Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфо-функциональные нарушения у карповых и осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна при действии токсических агентов на примере диэтиноламина

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Морфо-функциональные нарушения у карповых и осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна при действии токсических агентов на примере диэтиноламина"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М. В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

.На правах рукописи

КАНИЕВА НУРШ АЗДРАХИМОВНА '

МЭРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАРУШЕНИЯ У КАРПОВЫХ И ОСЕТРОВЫХ РЫБ ВОЛГО-КАОШСКОГО БАССЕЙНА ПРИ ДЕЙСТВИИ ТОКСИЧЕСКИХ АГЕНТОВ НА ПРИМЕРЕ ДИЭТАНОЛАМИНА

03.00.18 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена на кафедре биологии, генетики и селекции-рыб Астраханского технического института рыбной промышленности и хозяйства

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

доцент В.Н.Кириллов

Научный консультант: доктор медицинских наук,

профессор В.И.Бойко

Официальные оппоненты:доктор биологических наук,

О.Ф.Филенко

кандидат биологических наук, С.А.Соколова

Ведущее учреждение: Каспийский научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства /КаспНИРХ/

Защита состоится "_" _ 1992 года в_часов

на заседании специализированного Совета Д 053.05.71 по присуждению ученой степени кандидата наук в гАэсковском Государственном университете им. М.В.Ломоносова 119899, г.Москва, Ленинские горы, Биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан "_" _ 1992 года

Ученый секретарь С^УрА

специализированного Совета - {-/^сС^ел^^лсс^—^

кандидат биологических наук А.Г.Дмитриева

Актуальность проблемы. Общеизвестно, как остро стоит проблема охраны биосферы от антропогенного загрязнения на современном этапе развития промышленного производства. С вводом в строй новых предприятий возрастает поступление в окружающую среду различных искусственно созданных веществ, нередко с неизвестными токсическими свойствами, что безусловно оказывает негативное влияние на живую природу. Одним из таких соединений является диэтаноламин /ДЭА/, который широко применяется в качестве адсорбента углекислого газа и сероводорода в нефтегазоперерабатываю-щей промышленности. Сведения о токсических свойствах для живых организмов этого химического соединения практически отсутствуют. Имеются лишь фрагментарные данные о его негативном влиянии на теплокровных животных /Дьячков,1964; Грушко,1986/ и совершенно отсутствует сведения о его воздействии на рыб. Вместе с тем изучение этого вопроса представляет несомненный практический и теоретический интерес, так как ДЭА, поступая в составе сточных вод промышленных предприятий при технологических и аварийных утечках в рыбохозяйственные водоемы, может оказать существенное негативное влияние на ихтиофауну и привести к снижению ее про -дуктивности.

Цель и задачи. В связи с выше изложенным, целью работы явилось изучение влияния ДЭА на жизнедеятельность некоторых представителей промысловых видов рыб Волго-Каспийского бассейна. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи.

1. Изучить влияние различных концентраций ДЭА на морфо-функциональное состояние и выживаемость некоторых промысловых ВИДОВ рыб семейства осетровых /Acipenser stellatus Р. /и карповых / Cyprinus carpió L. , Ilypophthalmichthyn nolitrix Val./-

2. Вскрыть механизм интоксикации ДЭА на различных стадиях онтогенеза рыб на основе изменений физиолого-биохимических и патоморфологических показателей.

3. Определить максимально действующую концентрацию ДЭА для рыб, соответственно которой разработать рекомендации промышленности по степени и уровню .очистки сточных вод.

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное изучение влияния ДЭА на рост, развитие и кизнедеятальность осетровых ы карповых рыб на различных стадиях онтогенеза. Детально исследован механизм воздействия этого соединения на морфо-функ-циональные показатели их состояния. Установлено, что в процессе интоксикации ДЭА наблюдаются глубокие нарушения эмбриогенеза и постэмбрионального развития рыб, изменяется стереотип их поведения, ухудшаются гематологические показатели, усиливаются процессы катаболизма углеводов, балков и лшшдов за счет повышения активности тканевых энзимов. При этом возникают деструктивные цито-морфологические нарушения в органах и тканях, приводящие к дестабилизации функционирования организма в целом, истощению и снижению его резистентности-и, в конечном итоге, к гибели. Определена минимально действующая концентрация ДЭА для изученных' рыб Волго-Кзспийского бассейна и научно обоснована необхода -

ыость более тонкой и тщательной очистки сточных вод, содержа -щих в своем составе это соединение, чем рекомендовано в нормативных актах.

Практическая ценность работы: На основанш проведенных исследований получена достаточно полная информация о механизме интоксикации рыб диэганоламяном на различных стадиях онтогенеза. Установлена пороговая концентрация этого соединения для изучению рыб Волго-Хаспийского бассейна. В связи с отсутствием методики

