CC BY
47
Соловых Г.Н., Минакова В.В., Карнаухова И.В.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАГИРОВАНИЯ ДВУСТВОРЧАТОГО МОЛЛЮСКА UNIO PICTORUM НА ТОКСИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СВИНЦА
Рассмотрено состояние двустворчатых моллюсков в условиях антропогенного загрязнения гидробиоценоза тяжелыми металлами на фоне изучения уровня лизоцимной активности.
Из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 обнаружен в организме животных и человека, 12 элементов называют структурными, так как они составляют 99% элементного состава животного организма (С, О, Н, К, Са, Mg, К, Б, Р, Б, С1).
Микроэлементами называют элементы, присутствующие в организме человека в очень малых, следовых количествах. Это в первую очередь 15 эссен-циальных - Бе, I, Си, 2п, Со, Сг, Мо, N1, V, Бе, Мп, Б1, Ы, а также условно эссенциальные - В, Вг.
Оставшаяся часть - это второстепенные элементы, не представляющие какой-либо ценности для живой клетки. Более того, большая часть этих элементов токсична для живого организма.
Свинец вызывает повышенный интерес как приоритетный загрязнитель окружающей среды. Ежегодное мировое потребление свинца составляет около 3 тыс. тонн, из этого количества более 70% свинца попадает в окружающую среду. Поэтому данный элемент, загрязняя водную среду, представляет реальную угрозу для жизнедеятельности гидробионтов. Опасность заключается в его воздействии на биологические процессы организмов, в частности в блокировании БН-групп ферментов, а также в его способности к аккумуляции в многочисленных компонентах экосистемы. Следовательно, проблема выявления и изучения биохимических систем, обеспечивающих приспособляемость и устойчивость гидробионтов к действию возрастающих концентраций тяжелых металлов во внешней среде, является крайне актуальной.
Характер взаимодействия организма с любым химическим соединением определяется законом действия токсического фактора на организм, установленным Н.С. Строгановым в 1941 году. Им показано, что действие токсического фактора протекает через фазы безразличия (тревоги), стимуляции, депрессии и смерти. При значительной концентрации вещества организм проходит через все эти фазы, пребывая в каждой разное по продолжительности время. Если же действующий фактор слаб, то действие может довести организм не до последней фазы (смерти), а до какой-либо предшествующей. Важно учитывать, что фазы реагирования гидробионтов проявляются не только на уровне целого организма, но и на уровне ферментов.
К настоящему времени накоплен достаточно большой материал о реакции различных биохимических систем, в том числе и о реакции ферментов, на изменения тех или иных условий окружающей среды или на наличие токсических факторов. В качестве биохимических показателей состояния организма и биоценоза водоема в целом могут выступать: удельное содержание белков металлотионеинов в органах и тканях моллюсков; содержание каротино-идов в тканях моллюсков и рыб; изменение активности ключевых ферментов углеводного обмена в организмах моллюсков.
Одним из возможных показателей состояния двустворчатых моллюсков в условиях антропогенного загрязнения гидробиоценоза тяжелыми металлами можно рассматривать лизоцим, принимая во внимание данные о лизоциме как о факторе резистентности беспозвоночных животных и как о факторе, принимающем участие в формировании гидробиоценозов.
В связи с такой ролью данного фактора был проведен модельный эксперимент по исследованию влияния ионов свинца на уровень лизоцимной активности двустворчатых моллюсков семейства итотйав.
В качестве объекта исследования были выбраны моллюски вида и. р1йотит в связи с их доминирующим положением в малакофауне среднего течения р. Урал в районе города Оренбурга. Видовое определение моллюсков проводилось по общепринятым в гидробиологии методикам (В.И. Жадин, 1952; «Определитель беспозвоночных СССР», 1977).
Моллюсков культивировали в двух лабораторных аквариумах с водопроводной водой (контроль и опыт). Опытный аквариум содержал ионы свинца в концентрации 3 мг/л (100 ПДК). В аквариумы помещали по 6 особей примерно одинакового возраста. Опыт проводился в течение 20 суток. Через определенные промежутки времени (на 3-и, 8-ые, 12-ые, 16ые, 20-ые сутки) из каждого аквариума отбирали моллюсков для измерения уровня лизоцимной активности жаберной ткани. При проведении эксперимента в аквариумах поддерживались кислородный режим и постоянная температура (около 200 С).
