CC BY
37
УДК:577.1: 597
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ АЦЕТАТОМ СВИНЦА НА ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ БЕЛКОВ И НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛИРИДНОГО ОБМЕНА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ СЕГОЛЕТОК КАРПА (CYPRINUS CARPIO L.)
© 2009 Б.С. Мусаев, Г.Р. Мурадова, А.И. Рабаданова, С.О. Абдулаева, А.В. Курбетова, А.Б. Омарова Дагестанский государственный университет
Статья посвящена исследованию влияния ацетата свинца на белково-липидные компоненты скелетных мышц (белых и красных) сеголеток карпа (Cyprinus сaгpio L.). Показано, что спектр белковых фракций подвержен значительным колебаниям под влиянием хронической интоксикации водной среды ионами свинца в зависимости от сроков интоксикации и типа мышечной ткани. Холестерин и фосфолипиды в скелетных мышцах обнаруживают стойкую тенденцию к понижению в течение всего хронического эксперимента.
Ключевые слова: интоксикация свинцом, показатели липидного обмена, сеголетки карпа
В последние годы масштабы антропогенного воздействия на водные экосистемы приобретают угрожающий характер. Загрязнение водоемов тяжелыми металлами - один из самых распространенных видов техногенного прессинга [1, 5, 10, 12 и др.]. В связи с этим изучение метаболических реакций организмов и тканей гидробионтов при интоксикации тяжелыми металлами привлекает особое внимание специалистов по водной токсикологии, так как естественные и рыбо-хозяйственные водоемы выступают коллекторами ионов тяжелых металлов из всех сред атмосферы: воздуха, почвы и воды. Кроме того, мускулатура рыб является основным объектом потребления в пищу человека. Патологические изменения, возникающие на уровне макромолекул и органоидов клетки в
Мусаев Бедредин Седрединович, кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии, гистологии. Е-mail: [email protected]
Мурадова Гульзия Руслановна, кандидат биологических наук, старший преподаватель Рабаданова Аминат Ибрагимовна, кандидат биологических наук, старший лаборант. Email: [email protected] Абдулаева Сабина Олеговна, студентка Курбетова Азиза Вагифовна, студентка Омарова Аида Вирегимовна, студентка
результате взаимодействия с тяжелыми металлами могут передаваться по цепочке до самых «высоких» структур организации, поэтому возникает необходимость изучения биохимических механизмов защиты против повреждающих агентов на разных уровнях метаболизма.
Одним из самых токсичных и наиболее распространенных металлов является свинец, под воздействием которого могут происходить изменения структурного и функционального характера различных органов и систем рыб [6]. Нами изучена динамика бел-ково-липидного состава скелетных мышц сеголеток карпа при их хронической интоксикации ацетатом свинца. Как известно, белые мышцы составляют около 70% от массы мышечной ткани. Они выполняют депонирующую функцию и обеспечивают высокие скорости в передвижении рыб. Основная роль красных мышц, в которых активно протекают аэробные реакции, заключается в обеспечении энергией белых мышц.
Экспериментальная часть. Работа выполнена на базе лабораторий физиологии человека и животных, ихтиологии Дагестанского государственного университета и КАСПНИРХа г. Махачкалы. В качестве объекта исследования использованы сеголетки карпа (Сурппш сагрю Ь), массой 100-150 г,
выращенные в прудах Широкольского рыбокомбината Тарумовского района республики Дагестан, которые перед переброской в пруды для зимовки отлавливались и переносились в аквариумы объемом 300 л с содержанием ацетата свинца 0,5 мг/ дм3 (ПДК -0,1 мг/дм3) [2, 8]. Контролем служили рыбы, содержавшиеся в чистой воде из р. Сулак. Температура воды составляла 19-230С. Кормили рыб живым трубочником (ТиЬйех ШЬйех). В опытах использовано 132 особи. Изучали динамику содержания суммарных фосфолипидов [3], общего холестерина [7],
общего белка [13] и его фракций [11] в хроническом эксперименте в скелетной мускулатуре на 5-й, 15-й и 30-е сутки после внесения ацетата свинца в воду. Полученные результаты подвергнуты вариационно-статистической обработке [4].
Результаты и их обсуждение. Результаты наших исследований представлены на рис. 1, 2. По нашим данным липидно-белковый состав мышечной ткани сеголеток карпа находится в зависимости от длительности интоксикации, а также от типа мускулатуры.
