рыб в 9 раз через 3 месяца эксперимента. В крови ртуть циркулирует в виде комплексов с аминокислотами и жирными кислотами; 80-90% поступившей в кровяное русло ртути связывается с эритроцитами (Лужников, 1994). Отмечено негативное влияние ртути на состав клеточных элементов крови: уменьшение количества эритроцитов, лейкоцитов, соотношения отдельных форм лейкоцитов, снижение содержания гемоглобина (Кузубова и др., 2000; Fletcher and White, 1986; Patil and Jabde, 1998). Нами не обнаружено сведений в доступной литературе относительно влияния ртути на сывороточный белок и липиды, содержащиеся в крови рыб в виде комплексов с белками (липопротеинов). Однако известно, что ртуть негативно влияет на ряд других показателей липидного обмена у рыб: у окуней с различным уровнем накопления ртути в тканях обнаружено повышение уровня триацилглицеринов в печени, изменение концентрации отдельных жирных кислот в липидах мышц и соотношений некоторых фосфолипидов в тканях и органах, увеличение содержания общих липидов в мышцах (Немова, 2005) и др. Сходное повышение уровня липидов в мышечной ткани отмечено также у индийских сомов (Pal and Ghosh, 2013). Наиболее существенные структурно-функциональные изменения в мембранах печени и мышц связаны с содержанием докозагексаеновой кислоты: снижение ее концентрации может изменять мембранную проницаемость и транспортные свойства, целостность мембраны, активность мембраносвязанных ферментов и экспрессию рецепторов. В печени такое изменение профиля жирных кислот влечет за собой нарушение ее функций (Немова, 2005). В совокупности эти факты свидетельствуют о важности показателей липидного обмена в оценке негативного воздействия ртути на организм гидробионтов.

Возрастание под воздействием ртути концентрации общего белка в сыворотке крови рыб в нашем исследовании на первый взгляд находится в некотором противоречии с данными литературы. В частности, установлено, что двухвалентная ртуть обладает сродством к нуклеиновым кислотам, особенно к РНК, включаясь в структуру ее молекулы и тем самым негативно влияя на синтез ДНК. Снижение количества ДНК и РНК в клетке неизбежно приводит к подавлению синтеза белка (Кузубова, 2000), следовательно, маловероятно, что возрастание содержания общего сывороточного белка вызвано усилением его биосинтеза в печени рыб. Известно, однако, что синтез отдельных белков, выполняющих защитную функцию (металлотионеинов) индуцируется, а не подавляется тяжелыми металлами, в том числе ртутью (Bebianno et al., 2007; Farina et al., 2011; Morcillo et al., 2017). Можно предположить, что причиной увеличения концентрации белка в сыворотке явилась ее дегидратация вследствие перераспределения белка между тканями и кровью и выхода жидкости из сосудистого пространства в ткани. Известно, что распределение белка плазмы между внутри- и внесосудистой жидкостями организма рыб зависит от физиологического состояния организма рыб, в частности, периода годового цикла (нерест, завершение нагула) (Andreeva et al., 2015). Не исключено, что ртуть также может оказывать влияние на данный процесс, взаимодействуя с SH-содержащими белками, входящими в структуры клеточных мембран, вызывая свободнорадикальное и перекисное окисление липидов мембран, что приводит к нарушению их гидрофобности и, как следствие, проницаемости.

Выводы

1. В ходе эксперимента установлено значительное накопление ртути в мышцах карасей, зависящее от количества ртути в корме и продолжительности кормления.

2. Выявлены изменения в показателях белкового обмена: увеличение уровня общего белка в сыворотке крови рыб, что, по-видимому, обусловлено дегидратацией сыворотки вследствие перераспределения белка между тканями и кровью и выходом жидкости из сосудистого пространства в ткани.

3. Обнаружены изменения в показателях липидного обмена: увеличение уровня общего холестерина (в наибольшей степени) и липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови рыб.

4. Исследованные биохимические параметры крови положительно коррелируют с содержанием ртути в мышцах рыб и могут быть использованы для оценки негативного влияния токсиканта на организм рыб.

Список литературы

Иванова, Е.С., Комов, В.Т., Ельцова, Л.С., Борисов, М.Я., Тропин, Н.Я., 2020. Содержание ртути в рыбе из водоемов и водотоков Вологодской области и расчет безопасных для здоровья

доз металла в рационе питания взрослых и детей. Сборник материалов VII Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной памяти д.б.н., проф. Б.А. Флёрова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы. Современные методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и экосистем в условиях антропогенной нагрузки». Борок, 16-18 сентября 2020г. Филигрань, Ярославль, Россия,77-80.