определения ДЭЛ в водной среде, обнаруженные наиболее чувствительные физиолого-биохимяческие показатели и стадии развития рыб могут быть использованы в качестве критериев токсичности и индикаторов токсического эффекта при биотестировании сточных вод содержащих это соединение. Практические рекомендации по степени и уровню очистки сточных вод направлены на Астраханский газоперерабатывающий завод, в технологическом цикле которого используется диэтаноламш в качестве адсорбента кислых газов. Результаты исследований используются в лаборатории "Очистки сточных вод и 'рационального водопогребления Астраханского Научно-исследовательского и Проектного института газа" при разработке и эксплуатации очистных сооружений, а также проведении лабораторных работ по Гистологии, Физиологии рыб и Водной токсикологии для студентов П-Ш курсов по специальности Ю13"Ихтиологил и рыбоводство" Астраханского технического института рыбной промышленности и хозяйства.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Всесоюзном совещании "Осетровое хозяйство водоемов СССР" /Астрахань,1989/, на УП Всесоюзной конференции "Экологическая физиология и биохимия рыб"/Ярославль,1989/, на Всесоюзной конференции "Экологические проблемы охраны живой природы"ДТосква,1990/, на Всесоюзной конференции "Влияние антропогенных факторов на морфогенез и структурные преобразования органов"/Астрахань,1991/, на научно-технических конференциях научно-преподавательского состава АТИРДиХ/1986,'1939,1990,1391/, на заседании Совета рыбо-хозяйственного факультета АТЛРПиХ,/Астрахань,1992/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем работы.Материал изложен на ' страницах мамино -

писного текста, включены 16 рисунков, 34 таблицы.Состоит из введения, 6 глав, выводов, приложения. Список литературы включает 186 наименований работ советских и зарубежных авторов. Приложение содержит страниц.

ГЛАВА П. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Работа выполнялась в лаборатории токсикологии и физиологии рыб кафедры биологии Астрыбвтуза с 1987 по 1930гг. Эксперименты по изучению токсичности ДЭА для рыб проводили по общепринятым в водной токсикологии методам исследования /Строганов,1971; Лесников, 1971; Лукьяненко,1983; Лукъяненко и Карпович,1989/. В качестве объектов исследования были выбраны севрюга, карп,белый толстолобик, икра, личинки, мальки и сеголетки которых доставлялись с рыбоводных предприятий /Бертюльского осетрового завода, Чаган-ского межколхозного и Государственного Зонального рыбопитомников/ Астраханской области.

В экспериментах с севрюгой исследовали действие различных концентраций ДЗАТ 0,5; I; 5; 10; 50; ЮОмг/л на икру в стадиях: 8 блустомеров, широкой нервной пластинки, изгиба сердечной трубки и предличпнок. В опытах с карпом икру инкубировали в диапазоне концентраций ДЭА: 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; I; 5;10мг/л со стадии оплодотворения, а в концентрациях 0,2; 0,4; 0,6;0,8;1;Ю;Ю0мг/л со стадии бластулы. Мальков карпа содержали в концентрациях токсиканта С,1; 0,5;1; 5;10:лг/л, а сеголетков этого же вида - в вышеприведенном диапазоне я в концентрациях 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; I и 0,01; 0,05;С,1;0,5;1;10;100мг/л. В эксперименте с толстолобиком изучали до:'1сгзяе концентраций ДЭА 1,10 ДООмг/л .

В процессе экспериментов вели-регулярные наблвдошш за развитием и жизнедеятельностью подопытного материала, определяли следующие показатели: подвижность сперматозоидов, процент

— о —

оплодотворения, стадии эмбриогенеза и постэмбрионального развития, аномальные отклонения в'развития эмбрионов, личинок и мальков, процент уродливо развивающихся особей, двигательная активность, реакция на раздражители, поведение, интенсивность питания, сердечный и дыхательны:! ритм, показатели роста, время к процент гибели, выживаемость. Кроме того, осуществлялся ежесуточный контроль за бизико-хшиче сквш показателями воды.

В конце экспериментов, которые согласно глзтэдпкз II.С.Строганова/1976/ заканчивали в момент 5С-ти процентной гибели подопытного материала в одном лз вариантов опыта, отбирали пробы личинок, органов и тканей у более старших возрастных групп для изучения их физиолого-биохимических показателей и м'орфо-функцио- ■ нальных изменений. Гематологические показатели определяли по общег. принятым методикам /Крылов,1974; Иванова,1983; Еитенева и др., 1989/. Определение содержания гликогена в организме рыб проводили с помощью антронного реактива "непрямым методом" /Прохова, Туликова,1965; Seifler at.ai.,1950/, общие липиды по методу Фол-ча /Дузнецов, Гришина,1977/, отдаление липидлых-фракций с по мощью тонкослойной хроматографии по методике В.С.Сидорова с со-авт.,/1972/. Изоферментный состав лактат - и малатдегидрогеназ, эс^зраз, а такяе белковые спектры определяли с помощью блок -электрофореза в полиакриллиидноа геле в однородной буферной системе /Груздев,1977/. Сбор, обработку и изготовление гисто -препаратов проводили по общепринятым методикам /Ромейс,1957; Елисеев,19С7-,-Иванов и др. ,1981/Проницаемость гисто-гематиче-ского барьера тканей определяли по методике В.И.Александрова, /1909/.

Всего за период исследовании гематологическому анализу подвергнуто 458 рпб, oöp:.idoT:;iffl CGI проба органов и тканей рыб

на биохимические показатели и 450 гистологических препаратов.

Полученный цифровой материал был обработан статистически с использованием ЭВМ по методике Плохшского /1970/.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЛАВА Ш. ВЛИШМЕ ДИЭТАНОЛАШНА НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ Анализ гидрохимических данных показал, что ДЭА не изменяет газового режима /содержание О211 СО-/водоемов /Р> 0,05/, ко оказывает определенное влияние' на ошсляемость я активную реакцию среды /рН/.

