Особенности белкового обмена сеголеток карпа (Cyprinus carpio L.) при интоксикации ацетатом свинца - Статья

Патологические изменения, возникающие на уровне макромолекул и органоидов клетки в результате взаимодействия с тяжелыми металлами, могут передаваться по цепочке до самых «высоких» структур организации живого: популяций и целых биогеоценозов, поэтому возникает потребность понимания биохимических механизмов защиты против повреждающих агентов на разных уровнях метаболизма (Мур, Рамамурти, 1987). Нами было изучено влияние ацетата свинца в хроническом эксперименте на количественные и качественные изменения белков в печени, почках и скелетных (белых и красных) мышцах карпа (Cyprinus carpio L.), выловленных в ноябре 2005 года в водоемах Широкольского комбината Тарумовского района Республики Дагестан. Результаты наших исследований по изучению содержания общего белка в печени, почках и скелетных мышцах сеголеток карпа при их интоксикации ацетатом свинца показали, что уровень рассматриваемого параметра находится в зависимости от длительности интоксикации, а также от типа ткани. Изначально содержание общего белка выше в печени (254 мг/г влажной ткани), меньше всего белка содержится в красных мышцах (236 мг/г влажной ткани) и почках (234 мг/г влажной ткани), белые мышцы занимают промежуточное положение по содержанию общего протеина (242 мг/г влажной ткани). На начальных этапах интоксикации (5-й день) было отмечено понижение процентного содержания глобулинов в печени и белых мышцах в 3 и 4 раза, соответственно, глобулинов в 4 раза в печени и в 2 раза в почках и красных мышцах; повышение процентного содержания наблюдается во фракциях глобулинов в почках (в 3 раза) и в белых мышцах (в 1,4 раза), глобулинов - в красных мышцах (в 2 раза).

Антропогенное влияние на водные экосистемы постоянно усиливается, что вызывает необходимость изучения ответных реакций их обитателей и определение допустимых пределов этих воздействий. Загрязнение водоемов тяжелыми металлами - один из самых распространенных видов техногенного прессинга (Папина, 2001). Эта проблема особенно актуальна для рыб, поскольку они чаще всего не могут покинуть зону загрязнения изза ограничений, определяемых размерами водоемов и подвергаются воздействию тяжелых металлов не только через пищеварительную и дыхательную системы, но и через кожные покровы. Патологические изменения, возникающие на уровне макромолекул и органоидов клетки в результате взаимодействия с тяжелыми металлами, могут передаваться по цепочке до самых «высоких» структур организации живого: популяций и целых биогеоценозов, поэтому возникает потребность понимания биохимических механизмов защиты против повреждающих агентов на разных уровнях метаболизма (Мур, Рамамурти, 1987).

Свинец относится к наиболее известным ядам. Все соединения свинца токсичны. Наиболее токсичны солянокислые и уксуснокислые соли, как наиболее легко растворимые в воде и жидкостях организма. Свинец образует в организме стойкие депо, преимущественно в печени. По прекращении введения свинца происходит его перераспределение и он почти полностью (80-90%) депонируется в костях. Период полураспада свинца в организме человека составляет 6 лет в мягких тканях и 15-20 лет - в скелете (Рюдт, 1978). У рыб органами - мишенями действия свинца являются жабры и желудочно-кишечный тракт. Жабры подвергаются токсической атаке в первую очередь.

В последнее время все большее внимание в физиологических исследованиях уделяется изучению различных форм обмена веществ в теле рыб и в первую очередь обмену белков.

У рыб в отличие от наземных позвоночных ассимиляционные процессы преобладают над диссимиляционными в течение всего онтогенеза. Белковый обмен является существенным в общем обмене организма рыб (Строганов, 1978). Учитывая важную роль белков в метаболизме рыб, росте и развитии, а также в адаптации, представляется интересным исследование фракционного состава белков разных тканей сеголеток карпа при их интоксикации тяжелыми металлами, в частности, ацетатом свинца.

