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 диэтаноломина

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 диэтаноломина"

■ г

московский государственный университет • им.м.б.ломоносова

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Ла правах рукописи

каниева нурш аддрахимовна

морфо-функциональные нарушения у карповых и осетровых рыб волго-касгмского бассейна при действии токсических агентов на примере диэтанолашна

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,

Ведущее учреждение: Каспийский научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства /КаспНИРХ/

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета ¿ШТ.

Автореферат разослан " ^ ^^ 1992 года

О.Ф.Филенко

кандидат биологических наук, С.А.Соколова

Защита состоится " " 1992 года в _/£^часов

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат биологических наук

А.Г.Дмитриева

Актуальность проблемы. Общеизвестно, как остро стоит проблем ма 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 отсутствуют 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 рыбохозяйствекные 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. , uypophthaliiiichthys r.iolitrix Val./.

2. Вскрыть механизм интоксикации ДЭА на различных стадиях

\

онтогенеза рыб на основе изменений физиолого-биохимических и патоморфологических показателей.

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

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное изучение влияния ДЭА на рост, развитие и жизнедеятельность осетровых и 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 доведения, ухудшаются гематологические показатели, усиливаются процессы катаболизма углеводов, белков и липидов 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-Каспийского бассейна и научно обоснована необходи -

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

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

определения ДЭА в водной среде, обнаруженные наиболее чувствительные физиолого-биохимические 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 шише которого используется диэтанолашш в качестве адсорбента кислых газов. Результаты исследований используются в лаборатории "Очистки сточных вод и рационального водопотребленкя 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"Ихтнология 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 Ш Всесоюзной конференции "Экологическая физиология и биохимия: рыб"/Ярославль,1989/, на Всесоюзной конференции "Экологические проблемы охраны живой природы"/Москва,1990/, на Всесоюзной конференции "Влияние антропогенных факторов на морфогенез и структурные преобразования органов"/Лстрахань,1991/, на научно-технических конференциях научно-прсподавательского состава АТШЫ/Шь, 1989,1990,1391/, на заседании Совета рыбо-хозяйственного факультета дТлРДиХ,/Астрахань,1932/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем работы.Мате риал изложен на /66 страницах машино -

писного текста, включены 16 рисунков, 34 таблицы.Состоит из введения, 6 глав, выводов, приложения. Список литературы включает 188 наименований работ советских и зарубежных авторов. Приложение содержит В страниц.

ШВА П. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Работа выполнялась в лаборатории токсикологии и физиологии рыб кайедры биологии Астрыбвтуза с 1987 по 1990гг. Эксперименты по изучению токсичности ДЭА для раб проводили по общепринятым в водной токсикологии методам исследования /Строганов,1971; Лесников, 1971; Лукъяненко,1983; Дукъянешсо 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, Чаганского межколхозного и Государственного Зонального рыбопитомников/ Астраханской области.

В экспериментах с севрюгой исследовали действие различных концентраций ДЗАТ 0,5; I; 5; 10; 50; 100мг/л на икру в стадиях: 8 бластомеров, широкой нервной пластинки, изгиба сердечной трубки и предличинок. В опытах с карпом икру инкубировали в диапазоне концентраций ДЭА: 0,01; 0,05; 0,1; 0,5;-1; 5;10мг/л со стадии оплодотворения, а в концентрациях 0,^; 0,4; 0,6;0,8;1;10;100мг/л со стадии бластулы. Мальков карпа содержали в концентрациях токсиканта СД; 0,5;I; 5;10.мг/л, а сеголетков этого же вида - в вышеприведенном диапазоне и в концентрациях 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; I и 0,01; 0,05;0,1;0,5;1;Ю;100мг/л. В эксперименте с толстолобиком изучали действие концентраций ДЭА 1Д0,100аг/л .

В процессе экспериментов вели регулярные наблюдения за развитием и яаганедсятслыюетьэ подопытного материала, определяли следующие показатели: иодащщость сперматозоидов, процент

оплодотворения, стадии эмбриогенеза и пост-эмбрионального развития, аномальные отклонения в развитии эмбрионов, личинок и мальков, процент уродливо развивающихся особен, двигательная активность, реакция на раздражители, поведение, интенсивность питания, сердечный и дыхательный ритм, показатели роста, время и процент гибели, выживаемость. Кроме того, осуществлялся ежесуточны"! контроль за физико-химическими показателями воды.