В эксперименте с карпом, при испытании концентрации от 0,2 до I мг/л, активная реакция среды после каздого внесения ДЭА увеличивалась в сравнении с контролем /6,80+0,04 / до 16%, а затем постепенно снижалась и через неделю, перед*заменой растворов, достигала величин порядка 6,81+0,04 - 6,89+0,07, близких к контролю. Окисляемость воды в опытных водоемах непосредственно после внесения ДЭА сначала повышалась незначительно /Р*0,05/, а затем возрастала и перед заменой растворов на 6-25% превышала конт -рольные показатели /8,29+0,09 мгД^/л/. Аналогичные по направленности, но более выраженные изменения /Р*0,05/ происходили и в опытах с сеголетками толстолобика в концентрациях ДЭА 1-100 мг/л, где различия между опытными и контрольными водоемами по активной реакции среды достигали ■ 12-50%, а по окисляемости -13-33^. Прогрессирующее снижение уровня рН с увеличением времени нахождения токсшсанта в водоеме, вероятно, обусловлено интенсивной кумуляцией его организмом рыб, а увеличение ошгсляеыости -ростом выделения общего количества органических веществ /слизь, метаболиты/ рыбой в неблагоприятных условиях /Строганов,1967/.

ГЛАВА 1У. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ДИЭТАНОЛАМИНА НА РАЗВИТИЕ И ФЮИОЛОГО-БИОХШИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЫБ

4.1. Рост, развитие и выживаемость рыб в онтогенезе

Результаты эксперимента' с икрой карпа показали, что ДЗА в диапазоне концентраций от 0,01 до 10 мг/л оказывает негативное влияние на процесс оплодотворения. Это выражалось в увеличении количества полиспермных яиц в малых концентрациях /0,01-0,5мг/л/ и активированных, неоплодотворенных, партеногенети -чески развивающихся - в больших /1-10мг/л/, что обусловило снижение процента оплодотворения икры / д0 41 % / в сравнении с контролем /92$/. Основными причинами нарушения оплодотворения икры в опытных водоемах явились изменения под влиянием ДЭА двигательной активности сперматозоидов и кортикальной реакции, с началом которой в нормальных условиях проникновение других спермиев в оплодотворенное яйпо становится невозможным /Кузнецов, 1972; Детлаф к др., 1977; Жукинский,1980/.

Инкубация икры севрюги и карпа, помещенной в растворы ДЭА на различных стадиях эмбриогенеза, характеризовалась не -равномерностью и задержкой в развитии эмбрионов, снижением их двигательной активности и пигментации покровов тела, увеличением времени выклева, количества уродливо развивающихся и погибших особей, что в конечном итоге, приводило к повышению общего отхода икры в опытных емкостях в сравнении с контрольными в среднем в 5 раз . Содержание предличинок и личинок в растворах ДЭА характеризовалось ухудшением их общего состояния: снижением двигательной активности, изменением реакции на раздражители, интенсивности питания, показателей роста, нарушениями в заполнении плавательного пузыря, развитии мускулатуры и плавников, изменением частоты сердцебиения, что сопровождалось падени-

ем / в сравнении с контролем/ их выживаемости до 50 %.

При интоксикации ДЭА у мальков и сеголетков после кратковременного возбуждения, характеризующегося повышенной двига -тельной активностью, реакцией на раздражителя и частотой дыхания, в дальнейшем наступало постепенное снижение уровня вше -перечисленных показателей и интенсивности питания, что приво -дило к увеличению их гибели в среднем в 6,2 раза в сравнении с контролем. У погибающих в растворах токсиканта особей покровы тела были ослизнены и частично депкгментированы. В области жаберных крышек и глаз отмечались точечные кровоизлияния, с поверхности тела легко отделялась чешуя, жабры тешо-красного цвета с измененной структурой и многочисленными кровоизлияниями также были покрыты слизью. При вскрытии отравленных рыб обнаружены структурные изменения и кровоизлияния в паренхиматозных органах - печени, почках, селезенке.

Следует отметить, что степень проявления симптомов отравления рыб ДЭА возрастала с увеличением концентрации токсиканта, зависила от их видовой принадлежности и возраста. Наиболее устойчивой к ДЭА оказалась- севрюга, наименее устойчивым тол -столобик, а карп - занимал промежуточное пололение. Устойчи -вость рыб к ДЭА, как правило, возрастала с увеличением воз -раста. Наиболее уязвимой стадией онтогенеза рыб к токсиканту оказалась икра в момент оплодотворения, а обнаруженное увели -чение гибели личинок в растворах ДЭА при переходе на активное питание может свидетельствовать о том, что поступление ДЭА в организм рыб происходит не только резорбтивно - через респираторный эпителий жабр и покровы тела, но и трофическим путем.

4.2. Гематологические показателя.

Диэтаноламин в дозах 0,01-0Дмг/л при экспозиции 29 суток не оказывает влияния на картину кровк исследуемых рыб /табл. 1/.

