CC BY
17УДК 597.442:632.951+597.442-11
Влияние перметрина на лейкоцитарную формулу молоди осетра
ТБ. Лапирова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок, Ярославская обл.
П
риводятся данные исследования влияния пестицида перметрина на лейкоциты периферической крови молоди русского осетра в условиях хронического эксперимента. Показано, что токсикант вызывает колебания процентного содержания всех форм лейкоцитов, наиболее сильные - полиморфноядерных клеток. Выявленные изменения носят неспецифический характер и соответствуют картине общего ток-
сикоза. Сохраняющиеся к концу эксперимента отклонения от нормы в содержании некоторых типов лейкоцитов и угнетение лейкопоэза свидетельствует о высокой токсичности перметрина для рыб.
Ключевые слова: перметрин, молодь осетра, лейкоциты, периферическая кровь, хронический эксперимент.
Введение. Перметрин относится к группе природных пи-ретринов, содержащихся в растениях сем. Сложноцветные (Compositae) и обладающих сильной инсектицидной активностью. В настоящее время в качестве сырья для промышленного производства разнообразных препаратов с широким спектром инсекто-акарицидного действия используется многочисленная группа синтетических аналогов этих соединений. Применяются они повсеместно в медицине, ветеринарии, для обработки тканей и тарных материалов, для борьбы с вредителями в полевых условиях, причем используются как против наземных, так и водных организмов [11]. Действуют эти препараты как при перо-ральном поступлении, так и при проникновении через поверхностные покровы насекомых-вредителей, вызывая паралич нервной системы, и, что важно, обусловливая гибель не только взрослых организмов, но также их яиц и личинок.
Перметрин выявляется как в грунтовых, так и поверхностных водах, поэтому изучение влияния его на организм рыб является важным аспектом общей проблемы техногенного загрязнения вод. Установлено, что пестицид является высокотоксичным для рыб по сравне-
нию с высшими позвоночными животными и птицами. Обусловлено это разной способностью к связыванию нейроток-синов у рыб и млекопитающих. Значения полулетальных концентраций этого токсиканта для рыб весьма низки. Например, СЦ0 при 48-час экспозиции для радужной форели и лосося составили соответственно 5.4 и 1.8 мкг/л, для других видов рыб приводятся величины от 0.05 до 97.0 мкг/л [11]. При оценке действия на организм токсических веществ одними из важнейших критериев являются гематологические показатели, в том числе картина белой крови, однако, на настоящий момент влияние пиретроидов на лейкоциты крови рыб изучено очень слабо.
Целью работы явилось исследование влияния сублетальной концентрации перметрина на лейкоцитарную формулу молоди осетра. В задачу исследования входил анализ состава, соотношения и индекса обилия лейкоцитов периферической крови.
Материал и методы исследования В эксперименте использовали промышленный препарат перметрина [(ШЗ)-цис,транс -3-(2,2-дихлорвинил)-2,2-диметилцикло-пропанкар боновой кислоты 3-феноксибензиловый эфир; С21Н20С12О3; М.м. 391,3], синони-
мы: амбуш, анометрин, висме-трин, корсар, пермасект, рови-курт, талкорд, торнадо, эксмин, эфоксен. В качестве сублетальной принимали концентрацию пестицида в доле 0.1 от установленной 96-час. CL50, что составило 0.1 мкг/л по действующему веществу.
Объектом исследования служила молодь сибирского осетра (Acipenser baerii Brandt) в возрасте около 2 месяцев, средней массой 11 г. Рыб содержали в проточных пластиковых лотках с речной водой объемом 250 л по 35 особей в каждом, с полным обменом воды один раз в сутки. Постоянная концентрация токсиканта у подопытных особей поддерживалась с помощью дилютерной установки [1]. Средняя температура воды во время опыта составила 150 С. Корм рыбы получали ежедневно. Эксперимент длился 2 месяца, отбор проб осуществляли через 1, 2, 4 и 8 недель после помещения рыб в раствор токсиканта, на точку брали по 5 контрольных и 5-8 подопытных рыб.