Кузубова,Л.И.,Шуваева,О.В.,Аношин,Г.Н.,2000.Метилртутьвокружающейсреде(распространение, образование в природе, методы определения). Аналитический обзор. Институт неорганической химии. Аналитический центр Объединенного института геологии, географии и минералогии СО РАН (Экология. Вып. 59). ГПНТБ СО РАН, Новосибирск, Россия, 82 с.

Лужников, Е.А., 1994. Клиническая токсикология. Медицина, Москва, Россия, 256 с.

Немова, Н.Н., 2005. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб. Наука, Москва, Россия, 164 с.

Сакун, О.Ф., Буцкая, Н.А., 1968. Определение стадий зрелости и изучение половых циклов рыб. ПИНРО, Мурманск, Россия, 47 с.

Шувалова, О.П., Иванова, Е.С., Комов, В.Т., 2021. Потребление рыбы, содержание ртути в волосах и риск развития сердечно-сосудистых заболеваний у жителей Вологодской области (северо-запад России). Вестник новых медицинских технологий 15 (4), 132-137. http://www. doi.org/10.24412/2075-4094-2021-4-3-9

Amlund, H., Lundebye, A.-K., Berntssen, M.H.G., 2007. Accumulation and elimination of methylmercury in Atlantic cod (Gadus morhua L.) following dietary exposure. Aquatic Toxicology 83 (4), 323-330. http://www.doi.org/10.1016/j.aquatox.2007.05.008

Andreeva, A.M., Lamash, N.E., Serebryakova, M.V., Ryabtseva, I.P., 2015. Seasonal dynamics in capillary filtration of plasma proteins in eastern redfins of the genus Tribolodon (Cyprinidae). Journal of Ichthyology 55, 723-733. https://doi.org/10.1134/S003294521505001X

Annema, W., von Eckardstein, A., 2016. Dysfunctional high-density lipoproteins in coronary heart disease: implications for diagnostics and therapy. Translational Research 173, 30-57. http://www.doi. org/10.1016/j.trsl.2016.02.008

Batchelar, K.L., Kidd, K.A., Drevnick, P.E., Munkittrick, K.R., Burgess, N.M., Roberts, A.P., Smith, J.D., 2013. Evidence of impaired health in yellow perch (Perca flavescens) from a biological mercury hotspot in northeastern North America. Environmental Toxicology and Chemistry 32 (3), 627-637. https://doi.org/10.1002/etc.2099

Bebianno, M.J., Santos, C., Canârio, J., Gouveia, N., Sena-Carvalho, D., Vale, C., 2007. Hg and metallothionein-like proteins in the black scabbard fish Aphanopus carbo. Food and Chemical Toxicology 45, 1443-1452. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.02.003

Berntssen, M.H.G., Aatland, A., Handy, R.D., 2003. Chronic dietary mercury exposure causes oxidative stress, brain lesions, and altered behaviour in Atlantic salmon (Salmo salar) parr. Aquatic Toxicology 65, 55-72. https://doi.org/10.1016/s0166-445x(03)00104-8

Bloom, N.S., 1992. On the chemical form of mercury in edible fish and marine invertebrate tissue. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 49, 1010-1017. https://doi.org/10.1139/f92-113

Carrasco, L., Barata, C., Garcia-Berthou, E., Tobias, A., Bayona, J.M., Diez, S., 2011. Patterns of mercury and methylmercury bioaccumulation in fish species downstream of a long-term mercury-contaminated site in the lower Ebro River (NE Spain).Chemosphere 84, 1642-1649. https://doi. org/10.1016/j.chemosphere.2011.05.022

Ceccatelli, S., Dare, E., Moors, M., 2010. Methylmercury-induced neurotoxicity and apoptosis. Chemico-Biological Interactions 188 (2), 301-308. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2010.04.007

Chernecky, C.C., Berger, B.J., 2008. Laboratory tests and diagnostic procedures. Saunder Elsevier, California, USA, 1215 p.