Таблица 1

Изменение некоторых показателей крови у сеголетков ' карпа под влиянием различных концентрацш'1 ДЭЛ

.ЭДг ! Концентрации! м + в

пп! ДЭА,г.ф/л ! Ев,т% т ! Эритрошт 1, 'Лейкоциты,о 5 ! тыс.кл/мт.г ! РОЗ ? мм/час

1 Контроль 8,4+0,5 1,86+0,09 25,4+1,9 2,3 +0,17

2 0,01 8,1+0,5 1,97+0,09 27,8+2,1 2,3+0,16

3 0,05 8,6+0,6 1,80+0,08 24,3+2,0 2,1+0,18

4 0,1 8,4+0,6 2,09+0,11 24,7+1,9 2,3+0,17

5 0,5 9,6+0,7 2,29+0,10 21,6+1,8 2,9+0,15

6 1,0 10,7+0,1 2,17+0,13 16,3+0,12 3,7+0,2

7 5,0 10,3+0,1 2,44^0,2 13,7+0,08 4,9+0,3 ,

8 10,0 12,8+0,1 2,26+0,2 13,8+0,1 5,6+0,4

9 50,0 7,3+0,5 1,79+0,05 12,7+0,09 9,4+0,7

Л) 100 6,7+0,5 1,35+0,09 9,3+0,7 8,7+0,5

Б концентрациях токсиканта от 0,5до 10мг/л в крови сеголетков карпа наблюдалось достоверное увеличение относительно контроля/ /Р<0,05/ содержания гемоглобина на 14-32$ и количества эритроцитов на 16—31% за счет усиления эритропоэза н поступления молодых меток в кровеносную систему из "депо" крови -кроветворных,органов. В больших концентрациях /50-100мг/л/ отмечалось, наоборот, снижение этих показателей, которые в дозе 100мг/л оказа -лнсь соответственно в 1,2 н 1,4 раза меньше, чем в контроле. В этих вариантах опыта у рыб наблюдался частичный гемолиз клеток краской крови, а оставп/.еся эритроциты находились в предгеш-лнтпческоу. состоянии и характеризовал;!сь вакуолязированной ци -топлазмой, более округлой (Тюрмой и размерами, увеличением раз-

мера ядер. В концентрациях ДЭА более 0,1 мг/л происходило снижение относительно контроля общего количества лейкоцитов в 1,2-2,3 раза, прогрессирующее с увеличением концентрации. При этом, в больших концентрациях /10-100мг/л/ клетки белой крови были увеличэны в размерах, их цитоплазма вакуолизирована, ядра бледно окрашивались и нередко теряли внутреннюю структуру. Изменение качественного и количественного состава форменных элементов крови опытных рыб под влиянием ДЭА в концентрациях более 0,1 мг/л отразилось на РОЭ, показатель которой в сравнении с контролем увеличился в 1,3-4,1 раза.

Аналогичные изменения количественного и качественного состава крови, но менее выраженные, произошли в организме сеголетков карпа, содержавшихся в диапазоне концентраций ДЭА от 0,2 до 1 мг/л в течение 40 суток.

Таким образом, паталого-морфологические нарушения форменных элементов крови и связанные с этими процессами изменения других гематологических показателей рыб под влиянием ДЭА свидетельствовали о значительном ухудшении 1« физиологического состояния и защитных сил, приводящих к падению всех компенсаторных- резервов и возможностей организма, и, в конечном итоге, к его гибели.

4.3 Углеводный обмен.

В серии экспериментов с севрюгой, заложенных на разных этапах развития, обнаружена общая тенденция к снижению содержания гликогена в организме личинок по мере увеличения концентрации ДЭА. При этом степень изменений зависала от стадии развития, на которой посадочный материал попадал в растворы токсиканта / табл. 2 /.

Таблица 2

Изменение содержания гликогена в организме личинок севрюги под влиянием ДЭА.

.'ёй ¡Концентр.!_Стадии начала интоксикации_

пп!ДЗА,мг/л ! Стадия [Стадия нерв-!Стадия пульса-!Стад:;я !_?8 бластом. !ной пласт1'.нк!ции сердца !предлэткнки

1.Контроль 0,53+0,02 .0,47+0,03 0,47+0,01 0,48+0,03

2 0,5 0,44+0,01 0,49+0,02 0,45+0,03 0,43+0,02

3 1,0 0,45+0,01 0,39+0,03 0,41+0,02 0,41+0,03

4 5,0 0,35+0,02 0,37+0,03 0,43+0,02 0,41+0,01

5 10,0 0,36+0,03 0,38+0,02 0,40+0,03 0,40+0,02

6 50,0 0,31+0,03 0,36+0,03 • 0,40+0,04 0,38+0,01

7 100,0 0,29+0,03 0,34+0,04 0,38+0,04 0,36+0,03

Аналогичные по направленности изменения в количестве гликогена под влиянием ДЭА происходили в органах и тканях карпа и толстолобика на более поздних этапах онтогенеза. В экспериментах с сеголетками карпа при экспозиции 29 суток, в концентра -цнях ДЭА от 0,1 до 10мг/л, количество гликогена в печени составило 4,7+0,5 - 2,5+0,3£, в мышцах 0,72+0,05 - 0,46+0,0552, а в контроле с ответственно 4,8+0,3 и 0,72+0,045?. Достоверные различия /Р<0,05/ по этому показателю между опытными и контрольными особями в печени отмечены в концентрациях токсиканта более ОДкг/л, а в мышцах в концентрациях токсиканта свыше 0,5мг/л . При содержании сеголетков этого же вида в диапазоне концентраций ДЭА от 0,2 до 1мг/л в течение более длительного периода времени /40 суток/-, количество гликогена в мышах опытных рыб в сравнении с контрольными оказалось меньше на 34-445», а в печени на 23-48%, причем достоверность различий /Р<0,05/ между ним.: проявлялась во всех вариантах эксперимента. Более выраженные пзменешл в количестве гликогена произошла в орггимзге сеголетков толстолобика при восьгжсуточной экспозиции в концентрациях токешеанта от 1 до ЮОмг/л. Содержание гликогена в мышечной

ткани этого ввда^ыб под влиянием ДЭА снизилось в 1,3-2,1 раза, а в печени в 1,7-3,0 раза.