Кровь для изготовления мазков получали из хвостовой вены после каудэктомии. Полученные мазки фиксировали и окрашивали по Романовскому-Гимза стандартным методом. Краску готовили с использованием забуференной дис-
Основными направлениями действий, обеспечивающими снижение антропогенной нагрузки на водные объекты, являются сокращение поступления в водные объекты загрязняющих веществ в составе сточных вод путем строительства и реконструкции очистных сооружений на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства, организация и очистка поверхностного стока с селитебных территорий и промышленных площадок, обустройство зон санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения и водоохранных зон водных объектов, осуществление противоэрозионных мероприятий на землях сельскохозяйственного назначения.
Водная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года
тиллированной воды [3]. При определении форм лейкоцитов пользовались классификацией Н.Т Ивановой [4], на одном мазке просчитывали не менее 200 клеток.
Индекс обилия лейкоцитов представляет собой количество клеток белой крови в одном поле зрения микроскопа. Для его определения просматривают на мазке 100 полей зрения на различных участках препарата, подсчитывая количество лейкоцитов (включая молодые формы) в каждом. Данные суммируют и делят на 100, получая, таким образом, среднее количество лейкоцитов в одном поле зрения.
Результаты подвергли статистической обработке в программе Excel, достоверность различий определяли по критерию Стьюдента при р<0.05. Данные в таблицах представлены в виде средних значений ± ошибка средней.
Результаты и обсуждение. Как показали результаты проведенного исследования, наибольшие сдвиги под действием пестицида выявлены в процентном содержании гранулоцитов (табл. 1). Так, относительные количества нейтрофилов в первый срок отбора снизились, для сегментоядерных форм это снижение было достоверным по отношению к контролю. Па-
дение доли зрелых (сегментоя-дерных) нейтрофилов вызвано, скорее всего, разрушением этих клеток, сопровождающимся поступлением в кровь активных веществ из гранул. Дегрануля-ция и выброс в кровь защитных соединений (в основном лити-ческих ферментов и бактерицидных агентов) характерен для начальных этапов стрессового воздействия и является неспецифической реакцией. Далее для поддержания высокого уровня защитных свойств циркулирующей крови происходит ускоренный выход из гемопоэ-тических органов и дозревание нейтрофильных гранулоцитов в кровяном русле, наиболее активно протекающие во 2-4 недели эксперимента. К 8-ой неделе ресурсы кроветворных органов истощаются, относительное содержание нейтрофи-лов опускается ниже контроля, для палочкоядерных форм это снижение статистически достоверно.
Помимо нейтрофилов активно отреагировали на действие пестицида и другие грануло-циты - эозинофилы. Через неделю после начала воздействия процентное содержание этих клеток возрастает почти вдвое, а уже со 2-ой недели этот
Таблица 1
Соотношение лейкоцитов периферической крови осетра, %
Экспозиция, недели Лимфоциты Палочко-ядерные нейтрофилы Сегменто-ядерные нейтрофилы Эозинофилы Моноциты
1 82.7±8.4 0.5±0.3 1.1±0.5* 15.6±2.7* 0.1±0.1
86.5±2.6 1.6±0.5 3.5±0.5 8.3±1.9 0±0
2 75.5±5.3* 13.1±1.9* 2.8±0.9 8.5±2.2 0.1±0.1
86.6±1.6 3.2±0.5 3.8±1.9 6.3±0.9 0.1±0.1
4 63.1±3.7* 14.5±2.5* 13.7±2.4* 7.5±1.5 1.2±0.4*
78.8±1.9 6.6±1.5 5.4±1.2 8.8±1.8 0.2±0.1
8 88.7±6.2 2.0±0.7* 2.1±0.4 5.8±0.8 1.4±0.5*
79.5±3.4 8.3±3.4 3.3±1.9 6.6±0.3 0.3±0.2
Примечание. Здесь и табл.2 в числителе - данные подопытных рыб, в знаменателе - контрольных; * помечены значения, достоверно отличающиеся от контрольных.