©200
150 100 50
и
□
л
и
1
5
6
7
_8_
0 -50 -100
□ 5-й день □ 15-й день □ 30-й день
Рис. 1. Динамика содержания липидных компонентов и белков в белых мышцах сеголеток карпа при хронической интоксикации ацетатом свинца. Здесь и далее: 1 - фосфолипиды, 2 - холестерин, 3 - общий белок; 4 - альбумины; 5 - а1-глобулины, 6 - а2-глобулины, 7 - Р-глобулины, 8 - у-глобулины
Липидный состав мышечной ткани сеголеток карпа характеризуется различным содержанием фосфолипидов и холестерина в белой и красной мускулатуре. В красной мускулатуре отмечено преобладание содержания холестерина и фосфолипидов, а в белой мускулатуре - общего количества белка. Изучение фракционного состава белков сеголеток карпа показало, что водорастворимые мышечные белки представлены фракциями, соответствующими по электрофоре-тической подвижности альбуминовой и гло-булиновой фракциям сыворотки крови. У исследованных нами рыб выявлено 5 фракций мышечных белков: альбуминовая, а1-, а2-, в- и у-глобулиновые. На долю альбуминов в контрольных пробах белых мышц приходится 37,5%; красных - 29,0% от общего содержания мышечных белков. Глобулино-вая фракция представлена несколькими под-фракциями. Доминирующей в белых мышцах является подфракция а1- (21,3%) и
у-глобулинов (19,6%), в красных мышцах -подфракция у-глобулинов (19,7%).
По нашим данным на 5-й день экспозиции рыб с ионами свинца содержание фосфолипидов в обоих типах мышц понижается по сравнению с контролем (в белых мышцах - на 7,4%, в красных - на 15,3%). На этом этапе наблюдается значительнее снижение количества холестерина как в белых (на 61,8%), так и в красных (на 25,5%) мышцах. Содержание общего белка в белых и красных мышцах также снижается по сравнению с контролем на 10,0 и 16,0% соответственно. Снижение общего количества белка сопровождается понижением содержания альбуминов (в белых мышцах - на 31,6%, в красных - на 15,3%). Глобулиновая фракция на 5-й день эксперимента также претерпевает изменения в обоих типах мышц, причем эти изменения носят разнонаправленный характер и в основном касаются а1-глобулинов, содержание которых в
белых мышцах снижается на 16,4% и у-глобулинов, уровень которых повышается на 45,3% (рис. 1, 2). Вероятно, снижение содержания белковых и липидных компонентов мышечной ткани на начальных этапах интоксикации ацетатом свинца связаны с компенсаторными и адаптивными изменениями
%120 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80
в мышечной ткани в ответ на воздействие ксенобиотика. Сходные данные получены нами ранее при изучении влияния загрязнения водной среды ацетатом свинца на белко-во-липидные компоненты печени и почек сеголеток карпа [9].
ТГ ^ 1 ци |_1-1 и ■ 1-Г
1—1 и '
12 1 3 4 5 6 7 8
□ 5-й день П15-й день ШЗО-й день
Рис. 2. Динамика содержания липидных компонентов и белков в красных мышцах сеголеток карпа при хронической интоксикации ацетатом свинца
15-дневная интоксикация ионами свинца сопровождается дальнейшим снижением содержания холестерина в белых мышцах на 73,5%, в красных - на 15,9%. Изменения в содержании фосфолипидов незначительны. Общее количество белка в белых мышцах на 15-й день эксперимента продолжает снижаться (на 11,2%). В красных мышцах содержание белка ниже контроля на 12,0%. Что касается фракционного состава белков, то отмечается повышение содержания альбуминов (на 49,1%) и снижение доли Р-глобулинов (на 29,0%) в белых мышцах по отношению к 5-му дню интоксикации водной среды. В красных мышцах изменения в основном касаются альбуминовой и Р-глобулиновой фракций, содержание которых снижается соответственно на 58,0 и 50,0%.
Известно, что липиды и белки рыб играют большую роль в процессах адаптации к действию экстремальных факторов. Снижение их уровня в скелетной мускулатуре, очевидно, связано с усилением мобилизации белков и липидов в условиях развивающейся свинцовой интоксикации. Это состояние можно квалифицировать как состояние ката-болического стресса. Пролонгирование интоксикации сеголеток карпа до 30 дней
приводит к дальнейшему снижению относительно контроля содержания фосфолипидов в скелетной мускулатуре рыб (в белых мышцах на 25,3%, в красных - на 21,8% соответственно); концентрация холестерина при этом также снижается в белых и красных мышцах на 72,6 и 70,4% соответственно. На последнем этапе интоксикации сохраняется общая тенденция к снижению содержания общего протеина в обоих типах мышц, тогда как электрофореграммы мышечных белков стабилизируются и соответствуют (с небольшими отклонениями) контрольным значениям.