Уровень садгетания углеводов, в том числе и гликогена в организме шшезечяых шавотшх_регулируется с помощью гликолити-ческих ферианга/Еениццдер, 1965; Строев, 1986; Груздев и др., 1990; Сидоров с 1зкъяненко, 1990/. Анализ ключевых ферментов углеводного oú®3£ яактатдегидроге нази и малатдегидрогеназы /ЛЕГ п ЦБГ/ в opiEäxsze рыб, подвергнутых интоксикацш1, доказал, что в растворах ¿3H шблщдались количественные изменения активности отдельных кчашон и их общего каталитического потенциала. Так, у личинок севдия, развивающихся в концентрациях ДЭА от 0,5 до 100 мг/л со ereggn восьми бластомеров в течение 15 суток, общая активность IST относительно контрольных возрасла на 4-27$, а ЦДГ на 4-I2S.¡g$a этом достоверные различия /Р^О ,05/ ;ле;щу опытными и KOHipz-ssstH особями по активности ДПГ наблюдались в концентрациях sassssaHTa более I мг/л, а по активности 1.ЩГ, только в шкыкшзааг _ ЮОмг/л.

. Иссзгдаанне отдельных органов и тканей подопытных сеголетков карие, аздзрнаыаихся в диапазоне концентраций ДЭА от 0,2 до I Е23& г тгчалие 40 суток »выявили, что наибольший рост каталитичсвкЕ» штешвала ЛДГ под влиянием токсиканта происходил в осааэва органе метаболизма - печени, где различи между опызднми ж шесрольными особями достигали 3052, тогда как в мышцах не яраяЕЕШ 10%. Активьисгь IVUXT в печени и мышцах опытных рыб возрэезазЕ соответственно на 10-31 и 9-43^.

АвашэгаЕе по направленности, но более существенные, изменения кжззиаЕского потенциала указанных энзимов произошли в организж SCSSETKOB толстолобика, в концентрациях ДЭА от I до 100 ыг/я eje £ суточной экспозиции. Активность ДПГ под влиянием

токсиканта в мышцах и печени рыб этого вида возрасла на 26-37$ и 38-58$, а ОДГ в 1,1-1,4 и 1,7-3 раза соответственно.

Таким образом, пребывание рыб в растворах ДЭА независимо от их видовой принадлежности и возраста вызывало однотипную реакцию, выражающуюся в снижении количества гликогена и в увеличении каталитического потенциала гликолитических энзимов, степень изменения которых возрастала по мере увеличения времени интоксикации и концентрации вещества.

4.4. Липидный обмен.

Содержание сеголетков карпа в диапазоне концентраций ДЭА от 0,1 до 100мг/л в течение 29 суток вызвало различный характер изменений в содержании общих лшшдов в исследуемых тканях /табл.3/. В водоемах с ДЭА в мышцах рыб наблюдалось прогрессирующее снижение количества общих лшшдов /Р<0,05/ по мере увеличения концентрации токсиканта, тогда как в печени различия между опытными и контрольными показателями бшш не достоверны /Р*0,05/.Снижение уровня общих липидов в мыречной ткани у опытных рыб относительно контроля в 1,2-3,8 раза осуществлялось за счет как энергетических, так и структурных фракций. Содержание основных энергетических компонентов - жирных кислот и триашиглицеринов снизилось до 3,5-5,5 раза, а структурных - холестерина и фосфолипидов до 2,3 и 6,5 раза соответственно. Непропорциональное изменение уровня этих липидных компонентов вызвало снижение величины эфирхолесте-ринового коэффициента в мышпах опытных рыб на 19-45$ относительно контроля, и наоборот, увеличение коэффициента Дьерди в 1,33 раза. Несмотря на незначительные различия в содержании общих липидов у опытных и контрольных рыб в печени, их фракционный состав под влиянием токсиканта претерпел более существенные изменения. У опытных рыб количество фосфолипидов возросло в срав-

Изменение содержания липидов в мышцах и печени

Показатели ! Контроль ! 0.1

Общие липида: 4.2 + 0.2 4.1 + 0.3

'Фосфолипиды 2.14+ 0,16 2.16+ 0.20

Холестерин 0.21+ 0.02 0.22+ 0.02

Нирные кислоты 0.45+ 0.04 0.24+ 0.02

Тряаиилглицерины ! 0.95+ 0.06 0.81+ 0.07

Эфиры холестерина 0.19+ 0.01 0.21+ 0.02

Неиденгифгширо ванные пят 0.53+ 0.06 0.47+ 0.03

ЭфирхолестериновыЯ коэффициент

0.90+ 0.04 0.95+ 0.01

Коэффициент Дьерди 0.09+ 0.01 0.10+ 0.02

Общие липиды: 5.6 + 0.4 5.4 + 0.3

§осфолипиды. 3,1 т 0.1 2.9 + 0.2

Холестерин 0.47+ 0.03 0.42+ 0.03

Жирные кислотц 0.29+ 0.01 0.31+ 0.01-

Триздйлглицерины 1.14+ О.Ю 1.18? О.П

Эфиры холестерина 0.37+ 0.02 0.31+ 0.02 Неидентифицирован-

нке пятна 0.24+ 0.02 0.26+ 0.03 ЭфирхолестериновыЯ

коэффициент 0.78+ 0.07 0.73 + 0.06

Коэффициент Дьерди 0.15+ 0.02 0.14+ 0.01

Таблица 3 .

