Молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у рыб и моллюсков из импактных районов залива Петра Великого

Ирейкина, Светлана Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у рыб и моллюсков из импактных районов залива Петра Великого
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у рыб и моллюсков из импактных районов залива Петра Великого"

На правах рукописи

003457777

ИРЕИКИНА Светлана Александровна

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ БПОМАРКЕРЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ И БИОТРАНСФОРМАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ У РЫБ И МОЛЛЮСКОВ ИЗ ИМПАКТНЫХ РАЙОНОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)

03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 ДЕК *

Владивосток 2008

003457777

Работа выполнена в лаборатории прикладной экологии и токсиколопш и в секторе экоснстемных исследований биоресурсов прибрежных вод Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра (ФГУП «ТИНРО-Центр»)

Научный руководитель:

доктор биологических наук Лукьянова Ольга Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Бузолева Любовь Степановна

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Попов Александр Михайлович

Ведущая организация: Институт биологии Карельского научного центра РАН,

г. Петрозаводск

Защита состоится " 22 " декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при Дальневосточном государственном университете МОН РФ по адресу: 690600, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27, ауд. 435.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 690950, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27, комн. 417, кафедра общей экологии.

Факс: (4232) 45-94-09

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дальневосточного государственного университета МОН РФ

Автореферат разослан" 21 " ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук

Ю.А. Галышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Мониторинг состояния бноты в условиях загрязнения проводится на различных уровнях, которые определяются структурной организацией биологических систем (Израэль, Цыбань, 1981). Изучение влияния загрязнения на организм на субклеточном уровне имеет большое значение, поскольку молекулярные эффекты являются основой неблагоприятных последствий для организмов в будущем (Walker, 1995). Химический стресс в биологических системах определяют с помощью молекулярных биомаркеров (McCarty, Shugart, 1990). В основе этого методологического подхода лежит использование биохимических и физиологических реакций, которые предшествуют видимым изменениям на более высоких, уровнях биологической организации, т.е. являются индикаторами первых стадий токсичности и патологии (Anderson et al., 2003).

Морские организмы, обитающие в импакгных акваториях, реагируют на большое разнообразие различных факторов, определяющих качество воды, суммируют эффекты одновременного действия смеси различных загрязняющих веществ (Христофорова, 1989). Изучение биохимических маркеров дает возможность оценить механизмы регуляции ответных реакций на молекулярном уровне (Wu et al., 2005). При этом для каждой конкретной акватории принципиально важно использовать в качестве биоиндикаторов аборигенных представителей фауны, учитывая необходимость обеспечения «экологического соответствия» состояния экосистемы состоянию ее биоты, которая является ее частью (Холодкевич, 2007).

Изменение биохимического статуса морских организмов под влиянием тех или иных факторов, в том числе антропогенного загрязнения, активно исследуется на протяжении многих лет (Addison, 1996; Goksoyr et al., 1996; Wu et al., 2005). Рыбы и моллюски признаны удобными и репрезентативными объектами для биомониторинга (Goldberg, 1986; Bright et al., 2002), однако в России подобные работы немногочисленны (Немова, Высоцкая, 2004; Бельчева, Челомин, 2006). Данные по морским рыбам дальневосточного бассейна практически отсутствуют. Наряду с фундаментальной задачей характеристики механизмов адаптации животных к меняющимся условиям среды, изучение влияния загрязнения на метаболизм гидробионгов имеет и практическое значение, поскольку многие виды рыб и двустворчатых моллюсков являются объектами промысла и используются в пищу человеком.

Цель и задачи работы:

Целью работы являлась оценка молекулярных биомаркеров антиоксидаигной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у полосатой камбалы Liopsetta

ртт/сиаа1а и мидии Грея СгепотуШиэ % пустая из прибрежных акваторий залива Петра Великого с разным уровнем антропогенного воздействия.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить активность антиоксидантных ферментов, величину показателей биотрансформации и уровень перекисного окисления липидов в печени полосатой камбалы в зависимости от пола, возраста и сезона.

2. Провести сравнительный анализ указанных биохимических маркеров у полосатой камбалы из разных акваторий залива Петра Великого Японского моря.

3. Изучить активность антиоксидантных ферментов, величину показателей биотрансформации и уровень перекисного окисления липидов в органах мидии Грея из районов залива Петра Великого с разным уровнем антропогенной нагрузки.

4. Оценить межгодовую динамику молекулярных биомаркеров у рыб и моллюсков. Установить наиболее информативный показатель для оценю! состояния гидробионтов при антропогенном загрязнении водоемов.

Научная новизна. Впервые исследованы биохимические показатели биотрансформации и окислительного стресса у полосатой камбалы в заливе Петра Великого. Показана пригодность этого вида в качестве регионального индикатора для биохимического мониторинга прибрежных акваторий. У мидии Грея, традиционного биоиндикатора загрязнения прибрежных вод, выявлены адаптивные изменения биохимических показателей в отдельных районах в разные сезоны. Установлена межгодовая динамика исследованных биомаркеров у рыб и моллюсков.

Практическая значимость. Молекулярные биомаркеры являются наиболее ранними индикаторами токсичности среды и экологического неблагополучия организмов, поэтому результаты могут быть использованы для научного обоснования ПДК загрязняющих веществ для рыбохозяйствешшх акваторий, для оценки и прогноза состояния популяций промысловых видов, а также при комплексной экотоксикологической характеристике прибрежных акваторий.

Защищаемые положения

1. Исследованные молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации, как индикаторы биологического эффекта загрязняющих веществ, дают адекватную информацию о состоянии индикаторных видов рыб и моллюсков в импактных районах залива Петра Великого.

2. Глутатион-Б-трансфераза, как специфический биомаркер 2-й фазы биотрансформации, проявляет высокую чувствительность и небольшую индивидуальную

вариабельность у региональных индикаторных видов рыб и двустворчатых моллюсков - L. pinnifasciata и С„ grayanus, что позволяет использовать активность этого фермента в мониторинге состояния гидробионтов в морских прибрежных экосистемах.

Апробаипя работы. Результаты и основные положения работы были представлены и обсуждены на XIV ежегодной рабочей встрече North Pacific Marine Science Organization (PICES) (Владивосток, 2005); Международной конференщш «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005); Международных научных чтениях «Приморские зори» (Владивосток, 2005; 2007); Чтения, посвященных 200-летшо МОИП «Биотехнология, экология, охрана окружающей среды» (Москва, 2005); SETAC Asia/Pacific (Пекин, 2006); Международной научно-практической конференщш «Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий» (Владивосток, 2006); Международной конференщш молодых ученых PICES/ICES «New Frontiers in Marine Science» (Балтимор, 2007); Научной конференции с участием стран СНГ «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004; 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов. Список цитируемой литературы включает 225 источников, в том числе 138 иностранных. Общий объем работы 128 страниц. Диссертация иллюстрирована 9 таблицами и 28 рисункам.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н. О.Н. Лукьяновой за всестороннюю помощь, ценные советы и рекомендации; д.б.н. Н.Н. Ковалеву и к.б.н. Н.В. Колпакову за проявленный интерес к работе, конструктивные замечания и предложения; д.б.н. В.П. Чеяомину за критический просмотр рукописи и полезные замечания; сотрудникам лаборатории ресурсов рыб прибрежных вод ТИНРО-Центра за помощь в отборе проб; сотрудникам лаборатории экологической биохимии Института биологии КарНЦ РАН за предоставленную возможность прохождения стажировки, а также всем сотрудникам сектора экосистемных исследований биоресурсов прибрежных вод ТИНРО-Центра, лаборатории прикладной экологии и токсикологии ТИНРО-Центра и лично зав. лаб. к.б.н. В.В. Щеглову за постоянную поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Охарактеризовано экологическое состояние залива Петра Великого, подробно рассмотрена система биотрансформации токсикантов и антиоксидантная система морских организмов. Приведены данные о сезонной динамике молекулярных биомаркеров у различных видов гидробионтов и их зависимости от биотических и абиотических факторов. Особое внимание уделено использованию молекулярных биомаркеров в мониторинге состояния организмов и оценке качества морской среды.

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе дана краткая физико-географическая и гидрохимическая характеристика залива Петра Великого.

В основу работы положены результаты, полученные автором в 2004-2007 гг.

Объектами исследования служили особи мидии Грея и полосатой камбалы, отловленные в различных районах залива Петра Великого. Схема станций отбора проб приведена на рис. 1.

Уссурийский ЩЖ

43.1 ■

Н «пикет» за Амурский •« •

запив " ШШГ

.5 П*р*»01»4* £

ьйг

"б. Нарва

залив Петра Великого

131,3 131.« 131.9 132.2

Рис. 1. Карта-схема района работ. • - станции отбора проб мидии Грея,"йг - районы отлова полосатой камбалы

Рыб отлавливали во внутренних районах Амурского и Уссурийского заливов (в течение судоходного периода - донным тралом, в зимнее время - ставными неводами). В

Амурском заливе пробы отбирали ежемесячно в 2005-2007 гг., в Уссурийском заливе -летом 2005 и 2006 гг. Мидий отбирали водолазным способом на различных станциях в Амурском заливе в августе 2004 и 2007 гг., в Уссурийском заливе в мае и сентябре 2006 г.

Печень рыб и органы мидий (гепатопанкреас, жабры, гонады) гомогенизировали с охлажденным Трис-HCl буфером рН 7.5. Гомогенаты центрифугировали 20 мин при 10000 об/мин и температуре + 4 °С. Супернатанты использовали для определения содержания белка и других биохимических параметров. Все измерения проводили на спектрофотометре Shimadzu UV-3100S.

Концентрацию белка определяли с бромфеноловым синим (Greenberg, Gaddock, 1982). Содержание восстановленного глутатиона (GSH) измеряли в реакции с 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойной кислотой) (Moron et al., 1979). Интенсивность процессов перекисиого окисления лпппдов (ПОЛ) анализировали по количеству образовавшегося малонового диальдегида (МДА) - конечного продукта окислительной деградации липидов (Porter et al., 1976). Активность супероксиддисмутазы (СОД) определяли в реакции хлористого марганца с Р-меркаптоэтанолом по подавлению образования супероксидных радикалов. (Paoletti et al., 1986). Конъюгирующую активность глутатиои-З-траисферазы (TST) определяли в реакции с субстратом 1-хлор-2,4-динитробензолом (ХДНЕ) (Habig et al., 1974). Активность каталазы определяли в реакции с перекисью водорода (Королюк и др., 1988). Активность глутатионредуктазы (ГР) определяли по скорости окисления НАДФН (Юсупова, 1989).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета прикладных программ Excel и Statistica. Определяли средние значения и стандартные ошибки средних значений. Для определения достоверности различий между выборками использовали U-критерий Манна-Уитни. Различия считали достоверными при уровне значимости р < 0.05. С целью выявления зависимости между исследуемыми параметрами рассчитывали коэффициент корреляции Спирмана (R). При этом корреляционную связь считали достоверной при уровне статистической значимости р < 0.05.

ГЛ АВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 3.1. Молекулярные биомаркеры полосатой камбалы

3.1.1. Биологические особенности показателей антиоксидаитпой системы и биотрансформацнн иоллютантов в печени полосатой камбалы

При использовании биохимических показателей в качестве индикаторов воздействия загрязнения у новых индикаторных видов важно знать пределы их естественной

вариабельности. Предварительные исследоваши молекулярных биомаркеров в печени полосатой камбалы показали, что для выборки из 12 рыб стандартная ошибка составляла не более 10 %, за исключением содержания восстановленного глутатиона - до 34 %.