Таблица 2
Индекс обилия лейкоцитов
Экспозиция, 1 2 4 8
недели
Индекс обилия 0.8±0.3* 0.9±0.4* 1.2±0.4 0.6±0.3*
леикоцитов 2.2±0.4 2.7±0.9 1.2±0.3 1.8±0.2
показатель достоверно не отличается от контроля.
В циркулирующей крови эо-зинофилы встречаются не у всех видов рыб, у осетровых же доля этих клеток может доходить до 10%. Наиболее полно изучен данный тип лейкоцитов у млекопитающих и человека, сведений о физиологической роли эозинофилов рыб очень мало. Принято считать, что основной функцией этих клеток является участие в формировании иммунитета к гельминтам, эозинофилия периферической крови и тканей являются характерной чертой аллергической реакции. Помимо этого, как и у высших позвоночных, эози-нофилам рыб, наряду с нейтро-филами, принадлежит важная роль в поддержании тканевого гомеостаза, в том числе регуляции реакции воспаления. Резкий рост относительного числа эозинофилов при действии токсикантов различной природы указывает на активное участие этих клеток в реакции на токсический стресс [6; 7]. Таким образом, эозинофилия в целом указывает на усиление воспалительных процессов или патологическое нарушение иммунитета [5].
Моноциты рыб сходны с таковыми млекопитающих, как своей ультраструктурой, так и высокой фагоцитарной активностью [9]. Поглощают они в основном продукты распада клеток и тканей, кроме того, эти клетки способны инактиви-ровать токсины [5]. В периферической крови чистых линий
осетровых моноциты встречаются довольно редко. В нашем эксперименте они обнаруживались не у всех рыб, и доля их как у контрольных, так и подопытных рыб была очень мала. Несмотря на достаточно низкие значения показателя в целом, после 4-ой недели экспозиции у рыб, находящихся в растворе пестицида, превышение показателя относительно контрольной группы было достоверным, что указывает на развитие воспалительного процесса и увеличение количества поврежденных клеточных элементов.
Процентное содержание лимфоцитов во 2-4 недели достоверно снизилось по сравнению с контролем, однако сдвиг не был очень резким и продолжительным. Сходные изменения в лейкоцитарной формуле осетра, а именно полиморф-ноядерный лейкоцитоз и эо-зинофилия при снижении доли лимфоцитов были выявлены после содержания рыб в воде с добавлением вытяжки из нефти [8].
Индекс обилия учитывает молодые формы лейкоцитов, что дает возможность косвенно судить об интенсивности лейко-поэза и темпах поступления им-муноцитов из гемопоэтических органов в кровяное русло.
Как показывают результаты исследования, токсикант вызывает угнетение этого процесса уже на начальных этапах воздействия (Табл. 2). Истощение ресурсов кроветворных органов к концу эксперимента
подтверждается и достаточно резким падением процентного содержания нейтрофилов в периферической крови.
Аналогичная динамика изменений соотношения лейкоцитов периферической крови (увеличение доли гранулоци-тов, затем нарастание относительного числа моноцитов при еще высоком уровне поли-морфноядерных клеток и одновременном снижении процента содержания лимфоцитов и на конечном этапе - моноцитоз и резкое снижение продуцирования нейтрофилов) была выявлена при изучении влияния пестицидов толбан и томилон на сеголеток карпа [2]. Выявленная однотипность происходящих изменений свидетельствует о неспецифичности реакции на различные токсиканты. При этом в нашем эксперименте не происходит возвращения показателей к норме, т.е. адаптивная фаза ответа на стрессовое воздействие не развивается, что указывает на высокую токсичность перметрина для осетра. Это заключение подтверждается и на других видах рыб: при изучении действия пиретрои-дов (перметрина, циперметри-на и дельтаметрина) на карпа было показано, что выдерживание рыб в течение 2-х недель в растворах токсикантов вызвало снижение функциональной активности нейтрофилов и лейкопению. Полного восстановления показателей не наступило даже после пребывания рыб в чистой воде в течение месяца [10].