сеголеша карпа под влиянием ДЗА, % на сырой вес

____Концентрация ДЭ.'Ц нг/л

Г 0.5 ! I ~

МКШЫ

3.4 + 0.2 1.89* 0.18 0.23+ 0.03 0.21+ 0.02 0.53+ 0.04. 0.17+ 0.01

0.35+ 0.04

0.73+ 0.06 0.12+ 0.01

" ПЕЧЕНЬ

5.5 + 0.3 3»2 т 0.3 0.63+0.05 0Д8+ 0.02 1.05Т 0.07 0.35+ 0.02

т>

0.2Р+ 0.01

0.55+ 0.04 0.19+ .0.01

2.1 + 0.2 0.85*3.07 0.24+ 0.02 0.17+ 0.02 0.28+ 0.03 0.13+ 0.01

0.43+ 0.03

0.54+ 0.02 0.28+ 0.01

5.9 + 0.5 3.8 ? 0.3 0.757 0.06 0.16+ 0.01 0.77? 0.05 0.24+ 0.02

0.18+ 0.01

0.32+ 0.02 0.19+ 0.02

5 ! 10

1.3 + 0.1 1.1 + 0.1

0.41+ 0.03 0.33+ 0.02

0.12+ 0.01 0.09+ 0.01

0.18+ 0.01 0.13+ 0.01

0.17+ 0.01 0.16+ 0.01

0.05+ 0.01 0.06+ 0.01

0.35+0.03 0.32+ 0.03

0.50+ 0.02 0.66+ 0.05

0.29+ 0.02 0.27+ 0.02

5.9 + 0.5 6.0 + 0.5

3.9 Т 0.4 3.9 Т 0.4

0.86Т 0.05 0.97+ 0.08

0.09 + 0.01 0.11+ 0.02'

0.59Т 0.05 0.65+ 0.06

0.14+ 0.01 0.15+ 0.01

0.32+ 0.04 0.20 + 0.02

0.42+ 0.04 0.28+ 0.03

0.20+ 0.02 0.23+ 0.02

нии с контрольными до 25$, холестерина до 2 раз, а количество эфиров холестерина, триацилглицеринов и жирных кислот снизилось до 2-2,6 раза. Нарушение соотношения отдельных липидных компонентов в печени под влиянием ДЭА, как и в мышцах, повлекло за собой существенные разнонаправленные изменения эфирхолестеркнового коэффициента и коэффициента Дъерди.

В эксперименте с сеголетками толстолобика, где испытывались концентрации ДЭА от 1 до 100 мг/л в течение восьми суток, про -изошли более значительные изменения липидных показателей, чем в опытах с карпом. В мышцах опытных рыб количество общих липи-дов в сравнении с контрольными уменьшилось в 3,2-6,3 раза, а в печени на 9-39$. Снижение уровня общих липидов в мышечной ткани толстолобика под влиянием токсиканта /как и у карпа/, наблюда -лось за счет всех липидных фракций, тогда как в печени, в основном, за счет энергетических компонентов - триацилглиперинов и жирных кислот. Изменений в содержании структурных компонентов в печени подопытных рыб под влиянием ДЭА, за исключением холестерина в больших дозах /10-100мг/л/, практически не происходило /Р>0,05/.

Анализ фракционного состава эстераз - энзимов,катализирующих реакции гидролиза липидов - не выявил тканевой и видовой специфичности их изоферментных спектров. Во всех исследованных тканях сеголетков карпа и толстолобика как в опытных, так и контрольных водоемах они были представлены двумя изоформами. Однако общий каталитический потенциал этих ферментов и актив -ность их отдельных изоформ под влиянием ДЭА претерпели существенные однонаправленные изменения. В эксперименте с сеголетками карпа длительностью 29 суток в концентрациях ДЭА от 0,1 до 10 мг/л общий каталитический потенциал эстераз в мышцах опытных

рыб в сравнении с контрольными возрос на 12-63$, в печени - на 5-50$, а в более продолжительных опытах /40 суток/ с концентрациями 0,2-1 мг/л соответственно - в 1,1-1,8 и 1,1-1,5 раза. У сеголетков толстолобика, содержавшихся в концентрациях ДЭА от 1 до 100мг/л в течение восьми суток, общая активность энзимов в мышцах возрасла в 1,1-1,4 раза, а в-печени на 2-23%.

Таким образом, пребывание рыб в растворах ДЭА вызывает существенные сдвиги в липкдном обмене, прогрессирующие с увеличением' концентрации токсиканта. Под влиянием ДЭА в мышцах рыб возрастает катаболизм всех липидных компонентов, а в печени,- в основном, энергетических, благодаря активации тканевых энзимов, в том числе и эстераз, обладающих гидролизным действием. Последовавшие вследствие этого изменения соотношения отдельных липидных компонентов в тканях опытных рыб свидетельствуют о на -рушении проницаемости биологических мембран и структуры тканей, сопровождающиеся нарушениями их "нормального" функционирования.

4.5. Белковый обмен.

Анализ белковых спектров у подопытных рыб выявил видовые и тканевые особенности. У личинок севрюги белки были представлены семью фракциями, у личинок карпа - четырьмя, у сеголетков карпа в мышцах - пятью, печени - семью, почках - четырьмя и жабрах - тремя компонентами.