При разделении рыб на размерно-весовые группы были выявлены половые и возрастные различия только для супероксиддисмутазы. Активность этого фермента у молодых рыб была в среднем на 35% выше, чем у взрослых, а у самцов на 25% выше, чем у самок.

Активность TST достоверно не различалась у рыб разного возраста. Незначительная индивидуальная вариабельность и независимость от пола объектов позволяют использовать определение активности этого фермента для оценки состояния индикаторных организмов в морских прибрежных экосистемах.

В экологическом мониторинге с использованием молекулярных биомаркеров необходимо различать эффекты, вызванные воздействием загрязняющих веществ, и вариации, связанные с годовым циклом, а также особенностями биологии индикаторных видов. В связи с этим была исследована сезонная динамика содержания восстановленного глутатиона, активности глутатион-8-трансферазы, каталазы, супероксиддисмутазы и уровня перекисного окисления липидов в печени полосатой камбалы.

В летние месяцы отмечены значительные колебания активности FST и содержания FSH. Одной га причин этого явления может являться сезонное увеличение поступления поллютантов, что способствует интенсификации процессов биотрансформации у рыб (Di Giulio et al., 1989; Beyer et al., 1996). Согласно среднемноголетним данным, на июль приходится период летней межени, тогда как в июне и августе наблюдаются дождевые паводки и, как следствие, значительное увеличение водного стока реки Раздольная (Савельева и др., 2005), выносящей в Амурский залив значительную долю загрязняющих веществ (Нигматулина, 2005). С мая по сентябрь выявлена достоверная корреляция активности TST (R=0.75) и содержания FSH (R=0.83) с объемом стока р. Раздольная.

Результаты показали, что предпочтительным периодом для исследования молекулярных биомаркеров в печени полосатой камбалы является лето, когда не происходит интенсивных процессов, связанных с созреванием гонад, и наблюдаемые изменения окислительного метаболизма определяются в наибольшей степени экологической обстановкой в исследуемых акваториях. Полученные данные обеспечат правильную интерпретацию результатов для будущей оценки и прогноза состояния индикаторных видов в прибрежных экосистемах.

3.1.2. Активность ацтиоксидаитной системы и бнотрансформашш поллютаитов у полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов

В отличие от прикрепленных моллюсков, отражающих качество определенного места обитания, рыбы могут служить индикаторами состояния среды на относительно обширной акватории. Согласно результатам современных исследований популяционной структуры полосатой камбалы (в том числе данным мечения), как в Амурском, так и в Уссурийском заливе существуют отдельные относительно обособленные группировки рыб этого вида, приуроченные к прибрежным мелководьям и совершающие миграции небольшой протяженности (Вдовин, Швыдкий, 1993, 2000; Колпаков, неопубликованные данные). Молекулярные биомаркеры были определены у полосатой камбалы, отловленной одновременно в кутовой части Амурского залива и в бухте Нарва в июле и августе 2005 г. Достоверных различий активности глутатион-З-трансферазы, каталазы и уровня ПОЛ у рыб го двух указанных районов не выявлено. Таким образом, в пределах залива второго порядка рыбы подвергаются относительно однородному воздействию среды.

Определение активности ферментов биотрансформации и антиоксидантной защиты, а также уровня пероксидации липидов было использовано многими авторами для ранней индикации состояния рыб морских и пресноводных экосистем в условиях загрязнения (табл. 1).

Табл. 1. Биохимические показатели, исследованные у разных видов рыб для биомониторинга загрязнения водной среды

Вид рыб Биохимические показатели Район Литература

Карповые (Abramis brama, Cyprintis carpió) Активность ГЛЮК030-6-фосфатдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, СОД, каталазы, ГвТ, -уровень МДА Озеро Сейхан (Турция) Gui et al., 2004

Волнистый горбыль Micropogon undulatus Активность ГСТ, этоксирезоруфин-О-диэтилазы Галвестонский залив (Техас, США) Willett et al., 1997

Морской ерш Scorpena porcia активность СОД, глутатионредухтазы, каталазы, пероксидазы Бухты Севастопольская, Стрелецкая, Балаклавская, (Черное море) Овен и др., 2000

Речная камбала Platichthys flesiis Активность холинэстеразы, ТЭТ, этоксиреэоруфин-О-днугалазы Гданьский залив (Балтийское море) Napierska, Podolska, 2005

Биохимические показатели были определены в печени полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов в летний период. Имеющиеся данные позволяют сравнить состояние метаболизма рыб в один и тот же сезон за два года (2005 и 2006).

Активность глутатион-5-трансферазы у камбалы из Амурского залива была повышена по сравнению с рыбами из Уссурийского залива (рис. 2А). Активности супероксидцисмутазы у самцов камбалы из Амурского залива в августе 2006 года (рис. 2В) была почти в два раза выше.

Активность каталазы у рыб из двух акваторий в 2005 году значительно различалась, а августе 2006 года значения этого параметра были сходными (рис. 2Б). Подобная тенденция была отмечена и для уровня перекисного окисления липидов (рис. 2Г).

Содержание в печени камбал восстановленного глутатиона значительно варьировало, однако в августе 2006 года также достоверно не различалось у рыб из двух заливов, составив в среднем 9 мкг ОЭН/мг белка.

160

140

С 120

ю 100

I 80

2 60

5 4и

£ зо

1 15 ч

" 10

июнь 2005 август 2005 август 2006

Ш Амурский залив о Уссурийский залив

август 2005

август 2006

250 200

«о 150 ¡100

август 2006

Рис. 2. Активность глутатион-8-трансферазы (А), каталазы (Б), супероксидцисмутазы (В) и уровень перекисного окисления липидов (Г) в печени полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов в летний период 2005-2006 гг. (п = 10-12), * - достоверные различия между рыбами, выловленными в разных заливах в один сезон

Амурский и Уссурийский заливы значительно различаются как по объемам поступления сточных вод (Нигматулина, 2005), так и по загрязненности различными токсикантами. Содержание хлорорганических пестицидов (Боярова и др., 2007), нефтепродуктов (Черняев, 2004), тяжелых металлов (Ковековдова, Симоконь, 2005) в компонентах среды Амурского залива значительно выше. Согласно этим данным, загрязненность токсичными элементами отдельных районов достигает уровней, способных

оказать негативный эффект на биоту. Одним из наиболее ранних проявлений влияния загрязнения является активизация системы биотрансформации и антиоксидантной защиты гцдробионтов. Это проявляется в достоверном увеличении биохимических показателей у полосатой камбалы из Амурского залива в начале лета. Однако в настоящее время загрязнение достигло уровня, когда его эффекты проявляются и на более высоких уровнях биологической организации. В ряде исследований показано наличие патологических изменений в органах полосатой камбалы из Амурского залива (Дуркина, Черкасова, 2007).

К концу лета у рыб из разных акваторий наблюдаются близкие значения исследованных биохимических параметров. Это может быть связано со сходным уровнем загрязнения в различных прибрежных районах в этот сезон. Об этом говорят и результаты санитарно-микробиологической оценки морских прибрежных вод (Бузолева, Дегтярева, 2006). Согласно этим данным, в июле и августе все исследованные акватории, как в Амурском, так и в Уссурийском заливе характеризовались как полисапробные, т.е. зоны сильного загрязнения.

Отмеченный диапазон величины биохимических маркеров в печени полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов соответствует имеющимся в этих акваториях уровням комплексного загрязнения. В качестве показателя, наиболее объективно отражающего различное экологическое состояние в двух исследованных акваториях, можно рекомендовать активность глутатион-8-трансферазы. В то же время, близкие значения биомаркеров в печени камбалы из двух заливов в августе указывают на сходное состояние метаболизма рыб в этот период.

3.2. Молекулярные биомаркеры мидии Грея

3.2.1. Биохимические показатели состояния мидии Грея из разных районов Амурского залива

Мидии, благодаря прикрепленному образу жизни, фильтрационному типу питания, широкому распространению, массовости и доступности для отбора признаны удобным объектом для биоиндикация. Они широко используются во всем мире для оценки степени загрязнения морской среды (Fitzpatrick et al., 1997; Cheung et al., 2001).

Параметры антиоксидантной системы, биотрансформации и окислительного стресса были определены в августе 2004 г. у мидии Грея из трех районов Амурского залива, отличающихся по уровню антропогенной нагрузки - мыс Песчаный, бухта Перевозная и о-в Рейнеке. Прибрежная зона о-ва Рейнеке выбрана в качестве условно-фоновой станции. В этом районе хозяйственная деятельность минимальна, и содержание поллютантов в воде и

грунтах принято за фоновый уровень дм залива Петра Великого (Shulkin et al., 2003; Ковековдова, Симоконь, 2004).

Для анализа использовали гепатопанкреас, жабры и гонады моллюсков. Наиболее высокая активность глутатион-8-трансферазы была выявлена в гепатопанкреасе мидий (рис. ЗА), что отражает важную роль этого органа в детоксикации поллютантов у многих организмов, в том числе у мидий (Gamble et al., 1995).

■X,

Д-л

Гепатопанкреас Жабры Гонады

Е]м.Песчаный Е1б. Перевозная ЕЗо-вРейнеке

Гепатопанкреас Жабры Гонады

Шм. Песчаный □ 5. Перевозная ЕЗо-вРейнеке

Рис. 3. Активность глугатион-8-трансферазы (А) и уровень перекисного окисления липидов (Б) в органах мидии Грея С. ^гаустих из различных районов Амурского залива в августе 2004 г. (п = 4)

Максимальная активность ГвТ во всех органах была отмечена у мидий, собранных у м. Песчаный. В органах мидий из района о-ва Рейнеке значения данного показателя были достоверно ниже. Мидии из б. Перевозная характеризовались промежуточным уровнем активности фермента, и ее значения в гепатопанкреасе (в среднем 15 нмоль/мин/мг белка) достоверно не отличались от таковой у моллюсков, собранных у о-ва Рейнеке, а в жабрах (13 нмоль/мин/мг белка) - от м. Песчаный.

Поскольку функции глутатион-8-трансферазы направлены на детоксикацию поступающих в организм поллютантов и промежуточных продуктов их метаболизма (Колесниченко, Кулинский, 1989), активность фермента была сопоставлена с уровнем загрязнения грунтов нефтяными углеводородами (НУ), а также хлорорганическими пестицидами (ХОП) в местах обитания моллюсков. Из трех рассматриваемых районов Амурского затива наиболее высокое содержание НУ и ХОП в грунтах было выявлено в районе м. Песчаный (Черняев, 2005; Жадан и др., 2005). Максимальное содержание ХОП в мягких тканях также обнаружено у мидий, отобранных у м. Песчаный (Боярова и др., 2007). Достоверное увеличение активности глутатаон-8-трансферазы было отмечено у мидий, отобранных на этой станции. Это отражает активное протекание процессов биотрансформации в органах моллюсков. Так, повышение активности данного фермента отмечено в гепатопанкреасе и жабрах мидий Мексиканского залива, загрязненного

нефтяными углеводородами (\Villett, 2000). Полученные результаты подтверждаются высокими коэффициентами корреляции (табл. 2).