Заключение. Результаты проведенного исследования выявили, что воздействие пер-метрина вызывает неспецифическую реакцию лейкоцитов периферической крови, выражающуюся в грануло- и моно-цитозе и лимфопении. Общая картина изменений свидетельствует о развитии воспалительных и иммунопатологических процессов, в том числе аллергических.
Пестицид вызывает угнетение лейкопоэза уже на начальных этапах воздействия. Отсутствие полного восстановления ряда параметров к концу эксперимента является показателем высокой иммунотоксично-сти перметрина для рыб даже в низких сублетальных концентрациях.
Благодарность. Автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории экспериментальной экологии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папани-на РАН, на базе которой проводился эксперимент.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Виноградов Г. A., Тагунов В.Б. Установка для изучения влияния различных веществ на рыб и беспозвоночных в проточных условиях//Гидро-биологический журнал, 1989. -Т. 25, N 3. -С. 74-77.
2. Высочина ЮА, Кузьмина С.С. Влияние пестицидов толбана и томи-лона на кроветворение сеголеток карпа. //Материалы Международной научной кон ференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» -Ростов-на-Дону, 2006. -С. 66-68.
3. Житенева Л.Д., Рудницкая O.A., Калюжная Т.И. Эколого-гематологические характеристики некоторых видов рыб. Справочник. -Ростов-на-Дону, 1997. -149 c.
4. Иванова Н.Т. Ai^ клеток крови рыб. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. -184 c.
5. Корниенко Г.Г., Кожин A.A., Воловик С.П., Макаров Э.В. Экологические аспекты биологии репродукции. -Ростов-на Дону, Эверест, 1998. -238 с.
6. Микряков В.Р., Лапирова Т.Б. Влияние солей некоторых тяжелых металлов на картину белой крови молоди осетра Acipenser baerii Brandt // Вопросы ихтиологии, 1997. -Т. 37, № 4.-С. 538-542.
7. Лапирова Т.Б., Балабанова Л.В., Маврин A.^ Влияние нитрат-ионов на некоторые морфофизиологические показатели молоди сибирского осетра// Тезисы докладов международной конференции «Современные проблемы водной токсикологии».- Борок, 2005.- С. 81-82.
7. Шлейфер Г.С., Дохолян В.К., Aхмедова Т.П. Состояние физиолого-биохимических параметров осетра при интоксикации нефтью//. Тезисы докладов Всесоюзного совещания «Осетровое хозяйство водоемов СССР» - Aстрахань, 1989. ч. 1. -С.48-50.
8. Ellis A.E. The leucocytes of fish: a review//J. Fish. Biol. 1977. -V.11. N5. -P. 453-491.
9. Lutnicka H. The influence of type I and type II pyrethroids on fish organism: Тез.[EUROTOX 2002, Budapest] //Toxicol. Lett. - 2002. 135, Suppl. 1. -P. 159.
10. Milam C.D., Farris J.L., Wilhide J.D. Evaluation mosquito control pesticides for effect on target and nontarget organisms//Arch. Environ. Contam. Toxicol.- 2000. -V.39. -P. 324-328.
T.B. Lapirova
Effect of permethrin on the leukocytic formula in the sturgeon young
I.D. Papanin Institute of Inland Waters Biology, Russian Academy of Sciences, Borok, Yaroslavl Region
Data are presented about the investigation of the effect of the pesticide permethrin on peripherical blood leukocytes in the sturgeon youth in a chronic experiment. It was shown that the toxicant causes changes in the per cent contain of all forms of leukocytes, the strongest in polymorphonucleo cells. Revealed changes are of non-specific character and correspond to the picture of general toxicosis. Persisting deviations from a normal content of certain types of leukocytes and suppression of leukocytes at the end of the test give evidence of a high toxicity of permethrin to fishes.
Материал поступил в редакцию 07.05.09.