Cho, Y.M., 2017. Fish consumption, mercury exposure, and the risk of cholesterol profiles: findings from the Korea National Health and Nutrition Examination Survey 2010-2011. Environmental Health and Toxicology 32, e2017014. https://doi.org/10.5620/eht.e2017014

Clarkson, T.W., 2002. The three modern faces of mercury. Environmental Health Perspectives 110 (Suppl. 1), 11-23. https://doi.org/10.1289/ehp.02110s111

Counter, S.A., Buchanan, L.H., Ortega, F., Laurell, G., 2002. Elevated blood mercury and neuro-otological observations in children of the Ecuadorian gold mines. Journal of Toxicology and Environmental Health. Part A 60, 149-163. https://doi.org/10.1080/152873902753396785

Erickson, R.J., Nichols, J.W., Cook, P.M., Ankley, G.T., 2008. Bioavailability of chemical contaminants in aquatic systems, In: Di Giulio, R.T., Hinton, D.E. (eds.), Technology of Fishes. CRC Press, Florida, USA, 9-45.

Farina, M., Aschner, M., Rocha, J.B., 2011. Oxidative stress in MeHg-induced neurotoxicity. Toxicology and Applied Pharmacology 256 (3), 405-417. https://doi.org/10.1016/j.taap.2011.05.001

Fishbach, F., Dunning, M., 2004. A manual of laboratory diagnostic tests. 7th ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, USA, 1291 p.

Fitzgerald, W.F., Engstrom, D.R., Mason, R.P., Nater, E.A., 1998. The case for atmospheric mercury contamination in remote areas. Environmental Science and Technology 32 (1), 1-7.

Fletcher, T.C., White, A., 1986. Nephrotoxic and hematological effects of mercury chloride in the plaice (Pleuronectes platessa L.). Aquatic Toxicology 8, 77-84.

Gilmour, C.C., Henry, E.A., Mitchell, R., 1992. Sulfate stimulation of mercury methylation in freshwater sediments. Environmental Science and Technology 26, 2281-2287. https://doi.org/10.1021/ es00035a029

Houston, M.C., 2011. Role of mercury toxicity in hypertension, cardiovascular disease, and stroke. The Journal of Clinical Hypertension 13 (8), 621-627. https://doi.org/10.1111/j.1751-7176.2011.00489.x

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Itzhaki, R.F., Gill, D.M., 1964. A micro-biuret method for estimating proteins. Analitycal Biochemistry 9 (4), 401-410. https://doi.org/10.1016/0003-2697(64)90200-3

Ivanova, E.S., Shuvalova, O.P., Eltsova, L.S., Komov, V.T., Kornilova, A.I., 2021. Cardiometabolic risk factors and mercury content in hair of women from a territory distant from mercury-rich geochemical zones (Cherepovets city, Northwest Russia). Environmental Geochemistry and Health 43, 45894599. https://doi.org/10.1007/s10653-021-00939-6

Jomard, A., Osto, E. Metabolismus und Funktion der Lipoproteinehoher Dichte (HDL), 2019. Praxis 108 (7), 477-486. https://doi.org/10.1024/1661-8157/a003241

Klaper, R., Carter, B.J., Richter, C.A., Drevnick, P.E., Sandheinrich, M.B., Tillitt, D.E., 2008. Use of a 15 k gene microarray to determine gene expression changes in response to acute and chronic methylmercury exposure in the fathead minnow Pimephales promelas Rafinesque. Journal of Fish Biology 72 (9), 2207-2280. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2008.01899.x

Luczynska, J., Paszczyk, B., Nowosad, J., Luczynski, M.J., 2017. Mercury, fatty acids content and lipid quality indexes in muscles of freshwater and marine fish on the Polish market. Risk assessment of fish consumption. International Journal of Environmental Research and Public Health 14 (10), 1120. https://doi.org/10.3390/ijerph14101120

Monteiro, D.A., Thomaz, J.M., Rantin, F.T., Kalinin, A.L., 2013. Cardiorespiratory responses to graded hypoxia in the neotropical fish matrinxä (Brycon amazonicus) and traira (Hopliasma labaricus) after waterborne or trophic exposure to inorganic mercury. Aquatic Toxicology 140-141, 346-355. https:// doi.org/10.1016/j.aquatox.2013.06.011

Morcillo, P., Esteban, M.A., Cuesta, A., 2017. Mercury and its toxic effects on fish. Environmental Science 4 (3), 386-402. https://doi.org/10.3934/environsci.2017.3.386

Toxicological effects of methylmercury, 2000. National Research Council. The National Academies Press, Washington, USA, 364 p. https://doi.org/10.17226/9899

Olsvik, P.A., Azad, A.M., Yadetie, F., 2021. Bioaccumulation of mercury and transcriptional responses in tusk (Brosme brosme), a deep-water fish from a Norwegian fjord. Chemosphere 279, 130588. https:// doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130588

Pal, M., Ghosh, M., 2013. Relationship of methyl mercury accumulation with lipid and weight in two river cat fish species, Wallagoo attu and Mystus aor, from West Bengal, India. Environmental Monitoring and Assessment 185, 31-37. https://doi.org/10.1007/s10661-012-2530-3

Patil, S.S., Jabde, S.V., 1998. Effect of mercury poisoning on some haematological parameters from a fresh water fish, Channa gachua. Pollution Research 17 (3), 223-228.