Табл. 2. Коэффициенты корреляции активности ГБТ в гепатопанкреасе с содержанием хлорорганическнх пестицидов в мягких тканях мидии Грея и нефтеуглеводородов в донных отложениях различных районов Амурского залива (р < 0.05)

~ Фактор Признак ——____ НУ1 (мкг/кг) ХОП (ДДТ+ГХЩУ (нг/г сыр. массы)

Активность глутатнон-8-трансферазы 0.89 0.78

1. Черняев, 2005; 2. Боярова и др., 2007

Акватория вблизи полуострова Песчаный находится под влиянием стока р. Раздольная, которая выносит в залив загрязненные сточные воды г. Уссурийска, сел Раздольное, Надеждинское, Новоникольск, Михайловка и Покровка. Объем сточных вод, поступивших с водами р. Раздольной, в 2000 г. составил 43 % от общего объема сточных вод, поступивших в Амурский залив через контролируемые выпуски (Нпгматулина, 2005).

Сравнительно низкая активность TST в органах моллюсков у о. Рейнеке говорит о более благополучной экологической обстановке и лучшем состоянии биоты. Промежуточный уровень активности FST у мидий в б. Перевозная соответствует характерной для этого района невысокой степени загрязнения, что позволяет рассматривать экологическую обстановку в этом районе как близкую к фоновой.

Активность глутатпоиредуктазы в органах мидий на всех станциях снижалась в ряду: гонады > гепатопанкреас > жабры (рис. 4А). Наибольшая активность ГР во всех органах была отмечена у мидий, собранных в б. Перевозная. Это может быть связано с пониженным содержанием кислорода, которое в период исследований составляло в придонном слое воды у м. Песчаный 87.2%, у о-ва Рейнеке - 77.3%, в б. Перевозная -69.8% (Черкашин и др., 2005). Это отражает происходящие в данном районе процессы деструкции органического вещества и активного расходования кислорода. В метаболизме бентосных организмов это выражается в повышенной активности глутатнонредуктазы (Almeida et al., 2005; Lushchak, Bagnyukova, 2006).

Аналогичная тенденция наблюдалась и для содержания восстановленного глутатиоиа (рис. 4Б). В метаболических путях живых организмов глутатионредуктаза восстанавливает глутатион (GSH) из окисленной формы (GSSG). Для мидии из загрязненных местообитаний характерно высокое содержание глутатиона в жабрах и гепатопанкреасе на фоне повышенной активности глутатнонредуктазы. Это показано, например, на мидиях Mytilus galloprovincialis из Средиземного моря (Regoli, 1998). У

мидий, собранных у м. Песчаный, при высокой активности ГвТ отмечено пониженное содержание глутатиона, что означает расходование последнего и подтверждает активное участие этих соединений в процессах биотрансформации.

70 | 80

? 50 1 40 | 30

Ьо

1 10 X

Гепатапанковяс Жабры Гонады гелатопанкревс Гонады

им. Песчаный об. Перевозная 0о-в Рейнеке щм. Песчаный □ б. Перевозная по-в Рейнеке

Рис. 4. Активность тлутатионредуктазы (А) и содержание восстановленного тлутатиона (Б) в органах мидии Грея С. ^ауапиз из различных районов Амурского залива в августе 2004 г. (п = 4)

Уровень ПОЛ в органах мидий увеличивался в ряду: гепатопанкреас < гонады < жабры (рис. ЗБ). Моллюски с разных станций по этому показателю достоверно не различались.

Таким образом, высокие значения показателей биотрансформации у мидий из районов м. Песчаный и б. Перевозная свидетельствуют о воздействии на этих моллюсков комплексного загрязнения, характерного для Амурского залива.

3.2.2. Биохимические показатели состояния мидии Грея из разных районов Уссурийского залива

Молекулярные биомаркеры про- и антиоксидантных процессов и метаболизма органических поллютантов были определены в гепатопанкреасе, жабрах и гонадах мидий, собранных в конце мая и в начале сентября 2006 г. у о-ва Рейнеке и на трех станциях в Уссурийском заливе: у м. Ахлестышева, в б. Лазурная и б. Суходол.

Активность глутатион-Э-трансферазы в гепатопанкреасе мидий из района о-ва Рейнеке была достоверно ниже, чем у моллюсков из внутренних бухт (рис. 5А). Максимальная активность фермента обнаружена у мидий из б. Лазурная. Уровень перекисного окисления липидов в гепатопанкреасе в среднем был ниже у моллюсков, собранных у о-ва Рейнеке (Рис. 5Б).

Рейнеке м. Ахлестышева б. Лазурная & Суходол м Рейнеке м. Ахлестышева б. Лазурная 6. Суходол

Игсгагопажреас шжабры агниипанфеас и гонады ижабры

Рис. 5. Активность глутатион-8-трансферазы (А) и уровень перекисного окисления липидов (Б) в органах мидии Грея из различных районов Уссурийского залива в мае 2006 года (п = 4). * - здесь и далее, достоверное отличие показателя у мидий с данной станции от всех других станций

Активность каталазы была достоверно понижена в жабрах мидий из б. Лазурная (Рис. 6А). Концентрация глутатиона в гонадах мидий из б. Лазурная была в 2 раза ниже по сравнению с моллюсками с других станций (Рис. 6Б).

Рис. 6. Активность каталазы (А) и содержание восстановленного глутатиона (Б) в органах мидии Грея из различных районов Уссурийского залива в мае 2006 года (п = 4)

В сентябре величина биохимических показателей у моллюсков изменилась. В этот период активность СОД в гепатопанкреасе мидий из бухты Суходол была повышена на 22%. Для других биомаркеров не было выявлено значимых различий между станциями. Активность ГБТ в гепатопанкреасе мидий из района о-ва Рейнеке увеличилась в среднем до 33 нмоль/мин/мг; содержание глутатиона повысилось до 7 мкг/мг; уровень ПОЛ снизился до 2.5 нмоль МДА/мг белка.

Таким образом, достоверные различия биомаркеров у животных с разных станций получены только весной. У мидий из внутренних бухт Уссурийского залива активность глутатион-8-трансферазы была повышена по сравнению с мидиями из района о-ва Рейнеке. Наибольшие изменения отмечены у моллюсков из б. Лазурная. Это связано,

вероятно, с локальным загрязнением в этом районе в весенний период. К концу лета у мидий из разных акваторий наблюдаются близкие значения исследованных биохимических параметров, что указывает на сходный уровень загрязнения в различных прибрежных районах. Это, вероятно, является следствием увеличения антропогенной нагрузки в течение летнего сезона.

3.3. Межгодовая динамика молекулярных биомаркеров у полосатой камбалы и

мидии Грея

Изучение межгодовой динамики молекулярных биомаркеров у гидробионтов исключительно важно для оценки и прогноза тенденций изменения экологической ситуации в водоеме. У полосатой камбалы из Амурского залива значительных различий величины биохимических параметров за три года наблюдений не огмечено (табл. 3).

Табл. 3. Молекулярные биомаркеры в печени полосатой камбалы из Амурского залива в августе в разные годы исследований (п = 10-12)

Год ПОЛ (нмоль МДА/мг белка) Активность ГБТ (нмоль/мин/мг белка) Активность каталазы (ед. акт./мг белка)

2005 1.2 ±0.02 125.0 ±2.80 18.0 ± 1.10

2006 1.3 ±0.01 100.0 ±2.15 20.0 ± 0.96

2007 0.8 ± 0.02 101.5 ± 1.19 18.0 ±0.26

Стабильный уровень ПОЛ, постоянная активность каталазы и небольшие вариации в активности глутатион-Б-трансфсразы свидетельствуют о сохранении гомеостаза рыб в условиях динамического равновесия среды обитания в Амурском заливе.

Имеющиеся данные по молекулярным биомаркерам в гепатопанкреасе мидий позволяют сравнить состояние метаболизма моллюсков из района о-ва Рейнеке в летний период 2004-2007 гг. (рис. 10).

Результаты показали, что уровень ПОЛ в гепатопанкреасе моллюсков был повышен в августе 2006 г., и снизился практически до исходных значений в 2007 г. (Рис. 7А). Это свидетельствует об отсутствии необратимых прооксидантных процессов у мидий из данной акватории.

Однако за период исследования отмечено последовательное увеличение активности глутатион-5-трансферазы и содержания глутатиона. За 4 года наблюдений активность Г8Т увеличилась почти в 5 раз (Рис. 7Б). Уровень глутатиона возрос более чем в 3 раза (рис. 7В).

2Ю4 ZOG Ш 2004 2006 2007 2СС4 200Ö 2СЮ7

Рис. 7. Уровень перекисного окисления липидов (А), актавность глутатион-в-трансферазы (Б) и содержание восстановленного глутатиона (В) в гепатопанкреасе мидии Грея из района о-ва Рейнеке в августе 2004-2007 гг (п = 4)

Известно, что глутатнон-8-трансфераза принимает участие в метаболизме различных эндогенных электрофильных соединений, например, стероидных гормонов и гормоноподобных веществ, концентрация которых значительно варьирует на протяжении репродуктивного цикла (Baldwin, LeBlanc, 1994). На примере полосатой камбалы нами было показано, что активность этого фермента меняется по сезонам и один из ее пиков приходится на период интенсивного роста гонад (Алешко, Лукьянова, 2008). Август у мидий - посленерестовая стадия, когда уровень гормонов минимален и работа фермента, таким образом, направлена на утилизацию поступающих экзогенных соединений ароматической группы. В первую очередь к ним относятся нефтеуглеводороды, пестициды, фенолы. Достоверное увеличение активности глугатион-Б-трансферазы и уровня глутатиона к 2007 году свидетельствует о повышении содержания таких веществ в среде обитания мидий. Свидетельством этого является также увеличение содержания хлорорганических пестицидов в мягких тканях мидий из района о-ва Рейнеке за последние 10 лет (Tkalin et а]., 1997; Боярова и др., 2007). С другой стороны, данный факт демонстрирует также "напряжение" систем антиоксидантной защиты и биотрансформации поллютантов у мидий (Руднева, 2003). Эти моллюски хорошо известны как организмы с высоким адаптивным потенциалом к различным условиям среды (Челомин и др., 1998; Довженко и др.. 2004). Однако длительное воздействие загрязнения постепенно приводит к нарушению метаболизма и патологическим изменениям, что может снизить репродуктивный потенциал и выживаемость организмов.

ВЫВОДЫ

1. Определен диапазон вариабельности молекулярных бимаркеров антиоксидантной системы и биотрансформации поллютантов в печени полосатой камбалы L. pmmfasciata. Индивидуальные различия величины исследованных биохимических показателей у

полосатой камбалы невелики и составляют для выборки из 12 рыб не более 10 %. Наибольшая изменчивость отмечена для концентрации восстановленного глутатиона.

2. Достоверных различий биохимических параметров у самок и самцов полосатой камбалы, а также у особей разных размерно-весовых групп не выявлено, за исключением активности супероксиддисмутазы. Активность этого фермента повышена у самцов по сравнению с самками, и у молодых рыб по сравнению со взрослыми. Эта закономерность более выражена в летний период.

3. Значения биохимических показателей у полосатой камбалы из Амурского залива в начале лета достоверно выше, чем у рыб из Уссурийского залива, что свидетельствует о более активных процессах биотрансформации поллютантов и нейтрализации свободных радикалов. В конце лета данные параметры у рыб из двух заливов не различаются.

4. Выявлены различия биохимических показателей у мидий из отдельных районов залива Петра Великого, отличающихся по уровню антропогенного загрязнения. В импактных районах у моллюсков наблюдается увеличение активности глутатион-8-трансферазы и снижение антиоксвдангного потенциала.

5. Межгодовая динамика активности глутатион-8-трансферазы и содержания восстановленного глутатиона у мидий из условно фонового района о-ва Рейнеке указывает на возрастание интенсивности процессов биотрансформации вследствие увеличения загрязненности среды обитания моллюсков.

