Дагестанский государственный университет, г. Махачкала

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 2), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Введение
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 из-за 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).
Cвинец 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, представленной ?1-, ?2-, ?-  и ?- глобулиноподобными белками. На начальных этапах интоксикации (5-й день) было отмечено понижение процентного содержания ?1 – 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), ?2- глобулинов - в красных мышцах (в 2 раза).
    К концу эксперимента (30-й день) значительные изменения в содержании глобулиновых фракций были отмечены в содержании ?1 – и  ?- 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% ?1-глобулинов, 75% ?2-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.
Выводы
1.    Содержание белков в тканях рыб находится в зависимости от типа ткани и длительности интоксикации ацетатом свинца;
2.    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);
3.    Наибольшей метаболической активностью обладает печень, что отражается на интенсивности белкового обмена в этом органе по сравнению с почками и скелетными мышцами.

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