Во всех экспериментах ДЭА не оказал влияния на качественный состав белков, но вызвал значительные изменения юс коли -чественного содержания, усиливающиеся по мере увеличения концентрации токсиканта. Так при 12-ти суточной экспозиции в концен трациях от 0,5 до 100мг/л ДЭА количество общего белка в организм личинок севрюги снижалось относительно контроля на 5-25$, а в ор

ганизме личинок карпа, развивающихся в растворах токсиканта от 0,2 до 1 мг/л в течнние 21 суток-на 6-37%.

Аналогичные по направленности изменения в содержании общего количества тканевого белка под влиянием ДЭА обнаружены в органах и тканях сеголетков карпа, степень и глубина которых зави-сила не только от концентрации токсиканта, но и от их функциональных и структурных особенностей / табл. 4 /.

Таблица 4

Изменение относительного количества общего белкаж в органах и тканях сеголетков карпа при интоксикации ДЭА

Органы, ? _Концентрация ДЭА. мг/л_

! ткани !ДонУроль/! 0,2 ! 0,4 ! 0,6 ! 0,8 ! 1

1 мышцы 551+19 535+28 456±23 381+19 281+19 • 273+12

2 печень 589+22 576+24 533+24 359+15 283+19 233+11

3 жабры 223+10 210+9,7 182+ 9 174+8,1 15&+7,2 153+7,1

4- почки 431+21 438+21 434+22 413+19 370+18 355+17

Ж

' - содержание общего белка выратено в единицах площади денси-тограмм

Таким образом, при интоксикации ДЭА в организме рыб происходит интенсивный катаболизм белков, прогрессирующий с увеличением концентрации токсиканта. Полученные данные свидетельствуют, что при интоксикации рыб ДЭА в связи с возрастающими тратами энергии на формирование адаптационных механизмов к его воздействию, происходит интенсивный катаболизм не только энергетических, но и структурных компонентов в их организме. Глубокие нарушения обмена веществ дестабилизируют процессы банкового синтеза и вызывают необратимые структурные изменения в органах и тканях изученных рыб.

ГЛАВА. 5 ВЛИЯНИЕ ДИЭТАНОЛАМИНА НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН И МОРФОЛОГИЮ ТКАНЕЙ

5.1. Проницаемость клеточных мембран

Анализ сеголетков толстолобика после семисуточной экспози- . ции в концентрациях ДЭА от 0,1 до 10 мг/л выявил снижение проницаемости клеточных мембран в подавляющем числе исследованных органов и тканей. Значительные изменения, прогрессирующие с увеличением концентрации токсиканта, наблюдались в мозге, жабрах и почках, где различия между опытными и контрольными показателями достигали 2-4,6 раз. В печени и мышцах опытных рыб эти различия с контролем не превышали 32-40$, а в коже практически отсутствовали /Р'0,05/.

Таким образом, ДЭА, существенно снижая проницаемость биомембран в различных органах и тканях рыб, уменьшает уровень поступления в них не только токсичных, но и необходимых для жизнедеятельности веществ, а также выведение "шлаковых" соединений, что безусловно отражаюсь на процессах метаболизма.

5.2. Патоморфологические изменения в организме рыб.

Обследование отравленных ДЭА рыб выявило ряд нарушений в

их развитии и структурные изменения в органах и тканях, что подтвердилось при их гистологическом анализе. Степень и глубина этих изменений ярогрессировали с увеличением концентрации ДЭА и зависили от видовой принадлежности, стадии развития рыб и специфики органа и ткани.

Наиболее значительные патоморфологические нарушения в исследуемых органах и тканях под влиянием токсиканта обнаружены на ранних стадиях развития рыб. У эмбрионов .и личинок севрюги, развивающихся в диапазоне концентраций токсиканта от 0,5 до 100 мг/л, начиная с минимальной концентрации, наблюдалась за-

держка в развитии мышечной ткани, сопровождающаяся при больших концентрациях токсиканта структурными изменениями вплоть до фрагментации мышечных волокон. В печени личинок, особенно в максимальных концентрациях токсиканта, обнаруживались обширные очаги . некроза'и геморрагий, жировая дистрофия, расширение кровеносных сосудов и отсутствие ядер в гепатоцитах. В почках опытных особей канальцы были заполнены белком, у части из них слущен эпителий, имелись кровоизлияния в клубочки. В жабрах наблюдались обширные . участки эпителиальных разрастаний, сосуды лепестков и лепесточков были сильно расширены.

У более старших возрастных групп - мальков и сеголетков карпа, сеголетков толстолобика, содержавшихся в диапазоне концентраций ДЭА соответственно 0,1-10; 0,2-1; 1-100мг/л, выявлены общие закономерности морфологических изменений в тканях и органах. С увеличением концентрации токсиканта в мышцах рыб возрастало количество кровоизлияний, прогрессировали фрагментация мышечных волокон, исчезновение поперечно полосатой исчерченности и ядер. В печени опытных особей обнаружены нарушения в балочной структуре, плазморрагии, кровоизлияния в строму и обширные очаги некроза, а в почках отмечались участки некротического нефроза, характеризующиеся наличием белка в просветах извитых канальцев, слущиванием в них эпителия, присутствием форменных элементов крови в просвете почечных капсул и их частичным разрушением. В жабрах рыб при интоксикации ДЭА происходило разрастание многослойного и респираторного эпителиев вплоть до полного исчезновения лепесточков на лепестках, разрушение и слущивание респираторного эпителия, увеличение количества мукозных клеток, разрывы капилляров и кровоизлияния. В их кишечнике отмечалась

отечность слизистой оболочки, слущивание эпителия и наличие эксудата в полости.