6. Совокупность исследованных молекулярных биомаркеров позволяет получить объективную информацию о состоянии индикаторных видов рыб и моллюсков в импактных районах. Активность глутатион-8-трансферазы может быть использована как наиболее информативный показатель для оценки влияния комплексного загрязнения на организмы в морских прибрежных экосистемах.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Алешко (Ирейкина) С.А., Черняев А.П., Лукьянова О.Н. Содержание органических загрязняющих веществ и функциональное состояние видов-индикаторов в Амурском заливе Японского моря // Доклады МОИП, 2006. Т. 39. С. 15-21.

2. Алешко С.А. Действие нефтяных углеводородов на морские организмы на молекулярном уровне // Изв. ТИНРО, 2007. Т. 148. С. 247-261.

3. Алешко С.А., Лукьянова О.Н. Сезонные изменения некоторых параметров биотрансформации и антноксидантной системы в печени полосатой камбалы Порвет рттУаяааШ из Амурского залива Японского моря // Биол. моря, 2008. № 2. С. 148-151.

Работы, опубликованные в материалах региональных, всероссийских и международных конференций

4. Алешко С.А., Лукьянова О.Н. Некоторые параметры биотрансформации поллютантов в органах моллюсков и рыб // Биотехнология, экология, охрана окружающей среды. Чтения, посвящ. 200-летию МОИП. Сб. науч. трудов. Москва-. МГУ, 2005. С. 6-10.

5. Лукьянова О.Н., Алешко С.А. Молекулярные биомаркеры окислительного метаболизма двустворчатых моллюсков при антропогенном загрязнении // Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов. Мат-лы Межд. колф. Петрозаводск, 2005. С. 119-124.

6. Лукьянова О.Н., Черняев А.П., Алешко С..А., Вейдеман Е.Л., Черкашин С.А., Пряжевская Т.С. Экологическая ситуация в бухте Перевозной (Амурский залив, Японское море) // Мат-лы Междунар. научных чтений «Приморские зори - 2005». Вып. ). Владивосток: ТАНЭБ, 2005. С. 28-32.

7. Olga N. Lukyanova, Andrey P. Chernyaev, Sergey A. Cherkashin and Svetlarw Л. Aleshko The distribution of petroleum hydrocarbons and biota assessment in the Amursky P.ay (Japan Sea) // PICES XlVth Annual Meeting. Abstracts. Vladivostok, Russia, 2005. P. 90-91.

8. Aleshko S.A. Antioxidant system activities of fishes in Amur Bay (Sea of Japan) under the conditions of antropogenic pollution // Modern problems of aquatic toxicology. Intern. Workshop. Borok, 2005. P. 10.

9. Лукьянова O.H., Алешко C.A., Черняев А.П. Функциональное состояние в.тцоь-индикаторов при существующем уровне органического загрязнения в Амурском к:;. !. (Японское море) // Тезисы IV междунар. конф. "Биотехнология - охране окружшои.е.'! среды", Москва, МГУ, 2006, С. 234-235.

10. O.N. Lukyanova, S.A. Aleshko, S.A. Cherkashin, L.V. Nigmatulina. A.P.Chew. u>r>-Glutathione-S-transferase as molecular biomarker in crustaceans, mollusks and its.'i firm i-.чргп regions of Russian coastal zone of the Japan/East Sea // SETAC Asia/Pacific, Peking, China. 2006. Abstracts, Oral E3-4.

11. Алешко С.А., Нигматулина Л.В., Лукьянова О.Н. Поступление загрязняющих веществ в Амурский залив и активность системы биотрансформации поллютантов у индикаторных видов морских организмов в импактяых районах // Мат-лы междунар. науч.-практ. конф. "Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий». Владивосток: 2006. С. 4-7.

12. Алешко С.А. Активность антиоксидантной системы и процессе» биотрансформации поллютантов у полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов Японского моря // Мат-лы междунар. науч. чтений «Приморские зори - 2007», Владивосток: ТАНЭБ, 2007. С. 182-185.

13. Лукьянова О.Н., Черняев А.П., Нигматулина Л.В., Алешко С.А. Поступление и распределение загрязняющих веществ, активность молекулярных биомаркеров гидробионтов в Уссурийском зашве // Мат-лы междунар. науч. чтений «Приморские зори -2007», Владивосток: ТАНЭБ, 2007. С. 85-87.

14. Алешко С.А. Активность антиоксидантных ферментов и уровень переклеим > окисления липидов у рыб и двустворчатых моллюсков из затива Петра Великого (Японское море) // Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов. Мат-лы 2-й науч. конф. Петрозаводск, 2007. С. 13-14.

15. Лукьянова О.Н., Алешко С.А. Глутатнон-8-трансфераза морских моллюсков ракообразных и рыб П Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов. Мат-лы 2-й науч. конф. Петрозаводск, 2007. С. 86.

16. Aleshko S.A. Antioxidant defense system in fish and mussels from polluted areas of Peter the Great Bay (Japan/East Sea) // Early career scientists conference, Baltimore. Maryland USA. 2007. Abstracts. P. 52.

Подписано в печать 14.11,2008 г. Формат 60x90/16. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100. Заказ № 30. Типография ТИНРО-Центра

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ирейкина, Светлана Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Современное экологическое состояние залива Петра Великого.

1.2. Биотрансформация и детоксикация загрязняющих веществ у морских организмов.

1.2.1. Монооксигеназная система морских рыб и двустворчатых моллюсков.

1.2.2. Вторая фаза биотрансформации токсикантов.

1.2.3. Антиоксидантная система морских организмов.

1.3.Сезонные изменения молекулярных биомаркеров у гидробионтов.

1.4. Использование молекулярных биомаркеров в мониторинге функционального состояния водных организмов.

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Район работ.

2.2. Объекты исследования.

2.3. Методы исследования.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ БИОМАРКЕРЫ У ПОЛОСАТОЙ КАМБАЛЫ.

3.1.1. Сезонная динамика биохимических показателей в печени полосатой камбалы.

3.1.2. Возрастная динамика биохимических показателей в печени полосатой камбалы.

3.1.3. Пространственная вариабельность молекулярных биомаркеров у полосатой камбалы из Амурского залива.

3.1.4. Активность антиоксидантной системы и биотрансформации поллютантов у полосатой камбалы из Амурского и Уссурийского заливов.

3.2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ БИОМАРКЕРЫ МИДИИ ГРЕЯ.

3.2.1. Биохимические показатели состояния мидии Грея из разных районов Амурского залива.

3.2.2. Биохимические показатели состояния мидии Грея из разных районов Уссурийского залива.

3.3. МЕЖГОДОВАЯ ДИНАМИКА МОЛЕКУЛЯРНЫХ БИОМАРКЕРОВ У

ПОЛОСАТОЙ КАМБАЛЫ И МИДИИ ГРЕЯ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у рыб и моллюсков из импактных районов залива Петра Великого"

В настоящее время оценка качества морской среды в условиях антропогенного загрязнения, как правило, проводится химико-аналитическими методами. Однако этот подход, в связи с расширением списка поллютантов и увеличением стоимости аналитической аппаратуры, является достаточно трудоемким и дорогостоящим. Кроме того, результаты химических анализов говорят о качестве морской воды непосредственно в момент её отбора и могут значительно изменяться в связи с переносом водных масс. Биологические методы оценки качества водной среды (биотестирование) менее затратны, чем химико-аналитические, однако они дают информацию, главным образом, о последствиях загрязнения и, как правило, не указывают на причину.

Мониторинг состояния биоты в условиях загрязнения состоит из нескольких уровней, которые определяются структурой организации биологических систем (Израэль, Цыбань, 1981). На субклеточном уровне проводится изучение состояния внутриклеточных и генетических структур. На тканевом, органном и организменном уровнях - физиолого-биохимических и морфологических характеристик гидробионтов. На популяционном и биоценотическом уровнях базируется экологический мониторинг, контролирующий изменения состояния соответствующих сообществ гидробионтов.

Важным аспектом проблемы является влияние загрязнения на организм на субклеточном уровне, поскольку молекулярные эффекты являются основой неблагоприятных последствий для организмов в будущем (Walker, 1995). Химический стресс в биологических системах в настоящее время определяют с помощью молекулярных биомаркеров — "количественных показателей, измеряемых в полостных жидкостях, клетках или тканях, которые на биохимическом или клеточном уроне указывают на присутствие токсиканта и/или величину ответной реакции организма" (McCarty, Shugart, 1990). В основе изучения биомаркеров лежит использование известных биохимических и физиологических реакций, которые предшествуют видимым организменным и популяционным изменениям, т.е. являются индикаторами первых стадий токсичности и патологии (Anderson et al., 2003). Такие реакции поддаются точному измерению и обеспечивают получение достоверной информации о воздействии поллютантов на организм. Изменение биомаркеров не всегда предполагает ухудшение состояния особей, как считалось ранее (Livingstone et al., 1988). В современных исследованиях биомаркеры являются в первую очередь инструментом прогнозирования состояния биоты под влиянием тех или иных факторов среды (Лукьянова, 2001).

Морские организмы, обитающие в импактных акваториях, реагируют на большое разнообразие различных факторов, определяющих качество воды, суммируют эффекты одновременного действия смеси различных загрязняющих веществ (Христофорова, 1989). Поэтому изучение биохимических маркеров должно включать характеристику фундаментальных механизмов регуляции ответных реакций на молекулярном уровне (Wu et al., 2005). Для этого необходимо изучать как биохимический статус организмов, обитающих в условиях повышенной антропогенной нагрузки, так и динамику соотношения процессов перекисного окисления липидов и антиокислительной активности в разные сезоны у животных различных экологических групп (Garcia et al., 2000). При этом для каждой конкретной акватории принципиально важно использовать в качестве биоиндикаторов аборигенных представителей фауны, учитывая необходимость обеспечения «экологического соответствия» состояния экосистемы состоянию ее биоты, которая является ее частью (Холодкевич, 2007).

Рыбы и моллюски признаны удобными и репрезентативными объектами для биомониторинга с использованием молекулярных биомаркеров (Goldberg, 1986; Bright et al., 2002; Немова, Высоцкая, 2004; Бельчева, Челомин, 2006). Кроме того, многие виды являются объектами промысла и используются в пищу человеком, и изучение влияния загрязнения на их метаболизм имеет практическое значение.

Целью работы являлась оценка молекулярных биомаркеров антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у полосатой камбалы Liopsetta pinnifasciata и мидии Грея Crenomytilus. grayanus из прибрежных акваторий залива Петра Великого с разным уровнем антропогенного воздействия.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить активность антиоксидантных ферментов, величину показателей биотрансформации и уровень перекисного окисления липидов в печени полосатой камбалы в годовом репродуктивном цикле. Исследовать половые и возрастные изменения этих показателей.

4. Оценить межгодовую динамику молекулярных биомаркеров у рыб и моллюсков. Установить наиболее информативный показатель для оценки состояния гидробионтов при антропогенном загрязнении водоемов.

Научная новизна:

Впервые исследованы биохимические показатели биотрансформации и окислительного стресса у полосатой камбалы в заливе Петра Великого. Показана пригодность этого вида в качестве регионального индикатора для биохимического мониторинга прибрежных акваторий. У мидии Грея, традиционного биоиндикатора загрязнения прибрежных вод, выявлены адаптивные изменения биохимических показателей в отдельных районах в разные сезоны. Установлена межгодовая динамика исследованных биомаркеров у рыб и моллюсков.

Практическая значимость.

