Введение к работе
Актуальность. Одним из загрязняющих факторов водных экосистем являются ионы тяжелых металлов. Среди них особой токсичностью отличаются свинец, ртуть и кадмий.
В организм рыб тяжелые металлы попадают через органы дыхательной (жабры) и пищеварительной систем, в гораздо меньшей степени через кожные покровы (Маляревская, Карасина, 1991; Буд-ников, 1998; Попов и др., 2002; Zikic et al.,1996). С каждым годом увеличивается загрязнение водной среды, что влияет на состояние гидробионтов. На загрязнение окружающей среды организмы не всегда могут реагировать выработкой адаптивных и микроэволюционных преобразований морфо-функционального характера (увеличение индексов внутренних органов, изменения покровов тела, чешуи, жабр и др.).
Классическая ихтиология и ихтиопатология при оценке состояния водных популяций в основном опираются на морфо-физиологические показатели гидробионтов (Моисеенко, 2002). В основе изменений индексов внутренних органов и микроэволюционных преобразований рыб, подвергшихся хроническому антропогенному воздействию загрязнителями, лежат биохимические и структурные изменения на уровне клеточных мембран. Интенсификация перекисного окисления под влиянием стрессовых факторов приводит к обогащению липидов мембран более резистентными фракциями (фосфатидилхолином, сфингомиелином, холестерином) (Бурлакова, Храпова, 1985).
Поэтому наиболее быстрым и эффективным тестом оценки действия токсикантов могут служить процессы тканевого обмена веществ. Биохимические методы в ихтиологии и ихтиопатологии пока слабо используются, но они позволяют глубже понять молекулярные механизмы адаптации в ответ на залповое и быстрое воздействие стрессовыми факторами по сдвигам в звеньях обменных процессов задолго до появления морфологических, физиологических и других отклонений от нормы.
В реакции живого организма на токсическое воздействие тяжелых металлов важное место занимают усиление процессов сво-боднорадикального перекисного окисления липидов (СРО) и нарушение функций антиокислительных систем (АОС) (Шахматова, 2000; Грубинко, Леус, 2001; Руднева, 2003; Chaurasia, Каг, 1999).
Регуляция перекисного окисления липидов (ПОЛ) осуществляется согласованной работой систем антиоксидантной защиты (АОЗ), которая обеспечивает удаление опасных соединений, обладающих высоким деструктивным потенциалом. Метаболизм липидов тесно связан с деятельностью различных систем органов и принимает участие в поддержании стационарного состояния клеток (Тарусов, 1970).
В литературе накопилось много сведений об избирательной аккумуляции тяжелых металлов в различных органах рыб (Латков-ская, 2000; Хоменчук, 2000; Попов и др., 2002). Клеточный метаболизм, также как и реакции липидного обмена рыб на токсические воздействия разной этиологии, недостаточно изучены. Изучение обмена липидов и соотношения основных липидных компонентов мембран могут быть использованы для анализа механизмов интоксикации организма рыб, а также для ранней диагностики и проведения эффективных природоохранных мероприятий в рыбохозяй-ственных водоемах. Именно на базе этих исследований могут быть разработаны высокочувствительные тестовые системы для эколого-биохимического мониторинга водных экосистем.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось сравнительное изучение влияния загрязнения водной среды ионами кадмия и свинца на некоторые показатели липидного обмена различных органов рыб. Для выполнения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
Изучить динамику содержания суммарных фосфолипидов, общего холестерина в печени, почках, головном мозге, белых и красных мышцах сеголетков карпа в зависимости от длительности воздействия ацетата свинца и хлорида кадмия.
По накоплению малонового диальдегида (МДА) в тканях определить интенсивность перекисного окисления липидов при воздействии ионами Cd и РЬ на сеголетки карпа
3. Определить функциональный уровень антиоксидантной
системы печени, почек, мозга и скелетных мышц, изучить общую
антиоксидантную, каталазную и супероксиддисмутазную актив
ность в условиях загрязнения водной среды ионами тяжелых ме
таллов.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Изученные тяжелые металлы как загрязнители водной среды обладают хроноконцентрационным и видоспецифическим действием.
Предложенный комплекс тестов позволяет провести современную дифференциальную диагностику степени интоксикации ихтиофауны тяжелыми металлами, так как дает возможность оценки метаболических нарушений на различных стадиях патологического процесса.
Уровень интенсивности перекисного окисления липидов, общей антиоксидантной, каталазной и супероксиддисмутазной активности являются чувствительными и информативными биоиндикаторами свинцовой и кадмиевой интоксикации.
Научная новизна. Получены данные о хроническом воздействии солей тяжелых металлов на динамику содержания фосфоли-пидов, холестерина и некоторых параметров ПОЛ и АОС в печени, почках, мышцах и мозге рыб.
Теоретическая и практическая значимость. В работе впервые проведены анализ и оценка интенсивности ПОЛ, состояния АОС тканей сеголетков карпа в условиях хронического воздействия кадмия и свинца в сравнительном аспекте. Результаты исследований позволяют сформировать целостное представление о роли сво-боднорадикальных процессов, состояния антиоксидантной защиты в развитии ответной реакции гидробионтов на действие тяжелых металлов.
Полученные данные служат важным информативным материалом для оценки патологий, наблюдаемых на организменном или видовом уровне гидробионтов и основанием для использования показателей липидного обмена рыб в качестве биотестов, и могут быть рекомендованы для проведения эколого-токсикологического мониторинга и экологических экспертиз водных экосистем.
Практическое значение результатов работы заключается также в возможности использования их для оптимизации учебного процесса студентов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на I съезде физиологов СНГ, Сочи, Дагомыс (Москва, 2005); ежегодных научно-практических конференциях профессорско - преподавательского состава биологического факультета ДГУ (2005-2007); V международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2006); III научно-практической конференции «Новые технологии в медицине» (Махачкала, 2006); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006); XX съезде Физиоло-
гического общества им. Павлова «Физиология 21 века - перспективы» (Москва, 2007); VI межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов - на - Дону, 2007).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе одна в реферируемом журнале. Личный вклад автора в опубликованном материале 70 %, объем 1,35 пл.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения и выводов. Общий объем диссертации 127 листа с 6 таблицами и 17 рисунками. Список использованной литературы включает 223 источников, из них 65 зарубежных источника.