Таким образом, интоксикация рыб ДЭА вызывает глубокие патоморфологические изменения в органах и тканях рыб, обусловленные нарушением обмена веществ, - что безусловно негативно отражается на их функционировании"и, в целом, всего организма.

Обсуждаемые в диссертации материалы однозначно свиде -тельствуют., что ДЭА является шысокотоксичннм для рыб соединением, негативное действие которого начинает проявляться при концентрации 0,01 мг/л.

ВЫВОДЫ и ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Диэтаноламин является высокотоксичным органическим соединением, негативное действие которого на ихтиофауну Волго-Касшйского бассейна начинает проявляться при концентрации 0,01 мг/л.

2. Под влиянием ДЭА происходят значительные изменения морфо-функциональных показателей рыб, степень и глубина которых возрастает с увеличением концентрации токсиканта, времени пребывания рыб в его растворах и зависит от стадии онтогенеза и видовой принадлежности.

3. Наиболее уязвимыми к действию ДЭА являются сперматозоиды , икра в период оплодотворения и личинки -при переходе на смешанное питание. Представители семейства карповых более чувствительны к токсиканту, чем осетровые.

• 4. На ранних стадиях онтогенеза ДЭА вызывает глубокие нарушения в развитии эмбрионов, предличинок и личинок, что со -провождается повышением уродливо развивающихся особей и снижением процента выживаемости.

5. При интоксикации ДЭА у рыб изменяется стереотип поведе-

ния, ухудшаются гематологические показатели, возникают патологические изменения форменных элементов крови, деструктивные нарушения в органах и тканях, а также происходит усиление процессов катаболизма за счет повышения активности деструктирую-щих энзимов при одновременном снижении процессов биосинтеза.

6. Глубокие биохимические и морфологические изменения органов и тканей рыб под влиянием ДЭА дестабилизируют нормальное функционирование, снижают уровень иммуных реакций и резистентность организма, что приводит к его истощению, а в конечном итоге, - гибели.

7.Обнаруженные наиболее чувствительные физиолого-биохими-ческие показатели и стадии развития рыб к ДЭА могут быть использованы в качестве критериев токсичности и индикаторов токсического эффекта при биотестированки сточных вод, содержащих это соединение.

8. Поступление ДЭА в рыбохозяйственные водоемы Волго-Касгагйского региона в концентрациях, превышающих 0,01мг/л не допустимо, так как это может существенно снизить уровень запаса изученных промысловых рыб. Предприятиям Астраханской области, сточные воды которых содержат ДЭА, следует проводить более тонкую очистку от этого вещества, чем это рекомендуется в норма -тивных актах.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние диэтаноламина на эмбриональное и постэмбриональное развитие севрюги. Тез.докл.Всесоюзной конференции "Эмбриогенез рыб".Мурманск,1988,часть 1,с.124-126.

2. Изменение_активности некоторых ферментов углеводного обмена под влиянием диэтаноламина".Тез.докл.1 Всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии.Юрмала, 1988,ч.1,

с.171-172, / в соавторстве с Кирилловым В.Н./.

3. Экспериментальные данные по биологическому нормированию диэтаноламина в воде рыбохозяйственных водоемов. Сборник научных трудов:"Неотложные состояния, возникающие при воздействии компонентов газового конденсата Астраханского месторождения, их профилактика и лечение ".Саратов ,1989,ч.П, с. 44-53 ./в соавъс КирнлловымВЛ

4. Экспериментальная оценка действия диэтаноламина по гистологическому строению органов и тканей сеголетков карпа. Тез.докл. УП Всесоюзной конференции "Экологическая физиология и биохимия рыб". Ярославль, 1989, том. 1, с.241-242,/в соавт.сСентюровой Л,Г./

5. Патоморфологический анализ органов и тканей личинок севрюги при отравлении диэтаноламином. Тез.докл. Всесоюзного совещания "Осетровое хозяйство водоемов СССР", Астрахань,1989, ч.1, с.128-129, /в соавт. с Сентюробой Л.Г..Антоновой Л.А./.

6. Изменение картины крови сеголеадв карпа под влиянием диэтаноламина. Тез. докл. Всесоюзной конференции "Экологические проблемы живой ."-природы" МоскваД990, часть П.,с. 125-126.

7. Нарушение функций тканевого барьера рыб при интоксикации диэтаноламином. Тез,докл."Краткие результаты научной деятельности института".Астрахань,1990,с.78-79.

'8. Морфо-физиологические изменения на ранних стадиях онтогенеза севрюги при интоксикации диэтаноламином. Материалы Всесоюзной конференции "Влияние антропогенных факторов на морфогенез и структурные преобразования органов" Астрахань,1991, с. 66.

9. Влияние диэтаноламина на биохимические показатели рыб. Тезисы докладов Второй Всесоюзной конференции по рыбохозяйствен-ной токсикологии. АН СССР, Санкт-Питербург,1991, т.1,с.243-244. /в соавторстве с Кирилловым В.Н./ /;

ЛТИРПиХ 3 ПК. 180

Тир. 100 2 7д0 <9 2 г.