Молекулярные биомаркеры являются наиболее ранними индикаторами токсичности и экологического неблагополучия, поэтому результаты могут быть использованы для научного обоснования ПДК загрязняющих веществ для рыбохозяйственных акваторий, для оценки и прогноза состояния популяций промысловых видов, а также при комплексной экотоксикологической характеристике прибрежных акваторий.

Защищаемые положения.

1. Исследованные молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации как индикаторы биологического эффекта загрязняющих веществ дают адекватную информацию о состоянии индикаторных видов рыб и моллюсков в импактных районах залива Петра Великого.

2. Глутатион-Б-трансфераза как специфический биомаркер 2-й фазы биотрансформации проявляет высокую чувствительность и незначительную индивидуальную вариабельность у региональных индикаторных видов рыб и двустворчатых моллюсков — L. pinnifasciata и С. grayanus, что позволяет использовать активность этого фермента в мониторинге состояния гидробионтов в морских прибрежных экосистемах.

Апробация работы. Результаты и основные положения работы были представлены и обсуждены на XIV ежегодной рабочей встрече North Pacific Marine Science Organization (PICES) (Владивосток, 2005); Международной конференции «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005); Международных научных чтениях «Приморские зори» (Владивосток, 2005; 2007); Чтениях, посвященных 200-летию МОИП «Биотехнология, экология, охрана окружающей среды» (Москва, 2005); SETAC Asia/Pacific (Пекин, 2006); Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий» (Владивосток,

2006); Международной конференции молодых ученых PICES/ICES «New Frontiers in Marine Science» (Балтимор, 2007); Научной конференции с участием стран СНГ «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004; 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов. Список цитируемой литературы включает 225 источников, в том числе 138 иностранных. Общий объем работы 128 страниц. Диссертация иллюстрирована 9 таблицами и 28 рисункам.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Ирейкина, Светлана Александровна

выводы

1. Определен диапазон вариабельности молекулярных бимаркеров антиоксидантной системы и биотрансформации поллютантов в печени полосатой камбалы L. pinnifasciata. Индивидуальные различия величины исследованных биохимических показателей у полосатой камбалы невелики и составляют для выборки из 12 рыб не более 10 %. Наибольшая изменчивость отмечена для концентрации восстановленного глутатиона.

6. Совокупность исследованных молекулярных биомаркеров позволяет получить объективную информацию о состоянии индикаторных видов рыб и моллюсков организмов в импактных районах. Активность глутатион-S-трансферазы может быть использована как наиболее информативный показатель для оценки влияния комплексного загрязнения на организмы в морских прибрежных экосистемах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Успешность адаптации организмов к тому или иному воздействию можно оценить по способности особей существовать в измененной среде с сохранением уровня жизнедеятельности и поддержанием гомеостаза основных функций организма, в том числе репродуктивных (Adams et al., 2001).

Молекулярные биомаркеры окислительного стресса и процессов биотрансформации отражают изменение состояния метаболизма животных под влиянием различных факторов. Несмотря на то, что эти реакции видоспецифичны и зависят от характера воздействия, они неоднократно доказали свою эффективность для биоиндикации и биомониторинга функционального состояния организмов при антропогенном загрязнении морских и пресных вод (Addison, 1996; Goks0yr et al., 1996; Wu et al., 2005).

Использованный нами набор биомаркеров позволяет оценить активность защитных метаболических реакций у региональных индикаторных видов гидробионтов в прибрежных акваториях. Выявлены различия показателей биотрансформации и окислительного стресса у рыб и моллюсков из акваторий с различной степенью загрязнения. Активность каталазы в большинстве случаев достоверно не различалась у животных с разных станций, отобранных в один сезон, но в мае у мидий из б. Лазурная отмечено ее снижение. Содержание восстановленного глутатиона также было снижено у мидий из б. Лазурная, а его повышение у моллюсков из б. Перевозная совпадало со снижением концентрации кислорода в воде. У рыб этот показатель характеризовался выраженной сезонной динамикой с резкими колебаниями в летние месяцы. Уровень МДА у мидий из разных акваторий достоверно не различался, тогда как у камбалы из Амурского залива весной был повышен по сравнению с рыбами из Уссурийского залива. Сезонная динамика этого биомаркера у рыб проявлялась в повышении его содержания в мае и снижении в сентябре. У мидий этот показатель снижался к осени во всех районах исследования. Активность СОД при сходной сезонной динамике была выше у самцов полосатой камбалы по сравнению с самками и у молодых рыб по сравнению с взрослыми. Динамическое равновесие этих показателей свидетельствует о высоких адаптивных возможностях гидробионтов, подверженных круглогодичному влиянию комплексного загрязнения среды.

Глутатион-8-трансфераза как специфический маркер II фазы биотрансформации органических поллютантов весьма показательна в отношении степени влияния неблагоприятных факторов и глубины адаптивных перестроек метаболизма. У камбалы из Амурского залива активность фермента была достоверно повышена в июне по сравнению с рыбами из Уссурийского залива, а в летний период коррелировала с объемом стока реки Раздольная, выносящей в залив значительную долю сточных вод. У мидий активность TST соответствовала концентрации нефтяных углеводородов в воде и донных отложениях Амурского залива, и с содержанием ХОП в органах моллюсков. При этом активность была минимальной у мидий из акватории о-ва Рейнеке. К концу лета активность этого фермента как у рыб, так и у моллюсков из разных акваторий достоверно не различалась.

Отражением продолжающегося загрязнения прибрежных районов зал. Петра Великого является достоверное увеличение активности глутатион-S-трансферазы у мидий, собранных вблизи о-ва Рейнеке в период с 2004 по 2007 г. Хотя эта акватория долгое время считалась фоновой, данное обстоятельство свидетельствует о "напряжении" метаболических процессов у индикаторных видов, реагирующих на изменение состояния среды обитания.

Достоверные различия в величине параметров у животных из внутренних бухт залива Петра Великого выявлены только весной и в первой половине лета. Близкие значения показателей у моллюсков с разных станций, а также у камбал из Амурского и Уссурийского заливов в августе-сентябре свидетельствуют о сходном состоянии метаболизма гидробионтов в этот период. При этом уровень перекисного окисления липидов снижается, что свидетельствует об эффективности защитных механизмов гидробионтов при воздействии хронического загрязнения.

Таким образом, за четыре года исследований выявлены адаптивные изменения активности системы биотрансформации и антиоксидантной защиты гидробионтов в разные сезоны, связанные с изменениями физиологического состояния и качества среды. При этом повышение активности TST у мидий в течение ряда лет указывает на увеличение загрязненности среды их обитания.

Определение молекулярных биомаркеров является важной частью экотоксикологического мониторинга прибрежных акваторий, включающего химический анализ содержания загрязняющих веществ и физиолого-биохимические исследования состояния биоты. Их использование позволит дать комплексную оценку и прогнозировать качество водных экосистем.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ирейкина, Светлана Александровна, Владивосток

1. Абрамова Ж.И., Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества. Л.: Наука, 1985. 230 с.

2. Адрианов А.В., Кусакин О.Г. Таксономический каталог биоты залива Петра Великого Японского моря. Владивосток: Дальнаука, 1998. 167 с.

3. Арзамасцев И.С., Яковлев Ю.М., Евсеев Г.А. и др. Атлас промысловых беспозвоночных и водорослей Дальнего Востока России. Владивосток: Аванте, 2001. 192 с.

4. Арчаков А.И. Микросомальное окисление. М.: Наука, 1985. 327 с.

5. Атлас двустворчатых моллюсков дальневосточных морей России. /Сост. Явнов С.В. // Атласы промысловых и перспективных для промысла гидробионтов дальневосточных морей России. Владивосток: Дюма, 2000. 168 с.

6. Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Усп. совр. биол. 1991. Т. 111, № 6. С. 923-931.

7. Блохин М.Г. Литий и рубидий в компонентах экосистемы залива Петра Великого. Автореферат. канд. биол. наук, Владивосток: изд-во ДВГУ. 2007. 20 с.

8. Боярова М.Д., Лукьянова О.Н. Хлорированные углеводороды в гидробионтах залива Посьета Японского моря // Изв. ТИНРО. 2006. Т. 145. С. 271-278.

9. Боярова М.Д., Лукьянова О.Н., Черняев А.П. и др. Стойкие хлорорганические пестициды в водных экосистемах Дальнего Востока

10. России // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2007. Т. 2 С. 31-35.

11. Бузолева JI.C., Дегтярева В.А. Санитарно-микробиологическое состояние морской воды пляжных зон города Владивостока // Мат. междунар. конф. "Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий". Владивосток, 2006, С. 28-29.

12. Ващенко М.А. Загрязнение залива Петра Великого Японского моря и его биологические последствия // Биол. моря. 2000. Т. 26. № 3. С. 149-159.

13. Ващенко М.А., Жадан П.М., Латыпова Е.В. Многолетние изменения в состоянии гонад морского ежа Strongylocentrotus intermedins из Амурского залива Японского моря // Экология. 2001. Т. 32. №5. С. 358-364.

14. Ващенко М.А., Сясина И.Г., Жадан П.М. ДДТ и гексахлорциклогексан в донных осадках и печени камбалы Pleuronectes pinnifasciatus из Амурского залива (залив Петра Великого, Японское море) // Экология. 2005. № 1. С. 6468.

15. Вдовин А.Н., Измятинский Д.В., Соломатов С.Ф. Основные результаты исследований рыб морского прибрежного комплекса Приморья // Изв. ТИНРО. 2004. Т. 138. С.168-190.

16. Вдовин А.Н., Швыдкий Г.В. Сезонное распределение полосатой камбалы в заливе Петра Великого // Биол. моря. 1993. № 4. с.52-57.

17. Вдовин А.Н., Швыдкий Г.В. Распределение камбал (Pleuronectidae) в заливе Петра Великого в период гидрологического лета (июль-сентябрь) // Изв. ТИНРО. 2000. Т. 127. С. 122-136.

18. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И. и др. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. «Биофизика». 1991. Т. 29. 249 с.

19. Вышкварцев Д.И., Регулев В.Н., Регулев Т.Н. и др. Роль старейшего хозяйства марикультуры в восстановлении запасов приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis (Jay, 1856) в заливе Посьета Японского моря // Биол. моря. 2005. - Т. 31, № 3. - С. 207-212.

20. Гайко J1.A. Особенности гидрометеорологического режима прибрежной зоны залива Петра Великого (Японское море). Владивосток: Дальнаука, 2005. 151 с.

21. Галышева Ю.А. Изменение компонентов среды и биоты залива Восток Японского моря в условиях антропогенного воздействия. Автореферат. канд. биол. наук, Владивосток: изд-во ДВГУ. 2003. 18 с.

22. Герман А.В., Козловская В.И. Гепатосоматический индекс и биохимический состав печени леща Abramis brama Шекснинсого Плеса Рыбинского водохранилища при различных уровнях накопления органических токсикантов // Вопр. ихтиол. 2001. Т. 41, № 2. С. 249-252.

23. Гомелюк В.Е., Щетков С.Ю. Распределение рыб в прибрежных биотопах залива Петра Великого Японского моря в летний период // Биол. моря. 1992. №3-4. С. 26-32.

24. Горячев В.А., Сергеев А.Ф., Сойфер В.Н. Локальный источник радиоактивного загрязнения морской среды в прибрежной зоне залива Петра Великого // Состояние морских экосистем, находящихся под влиянием речного стока. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 246-258.

25. Гуляева Л.Ф. Ферменты биотрансформации ксенобиотиков в химическом канцерогенезе. Новосибирск, 2000. 84 с.