3 конце экспериментов, которые согласно методика Ы.С.Строганова/1976/ заканчивали в момент 50-тн процентной гибели подопытного материла-з одном из вариантов опыта, отбирали пробы личинок, органов и тканей у более старших возрастных групп для изучения их физиолого-биохимических показателей и морфо-функцио- • нальных изменений. Гематологические показатели определяли по общет. принятым методикам /Крылов,1974; Иванова,1983; Житенева и др., 1989/. Определение содержания гликогена в организме рыб проводили с помощью аятроняого реактива "непрямым методом" /Прохова, Туликова, 1965; ЗехПег at.al. ,1950/, общие лишщы по методу Фол-ча /Кузнецов, Гришина,1977/, отделение лшшдаых-фракций о по -мощью тонкослойной хроматографии по методике Б.С.Сидорова с со-авг.,/1972/. Изоферменгныи состав лактат - и малагдегидрогеназ, эстераз, а также белковые спектры определяли с помощью блок -электрофореза в лолиакриламидпом геле в однородной буферной системе /Груздев,1977/. Сбор, обработку и изготовление гисто -препаратов проводили по общепринятым методикам /Роме1:с,1957; Елисеев,1967; Иванов-и др.,1381/ Проницаемость гисто-гематиче-ского барьера тканей определяли по методике В.Ы.Александрова, /1309/.

Всего за период исследовании гематологическому анализу подвергнуто 458 рыб, обработаны С01 проба органов и тканей рыб

на биохимические показатели и 450 гистологических препаратов.

Подученный цифровой материал был обработан статистически с использованием ЭШ по методике Плохинского /1970/.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЛАВА Ш. ВЛИЯНИЕ ДИЭТАНОЛАШШ. НА НЕКОТОРЫЕ П01САЗАТЕЛИ

ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА вош Анализ гидрохимических данных 'показал, что ДЭА не изменяет газового режима /содержание 0£И СО*/водоемов /Р* 0,05/, ко оказывает определенное влияние на окисляемость и активную реакцию среда /рН/.

В эксперименте с карпом, при испытании концентрации от 0,2 до I да/л, активная реакция среда после каядого 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 вода в опытных водоемах непосредственно после внесения ДЭА сначала повышалась незначительно Д>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 токсиканта в водоеме, вероятно, обусловлено интенсивной кумуляцией его организмом рыб, а увеличение окисляемости -ростом выделения общего количества органических веществ /слизь, метаболиты/ рыбой в неблагоприятных условиях /Строганов,1367/.

глава 1у. особенности действия диэтаноламина на развитие

и физиолого-биохимическиё 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 полисперыных 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 / до 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 и 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 раздражители 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 депигментированы. В области жаберных крышек и глаз отмечались точечные кровоизлияния, с поверхности тела легко отделялась чешуя, жабры темно-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, зависала от их видовой принадлежности и возраста. Наиболее устойчивой к ДЭА оказалась севрюга, наименее устойчивым тол -стсшобик, а карп - занимал промежуточное положение. 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 реэорбтивно - через респираторный эпителий жабр и покровы тела, но и трофическим путем.

- ю -

4.2. Гематологические показатели.

Диэтаноламин в дозах 0,01-0,1мг/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 концентраций ДЭЛ

Ш !Концек?г>ацни!

.М + в

пп! ДЭЛ, г.ф/л ! Нв,т% т !Эритро1шты, !млн.кл/шг !Лейкоциты,-! тыслслЛ&г- . ! РОЭ ! мл/час

1 Контро.яь 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 16,340,12 3,7+0,2

7 5,0 10,340,1 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 1,7940,05 12,7+0,09 9,4+0,7

10 100 6,7+0,5 1,35+0,09 9,3+0,7 8,7+0,5

В 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—31/0 за счет усиления эрнтропоэза и 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 -лись соответственно в 1,2 и 1,4 раза меньше, чем в контроле. В этих вариантах опыта у рыб наблюдался частотный гемолиз клеток краской крои;, а оставшиеся эритроциты находились в предгема-л:ж;ческо:/. состояшш к характеризовались вакуолизироветгаой пи -толлазмой, более округлой Нормой 5' размерами, увеличением раз-

мера ядер. В концентрациях ДЗА 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 их 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 содер-жшия гликогена в организме личинок по мере увеличения концентрации ДЭА. При этом степень изменений зависила 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.