Материал и методы

Нами было изучено влияние ацетата свинца в хроническом эксперименте на количественные и качественные изменения белков в печени, почках и скелетных (белых и красных) мышцах карпа (Cyprinus carpio L.), выловленных в ноябре 2005 года в водоемах Широкольского комбината Тарумовского района Республики Дагестан. Исследования проводились через 5, 15 и 30 дней воздействия ацетата свинца в концентрации 0,5 мг/л.

Общий белок определяли по методике Лоури (Lowry, 1951). Электрофоретический анализ тканевых белков проводили в агарозном геле на аппарате «Beckham» по методике Пушкиной И. К. (1963)

Статистическую обработку результатов провели методом малой выборки по t - критерию Стьюдента (Лакин, 1990).

Результаты и их обсуждение

Результаты наших исследований по изучению содержания общего белка в печени, почках и скелетных мышцах сеголеток карпа при их интоксикации ацетатом свинца показали, что уровень рассматриваемого параметра находится в зависимости от длительности интоксикации, а также от типа ткани. По способности аккумуляции тяжелых металлов рассматриваемые органы можно расположить в следующий ряд: печень - почки - мышцы, который совпадает с интенсивностью метаболизма, протекающего в этих органах.

Изначально содержание общего белка выше в печени (254 мг/г влажной ткани), меньше всего белка содержится в красных мышцах (236 мг/г влажной ткани) и почках (234 мг/г влажной ткани), белые мышцы занимают промежуточное положение по содержанию общего протеина (242 мг/г влажной ткани).

В условиях интоксикации сеголеток карпа ацетатом свинца в течение 30 дней во внутренних органах наблюдаются разнонаправленные изменения. На 5-й день интоксикации в почках и скелетных мышцах происходит снижение содержания общего протеина и альбуминов. В почках это снижение составляет 10%, в белых мышцах - 9%, в красных - 15%. Процентное содержание альбуминов понижается в почках в 2 раза, в белых мышцах - в 3,5 раз, в красных - в 1,4 раза. В печени на 5-й день пребывания в среде с токсикантом наблюдается повышение содержания общего белка на 18%, альбумина - в 1,5 раза. Пребывание рыб в среде с токсикантом в течение 30 дней приводит к дальнейшему снижению содержания общего белка в белых мышцах на 16% относительно контроля, тогда как в почках и красных мышцах происходит незначительное его повышение. В печени на 15-й день воздействия ацетата свинца количество белка практически не отличается от контроля, а на 30-й день оно снижено на 13%. Отмеченные изменения в содержании общего белка коррелируют с процентным содержанием альбуминов во фракциях белков.

Разнонаправленные изменения в исследованных органах были отмечены и в содержании глобулиновой фракции и глобулиноподобными белками. На начальных этапах интоксикации (5-й день) было отмечено понижение процентного содержания глобулинов в печени и белых мышцах в 3 и 4 раза, соответственно, глобулинов в 4 раза в печени и в 2 раза в почках и красных мышцах; повышение процентного содержания наблюдается во фракциях глобулинов в почках (в 3 раза) и в белых мышцах (в 1,4 раза), глобулинов - в красных мышцах (в 2 раза).

К концу эксперимента (30-й день) значительные изменения в содержании глобулиновых фракций были отмечены в содержании глобулинов в почках, содержание которых повышалось на 84 и 130%, соответственно. В печени наблюдалось значительное повышение содержания глобулинов (на 93%). В остальных органах процентное содержание глобулиновых фракций на 30-й день интоксикации практически соответствовало контрольным значениям.

Изменения в белковых фракциях сеглеток карпа отразились на величине альбуминно - глобулинового индекса.