26. Дзюба С.М. Гаметогенез у некоторых морских двустворчатых моллюсков // Моллюски. Пути, методы и итоги их изучения. Л.: Наука, 1971. С. 51-52.

27. Довженко Н.В. Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды. Автореферат. канд. биол. наук, Владивосток: «Дальприбор». 2006. 21 с.

28. Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 г. Экологическая программа. Часть 2. Владивосток: Дальнаука. 1992. 276 с.

29. Дуркина В.Б. Состояние интерреналовой железы рыб как показатель качества морской среды // Мат. Междунар. Конф. "Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий». Владивосток, 2006. С. 5658.

30. Дуркина В.Б., Черкасова И.В. Аномалии оогенеза у полосатой камбалы Pleuronectes pinnifasciatus из Амурского залива Японского моря // Изв. РАН. Сер.биол. 2007, № 5. С. 591-597.

31. Золотарев В.Р. Продолжительность жизни двустворчатых моллюсков Японского и Охотского морей // Биол. моря. 1980. № 6. С. 3-12.

32. Зуенко Ю.И., Юрасов Г.И. Водные массы северо-западной части Японского моря //Метеорол. и гидрол. 1995. № 8. С. 50-57.

33. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Проблемы мониторинга экологических последствий загрязнения океана. Л.: Гидрометиздат, 1981. 58 с.

34. Использование планктона для оценки состояния прибрежных экосистем Амурского залива Японского моря / Отчет НИР ТИНРО-Центра № 25267. Архив ТИНРО. Владивосток, 2004. 54 с.

35. Информационный бюллетень о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Приморского края за 2006 год / Владивосток, 2007.

36. Касьянов B.JL, Медведева JI.A., Яковлев С.Н., Яковлев Ю.М. Размножение иглокожих и двустворчатых моллюсков. М.: Наука, 1980. 182 с.

37. Кесельман M.JL, Милютина Н.П., Кузнецова Л.Я., Ракитский В.Н. Свободнорадикальные процессы в механизме действия и диагностике пестицидной интоксикации ихтиофауны. Ростов-на-Дону: Гефест, 1997. 120 с.

38. Климова В.Л. Оценка последствий сброса грунта по биологическим показателям в районах дампинга в Японском море // Итоги исследований в связи со сбросом отходов в море. М.-Л.: Гидрометиздат, 1988. С. 137-141.

39. Ковековдова Л.Т., Симоконь М.В. Тенденции изменения химико-экологической ситуации в прибрежных акваториях Приморья. Токсичные элементы в донных отложениях и гидробионтах // Изв. ТИНРО. 2004. Т. 137. С. 310-320.

40. Колесниченко Л.С., Кулинский В.И. Глутатионтрансферазы // Успехи соврем, биологии. 1989. Т. 107. С. 179-194.

41. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев B.C. Метод определения активности каталазы // Лаб. дело. 1988. № 1. С. 16-19.

42. Кулепанов В.Н. Исследования макрофитобентоса у побережья Приморья // Изв. ТИНРО. 2005. Т. 141. С. 355-364.

43. Лоция северо-западного берега Японского моря. Л.: ГУНИО МО, 1984.316 с.

44. Лукьянова О.Н. Молекулярные биомаркеры. Владивосток: изд-во ДВГАЭУ. 2001. 196 с.

45. Лукьянова О.Н., Боярова М.Д., Черняев А.П., Барабанщиков Е.И., Алешко С.А. Стойкие хлорорганические пестициды в водных экосистемах Дальнего Востока России // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2007. Т. 2. С. 31-35.

46. Лукьянова О.Н., Черкашнн С.А., Надточнй В.А. Биоиндикация состояния морских экосистем на различных уровнях биологической организации // Науков1 записки. Сер1я бюлопя. 2005. Т. 27. С. 139-141.

47. Лучин В.А., Тихомирова Е.А., Круц А.А. Океанографический режим вод залива Петра Великого (Японское море) // Изв. ТИНРО. 2005. Т. 140. С. 130-169.

48. Ляхович В.В., Вавилин В.А., Зенков Н.К., Меныцикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в монооксигеназных реакциях // Бюллетень СО РАМН. 2005. № 4. С. 7-12.

49. Ляхович В.В., Цырлов И.Б. Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981. 240 с.

50. Меныцикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М.: Слово, 2006. 556 с.

51. Миронов О.Г., Миловидова Н.Ю., Щекатурина Т.Л. и др. Биологические аспекты нефтяного загрязнения морей. Киев: Наук. Думка, 1988. 284 с.

52. Моисеев П.А. Треска и камбалы дальневосточных морей СССР: Изв.ТИНРО. 1953. Т.40. 288 с.

53. Надточий В.А., Будникова Л.Л., Безруков Р.Г. Макрозообентос залива Петра Великого (Японское море): состав, распределение, ресурсы // Изв. ТИНРО. 2005. Т. 140. С. 170-195.

54. Немова Н.Н., Высоцкая Р.У. Биохимическая индикация состояния рыб. М.: Наука, 2004. 215 с.

55. Нигматулина Л.В. Воздействие сточных вод контролируемых выпусков на экологическое состояние Амурского залива: Автореферат. канд. биол. наук. Владивосток: изд-во ТИНРО. 2005. 19 с.

56. Овен Л.С., Руднева И.И., Шевченко Н.Ф. Использование биомаркеров для оценки состояния черноморской спикары Spicara flexuosa (Centracanthidae) //Вопр. ихтиол. 2000а. Т. 40. № 6. С. 810-815.

57. Овен Jl.C., Руднева И.И., Шевченко Н.Ф. Ответные реакции морского ерша Scorpena porcus (Scorpaenidae) на антропогенное загрязнение // Вопр. ихтиол. 20006. Т. 40. № 1 С. 75-78.

58. Огородникова А.А. Эколого-экономическая оценка воздействия береговых источников загрязнения на природную среду и биоресурсы залива Петра Великого. Владивосток: изд-во ТИНРО. 2001, 193 с.

59. Огородникова А.А., Нигматулина Л.В. Оценка антропогенного сброса в Уссурийский залив (зал. Петра Великого, Японское море) // Изв. ТИНРО. 2003. Т. 133. С. 256-263.

60. Олейник Е.В., Мощенко А.В., Лишавская Т.С. Влияние загрязнения донных отложений на видовой состав и обилие двустворчатых моллюсков в заливе Петра Великого Японского моря // Биол. моря. 2004. Т. 30. №1. С. 3945.

61. Особенности биологии и состояние запасов некоторых донных беспозвоночных прибрежных вод Приморья / Отчет НИР № 25598. Архив ТИНРО. Владивосток, 2005. 236 с.

62. Оценка уровней содержания металлов и металлоидов в отдельных видах рыб и моллюсков из залива Петра Великого в связи с условиями обитания / Отчет НИР ТИНРО-Центра № 25801. Архив ТИНРО. Владивосток, 2004. 54 с.

63. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 2001. 247 с.

64. Перцева-Остроумова Т.А. Размножение и развитие дальневосточных камбал // Тр. ИО АН СССР. 1961. Т. 62. 486 с.

65. Подберезкина Н.Б., Лосинская Л.Ф. Биологическая роль супероксиддисмутазы // Укр. биохим. журн. 1989. Т. 61, № 2. С. 14-27.

66. Прайор У. Роль свободнорадикальных реакций в биологических системах //В кн. Свободные радикалы в биологии. М.: Мир, 1979. С. 3-13.

67. Преображенский Б.В., Жариков В.В., Дубейковский JI.B. Основы подводного ландшафтоведения (Управление морскими экосистемами). Владивосток: Дальнаука, 2000. 360 с.

68. Руднева И.И. Эколого-физиологические особенности антиоксидантной системы рыб и процессов перекисного окисления липидов // Успехи соврем, биол. 2003. Т. 123, № 4. С.391-400.

69. Савельева Н.И., Аникиев В.В., Дударев О.В. Изменчивость стратификации вод в северной части Амурского залива Японского моря в летний период // Состояние морских экосистем, находящихся под влиянием речного стока. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 41-52.

70. Скарлато О.А., Старобогатов Я.И. Систематическое положение мидии Грея // В кн. Биология мидии Грея. М.: Наука, 1983. С. 4-5.

71. Соколовский В.В. Тиоловые антиоксиданты в молекулярных механизмах неспецифмческой реакции организма на экстремальное воздействие (Обзор) // Вопр. мед. химии. 1988. № 6. С. 2-11.

72. Сорокина И.В., Крысин А.П., Хлебникова Т.Б. и др. Роль фенольных антиоксидантов в повышении устойчивости органических систем к свободно-радикальному окислению: Аналит. обзор/ СО РАН, ГПНТБ. Новосибирск, 1997. Сер. Экология. № 46. 68 с.

73. Супрунович А.В., Макаров Ю.Н. Культивируемые беспозвоночные. Пищевые беспозвоночные. Киев: Наук, думка, 1990. 264 с.

74. Холодкевич С.В. Биоэлектронный мониторинг уровня токсичности природных и сточных вод в реальном времени // Экол. химия. Т. 16, № 4. 2007. С. 223-232.

75. Христофорова Н.К. Биоиндикация и биомониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. JL: Наука, 1989. 192 с.

76. Челомин В.П., Бельчева Н.Н., Захарцев М.В. Биохимические механизмы толерантности мидии к тяжелым металлам // Биол. моря. 1998. Т. 24, №5. С. 319-325.

77. Черкашин С.А. Использование мизид для биоиндикации состояния экосистем залива Петра Великого (Японское море) // Науков1 записки. Серия: Бюлопя. Спещальний випуск «Пдроеколопя». 2005. Т. 27, № 4. С. 260-262.

78. Черняев А.П. Распределение нефтяных углеводородов в воде и донных отложениях Амурского залива (Японское море) // Изв. ТИНРО. 2005. Т. 140. С. 240-244.

79. Черняев А.П., Лукьянова О.Н., Черкашин С.А. Распределение нефтяных углеводородов и оценка состояния биоты в Амурском заливе (Японское море) // Экол. химия. Т. 15, № 1. 2006. С. 28-38.

80. Экотоксикологическая оценка состояния Уссурийского залива (Японское море) / Отчет НИР № 25857. Архив ТИНРО. Владивосток, 2006. 94 с.

81. Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря. Владивосток: ДВО АН СССР, 1991. 176 с.

82. Юрин В.М. Основы ксенобиологии: Учеб. пособие. Минск: Новое знание, 2002. 267 с.

83. Юсупова Л.Б. О повышении точности определения активности глутатионредуктазы эритроцитов // Лаб. дело. 1989. № 4. С. 19-21.

84. Adams S.M. Biomarker/bioindicator response profiles of organisms can help differentiate between sources of anthropogenic stressors in aquatic ecosystems // Biomarkers. 2001. Vol. 6. № 1. P. 33-44.

85. Addison R.F. The use of biological effects monitoring in studies of marine pollution // Environ. Res. 1996. Vol. 4. P. 225-237.

86. Allen R.G., Balin A.K. Oxidative influence on development and differentiation: an overview of a trace radical theory of development // Free Radical Biol. Med. 1989. Vol. 6. P. 390-661.

87. Almeida E.A., Bainy A.C.D., Dafre A.L. et al. Oxidative stress in digestive gland and gill of the brown mussel {Perna perna) exposed to air and re-submersed // J. Experiment. Mar. Biol. Ecol. 2005. Vol. 318. P. 21-30.

88. Anderson M.J., Cacela D., Beltman D. et al. Biochemical and toxicopathic biomarkers assessed in smallmouth bass recovered from a polychlorinated biphenyl-contaminated river // Biomarkers. 2003. V.8. P. 371-393.