Ш'! Концентр.!_Стадии начала кнтоксикапш*

пп!ДЗА,мг/л I ! Стадия !8 бластом ¡Стадия нерв-.!ной пластннк ! Стадия пульса-!иш: сеидца -!Стадия ! предл/.чжки

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, '13+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

Аналогнчные по направленности изменения в количестве гликогена под влиянием ДЭА происходили в органах и тканях карпа к толстолобика на более поздних этапах онтогенеза. В экспериментах с сеголетками карпа при экспозкцш 29 суток, в концентра -циях 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+0,05$, а в контроле с ответственно 4,8+0,3 и 0,72+0,045?. Достоверные различия /Р<0,05/ по этому показателю меяду опытными и контрольными особями в печени отмечены в концентрациях токсиканта более ОДмг/л, а в мышцах в концентрациях токсиканта свыше 0,5мг/л . При содержании сеголетков этого же вида в диапазоне концентра. шй ДЭА от 0,2 до 1мг/л в течение более длительного периода времени /40. суток/-, количество гликогена в мышах опытных рыб в сравнении .с контрольными оказалось меньше на 34-44$, а в печени на 23-481з, причем достоверность различий /Р<0,05/ мекду ним;! проявлялась во всех вариантах эксперимента. Более выраженные изменения в количестве гликогена прокзошк в' оргаш-:зке сеголетков толстолобика при восьмксуточной экспозиции в концентрациях токсиканта от 1 до 100мг/л. Содержание гликогена в мышечной

ткани этого вида рыб под влиянием ДЭА снизилось в 1,3-2,1 раза, а в печени в 1,7-3,0 раза.

Уровень содержания углеводов, в том числе и гликогена в организме позвоночных животных регулируется с помощью гликолити-ческих ферментов /Леняндаер, 1985; Строев, 1986; Груздев и др., 1990; Сидоров и Дукъянеяко,1990/. Анализ ключевых ферментов углеводного обмена лактатдегидрогеназы и малатдегидрогеназы /ЛДГ и ЗДГ/ в организме рыб, подвергнутых интоксикации, показал, что в растворах ДЭА наблюдались количественные изменения активности отдельных изозимов и их общего каталитического потенциала. Так, у личинок севрюги, развивающихся в концентрациях ДЭА от 0,5 до 100 мг/л со стадии восьми бластомаров в течение 15 суток, общая активность ДДГ относительно контрольных возрасла на 4-27$, а МДГ на 4-12%. При этом достоверные различия /Р0.05/ между опытными и контрольными особями по активности ДДГ яаблвдались в концентрациях токсиканта более I мг/л, а по активности 1.ЩГ, только в максимальной. _ ЮОмг/л.

■ Исследование отдельных органов и тканей подопытных сеголетков карпа, содержавшихся в диапазоне концентраций ДЭА от 0,2 до I мг/л в течение 40 суток выявили, что наибольший рост каталитического потенциала ДДГ под влиянием токсиканта происходил в основном органе метаболизма - печени, где_различия между опывдыми и контрольными особями достигали 30%, тогда как в мышцах не превышали 18%. Активность МДГ в печени и шшцах опытных рыб возрастала соответственно на 10-31 и 9-43^.

Аналогичные по направленности, но более существенные, изменения каталитического потенциала указанных энзимов произошли в организме сеголетков толстолобика, в концентрациях ДЗА от 1 до 100 мг/л при 8 суточной экспозиции. Активность ЛИГ под влиянием

токсиканта в мышцах и печени рыб этого вида возрасла на 26-37$ и 38-58$, а ВДГ 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 ре-, акцию, 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. Липидннй 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 липидов в исследуемых тканях /табл.3/. В водоемах с ДЭА в мышах рыб наблюдалось прогрессирующее снижение количества общих липидов /Р<0,05/ по мере увеличения концентрации токсиканта, тогда как в печени различия меаду опытными и контрольными показателями бшш не достоверны /Р*0,05/. Снижение уровня общих липидов в мышечной 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 триашлглицеринов 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 мышцах 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 липидэв 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

Жирные кислоти 0.45+ 0.04 0.24+ 0.02

Тризлилглицеркны ] 0.88+ 0.06 0.81+ 0.07

Зфирн холестерина 0,19+ 0.01 0.21+ 0.02

Неидентйфйциро ванные пя^'на 0.53+ 0.06 0.47+ 0,03

ЭфирхолестерияовыЯ коэффициент

0.90+ 0.04 0.95+О.ОХ

Коэффициент Дьерди 0.09+ 0.01 0.10+ 0.02

Общие 'липяды: 5.6 + 0.4 5.4 + 0.3

§осфодипидн 3.1 7 О.Т 2.9 + 0.2

Холестерин 0.477 0.03 0.427 0.03

Жирные кислоти 0.29+ 0.01 0.31+ 0.01-

Тризцилглицерины 1.14+ 0.10 1.18? 0.11

ЗФиры холестерина 0.37+ 0.02 0.31+ 0.02 Неидевтифицирозан-

нке пятна 0.24+ 0.02 0.26+ 0.03 Эфирхолестериновый

коэффициент ' 0.78+ 0.07 0.73+ 0.06

Коэффициент Дьерди 0.15+ 0.02 0.14+ 0.01

Таблица Д .