Указанные различия в содержании белков в печеночной, почечной и мышечной тканях в зависимости от длительности интоксикации ацетатом свинца, вероятно, связаны с различными функциями, которые выполняет каждый из перечисленных органов и с активностью различных структур, необходимых для реализации защитных свойств организма к действию токсиканта. Наиболее важную роль в белковом обмене принадлежит печени, в которой происходят процессы синтеза (в печени синтезируются все альбумины, 90% глобулинов, 75% глобулинов и 50% глобулинов) и распада белков, переаминирования и дезаминирования аминокислот, специфический обмен некоторых аминокислот и т.д. Почки как главный экскреторный орган являются мишенью многих ксенобиотиков. Основная функция почек заключается в выведении продуктов жизнедеятельности рыб. Показано, что при отравлении в почках происходят наиболее значимые изменения на биохимическом уровне (Моисеенко, 2000). Основная роль мышечной ткани рыб сводится к осуществлению их движения.

Из полученных результатов можно заключить, что наиболее значительные изменения в содержании белков были отмечены на начальных этапах интоксикации. В этот период во всех органах, кроме печени, наблюдается понижение содержания общего белка и альбуминов, что, вероятно, связано с расходом белка на усиление защитных свойств организма. В печени же, напротив, происходит повышение содержания белка.

Из полученных данных следует, что при действии на сеголеток карпа ацетата свинца происходят изменения, как в содержании общего миогена, так и в процентном содержании белковых фракций, а также в их соотношении (о чем может свидетельствовать вариации А/G индекса). Учитывая важность белкового обмена в поддержании нормального уровня жизнедеятельности в организме рыб, можно предположить последствия хронического действия ацетата свинца: нарушения коллоидно-осмотического давления, транспорта ряда веществ, изменение аминокислотного состава белков, ослабление защитных свойств организма и т.д., что в конечном итоге может привести к патологическим изменениям, несовместимым с жизнью.

Вероятно, при стрессе, вызванном действием ацетата свинца в организме рыб включаются механизмы, вызывающие катаболический эффект в мышечной и почечной тканях, при котором тормозится синтез нуклеиновых кислот и белков в указанных органах, в результате, в крови значительно возрастает количество свободных аминокислот. На фоне реализации катаболического эффекта в печени реализуется анаболический эффект, а именно активируется синтез системы белков-ферментов, ответственных за синтез альбуминов. Очевидно, при этом для активации синтеза белка в печени используются аминокислоты, освободившиеся при разрушении белковых структур других органов и в избытке имеющихся в крови. ацетат свинец белок карп

Содержание белков в тканях рыб находится в зависимости от типа ткани и длительности интоксикации ацетатом свинца;

Наиболее значительные изменения в белковом обмене происходят на начальных этапах интоксикации, что связано с мобилизацией защитных свойств организма в ответ на действие чужеродного агента (ацетата свинца);

Наибольшей метаболической активностью обладает печень, что отражается на интенсивности белкового обмена в этом органе по сравнению с почками и скелетными мышцами.

1. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водоемах. М.: Наука, 1987. - 67 с.

2. Моисеенко Т. И. Морфологические перестройки организма рыб под влиянием загрязнения (в свете теории С. С. Шварца) // Экология. - 2000, №6. - С. 463 - 472.

3. Папина Т. С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах. Новосибирск: Наука, 2001. Серия «Экология». Вып. 62. - 58с.

4. Пушкина С. В. Биохимические методы исследования. - М.: Наука, 1963.

5. Рюдт С. Химия биологически активных природных соединений. М.: Мир, 1978. - С. 34.

6. Строганов И. С. Актуальные задачи водной токсикологии в связи с охраной водоемов от загрязнения химическими веществами // Элементы водных экосистем. - М., 1978. - С. 150-173.

7. Lowry O., Rosebrouph N., Farr A., Randall R. Protein measurement with folin phenol reagent. - |\J. Biol. Chem. - 1951. - Vol. 193, №1. - P. 265-275.

Размещено на .ru