89. Arukwe A., Goksoyr A. Changes in three hepatic cytochrome P450 subfamilies during a reproductive cycle in turbot ('Scophthalmus maximus L.) II J. Experiment. Zool. 1997. Vol. 277. P. 313-325.

90. Bacanskas L.R., Whitaker J., Di Giulio R.T. Oxidative stress in two populations of killifish (Fundulus heteroclitus) with differing contaminant exposure histories // Mar. Environ. Res. 2004. Vol. 58. P. 597-601.

91. Baldwin W.S., Leblanc G.A. In vivo biotransformation of testosterone by phase I and II detoxication enzymes and their modulation by 20-hydroxyecdysone in Daphnia magna II Aquat. Toxicol. 1994. Vol. 29. P. 103-117.

92. Belan T.A., Tkalin A.V., Lishavskaya T.S. The present status of bottom ecosystems of Peter the Great Bay (the Sea of Japan) // Pacific Oceanography. 2003. Vol. l.P. 158-167.

93. Borg D.C., Schaich K.M. Cytotoxicity from coupled redox cycling of autooxidizing xenobiotics and metals // Israel J. Chem. 1984. Vol. 24. P. 38-53.

94. Bresler V., Bissinger V., Abelson A. et al. Marine molluscs and fish as biomarkers of pollution stress in littoral regions of the Red Sea, Mediterranean Sea and North Sea//Helgol. Mar. Res. 1999. Vol. 53. P. 219-243.

95. Bright M., Dworschak P.C., Stachowitsch M. (Eds.) The Vienna school of marine biology: A tribute to Jorg Ott. Wein: Facultas Universitatsverlag, 2002. P. 89-100.

96. Broeg K., Westernhagen H.V., Zander S. et al. The «Bioeffect assessment index» (BAI). A concept for the quantification of effects of marine pollution by an integrated biomarker approach //Mar. Pollut. Bull. 2005. Vol. 50. P. 495-503.

97. Buet A., Banas D., Vollaire Y. et al. Biomarker responses in European eel {Anguilla anguilla) exposed to persistent organic pollutants. A field study in the Vaccares lagoon (Camargue, France) // Chemosphere. 2006. Vol. 65. P. 18461858.

98. Cajaraville M.P., Orbea A., Marigomez I., Cancio I. Peroxisome proliferation in the digestive epithelium of mussels exposed to the water accommodated fraction of three oils // Сотр. Biochem. Physiol. 1997. Vol. 117C. P. 233-242.

99. Canesi L., Viarengo A. Age-related differences in glutathione metabolism in mussel tissues {Mytilus edulis L.) // Сотр. Biochem. Physiol. 1997. Vol. 116B, № 2. P. 217-221.

100. Cheung C.C.C., Zheng G.J., Li A.M.Y. et al. Relationships between tissue concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons and antioxidative responses of marine mussels Perna viridis II Aquat. Toxicol. 2001. Vol. 52. P. 189-203.

101. Collier Т.К., Krone C.A., Krahn M.M. et al. Petroleum exposure and associated biochemical effects in subtidal fish after the Exxon Valdez oil spill // American Fisheries Society Symposium 18. 1996. P. 671-683.

102. Conney A.H. Induction of microsomal enzymes by foreign chemicals and carcinogenesis by polycyclic aromatic hydrocarbons // Cancer Res. 1982. Vol. 42. P. 4875-4917.

103. Den Besten P.J. Cytochrome P450 monooxygenase system in ehinoderms // Сотр. Biochem. Physiol. 1998. Vol. 121C. P. 139-146.

104. Di Giulio R.T., Habig C., Gallagher E.P. Effect of Black Rock Harbor sediments on indices of biotransformation, oxidative stress, and DNA integrity in channel catfish //Aquat. Toxicol. 1993. Vol. 26. P. 1-22.

105. Di Giulio R.T., Washburn P.C., Wenning R.J. et al. Biochemical responses in aquatic animals: a review of determinants of oxidative stress // Environ. Toxicol. Chem. 1989. Vol. 8. P. 1103-1123.

106. Environmental contaminant exposure from consumption of fish: exposures and health consequences in the 21st century. Edited by Anderson H.A., Wolff M.S. // Environ. Res. 2005. Vol. 97, № 2. P. 124-226.

107. Fitzgerald J.P. Comparative analysis of superoxide dismutase activities in a range of temperate in tropical teleost fish // Сотр. Biochem. Physiol. 1992. Vol. 101B.P. 111-114.

108. Fitzpatrick P.J., O'Halloran J., Sheehan D., Walsh A.R. Assessment of glutathione-S-transferase and related proteins in the gill and digestive gland of

109. Mytilns edulis (L.) as potential organic pollution biomarkers // Biomarkers. 1997. Vol. 2. P. 51-56.

110. Forlin L., Lemaire P., Livingstone D.R. Comparative studies of hepatic xenobiotic metabolizing and antioxidant enzymes in different fish species // Mar. Environ. Res. 1995. Vol. 39. P. 201-204.

111. Gabryelak Т., Piatkowska M., Leyko W., Peres G. Seasonal variations in the activities of peroxide metabolism enzymes in erythrocytes of freshwater fish species // Сотр. Biochem. Physiol. 1983. Vol. 75C. P. 383-385.

112. Gallagher E.P., Gross T.S., Sheehy K.M. Decreased glutathione-S-transferase expression and activity and altered sex steroids in Lake Apopka brown bullheads (Ameriurus nebulosus) // Aquat. Toxicol. 2001. Vol. 55. P. 223-237.

113. Garcia L.M., Porte C., Albaiges J. Organochlorinated pollutants and xenobiotic metabolizing enzymes in W. Mediterranean mesopelagic fish // Mar. Pollut. Bull. 2000. V.40. P. 764-768.

114. Geracitano L.A., Monserrat J.M., Bianchini A. Oxidative stress in Laeoneris acuta (Polychaeta, Nereididae): environmental and seasonal effects // Mar. Environ. Res. 2004. Vol. 58. P. 625-630.

115. Glutathione, redused (GSH). Monograph // Alternat. Med. Res. 2001. Vol. 6. P. 601-607.

116. Goksoyr A., Beyer J., Egaas E. et al. Biomarker responses in flounder {Platichthys flesus) and their use in pollution monitoring // Mar. Pollut. Bull. 1996. Vol. 33. P. 36-45.

117. Goldberg E.D. The Mussel watch concept // Environ, monitoring and assessment. 1986. Vol. 7. P. 101-125.

118. Greenberg C.G., Gaddock P.R. Rapid single-step membrane protein assay // Clin. Chem. 1982. Vol. 28. № 7. P. 1725-1726.

119. Guengerich F.P., Liebler D.C. Enzymatic activation of chemicals to toxic metabolites // Crit. Rev. Toxicol. 1985. Vol.14. P. 259-307.

120. Gul S., Belge-Kurutas E., Yildiz E. et al. Pollution correlated modifications of liver antioxidant systems and histopathology of fish (Cyprinidae) living in Seyhan Dam Lake, Turkey // Environ. Internat. 2004. Vol. 30. P. 605-609.

121. Habig W.H., Pabst M.J., Jacoby W.B. Glutathion-S-transpherase: the first step in mercapture acid formation // J. Biol. Chem. 1974. Vol. 249. P. 7130-7139.

122. Halliwell В., Gutteridge J. M. C. Iron and free radical reactions: two aspects of antioxidant protection // Trends Biochem. Sciences. 1986. Vol. 11. P. 372-375.

123. Hanson-Painton O., Griffin M.J., Tang J. Involvement of a cytosolic carrier protein in the microsomal metabolism of benzoa.pyrene in rat liver // Cancer Res. 1983. Vol. 43. P. 4198-4206.

124. Holdway D.A., Brennan S.E., Ahokas J.T. Use of hepatic MFO and blood enzyme biomarkers in sand flathead (Platycephalus bassensis) as indicators of pollution in Port Phillip Bay, Australia // Mar. Pollut. Bull. 1994. Vol. 28. P. 683695.

125. Hylland K. Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) ecotoxicology in marine ecosystems // J. Toxicol. Environ. Health. 2006. Vol. 69A. P. 109-123.

126. Jakoby W.B. The glutathione-S-transferases: a group of multi-functional detoxification proteins // Adv. Enzymol. 1978. Vol. 46. P. 383-414.

127. Jewett S.C., Dean T.A., Woodin B.R. et al. Exposure to hydrocarbons 10 years after the Exxon Valdez oil spill: evidence from cytochrome P4501A expression and biliary FACs in nearshore demersal fishes // Mar. Environ. Res. 2002. V. 54. P. 21-48.

128. Ketterer В., Meyer D.J. Gluthathione transferases: A possible role in the detoxication and repair of DNA and lipid hydroperoxides // Mutat. Res. /Fund. Mol. Mech. of Mutagen. 1989. Vol. 214. P. 33-40.

129. Kirby M.F., Neall P., Tylor T. EROD activity measured in flatfish from the area of the Sea Empress oil spill // Chemosphere. 1999. Vol. 38. P. 2929-2949.

130. Kleinow K.M., Melancon M.J., Lech J.J. Biotransformation and induction: Implications for toxicity, bioaccumulation and monitoring of environmental xenobiotics in fish // Environ. Health Perspect. 1987. Vol. 71. P. 105-119.

131. Kopecka J., Pempkowiak J. Temporal and spatial variations of selected biomarker activities in flounder (Platichthys flesus) collected in the Baltic proper // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2008. Vol. 70. P. 379-391.

132. Macdonald J.A., Montgomery J.C., Wells R.M.G. Comparative physiology of Antarctic fish//Adv. Mar. Biol. 1987. Vol. 24. P. 321-388.

133. Machala M., Petrivalsky M., Nezveda K. et al. Responses of carp hepatopancreatic 7-ethoxyresorufin-O-deethylase and glutathione-dependent enzymes to organic pollutants A field study // Environ. Toxicol. Chem. 1997 Vol. 16. P. 1410-1416.

134. Manduzio H., Rocher В., Durand F. et al. The point about oxidative stress in molluscs // Invertebr. Surviv. J. 2005. Vol. 2. P. 91-104.

135. Manodori L., Gambaro A., Piazza R. et al. PCBs and PAHs in sea-surface microlayer and sub-surface water samples of the Venice Lagoon (Italy) // Mar. Pollut. Bull. 2006. Vol. 52. P. 184-192.

136. Mansuy D. The great diversity of reactions catalyzed by cycohromes P450 // Сотр. Biochem. Physiol. 1998. Vol. 121C. P. 5-14.

137. Marnett L.J. Lipid peroxidation—DNA damage by malondialdehyde // Mutat. Res. 1999. Vol. 424. P. 83-95.

138. Martinez-Lara E., Toribio F., Lopez-Barea J., Barcena J.A. Glutathione-S-transferase isoenzyme patterns in the gilthead seabream {Sparus aurata) exposed to environmental contaminants // Сотр. Biochem. Physiol. 1996. Vol. 113C. P. 215-220.

139. McFarland V.A., Inouye L.S., Lutz C.H. et al. Biomarkers of oxidative stress and genotoxicity in livers of field-collected brown bullhead, Ameiurus nebulosus // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1999. Vol. 37. P. 236-241.

140. Meister A., Anderson M.E. Glutathione // Annu. Rev. Biochem. 1983. Vol. 52? № l.P. 711-760.

141. Meyer J.N., Di Giulio R.T. Heritable adaptation and fitness costs in killifish {Fundulus heteroclitus) inhabiting a polluted estuary // Ecol. Applicat. 2003. Vol. 13. P. 490-503.