сеголетадз карпа под влиянием ДЗА., % на сырой вес

ч

Концентрация ДЗА^ иг/л

""5.5 ! I

мют

3 «'4 + 0.2 1.89+ 0.18 0.23+ 0.03 0.21+ 0.02 0.53+ 0.0t. 0.17+ 0.01

2.1 + 0.2 0.85+0.07 0.24+ 0.02 0.17+ 0.02 0.28+ 0.03 0.13+ 0.01

1.3 + 0.1 0.41> 0.03 0.12+ 0.01 0.18+ 0.01 0.17+ 0.01 0.05+ 0.01

10

I.I + 0.1 0.33+ 0.02 0.09+ 0.01 0.13+ 0.01 0.16+ 0.01 о.об7 o.oi

0.35+ 0.04 0.43+ 0.03 0.35+0.03 0.32+ 0.03

0.73+ 0.05 0.54+ 0.02 0.50+ 0.02 0.66+ 0.05

0.127 0.01 0.28+ 0.01 0.29+ 0.02 0.27+ 0.02 ~ ПЕЧЕНЬ

5.5 г 0.3 5.9 + 0.5 5.9 + 0.5 6.0 + 0.5

3,2*0.3 3.8 Т 0.3 3.9*0.4 3.9*0.4

0.63+0.05 0.75+ 0.06 0.86Т 0.05 0.97? 0.08

0.18+ 0.02 0.16+ 0.01 0.09+ O.Ol 0.11+ 0.02

I.05T 0.07 0.77Т 0.05 0.59* 0.05 0.657 0.06

0.35+ 0.02 0.24+ 0.02 0.14+ 0.01 0.15+ 0.01

0.20+ 0.01 0.18+ 0.01. 0.32+ 0.04 0.20+0,02

0.55+ 0.04 0.19+ .0.01

0.32+ 0.02 0.19+ 0.02

0.42+ 0.04 0.2Ö+ 0.02

0.28+ 0.03 0.23; 0.02

нии с контрольными до 25$, холестерина до 2 раз, а количество эфиров холестерина, триашлглицеринов 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 эфкрхолестеринового 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 основ-• ном, за счет энергетических компонентов - триадилглинеринов 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 представлёны 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$, в печени - на 5-50%, а в более продолжительных опытах /40 суток/ с концентрациями 0,2-1 мг/л соответственно - в 1,1-1,8 и 1,1-1,5 раза. У сеголетков толстолобика, содержавшихся в концентрациях ДЭА от 1 до 100мг/л в течение восьми суток, общая активность энзимов в мышах возрасла в 1,1-1,4 раза, а в •печени на 2-23$.

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 лшщцных 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 ли-шцдаых 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 их коли -чественного содержания, усиливающиеся по мере увеличения концентрации токсиканта. Гак при 12-ти суточной экспозиции в концентрациях от 0,5 до 100мг/л ДЭА количество общего белка в организме 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-сида 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

М! Органы, ! _Концентрация ДЭА. мг/л

! ткани './Контроль/! : 0,2 ! 0,4 1 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+8,1 158+7,2 153+7,1

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

ж- содержание общего белка выражено 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 белкового синтеза и вызывают необратимые структурные изменения в органах и тканях изученных рыб.

ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ ДИЭТАНОЛАМИНА НА ПРОНЭДАМЮТЬ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН И МОРФОЛОГИЮ ТКАНЕЙ

5.1. Проницаемость клеточных мембран

Анализ сеголетков толстолобика после семисуточной экспозиции 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 эта 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. Патоморфологиче скке 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 прогрессировали с увеличением концентрапии ДЭА и зависали 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-

держа 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"к геморрагии, 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 исчерченностк и ядер. В печени опытных особей обнаружены нарушения в балочной структуре, плазморрггии, кровоизлияния в строму и обширные очага: 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 эпмтелиев 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 :высокотоксичным для рыб соединением, негативное действие которого начинает проявляться при концентрации 0,01 иг/л.

ВЫВОДЫ и ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Диэтаноламин является высокотоксичным органическим соединением, негативное действие которого на ихтиофауну Волго-Касшгйского 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 иммуннх 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 биотестировании сточных вод, содержащих это соединение.

8. Поступление ДЭА в рыбохозяйственяые водоемы Волго-Каспийского региона в концентрациях, превышающих 0,01мг/л не допустимо, так как это монет 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 КирилловымВ.Н

4. Эксперимантапьная 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 Сентюройой Л.Г..Антоновой Л.А./.

6. Изменение картины крови сеголеткв карпа под влиянием диэтаноламина. Тез. докл. Всесоюзной конференции "Экологические проблемы живой ;:.природы" Москва¿1990, 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-физиологкческие 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 Кириляовым В.Н./ /;

пг /

Т» * 1 »4 г» .. V

1ЛГ) РЮ43 2г.