Ratcliffe, H.E., Swanson, G.M, Fischer, L.J., 1996. Human exposure to mercury: A critical assessment of the evidence of adverse health effects. Journal of Toxicology and Environmental Health 49, 221270. https://doi.org/10.1080/00984108.1996.11667600

Schäfer, J., Castelle, S., Blanc, G., Dabrin, A., Masson, M., Lanceleur, L., Bossy, C., 2010. Mercury methylation in the sediments of amacrotidal estuary (Gironde Estuary, south-west France) Estuarine, Coastal and Shelf Science 90, 80-92. https://doi.org/10.1016ZJ.ECSS.2010.07.007

Sweet, L.I., Zelikoff, J.T., 2001. Toxicology and immunotoxicology of mercury: A comparative review in fish and humans. Journal Toxicological Environment Health B 4, 161-205.

Verdier, C., Martinez, L.O., Ferrieres, J., Elbaz, M., Genoux, A., Perret, B., 2013. Targeting high-density lipoproteins: update on a promising therapy. Archives of Cardiovascular Diseases 106 (11), 601-611. https://doi.org/10.1016/j.acvd.2013.06.052

Virtanen, J.K., Rissanen, T.H., Voutilainen, S., Tuomainen, T.P., 2007. Mercury as a risk factor for cardiovascular diseases.The Journal of Nutritional Biochemistry 18 (2), 75-85. https://doi. org/10.1016/j.jnutbio.2006.05.001

Wang, M., Wang, Yu., Wang, J., Lin, L., Hong, H., Wang, D., 2011. Proteome profiles in medaka (Oryziasmela stigma) liver and brain experimentally exposed to acute inorganic mercury. Aquatic Toxicology 103, 129-139. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2011.02.020

Yadetie, F., Karlsen, O.A., Lanzen, A., Berg, K., Olsvik, P., Hogstrand, C., Goksoyr, A., 2013. Global transcriptome analysis of Atlantic cod (Gadus morhua) liver after in vivo methylmercury exposure suggests effects on energy metabolism pathways. Aquatic Toxicology 126, 314-325. https://doi. org/10.1016/j.aquatox.2012.09.013

Yu, X., Wu, F., Xu, X., Chen, Q., Huang, L. et al., 2019. Effects of short term methylmercury exposure on growth and development of the large yellow croaker embryos and larvae.Frontiers in Marine Science 6, 754. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00754

Zhu, S., Zhang, Zh., Zagar, D., 2018. Mercury transport and fate models in aquatic systems: A review and synthesis. Science of the Total Environment 639, 538-549. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2018.04.397

References

Amlund, H., Lundebye, A.-K., Berntssen, M.H.G., 2007. Accumulation and elimination of methylmercury in Atlantic cod (Gadus morhua L.) following dietary exposure. Aquatic Toxicology 83 (4), 323-330. http://www.doi.Org/10.1016/j.aquatox.2007.05.008

Andreeva, A.M., Lamash, N.E., Serebryakova, M.V., Ryabtseva, I.P., 2015. Seasonal dynamics in capillary filtration of plasma proteins in eastern redfins of the genus Tribolodon (Cyprinidae). Journal of Ichthyology 55, 723-733. https://doi.org/10.1134/S003294521505001X

Annema, W., von Eckardstein, A., 2016. Dysfunctional high-density lipoproteins in coronary heart disease: implications for diagnostics and therapy. Translational Research 173, 30-57. http://www.doi. org/10.1016/j.trsl.2016.02.008

Batchelar, K.L., Kidd, K.A., Drevnick, P.E., Munkittrick, K.R., Burgess, N.M., Roberts, A.P., Smith, J.D., 2013. Evidence of impaired health in yellow perch (Perca flavescens) from a biological mercury hotspot in northeastern North America. Environmental Toxicology and Chemistry 32 (3), 627-637. https://doi.org/10.1002/etc.2099

Bebianno, M.J., Santos, C., Canario, J., Gouveia, N., Sena-Carvalho, D., Vale, C., 2007. Hg and metallothionein-like proteins in the black scabbard fish Aphanopus carbo. Food and Chemical Toxicology 45, 1443-1452. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.02.003