Отмеченные нарушения белково-липидного состава мышечной ткани в условиях 30-дневной интоксикации рыб ацетатом свинца могут приводить к деструктивным процессам, сопровождающимся разрушением миофибриллярного аппарата с последующей деградацией саркоплазматического ретикулума и Т-системы в белых мышцах. Дегенеративные изменения в красных мышцах приводят к инвазии лимфоидных элементов, которые проникают между волокнами красных мышц, прикрепляются к их саркоплазме и лизируют мышечные волокна. Деструктивные изменения в красных мыш-
цах сказываются и на функционировании
белых мышц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Будников, Г. К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соро-совский образоват. журн. Биология. - 1998. -Т.7, №4. - С. 21-28.
2. Волошина, Г.В. Экологическая оценка состояния поверхностных вод реки Понура // Эколог. вест. Север. Кавказа. - 2006. - Т.2, № 1. - С.118-122.
3. Кушманова, О.Д. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии / О.Д. Кушманова, Г.М. Ивченко // М.: Медицина, 1983. - 272 с.
4. Лакин, В. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. - 300 с.
5. Леменовский, Д.А. Содержание липидов в живой природе // Соросовский образоват. журн. Химия. - 1997. - №9. - С.48-53.
6. Леонова, Г.А. Токсическое действие соединений свинца на гидробионты и водоплавающих птиц (обзор) / Г.А. Леонова, И.С. Ломоносов, А.Н. Сутурин, А.О. Шепотько // Гидробиол. журн. - 1992. - Т.28, №4. - С.68-75.
7. Методы биохимических исследований / Учебное пособие под ред. проф. Прохоровой М.И. - Л., 1982. - 272 с.
8. Минина, Л.И. Методические указания к практикуму «Анализ объектов окружающей среды» // Определение массовой концентрации меди, свинца, кадмия в поверхностных водах суши инверсионным вольтампермет-рическим методом / Под ред. Цыганкова Е.М.
- Ростов-на-Дону, 2003. - 26 с.
9. Мусаев, Б. С. Влияние загрязнения водной среды ацетатом свинца на белково-липидные компоненты печени и почек сеголеток карпа / Б.С. Мусаев, А.И. Рабаданова, Г.Р. Мурадо-ва // Токсикологический вестник. - 2008. -№4. - С. 14-17.
10. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах. Новосибирск: Наука, 2001. - серия «Экология», Вып. 62. - 58 с.
11. Пушкина, С.В. Биохимические методы исследования. М.: Наука, 1963. - 230 с.
12. Руднева, И.И. Эколого-физиологические особенности антиоксидантной системы рыб и процессов перекисного окисления липидов // Усп. соврем. биологии. - 2003. - Т.12, №34. - С. 391-400.
13. Lowry, D.H. Protein measurement with the Fo-linphenol reagent / D.H. Lowry, H.J. Rose-brough, A.L. Farr, R.J. Randall // J. Biol. Chem.
- 1951. - Vol.193. - P. 265-275.
INFLUENCE OF LEAD ACETATE CHRONIC INTOXICATION ON THE PARTICLE SIZE DISTRIBUTION OF PROTEINS AND SOME PARAMETERS OF LIPID EXCHANGE IN SKELETAL MUSCLES OF THIS YEAR BROOD CARP (CYPRINUS CARPIO L.)
© 2009 B.S. Musaev, G.R. Muradova, A.I. Rabadanova, S.O. Abdulaeva, A.V. Kurbetova, A.B. Omarova Dagestan State University
Article is devoted to research of influence of lead acetate on protein-lipid ingredients in skeletal muscles (white and red) of this year brood carp (Cyprinus carpio L.). It is shown, that the spectrum of albuminous fractions is subject to significant fluctuations under influence of a chronic intoxication of an aquatic environment by ions of lead depending on terms of an intoxication and type of a muscular fabric. Cholesterol and phospholipids in skeletal muscles find out the resistant tendency to lowering during all chronic experiment.
Key words: lead intoxication, lipid exchange parameters, this year brood carp
Bedredin Musaev, Candidate of Biology, Associate Professor at the Anatomy, Physiology, Hystology Department. Е-mail: [email protected] Gulziya Muradova, Candidate of Biology, Senior Lecturer Aminat Rabadanova, Candidate of Biology, Senior Laboratorian. E-mail: [email protected] Sabina Abdulaeva, Student Aziza Kurbetova, Student Aida Omarova, Student