Лизоцимная активность гомогенатов жаберной ткани моллюсков определялась турбидиметричес-ким методом (К.А. Каграманова, З.В. Ермольева,
1966) в отношении индикаторной тест-культуры M. Iysodeikticus (штамм №2665 ГНИИСКМБП им. Л.А. Тарасевича). За единицу активности экстрактов жаберной ткани моллюсков принимали падение оптической плотности суспензии на 0,001 за одну минуту. Вычисляли бактериолитическую активность в 1 мл экстракта (ед.а/мл) и в пересчете на количество белка (ед.а/мг белка). Концентрацию белка в экстрактах жаберной ткани определяли по методу Лоури. В ходе эксперимента было определено среднее исходное значение лизоцимной активности жаберной ткани моллюсков, которое составило 5,6 ед. а/мг белка.
За время эксперимента не происходило гибели организмов, но был выявлен выраженный фазовый характер изменения уровня лизоцимной активности (ЛА).
В течение первых трех суток в опыте наблюдалось снижение ЛА с 5,6 ед.а/мг белка до 2,48 ед.а/мг белка, что соответствует фазе тревоги, в этот период происходит некоторое снижение сопротивляемости организма. Затем происходило повышение уровня ЛА до
Изменение лизоцимной активности (ЛА) жаберной ткани моллюсков вида
время отбора проб
—♦— ЛА (контроль) -Ш— ЛА (опыт)
Вепопё 1. Ва$6ёиоа6й уёшабёШба
3,1 ед.а/мг белка, что соответствовало и стадии стимуляции. На 12-ые сутки отмечалось снижение ЛА до 2,13 ед.а/мг белка с последующим резким повышением уровня активности лизоцима на 16-ые сутки до 4,36 ед.а/мг белка. Этот период соответствует фазе угнетения (депрессии), когда активность фермента снижается, но потом, благодаря адаптационным способностям организма, происходит выравнивание и состояние организма приближается к первоначальному. На 20-ые сутки наблюдалось снижение ЛА до 3,5 ед.а/мг белка по сравнению с контролем, где отмечалось повышение уровня ЛА. Это свидетельствует о том, что в контроле произошла адаптация особей к изменившимся условиям, а опытные особи перешли в фазу истощения.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что ионы свинца сначала стимулируют активность лизоцима моллюсков, а затем подавляют ее, что согласуется с общей теорией стресса. Это позволяет предположить, что изменение уровня ЛА является чувствительным биомаркером и может свидетельствовать о ранних нарушениях в организме и биоценозе в целом при действии токсиканта.
№ёшё ёппёй91аашё ёё6аба66бй:
1. Аабйі А.Ї., Жааїбїіаа А.А. ё аб. 1ёёб1уёаШб19й +аё1ааёа. - I.: 1ааёбё1а, 1991. - 389 п.
2. Абоїа £.А., 1ёа61ааа О.А. 1аба1ё91й 6Ї ёпё+апё1 аї ааёпбаёу Шбаа1ё+апёёб шааёШёё. - 1.: 1ёб, 1989. - 435 п.
3. 1б6ё1баа А.Е. Iаёї6їбйа 1'бааП6ааёа1ёу їа ааа1'бабёё ё 9аё і їі аб іїпбуб баааёбша1ёу аёабшёпбш іа 6ї ёпё+апёёа аЇ9ааёn6аёу // УёШаёу, 1996, ‘2, п. 127-140.
4. хаёпё1 А.Ї., Ааёй^ааа І.І., ^абаббаа 1.А. Aёїбёіё+апёёа ааа1'бабёё іёаёё МиШш ігояяиїт ё ёї^аі ёааіёу ё іаа // Aёїёїаёу іїбу, 1998, 6їі 24, ‘5, п. 319-325.