142. Meyer J.N., Smith J.D., Winston G.W., Di Giulio R.T. Antioxidant defenses in killifish {Fundulus heteroclitus) exposed to contaminated sediments and model prooxidants: short-term and heritable responses // Aquat. Toxicol. 2003. Vol. 65. P. 377-395.

143. Moore M.N., Livingstone D.R., Widdows J. et al. Molecular', cellular and physiological effects of oil-derived hydrocarbons on mollusks and their use in impact assessment //Trans. R. Soc. Lond. 1987. Vol. B316. P. 603-623.

144. Moron M.S., Pepierre J.W., Monnervick B. Level of glutathione, glutathione reductase and glutathione-S-transferase activities in rat lung and liver // Biochem. Biophys. Acta. 1979. Vol. 582. P. 67-78.

145. Nagai Т., Inada J., Hamada M., Kai N. et al. Distribution of glutathione peroxidase activity in fish // Fish Sci. 1999. Vol. 65, № 4. P. 665-666.

146. Napierska D., Podolska M. Biomarkers of contaminant exposure: results of a field study with flounder {Platichthys flesus) from the southern Baltic Sea // Mar. Pollut. Bull. 2005. Vol. 50. P. 758-767.

147. Narbonne J.F., Aarab N., Clerandeau C. et al. Scale of classification based on biochemical markers in mussels: application to pollution monitoring in Mediterranean coasts and temporal trends // Biomarkers. 2005. Vol. 10. P. 58-71.

148. Narbonne J.F., Garrigues P., Ribera D. et al. Mixed-function oxygenase enzymes as tools for pollution monitoring: Field studies on the French coast of the Mediterranean sea//Сотр. Biochem. Physiol. 1991. Vol. 100C. P. 37-42.

149. Nemoto N., Gelboin H. Assay and properties of glutathione-S-benzo(a)pyrene-4,5-oxide transferase // Arch. Biochem. Biophys. 1975. Vol. 170. P. 739-742.

150. Nesto N., Romano S., Moschino V. et al. Bioaccumulation and biomarker responses of trace metals and micro-organic pollutants in mussels and fish from the Lagoon of Venice, Italy // Mar. Pollut. Bull. 2007. Vol. 55. P. 469-484.

151. Nusetti O. A., Marcano L., Zapata E. et al. Immunologic answers and of anti-rust enzymes in the oyster pearl Pinctada imbricata (molusca pteridae) exposed at levels subletales of fuel oil № 6 // Interciencia. 2004. Vol. 29. P. 324328.

152. Otto D.M.E., Moon T.W. Endogenous antioxidant systems of two teleost fish, the rainbow trout and the black bullhead, and the effect of age // Fish Physiol. Biochem. 1996. Vol. 15, № 4. P. 349-358.

153. Paoletti F., Aldinucci D., Mocali A., Caparrini A. A sensitive spectrophotometric method for the determination of superoxide dismutase activity in tissue extracts // Analyt. Biochem. 1986. Vol. 154. № 2. P. 536-541.

154. Pena-Llopis S., Репа J.B., Sancho E. et al. Glutathoine-dependent resistance of the European eel Anguilla angnilla to the herbicide molinate // Chemosphere.2001. Vol. 45. P. 671-681.

155. Percy M.E. Catalase: an old enzyme with a new role? A review // Can. J. Biochem. Cell. Biol. 1984. Vol. 62. P. 1006-1014.

156. Porte C., Sole M., Albaiges J., Livingstone D.R. Responses of mixed-function oxygenase and antioxidase enzyme system of Mytilus sp. to organic pollution // Сотр. Biochem. Physiol. 1991. Vol. 100C. P. 183-186.

157. Porter N.A., Nolon Y., Ramdas L. Cyclic peroxides and thiobarbituric assay // Biochem. Biophys. Acta. 1976. Vol. 441. P. 506-512

158. Regoli F. Trace metals and antioxidant enzymes in gills and digestive gland of the Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis II Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1998. Vol. 34. P. 48-63.

159. Regoli F., Nigro M., Bertoli E. et al. Defences against oxidative stress in the Antarctic scallop Adamussium colbecki and effects of acute exposure to metals // Hydrobiologia. 1997. Vol. 355. P. 139-144.

160. Regoli F., Nigro M., Orlando E. Lysosomal and antioxidant responses to metals in the Antarctic scallop Adamussium colbecki I I Aquat. Toxicol. 1998. Vol. 40. P. 594-601.

161. Ritchie W., O'Sullivan M. The environmental impact of the wreck of the Braer. Edinburgh: The Scottish Office, 1994. 207 p.

162. Ronisz D., Larsson D.G.J., Forlin L. Seasonal variations in the activities of selected hepatic biotransformation and antioxidant enzymes in eelpout {Zoarces viviparus) II Сотр. Biochem. Physiol. 1999. Vol. 124C, № 3. P. 271-279.

163. Rudneva I.I. Blood antioxidant system of Black Sea elasmobranch and teleosts // Сотр. Biochem. Physiol., 1997. Vol. 118C. P. 255-260.

164. Ruus A., Sandvik M., Ugland K., Skaare J. Factors influencing activities of biotransformation enzymes, concentrations and compositional patterns of organochlorine contaminants in members of a marine food web // Aquat. Toxicol.2002. Vol. 61. P. 73-87.

165. Salinas A.E., Wong M.G. Glutathione S-transferases a review // Curr. Med. Chem. 1999. Vol. 4. P. 279-309.

166. Sheehan D., Power A. Effects of seasonality on xenobiotic and antioxidant defence mechanisms of bivalve mollusks // Сотр. Biochem. Physiol. 1999. Vol. 123C.P. 193-199.

167. Shulkin V.M., Kavun V.Ya., Presley B.J. Metal concentrations in mussels Crenomytilus grayanus and oyster Crassostrea gigas in relation to contamination of ambient sediments//Environ. Internat. 2003. Vol. 29. P. 493-502.

168. Sole M., Kopecka J., Garcia de la Parra L.M. Seasonal variations of selected biomarkers in sand gobies Pomatoschistus minutus from the Guadalquivir Estuary, southwest Spain//Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2006. Vol. 50. P. 249-255.

169. Sole M., Porte C., Albaigёs J. Mixed-function oxygenase system components and antioxidant enzymes in different marine bivalves: Its relation with contaminant body burdens // Aquat. Toxicol. 1994. Vol. 30. P. 271-283.

170. Sole M., Porte C., Biosca X. et al. Effects of the Aegean Sea oil spill on biotransformation enzymes, oxidative stress and DNA-adducts in digestive gland of the mussel {Mytilus edulus L.) // Сотр. Biochem. Phsiol. 1996. Vol. 113C. P. 257-265.

171. Sole M., Raldua D., Barcelo D., Porte C. Long-term exposure effects in vitellogenin, sex hormones, and biotransformation enzymes in female carp in relation to a sewage treatment works // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2003. Vol. 56. P. 373-380.

172. Stien X., Percic Ph., Gnassia-Barelli M. et al. Evaluation of biomarkers in caged fishes and mussels to assess the quality of waters in a bay of the NW Mediterranean Sea//Environ. Pollution. 1998. Vol. 99. P. 339-345.

173. Thomas P., Rahman S., Kummer J., Khan I. Neuroendocrine changes associated with reproductive dysfunction in Atlantic croaker after exposure to hypoxia // Soc. Environ. Toxicol. Chem. Baltimore, MD. 2005. 59 P.

174. Tkalin A.V., Belan T.A., Shapovalov E.N. The state of the marine environment near Vladivostok, Russia // Mar. Pollut. Bull. 1993. Vol. 26. P. 418422.

175. Tkalin A.V., Lishavskaya T.S., Hills J.W. Organochlorine pesticides in mussels and bottom sediments from Peter the Great Bay near Vladivostok // Ocean Res. 1997. Vol. 19. P. 115-119.

176. Tkalin A.V., Presley B.J., Booth P.N. Spatial and temporal variations of trace metals in bottom sediments of Peter the Great Bay, the Sea of Japan // Environ. Pollut. 1996. Vol. 92. P. 73-78.

177. Van der Oost R., Beyer J., Vermeulen N.P.E. Fish bioaccumulation and biomarkers in environmental risk assessment: A review // Environ. Toxicol. Pharmacol. 2003. Vol. 13. P. 57-149.

178. Van der Oost R., Goks0yr A., Celander M. et al. Biomonitoring of aquatic pollution with feral eel {Anguilla anguilla) II. Biomarkers: pollution-induced biochemical responses // Aquat. Toxicol. 1996. Vol. 36. P. 189-222.

179. Van Veld P.A., Lee R.F. Intestinal glutathione-S-transferase activity in flounder Platichthys flesus collected from contaminated and reference sites // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1988. Vol. 46. P. 61-63.

180. Vidal M., Basseres A., Narbonne J. Seasonal variations of pollution biomarkers in two populations of Corbicula fluminea (Muller) // Сотр. Biochem. Physiol. 2002. Vol. 131C. P. 133-151.

181. Walker C.H. Biochemical biomarkers in ecotoxicology some recent developments // Sci. Total Environ. 1995. Vol. 171. P. 189-195.

182. Webb D., Gagnon M.M., Rose Т.Н. Interannual variability in fish biomarkers in a contaminated temperate urban estuary // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2005. Vol. 62. P. 53-65.

183. Wenning R.J., Di Giulio R.T., Gallagher E.P. Oxidant-mediated biochemical effects of paraquat in the ribbed mussel, Geukensia demissa II Aquat. Toxicol. 1988. Vol. 12. P. 157-170.

184. Whyte J.J., Jung R.E., Schmitt C.J., Tillitt D.E. Ethoxiresorufm-O-deethylase (EROD) activity in fish as a biomarker of chemical exposure // Crit. Rev. Toxicol. 2000. Vol. 30. 570 p.

185. Willett K.L., McDonald S.J., Steinberg M.A. et al. Biomarker sensitivity for polynuclear aromatic hydrocarbon contamination in two marine fish species collected in Galveston Bay, Texas // Environ. Toxicol. Chem. 1997. Vol. 16. P. 1472-1479.

186. Wolf C.R. Cytochrome P450s: polymorphic multigene families involved in carcinogen activation // Trends Genet. 1986. Vol. 2. P. 202-214.

187. Wu R., Zhou В., Woo N., Lam P. Aquatic hypoxia is an endocrine disruptor and impairs fish reproduction // Environ. Sci. Technol. 2003. Vol. 37. P. 11371141.

188. Wu R., Siu W., Shin P. Induction, adaptation and recovery of biological responses: Implications for environmental monitoring // Mar. Pollut. Bull. 2005. Vol. 51. P. 623-634.

189. Zaccaron da Silva A., Zanette J., Ferreira J.F. et al. Effects of salinity on biomarker responses in Crassostrea rhizophorae (Mollusca, Bivalvia) exposed to diesel oil // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2005. Vol. 62. P. 376-382.

190. Zhang J.F., Shen H., Xu T.L. et al. Effects of long-term exposure of low-level diesel oil on the antioxidant defense system of fish // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2003. Vol. 71. P. 234-239.

Информация о работе

Ирейкина, Светлана Александровна
кандидата биологических наук
Владивосток, 2008
ВАК 03.00.16

Диссертация

Молекулярные биомаркеры антиоксидантной системы и биотрансформации загрязняющих веществ у рыб и моллюсков из импактных районов залива Петра Великого - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы