Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды

Довженко, Надежда Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды"

На правах рукописи

ДОВЖЕНКО Надежда Владимировна

РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОВРЕЖДАЮЩИХ ФАКТОРОВ

СРЕДЫ

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток 2006

Работа выполнена в лаборатории морской экотоксикологии Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Челомин Виктор Павлович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Лукьянова Ольга Николаевна

кандидат биологических наук Спрыгин Владимир Геннадьевич

Ведущая организация: Институт биологии внутренних вод

им. И.Д. Папанина РАН

Защита состоится « 8 » декабря 2006 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при Дальневосточном государственном университете МОН РФ по адресу: 690600, г. Владивосток, Океанский пр-т, 37, научный музей ДВГУ. Факс: (4232) 268543

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

Автореферат разослан «3» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук С^У^ Ю.А. Галышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В настоящее время масштабы загрязнения морских экосистем все сильнее опережают возможности научно-обоснованных оценок и прогнозирования последствий антропогенного воздействия. Поэтому до сих пор остается актуальной проблема по разработке и усовершенствованию экспресс -методов контроля, диагностики и прогнозирования влияния загрязняющих веществ на состояние биоты. Наиболее перспективным направлением в этой области является подход на биохимическом уровне.

На сегодняшний день общепринятым универсальным механизмом патогенеза в организме является теория окислительного стресса. Однако для морских организмов, в частности беспозвоночных, основные положения этой теории развиты очень слабо. В связи с этим предлагается использовать ряд биохимических показателей развития свободно-радикальных процессов в биологической системе в комплексе с интегральным маркером, которые указывают не только на степень деструкции отдельных органов и тканей, но и на общее состояние организма, что позволяет объективно оценить уровень воздействия разнообразных факторов среды на живые организмы. В качестве объектов исследований выбраны наиболее массовые и широко распространенные в заливе Петра Великого представители двустворчатых моллюсков, которые обладают не только высоким коэффициентом концентрирования металлов и слабо развитыми системами детоксикации, но и являются объектами промысла, марикультуры и широко используются человеком в качестве ценного деликатесного пищевого продукта.

Цель и задачи работы. Выявить степень участия антиоксидантной системы в защитной реакции морских организмов, испытывающих воздействие комплексного загрязнения водной среды, исходя из представлений о ведущей роли окислительного стресса в развитии различных патологических изменений. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработать метод для оценки общего антиоксидантного потенциала биологической системы;

2. Провести сравнительный анализ содержания отдельных компонентов антиоксидантной системы в тканях массовых видов двустворчатых моллюсков;

3. В экспериментальных условиях оценить степень воздействия аноксии -рсоксигснации и аккумуляции тяжелых металлов на биохимические показатели окислительного стресса и охарактеризовать роль антиоксидантной системы у двустворчатых моллюсков в экстрем&тьных условиях;

4. На основе экспериментов по пересадке моллюсков из относительно чистых районов в загрязненную акваторию проследить динамику развития процессов окислительного стресса и оценить степень чувствительности антиоксидантной системы к комплексу тяжелых металлов, присутствующих в воде и донных отложениях;

5. Выявить взаимосвязь изменения уровня индивидуальных компонентов и антиоксидантной системы в целом с количеством продуктов перекисного окисления липидов в тканях моллюсков, обитающих в акваториях зал. Петра Великого с различной степенью загрязнения.

Научная новизна. Впервые дана комплексная характеристика антиоксидантной системы массовых видов дальневосточных двустворчатых моллюсков. Выявлена высокая чувствительность отдельных антиоксидантов к воздействию неблагоприятных факторов среды, в частности к тяжелым металлам и аноксии. Заложены теоретические и практические основы применения биохимических маркеров окислительного стресса в диагностическом и прогностическом мониторинге морской среды.

Практическое значение работы. Результаты могут быть использованы при выборе научно-обоснованных критериев рационального природопользования и оценке допустимой нагрузки для морских прибрежных экосистем. Положения, выносимые на защиту

1. В основе механизмов действия повреждающих факторов среды лежит окислительный стресс, что выражается в накоплении продуктов перекисной деструкции липидов и снижении антиоксидантного потенциала организма;

2. Для оценки воздействия неблагоприятных факторов среды на гидробионтов предлагается универсальный биохимический индикатор состояния антиоксидантной системы (интегральной антирадикальной активности), отражающий предрасположенность организма к окислительному стрессу.

Апробация работы. Результаты и основные положения диссертации были представлены и обсуждены на Международных конференциях: «Прибрежное рыболовство - XXI век, 2001» (Южно-Сахалинск, 2001), «Современные проблемы океанологии шельфовых морей России» (Ростов-на-Дону, 2002), Осеап 2003. Marine Technology and Осеап Science Conference (San-Diego, 2003), PRIMO 12 (Florida, 2003), «Биотехнология — охране окружающей среды» (Москва, 2004), «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), Sixth IOC/ WESTPAC International Scientific Symposium Challenges for Marine Science in the Western Pacific (Hangzhou, China, 2004), «Mollusks of the Northeastern Asia and Northern Pacific: Biodiversity, Ecology, Biogeography and Faunal History» (Vladivostok, 2004), «Current problems of aquatic toxicology» (Borok, Russia, 2005), «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006); Международный симпозиум: «Экология 2006» (Солнечный Берег, Болгария, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 196 страницах, включает 8 таблиц и 50 рисунков, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы. Список литературы включает 247 источников, из которых 188 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает сердечную благодарность своему научному руководителю, д.б.н., ст.н.с. В.П. Челомину за всестороннюю помощь в процессе работы над рукописью, искреннюю признательность коллективу Лаборатории морской экотоксикологии, а также к.б.н. H.IL Бельчевой и д.б.н. В.А. Ракову за ценные рекомендации и консультации. Особые слова благодарности автор приносит сотруднику лаборатории физиологии ИБМ к.б.н. В.Я. Кавуну за профессиональный сбор материала, многолетнюю поддержку и постоянную помощь. Также автор выражает признательность за ценные советы, консультации по статистической обработке материала сотруднику ИБМ ДВО РАН к.б.н. В.В. Касьян.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Представлена краткая характеристика современной экологической ситуации в шельфовой зоне Мирового океана и состояния отдельных морских акваторий. Подробно освещена проблема антропогенного загрязнения и его негативного последствия на состояние залива Петра Великого, Рассмотрены современные методы контроля и оценки качества морской среды в биомониторинге. Особое внимание уделено механизмам развития окислительного стресса и роли антиоксидантной системы в живом организме.

Глава 2. РАЙОН РАБОТ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу работы положены результаты, полученные автором с 2001 по 2005 г.

В главе дана краткая физико-географическая характеристика зал. Петра Великого. В работе использованы широко распространенные в зал. Петра Великого массовые виды двустворчатых моллюсков (Crenomytilus grayanus, Modiolus kurilensis', Anadara broughíonii, Mizuhopecten yessoensis, Crassostrea gigas, Arca boucardi. Glycymeris yessoensis, Mercenaria stimpsoní). Данную группу беспозвоночных объединяет некоторые общие черты физиолого-биохимической организации, но существенно отличает особенность их обитания. Объекты исследований собраны водолазным способом в разных по антропогенной нагрузке акваториях Амурского и Уссурийского заливов (рис. 1).

В сериях аквариумных экспериментов по оценке состояния антиоксидантной системы под воздействием неблагоприятных факторов (аккумуляция тяжелых металлов(Сс) и Си), аноксия и реоксигенация) были использованы Modiolus kurilensis и кровьсодержащий моллюск Anadara broughtonii. Нагрузка Cd — 100 мкг/л (CdS04) в течение 408 ч, и Си - 25 мкг /л (CuS04) в течение 240 ч. Условия апоксии создавали при содержании моллюсков на воздухе с принудительно сомкнутыми створками раковин (Eertman et al., 1993). Эксперименты с пересадкой мидии Грея из условно чистого района (о-в Рейнеке) и зоны сезонного апвеллинга (о-в Большой Пелис) в антропогенно загрязненную б. Десантная проводили с

* Вид Л/, kurilensis (" Ю. Коан с соавторами (Coati et al., 2000) синонимизировали этот вид с широко распространенным в бореальных водах Тихого и Атлантического океанов Modinlus (Kfodiolus ) modiolus (L., 1758).

августа по октябрь. Экспериментальных мидий отбирали через каждые 10 суток. В начале эксперимента были отобраны экземпляры мидий из постоянных поселений. Для биохимических анализов были использованы жабры и пищеварительная железа - основные органы моллюсков, осуществляющих транспорт, биотрансформацию и депонирование всех поступающих в организм ксенобиотиков.

: 1- о-в Bfmutatt fic.7iic. : 2- О-Н Pi'UHCW .••■■•

S- прЛг Стаа ж — ••

4- w (ошпал км ft

5--.«. <Ау.»'М*тчб . •

6- At. 'К.чака

• 7- /кч ИШ . 8-1>-6Lьук'Яцот ... 9- rt-ав ;i(-'PjM3 : Ift- 6. М\Ч)ЖЫтаЯ

11- & АшМЛЛЙ .

. 12- А Горностаи .. 1-3- /к'сатппая

Славянка •

ft-

J8 ^

.//Л 7-'' " ..6 -^ЛаДВМСТОК ^

У J**

ihino« Камень •

ъПлхл<|кп4

Залив Петра Великого)

Рис. 1. Карта-схема района сбора материала в зал. Петра Великого (Японское море)

Биохимические методы исследований: концентрацию белка в биологических образцах определяли на основе адсорбции бромфенолового синего (Greenberg and Gaddock, 1982). Метод определения глутатиона основан на реакции тиогруппы цистеина с реактивом Эллмана - дитионитробензойной кислотой (Moron et al., 1979). Для количественного определения каротиноидов использовали метод, предложенный С. Кэмпбеллом и В. Карнауховым (Campbell, 1969; Карнаухов, 1978). Степень развития окислительного стресса оценивали по изменению концентрации продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ): диеновые конъюгаты - ДК (Владимиров, Арчаков, 1972), малоновый диальдегид — МДА (Buege and Aust, 1978) и липофусцинподобные вещества (основания Шиффа) — ЛФ (Shimasaki et al., 1988). Для оценки уровня общего антиоксидантного потенциала организма нами предложен новый показатель (индекс) интегральной

антирадикалыюй активности. Метод основан на определении способности биологической системы нейтрализовать гидроксильный радикал, который генерировали in vitro в Fe-аскорбатной системе. В качестве акцептора использовали 2-оксибензойную кислоту (салициловая кислота). Продукты окисления салициловой кислоты (2,4-дигидроксибензойную кислоту) регистрировали с помощью обращенно-фазной ВЭЖХ. Степень подавления окисления салициловой кислоты (выраженная в процентах от контроля) эквивалентна уровню антиоксидантного потенциала биологического образца. Данный показатель, названный нами индексом интегральной антирадикальной активности (ИАА) отражает чувствительность или предрасположенность организма к окислительному стрессу. Чем выше значение индекса (в %), тем выше устойчивость антиоксидантной защиты организма к воздействию оксирадикалов (Довженко и др., 2005). Для количественного анализа содержания тяжелых металлов в тканях моллюсков был применен атомно-абсорбционный метод (Julshamn, Andersen, 1983).

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ STAT1STICA 6.0 и Microsoft Excel 2000.

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ МОРСКИХ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ

При проведении сравнительного анализа содержания компонентов антиоксидантной системы в тканях двустворчатых моллюсков, выявлены видовые и тканевые особенности в содержании отдельных антиоксидантов и уровне интегральной антирадикальной активности. У большинства исследованных моллюсков уровень глутатиона в тканях пищеварительной железы был значительно выше, чем в тканях жабр. Исключением из этого ряда моллюсков стала аиадара Броутона, у которой содержание глутатиона в обеих тканях было практически одинаковым. Особенно выделялись типичные представители сублиторали - семейство Mytilidae (А/, kurilensis и С. grayanus) и С. gigas: в пищеварительной железе этих моллюсков уровень глутатиона был самым высоким, в несколько раз выше, чем у других исследованных нами видов (рис. 2). В группе эпдобионтов особый интерес представляет M. stimpsoni, в тканях которой было

отмечено самое низкое содержание глутатиона по сравнению со всеми исследованными моллюсками.

40 33 -30

Ь 20

I .5 10 -5 " О

ЕЭ пищ. железа □ жабры

Т.гЛ.я .1

700 600 -500 -400 -300 200 100 -О

ги П_

ГЬ

1 ' -3 4 3 ° ' ° 1234567

Рис. 2. Сравнительная характеристика отдельных антиоксидантов в тканях массовых видов двустворчатых моллюсков. А - глутатион; Б - каротиноиды (1 — С. £гауапт, 2 — С. gigas, 3 — А. ЬгаифЮпи, 4 - М. киг11еп$13, 5 — А. ЬоисагсН, 6 - А/. 7 - М. 5Чтр$оп1,&- С. уеззоепзи) (п=5, Р<0.05)

В клетках пищеварительной железы всех исследованных моллюсков отмечены высокие концентрации каротиноидов, что превышало в 10-30 раз концентрации пигмента в жабрах. При этом самое высокое содержание каротиноидов выявлено в клетках пищеварительной железы глицимериса и модиолуса.

Уровень интегральной антирадикалышй активности в тканях моллюсков (индекс ИАА) отразил результаты, полученные для отдельных составляющих антиоксидантной системы (глутатиона и каротиноидов) (рис. 3).

120 100 80 60 -40 -20 -0

I пищ. железа

О жабры й

Рис. 3. Сравнительная характеристика уровня индекса ИАА в тканях массовых видов

двустворчатых моллюсков (1 - С. grayanus, 1 — С. gigas, 3 — А. broughtonii, 4 — М. кигИетк, 5 — А. ЬоисагсН, 6 - Л/. >'е.«-ое/1т, 7 - М. зИтрзот,8 - б. ^'м.тоеп.т/л) (п=5, Р<0.05)

У всех исследованных моллюсков уровень ИАА в клетках пищеварительной железы был выше, чем в жабрах. Исключение составил стенооксильный

приморский гребешок, у которого, наоборот, в жабрах уровень ИАА был существенно выше (64.56±3.18%), чем в пищеварительной железе (44;09±2.57%). Высокий уровень антиоксидантный потенциала отмечен в клетках пищеварительной железы и жабр глицимериса и мерценарии. Необходимо отметить, что по нашим и литературным данным, уровень ИАА по абсолютным значениям у двустворчатых моллюсков и морских беспозвоночных в целом значительно выше, чем у млекопитающих.

Исследованные моллюски, в основном - эврибионтные животные, выдерживающие широкий диапазон температур, изменения солености, содержания в воде кислорода, различных взвешенных частиц и токсических веществ. Очевидно, в процессе адаптации к данным условиям у таких моллюсков как С. £гауапи5, С. gigas, А. broughtonu, М. кигИгпк'1з, М. ьйтрьот, не способных (в отличие от А/. уевзоетм) к избеганию неблагоприятных факторов среды, сформировалась высокая по активности и пластичная многокомпонентная структура антиоксидантной системы. Эта особенность и отразилась на полученных результатах, которые свидетельствуют о высоком уровне антиоксидантной системы и ее связи с эколого-физиологическими особенностями морских двустворчатых моллюсков. В связи с этим есть основания полагать, что и стратегия участия антиоксидантной системы в защите от окислительного стресса в тканях различных по обитанию представителей двустворчатых моллюсков будет существенно отличаться. Принимая во внимание важную роль этой защитной системы в жизнедеятельности данной группы организмов, следует отметить, что индекс ИАА может отражать не только состояние всей антиоксидантной системы, но и, в определенной мере, степень подверженности организма к окислительному стрессу.

Глава 4. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС В ТКАНЯХ РАЗЛИЧНЫХ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ

Явление окислительного стресса, сопровождающееся деструктивным повреждением основных биоструктур, чрезвычайно широко распространено в природе и обнаруживается, практически, во всех органах и тканях организмов па любом уровне организации. Принимая во внимание высокую чувствительность процессов генерации оксирадикалов к воздействию неблагоприятных факторов

среды (природного и антропогенного характера), в последующих экспериментах мы исследовали влияние аккумуляции тяжелых металлов и дефицита кислорода (аноксия — реоксигенация) на активность антирадикальной системы и образование продуктов окисления мембранных липидов в тканях морских двустворчатых моллюсков. Учитывая важную роль антиоксидантной защиты в метаболизме кислорода в экстремальных условиях, часть работы посвящена исследованию влияния аноксии и последующей реоксигенации на состояние антиоксидантной системы и развитие процессов окислительного стресса на примере одного из самых устойчивых к недостатку кислорода моллюсков Anadara broughtonii. Аноксия (168 ч) вызывала общее подавление антиоксидантной активности, снижение уровня глутатиона и сопровождалась интенсивным накоплением продуктов ПОЛ в тканях моллюсков, что свидетельствовало о развитии окислительного стресса (рис. 4).

□ жабры

3500

5 3000

2500

^ 2000

5 1500

1000

500

3 5 7 "

ю 6 -

? 5 -

с: о 4 -

É 3 ■

2 ■

0 -

Э пищ.

Рис. 4. Развитие окислительного стресса в тканях А. ЬгоуфюпИ под воздействием аноксии. А — динамика изменения

уровня ИАА; Б - динамика накопления продуктов ПОЛ (МДА) в тканях моллюсков (п=5, Р<0.05)

О 24 72 168 ч

реоксиген.

В процессе реоксигенации (72 ч) в пищеварительной железе анадары наблюдалось полное восстановление антиоксидантного потенциала, тогда как в жабрах — только частично. При этом уровень МДА незначительно снижался в жабрах, и, практически, не изменялся в пищеварительной железе моллюсков. Полученные результаты выявили общее подавление антиоксидантной активности (индекс ИАА, содержание глутатиона) в исследованных тканях экспериментальных

моллюсков А. Ъгои^Ыопи в условиях аноксии. Однако, интенсивность окислительного процесса (накопление продуктов деструкции липидов) в этих тканях различна и во многом, определяется временем нахождения в данных условиях и степенью развития механизмов детоксикации. Кроме того, полученные результаты свидетельствуют о высокой лабильности антиоксидантной системы, что, очевидно, и обеспечивает повышенную резистентность А. broughtonii к такому стрессовому фактору как аноксия. В целом, экспериментальные исследования показали, что антиоксидантная система является одной из основных звеньев биохимической защиты и адаптации моллюсков к колебаниям доступности кислорода.

В дальнейших сериях экспериментов мы исследовали характер ответной реакции антиоксидантной системы на аккумуляцию такого токсичного металла как С(1 Количество депонированного металла в исследованных тканях рассматривалось как своеобразный интегральный показатель, отражающий степень нагрузки на биохимические процессы и физиологические функции моллюсков. При этом выявлена видовая особенность М. кигИет1$\ в тканях жабр этого моллюска наблюдалась более интенсивная аккумуляция металла, чем в пищеварительной железе (рис. 5А).

250 -

«1 о 200 -

еа

X >> 150 -

-а и и- 100 ■

3 50 -

□ Жабры

□ Пищ. железа т гЬ|

168

336 408 ч

600 Я 500

I 400 300

•< 200 " <

100

168 240 336 408 ч

Рис. 5. Л - динамика накопления Сс1 тканями А/. кигИепх/з

Б — реакция антиоксидантной системы А/. кигИепз1з на аккумуляцию Сё (п=5, Р<0.05)

Процесс аккумуляции кадмия сопровождался интенсивным накоплением продуктов ПОЛ и подавлением антиоксидантного потенциала в тканях модиолуса, что, указывало на развитие окислительного стресса. На протяжении всего

экспериментального периода наиболее существенно активность антиоксидантной системы снижалась в клетках жабр, где отмечена и самая высокая степень аккумуляции этого металла. В пищеварительной железе наблюдался двухфазный ответ антиоксидантной системы на накопление кадмия (рис. 5Б).

Аналогичная картина наблюдалась в экспериментах с медью - с первых часов эксперимента уровень ИАА в клетках жабр и пищеварительной железы А/. киг>\lensis существенно снизился и к концу экспозиции не превышал 30% и 69% от исходных значений соответственно. В отличие от экспериментов с кадмием, аккумуляция меди сопровождалась более быстрым снижением антирадикалыюй активности защитной системы в тканях моллюсков. Вследствие этого, именно снижение способности антиоксидантной системы инактивировать высокореакционные оксирадикалы, наблюдаемые в экспериментах, рассматривается как вероятная причина формирования окислительного стресса и накопления продуктов окислительной деструкции липидов в тканях модиолусов.

Учитывая, что в природных условиях моллюски могут испытывать одновременно и действие тяжелых металлов, и резкие перепады в доступности кислорода (вплоть до аноксии), были проведены соответствующие эксперименты. Под влиянием аноксии степень уязвимости антиоксидантной защиты, особенно в клетках пищеварительной железы у экспериментальных моллюсков М кип1епз1з, подвергнутых воздействию как кадмия, так и меди, заметно возросла (рис. 6).

Рис. 6. Влияние

10 О -10 -20 -| -30 -40 --50 --60 -70

пищ. железа

жабры

аккумуляции и аноксии на уровень антиоксидантной активности в тканях А/. кип ¡ею ¡.я (п=5, Р<0.05)

¡3 Аноксия □ Сс1-аккум.+ааоксия О Си-аккум.+аноксия

В результате этих экспериментов установлено, что аккумуляция ТМ потенцирует реакцию антиоксидантной системы на аноксию. Существенное снижение уровня ИАА в условиях кратковременной аноксии на фоне накопления токсичных металлов сопровождалось развитием окислительного стресса. Кроме

того, ответная реакция моллюсков на кислородное голодание в этих условиях носила выраженную тканевую специфичность - заметное различие в изменении уровня ИАА в клетках пищеварительной железы и жабр. Результаты показали, что действие меди носило как токсический, так и стимулирующий характер.

Глава 5. РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В настоящее время в экотоксикологических исследованиях применяют подход, получивший в литературе название «Активный биомониторинг». На основе экспериментально-полевых исследований по пересадке мидии Грея из относительно чистых районов (акватории вблизи о-вов Рейнеке, Б. Пелис) в антропогенно загрязненную акваторию б. Десантная была прослежена динамика развития процессов окислительного стресса в тканях моллюсков и оценена степень чувствительности антиоксидантной системы к комплексу тяжелых металлов, присутствующих в воде и донных отложениях. Первоначально были получены биохимические показатели для моллюсков, обитающих в выбранных нами биотопах, характеризующих уровень активности антиоксидантной системы и степень окислительных процессов в тканях (таблица).

Таблица. Сравнительная характеристика антиоксидантной системы и продуктов ПОЛ в тканях С. $гауапи$ из разных биотопов зал. Петра Великого (П - пищеварительная железа;

Ж - жабры) (п=5, Р<0.05)

Место обитания мидий/ ткань Активность АО ферментов ИАА (%) Продукты ПОЛ

Каталаза (мкмоль/ мин/ мг белка) СОД (ед. акт-ти/ мг белка) ГР (нмоль/ мин/ мг белка) ДК (мкмоль/м г липидов) МДА нмоль/мг белка ОШ (УЕ х 10"2/г сыр. ткани)

о-в Рейнеке Ж 14.12±1.7 77.3±6.4 20.9±1.7 38.9±2.8 1.17±0.29 4.03±0.62. 20.3±2.7

П 10б.7±1.8 187,9±8,8 45.4±5.7 50.0±3.3 2.11±0.34 1.75±0.34 87.7±5.9

о-в К. Пелис Ж 15 3±2.1 228±12.1 51.3±2.9 34±2.4 1.37±0.16 3.81±0.21 24.4±11.9

п 120.9±7.3 86±5.31 39.5±2.7 34.3±2.34 2.07±0.30 1.48±0.16 117.7±43.7

б. Десантная ж 27.7±4,7 232.5±16.5 44.0±5.9 25.4±2.4 3.44±0.38 2.49±0.46 84.4±5.4

п 180±13.9 213.0±7.2 25.9±2.2 40.8±3.7 8.76±0.51 6.74±0.71 613±10.8

Повышенная активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатион-редуктазы), высокое содержание продуктов ПОЛ в тканях указывают на то, что в мидиях, обитающих в б. Десантная, резко стимулированы проокислительные процессы, характерные для состояния окислительного стресса. В результате экспериментальной пересадки мидии Грея из акваторий вблизи островов Рейнеке и Б. Пелис в загрязненную б. Десантная была прослежена

динамика изменения уровня ИАА (рие.7) и развития окислительного стресса в тканях моллюсков (рис. 8).

60 50 •

<40 -<

= 30 -|20-10 о

» о. Рейнеке • ••А--- о. Б. Пелис

50 40 30 20 10 0

Рис. 7. Изменение уровня ИАА в тканях С. ¡угауапиз после переноса в б. Десантная (А пищеварительная железа; Б — жабры) (п=5, Р<0.05)

30с

Получены результаты, свидетельствующие о высокой чувствительности как низкомолекулярного звена, так и антиоксидантной системы в целом к загрязнению. С первых дней пересадки отмечалась ярко выраженная реакция активности всех антиоксидантных ферментов на присутствие загрязняющих веществ, содержащихся в водах б. Десантная. Наблюдалось усиленное накопление продуктов ПОЛ в тканях мидий обеих популяций, что указывало на развитие окислительного стресса (рис. 8).

6 -м г

ё 5 "

ей и

I3" §2-г 11 -

о -

- Рейнеке

Б. Пелис

10 20 30

сут

10 20 30 сут

Рис. 8. Изменение уровня продуктов ПОЛ в пищеварительной железе С. grayamls после переноса в б. Десантная (А — диеновые конъюгаты; Б — МДА; В - липофусцин) (п=5, Р<0.05)

Однако характер накопления продуктов ПОЛ в тканях моллюсков о-ва Б. Пелис существенно отличался от другой популяции, что вероятно, можно объяснить преадаптированностыо этих моллюсков к повышенному содержанию микроэлементов в воде и донных отложениях, обусловленного «сезонным апвеллингом» в данном районе.

Глава 6. БИОМОНИТОРИНГ АКВАТОРИЙ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО

В хронологическом отношении накопление пероксидов и дезорганизация в составе основных компонентов антиоксидантной системы может быть наиболее ранним этапом развития всей совокупности событий, приводящих организм к окислительному стрессу с последующим летальным исходом. А в условиях интенсивного загрязнения прибрежных акваторий развитие этих процессов представляется наиболее реальным, подтверждением чему служат результаты лабораторных и полевых исследований последних лет (Regoli, Principato, 1995; Livingstone, 2001; Lesser, 2006). На основе биохимических маркеров окислительного стресса и уровня антиоксидантного потенциала организма, был проведен мониторинг акваторий зал. Петра Великого. В качестве организмов-мониторов были использованы широко распространенные моллюски: гигантская устрица и анадара Броутона, отобранные в разных акваториях залива Петра Великого (п-ов Де-Фриза, о-в Скребцова, прибрежный район водолазной станции Института биологии моря — «ИБМ» (Амурский залив) и бухты Горностай и Муравьиная (Уссурийский залив). Кроме устрицы и анадары, в работе были использованы С. grayanus, обитающие в разных по степени антропогенной нагрузки районах зал. Петра Великого (острова Б. Пелис и Рейнеке, пролив Старка (вблизи о-ва Попова), мысов Токаревского, Чумака, Ограновича, прибрежный район «ИБМ», бухты Козьмино и Десантная).

Как показали результаты наших исследований у моллюсков, из загрязненных акваторий, в частности, таких как бух. Десантная, м. Токаревского, м. Чумака, района «ИБМ» и прол. Старка, характер изменений биохимических показателей свидетельствовал о развитии деструктивных прооксидантных процессов. В данном случае накопление продуктов ПОЛ отражает возникший в организме существенный дисбалансе между биохимическими процессами генерации свободных радикалов (в частности оксирадикалов) и основной антиоксидантной системой, выполняющей защитную функцию.

На основе предлагаемого нами индекса интегральной антирадикальной активности (ИАА) выявлена зависимость уровня ИАА от содержания глутатиона в тканях мидий Грея, обитающих в разных биотопах залива - с увеличением

концентрации глутатиона уровень ИАА снижался. В результате анализа выделились две группы акваторий (рис. 9).

<'»20

ю -

фО.^Рейнеке

^.Козьмино чхВ.Пелис

♦^"бГ Десантная -* м Оп^новича

* м. Токаревского Гтарка ун"ИБМ';_,,-'

^ 10, К 15 Глутатион, мкг/мг белка

Рис. 9. Зависимость концентрации глутатиона от уровня ИАА в тканях С. цгауапиз из разных акваторий зал. Петра Великого (п=5, Р<0.05)

В первой группе - моллюски в тканях, которых отмечено низкое содержание глутатиона и высокий уровень ИАА. К ней отнесены мидии, обитающие в акватории б. Козьмино и вблизи о-вов Рейнеке и Б. Пелиса. Вторая группа моллюсков характеризуется повышенным содержание глутатиона и сниженным уровнем ИАА. Учитывая, что увеличение содержания глутатиона является индикатором присутствия в среде ТМ и органических ксенобиотиков, то полученная зависимость уровня ИАА от концентрации глутатиона в тканях моллюсков может достоверно отражать характер загрязнения районов обитания гидробионтов.

Как и в случае с глутатионом, в клетках жабр моллюсков из различных загрязненных районов обнаружена отрицательная корреляция между уровнем ИАА и содержанием продуктов ПОЛ (диеновых конъюгатов и липофусцина) (рис. 10).

45 -А

40 -35 ■

30 5 25

У 20

* 15

10 5 0

о-в Рейнеке

б?^<озьмино "" $ Б. Пел и с

у»-5.7647ч+ 43.115 Я2 = 0.9263

к О^ранрв и чЪ- - „ о. Десантная

м. ТокаревскоЪо

прол. С\арка ИБД1

Хс. Чумака

2 3 4

ДК, мкмоль/мг липидов

45 -

40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 -0 -

л5-в РеГжекЬ

I • *

1 б. Ко^.мпшу - - -

елис

у- -0.6706Х+ 47.457 И2-0.7018

м. Ограновича*-^ м. Токаревского \ про" " арка }

р-н ИБМ

д.-Чумака

О 10 20 30 40 50 60

Липофусцин, УЕ/мг лишадов

Рис. 10. Зависимость концентрации продуктов ПОЛ (А - диеновые конъюгаты (ДК); Б- липофусцин) от уровня ИАА в тканях С. §гауапия из разных акваторий зал. Петра Великого (п=5, Р<0.05)

Увеличенное содержание продуктов ПОЛ (индикаторы развития окислительного стресса) и низкий уровень ИАА в исследованных тканях указывают на то, что моллюски обитают в неблагоприятных.условиях среды.

Методом кластеризации на основе всех биохимических показателей в тканях исследованных С. £гауапш (концентрация глутатиона, уровень ИАА, содержание продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты, МДА, липофусцин), было выделено 3 группы районов (рис. 11).

м. Ограноеича м. Токаревского р-н "ИБМ" прол. Старка м. Чум 6. Козьмино о. Б.Пелис о. Рейнеке 6. Десантмая

Дендрограмма биохимических

Рис. 11. сходства маркеров по районам зал. Петра Великого. По оси абсцисс — дистанция присоединения (или

межвыборочная дисперсия), по оси ординат - район исследований

Первая группа - по всем биохимическим показателям в исследованных тканях моллюсков - относительно чистые и благоприятные для обитания акватории. Вторая группа - акватории с преобладающим органическим загрязнением; и третья - значительно отличающаяся от всех остальных районов - б. Десантная, характеризующаяся высоким загрязнением неорганического происхождения.

Снижение способности антиоксидантной системы инактивировать высокореакционные оксирадикалы, наблюдаемые нами у экспериментальных моллюсков из ряда загрязненных акваторий зал. Петра Великого, необходимо рассматривать как причину формирования окислительного стресса и накопления продуктов окислительной деструкции липидов в тканях моллюсков. Результаты данной работы показывают, что выбранные нами биомаркеры окислительного стресса в полной мере отражают уровень загрязнения морских акваторий. А индекс интегральной антирадикальной активности в тканях моллюсков можно отнести к универсальному индикатору общего состояния организма. Но, если биохимические показатели ПОЛ являются индикаторами патологических, часто необратимых, процессов, то реакция компонентов антиоксидантной системы, отражающая начальные этапы воздействия поллютантов на организм, может быть использована в прогностическом мониторинге.

ВЫВОДЫ

1. Предложен и апробирован в экспериментальных и полевых условиях новый метод количественного определения защитного антиоксидантного потенциала биологической системы (на примере морских двустворчатых моллюсков).

2. Выявлены видовые и тканевые особенности в содержании отдельных антиоксидантов и уровне интегральной антирадикальной активности у ряда дальневосточных видов морских двустворчатых моллюсков. Наиболее высокий уровень активности антиоксидантной системы и отдельных ее компонентов отмечен для эврибионтного моллюска М. кигИет'^ и зарывающегося в грунт О. уевхоетЬ.

3. Установлено, что в основе механизмов повреждающего действия аиоксии и аккумуляции тяжелых металлов (на примере С<1 и Си) в тканях А/. кигИепя^я и А. Ьго^ЫопИ лежит окислительный стресс, который сопровождается образованием продуктов окислительной деструкции липидов и резким снижением уровня интегральной антирадикальной активности.

4. В экспериментах по пересадке животных из чистых районов в загрязненную акваторию показана высокая чувствительность антиоксидантной системы моллюсков к комплексу загрязняющих веществ, присутствующих в воде и донных отложениях. Отмечена динамика изменений биохимических показателей

окислительного стресса и тканевые особенности в реакции отдельных компонентов антиоксидантной системы на загрязнение.

5. Выявлена взаимосвязь между уровнем интегральной антирадикальной активности и количеством продуктов перекисного окисления, а также содержанием отдельных антиоксидантов (глутатиона) в тканях двустворчатых моллюсков, собранных из мест с различной степенью антропогенной нагрузки.

6. Показана перспективность применения предлагаемого показателя интегральной антирадикальной активности (индекса ИАА) в качестве важнейшего индикатора степени развития окислительного стресса у гидробионтов и его использования в программах мониторинга морской среды наряду с изменениями уровня отдельных компонентов антиоксидантной системы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах

1. Довженко Н.В., Куриленко A.B., Бельчева H.H., Челомин В.П. Окислительный стресс,

индуцируемый кадмием, в тканях двустворчатого моллюска Modiolus modiolus II Биология моря, Т. 31, № 5. 2005, - С. 358-362.

2. Chelomin V.P., Kurilenko A.V., Dovzhenko N.V., Belcheva N.N. Biochemical

markers of oxidative stress in the assessment of cadmium effects in mussel: experimental studies // Marine Environ. Res. V. 58. 2004. - P. 411.

Статьи, опубликованные в зарубежных журналах

3. Dovzhenko N.V. The role of antioxidant system in surviving of Anadara broughtonii during

anoxia // Интернет журнал Electronic Journal "International Research Publication", Bulgaria. Standart Serial Number ISBN-954-9368-16-5.

4. Довженко H.B Роль антиоксидантной системы в выживании моллюска Anadara

broughtonii в условиях аноксии // «Scientific articles. Ecology 2006». 2006. - P. 11-18 Работы, опубликованные в материалах региональных, всероссийских, международных

конференциях

5. Довженко Н.В., Кавун В.Я., Бельчева H.H., Челомин В.П. Биохимические показатели

окислительного стресса как индикаторы антропогенного загрязнения водных экосистем // Океанологические исследования. Сборник статей по материалам конференции молодых ученых Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН. Владивосток. Дальнаука. 2001. - С. 291 -296.

6. Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Использование интегрального

показателя антирадикальной активности защитной системы гидробионтов в биомониторинге водной среды (на примере двустворчатого моллюска Crenomytilus grayanus) II Мат. регион, школы-семинара молод, ученых, аспир. и студ. «Анализ современного состояния и перспективы развития регионов Дальнего Востока», Биробиджан, 2003. - С. 20-22.

7. Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Биохимические показатели

окислительного стресса как индикаторы антропогенного загрязнения водных экосистем// Тез. докл. всеросс. конф. «Современные проблемы водной токсикологии». Борок. 2002. - С. 37-38.

8. Довженко Н.В., Бельчева Н.Н., Челомин В.П. Влияние загрязнения на

антиоксидантную систему и перекисное окисление липидов Crenomytihis grayanus»// Сборник научных трудов, Ярославский Государственный Университет им. П.Г. Демидова, 2003. - С. 15-19.

9. Довженко Н.В., Куриленко А.В., Челомин В.П. Исследование реакции

антиоксидантной системы двустворчатого моллюска Modiolus modiolus на аноксшо и аккумуляцию металлов // Сборник статей по материалам Международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов». Петрозаводск, 2005. - С. 54-61 Ю.Довженко Н.В. Сравнительная характеристика низкомолекулярного компонента антиоксидантной системы (глутатиона) двустворчатых моллюсков залива Петра Великого (Японское море) // Мат. Межд. науч. конф. «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем». Ростов-на-Дону, 2006. - С. 108-110.

Н.Довженко Н.В., Бельчева Н.Н., Челомин В.П. Использование биохимических показателей окислительного стресса в оценке антропогенного воздействия на морские экосистемы // Тезисы докладов Международной конференции «Современные проблемы океанологии шельфовых морей России». Ростов-на-Дону, 2002.-С. 59-61.

12. Chelomin V.P., Dovzhenko N.V., Stoletnaya A.V., Belcheva N.N. Biomonitoring the health

of coastal marine ecosystems: the role of biochemical markers of oxidative stress// In: Abstracts of Ocean 2003. Marine Technology and Ocean Science Conference. 2003. - P. 83.

13. Chelomin V.P., Dovzhenko N.V., Kurilenko A.V., Belcheva N.N. Biochemical markers of

oxidative stress in the assessment of cadmium effects in mussel: experimental studies // PRIMO 12, Florida, 2003. - P. 72.

14. Довженко H.B., Столетняя A.B., Бельчева H.H., Челомин В.П. Мониторинг

загрязнения прибрежных экосистем на основе биохимических показателей окислительного стресса // Научные труды международного биотехнологического центра МГУ. Тезисы докладов 2-ой международной научной конференции «Биотехнология — охране окружающей среды». Изд. «Спорт и культура». Москва, 2004.-С.105.

15. Довженко Н.В., Бельчева Н.Н., Столетняя А.В., Кавун В Л., Челомин В.П. Реакция

антиоксидантной системы в процессе адаптации двустворчатых моллюсков (на примере Crenomytilus grayanus) к антропогенному загрязнению // Тезисы докладов международной научной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов». Петрозаводск, 2004. - С. 41.

16. Dovzhenko N.V., Belcheva N.N., Chelomin V.P. Biochemical markers of oxidative stress as

indicators marine pollution // Proceedings abstract volume. Sixth ЮС/ WESTPAC International Scientific Symposium Challenges for Marine Science in the Western Pacific (19-23 April,) Hangzhou, China, 2004. - P. 71-72

17. Stoletnyaya A.V., Dovzhenko N.V., Belcheva N.N., Chelomin V.P. Comparative study of

antioxidant defense enzymes of different species of marine bivalve mollusks (Amursky Bay) // In: Abstracts of the conference «Mollusks of the Northeastern Asia and Northern Pacific: Biodiversity, Ecology, Biogeography and Faunal History. Vladivostok, 2004. - P. 153.

18. Dovzhenko N.V., Belcheva N.N., Chelomin V.P., Stoletnyaya A.V., Slobodenjuk A.F.,

Ponomarev O.V Alteration of antioxidant components and oxidative stress markers in the tissues of marine scallop Mizuhopeclen yessoensis in aging // In: Abstracts of the international conference «Current problems of aquatic toxicology», Borok, Russia, 2005. -P. 31

ДОВЖЕНКО Надежда Владимировна

РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОВРЕЖДАЮЩИХ ФАКТОРОВ

СРЕДЫ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Зак. № 204п. Формат 60x84 1/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Подписано в печать 01.11.2006 г. Печать офсетная с оригинала заказчика.

Отпечатано в типографии ОАО "ДАЛЬПРИБОР" 690105, г. Владивосток, ул. Бородинская, 46/50, тел. 32-70-49

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Довженко, Надежда Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Краткая характеристика современной экологической ситуации в Мировом океане.

1.2. Загрязнение внутренних морей стран ЕС и России.

1.3. Экологическая характеристика залива Петра Великого.

1.4. Биологический мониторинг.

1.5. Окислительный стресс.

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1 Район работ.

2.2. Общая биологическая характеристика объектов исследования.

2.3. Общие условия проведения экспериментов.

2.4. Биохимические методики.

2.4.1. Определение белка.

2.4.2. Определение глутатиона.

2.4.3. Определение продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ).

2.4.4. Количественное определение каротиноидов.

2.4.5. Определение индекса интегральной антирадикальной активности (ИАА).

2.4.6. Определение активности АО ферментов.

2.4.7. Определение металлов.

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ

МОРСКИХ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ.

3.1. Сравнительная характеристика низкомолекулярного звена антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков.

3.1.1. Глутатион.

3.1.2. Каротиноиды.

3.2. Сравнительная характеристика интегральной антирадикалыюй активности (И А А) двустворчатых моллюсков.

ГЛАВА 4. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС В ТКАНЯХ РАЗЛИЧНЫХ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ.

4.1. Реакция антиоксидантной защитной системы двустворчатых моллюсков на влияние абиотических факторов.

4.2. Реакция антиоксидантной системы на кадмий-индуцированный окислительный стресс.

4.3. Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на аккумуляцию тяжелых металлов в условиях аноксии.

ГЛАВА 5. РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

5.1. Сравнительная характеристика антиоксидантной системы С. grayanus из различных акваторий зал. Петра Великого.

5.2. Реакция антиоксидантной системы С. grayanus на хроническое загрязнение б. Десантная (Активный мониторинг).

ГЛАВА 6. БИОМОНИТОРИНГ АКВАТОРИЙ ЗАЛИВА

ПЕТРА ВЕЛИКОГО.

6.1. Crenomytilus grayanus.

6.2. Anadara broughtonii.

6.3. Crassosrea gigas.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды"

Начиная со второй половины XX века, прибрежные акватории постоянно подвергаются влиянию разносторонней деятельности человека, которая нередко приводит к различным негативным последствиям. В настоящее время масштабы загрязнения морских экосистем все сильнее опережают возможности научно-обоснованных оценок и прогнозирования последствий антропогенного воздействия. Гидробиологические индикаторы не позволяют оперативно оценить экотоксикологическую ситуацию в акваториях и нередко информация, собранная с их помощью, может быть проанализирована тогда, когда результаты воздействия проявятся на экосистемном уровне и приобретут необратимый характер. Поэтому, в последние годы в экологических исследованиях с возрастающей интенсивностью разрабатываются новые экспресс-методы, основанные на анализе тонких биохимических изменений, происходящих в организме на ранних стадиях воздействия неблагоприятных факторов среды.

Применительно к биологическому мониторингу, биохимические показатели (маркеры) могут служить для оценки раннего проявления повреждающего действия негативных факторов среды и, по своей сути, являются сигналами возникновения угрозы развития патологических процессов, т.е. носят предупредительный характер. Более того, такие маркеры приобретают особое значение при оценке совместного влияния различных видов антропогенного стресса и варьирующих факторов биотического и абиотического характера, а также при прогнозировании отдаленных последствий воздействия поллютантов на морские экосистемы. Для двустворчатых моллюсков, как и для большого числа водных беспозвоночных, характерны периодические перестройки метаболизма, индуцируемые флуктуирующими абиотическими факторами среды (температура, соленость, доступность кислорода, химическое загрязнение). В результате сдвигов в функционировании биохимических регуляторных систем, сопровождающиеся, как правило, либо активацией процессов генерирования оксирадикалов, либо снижением уровня компонентов с антиоксидантной активностью, возрастает опасность развития окислительного стресса. Не исключена вероятность, что выживать в таких условиях обитания гидробионтам способствует хорошо развитая антиоксидантная система. Поэтому, нагрузки, которые периодически испытывает антиоксидантная система под влиянием экстремальных факторов, в условиях хронического воздействия металлов могут оказаться чрезмерными и привести к вспышке свободнорадикального окисления со всеми соответствующими деструктивными последствиями.

В хронологическом отношении накопление пероксидов и дезорганизация в составе основных компонентов АО системы может быть наиболее ранним этапом развития всей совокупности событий, приводящих организм к окислительному стрессу с последующим летальным исходом. Расшифровка биохимических механизмов, лежащих в основе патологических сдвигов, повышает обоснованность и надежность прогнозирования экологических последствий загрязнения гидросферы и грамотного использования биологических ресурсов океана. Тем не менее, имеющиеся в литературе сведения пока не позволяют судить об универсальности и распространенности показателей окислительного стресса в биомониторииге загрязнения морской среды.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1. Разработать метод для оценки общего антиоксидантного потенциала биологической системы; ч

3. В экспериментальных условиях оценить степень воздействия аноксии -реоксигенации и аккумуляции тяжелых металлов на биохимические показатели окислительного стресса и охарактеризовать роль антиоксидантной системы у двустворчатых моллюсков в экстремальных условиях;

5. Выявить взаимосвязь изменения уровня индивидуальных компонентов и антиоксидантной системы в целом с количеством продуктов ПОЛ в тканях моллюсков, обитающих в акваториях зал. Петра Великого с различной степенью загрязнения.

Решение этих задач способствуют применению показателей окислительного стресса в качестве адекватных биомаркеров в оценке загрязнения прибрежных морских акваторий.

Научная новизна.

Впервые дана комплексная характеристика антиоксидантной системы массовых видов дальневосточных двустворчатых моллюсков.

Выявлена высокая чувствительность отдельных антиоксидантов к воздействию неблагоприятных факторов среды, в частности к тяжелым металлам и аноксии.

Заложены теоретические и практические основы применения биохимических маркеров окислительного стресса в диагностическом и прогностическом мониторинге морской среды.

Практическое значение работы.

Использование результатов при выборе научно-обоснованных критериев рационального природопользования и оценки допустимой нагрузки для морских прибрежных экосистем. Защищаемые положения.

1. В основе механизмов действия экстремальных факторов среды лежит окислительный стресс, что выражается в накоплении продуктов перекиспой деструкции липидов и снижением антиоксидантного потенциала организма;

2. Для оценки воздействия неблагоприятных факторов среды на гидробионтов предлагается универсальный биохимический индикатор состояния антиоксидантной системы (ИАА), отражающий предрасположенность организма к окислительному стрессу. Апробаиия работы.

Результаты и основные положения диссертации были представлены и обсуждены на Международных конференциях: «Прибрежное рыболовство -XXI век, 2001» (Южно-Сахалинск, 2001), «Современные проблемы океанологии шельфовых морей России» (Ростов-на-Дону, 2002), Ocean 2003. Marine Technology and Ocean Science Conference (2003), PRIMO 12 (Florida, 2003), «Биотехнология - охране окружающей среды» (Москва, 2004), «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), Sixth ЮС/ WESTPAC International Scientific Symposium Challenges for Marine Science in the Western Pacific (Hangzhou, China, 2004), «Mollusks of the Notheastern Asia and Nothern Pacific: Biodiversity, Ecology, Biogeography and Faunal History» (Vladivostok, 2004), «Current problems of aquatic toxicology» (Borok, Russia, 2005), «Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий» (Владивосток, 2006), «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006); Международный симпозиум Экология 2006» (Солнечный Берег, Болгария, 2006), Всероссийской конференции с участием специалистов из стран ближнего и дальнего зарубежья «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2002); 5-й региональной конференции «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии» (Владивосток, 2002), VII Дальневосточной молодежной школе конференции по актуальным проблемам химии и биологии МЭС ТИБОХ (Владивосток, 2003); Региональной школе-семинаре молодых ученых, аспирантов и студентов «Анализ современного состояния и перспективы развития регионов Дальнего Востока», (Биробиджан, 2003); Конференции молодых ученых Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН. (Владивосток, 2001).

Публикации По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Довженко, Надежда Владимировна

169 ВЫВОДЫ

1. Предложен и апробирован в экспериментальных и полевых условиях новый метод количественного определения защитного аптиоксидантного потенциала биологической системы (на примере морских двустворчатых моллюсков).

2. Выявлены видовые и тканевые особенности в содержании отдельных антиоксидантов и уровне интегральной антирадикальпой активности у ряда дальневосточных видов морских двустворчатых моллюсков. Наиболее высокий уровень активности антиоксидантной системы и отдельных ее компонентов отмечен для эврибионтного моллюска М. kurilensis и зарывающегося в грунт G. yessoensis.

3. Установлено, что в основе механизмов повреждающего действия аноксии и аккумуляции тяжелых металлов (па примере Cd и Си) в тканях М. kurilensis и А. broughtonii лежит окислительный стресс, который сопровождается образованием продуктов окислительной деструкции липидов и резким снижением уровня интегральной аптирадикальной активности.

5. Выявлена взаимосвязь между уровнем интегральной аптирадикальной активности и количеством продуктов перекисного окисления, а также содержанием отдельных антиоксидантов (глутатиона) в тканях двустворчатых моллюсков, собранных из мест с различной степенью антропогенной нагрузки.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Довженко, Надежда Владимировна, Владивосток

1. Аникиев В.В., Перепелица С.А., Шумилин Е.Н. Оценка влияния антропогенных и природных источников на пространственное распределение тяжелых металлов в донных осадках залива Петра Великого, Японское море // Геохимия. 1993. № 9. С. 1328-1340.

2. Арзамасцев И.С., Яковлев Ю.М., Евсеев Г.А., Гульбин В.В., Клочкова Н.Г., Селин Н.И., Ростов И.Д., Юрасов Г.И., Жук А.П., Буяновский А.И. Атлас промысловых беспозвоночных и водорослей Дальнего Востока России. Владивосток: Изд-во «Аванте». 2001. 192 е.;

3. Атлас двустворчатых моллюсков дальневосточных морей России // Сост. С.В. Явнов; Науч. ред. С.Е. Поздняков // Атласы промысловых и перспективных для промысла гидробионтов дальневосточных морей России. Владивосток: Дюма. 2000. 168 с.

4. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг // Соросовский Образ. Журн. 2001. Т. 7. №4. С. 21-28.

5. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1985. 158 с.

6. Ващенко М.А. Загрязнение залива Петра Великого Японского моря и его биологические последствия // Биология моря. 2000. Т. 26. № 3. С. 149— 159.

7. Ващенко М.А., Жадан П.М. Нарушение развития потомства морского ежа как показатель загрязнения среды // Экология. 2003. № 6. С. 459-465.

8. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах // М.: Наука. 1972. 242 с.

9. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965. 374 с.

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

11. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. JL: Гидрометеоиздат. 1979. 375 с.

12. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Экология и проблемы комплексного глобального мониторинга // Комплексный глобальный мониторинг Мирового океана: Тр. I Междунар. Симпоз. Таллин, 1983 г. JL: Гидрометеоиздат. 1985. Т. 1. С. 19-48.

13. Итоги науки и техники. Биофизика. Под ред. Владимирова Ю.А., Анизова О.А., Деева А.И. ВИНИТИ. 1986 М.: 91. Т.29.

14. Кавун В.Я., Шулькин В.М. Изменение микроэлементарного состава органов итканей двустворчатого моллюска Crenomytilus grayanus при акклиматизации в биотопе, хронически загрязненном тяжелыми металлами // Биол. моря. 2005. Т. 31, № 2. С. 123-128.

15. Карнаухов В.Н. О роли каратиноидов в формировании липофусцина и адаптации клеток животных к недостатку кислорода // Цитология. 1973в. Т. 15. №5. с. 538-542.

16. Карнаухов В.Н. Роль моллюсков с высоким содержанием каротиноидов в охране окружающей среды от загрязнения. Пущино, 1978. 73 с.

17. Карнаухов В.Н. Биологические функции каратиноидов. М.: Наука, 1988. 296 с.

18. Крепе Е.М., Тюрин В.А., Горбунов Н.В. и др. Активация перекисного окисления липидов при миграционном стрессе у горбуши: возможный механизм адаптации // Докл. АН СССР, 1986. Т. 286, № 4. С. 1009-1012.

19. Лукьянова О.Н. Молекулярные биомаркеры. Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 2001. 196 с.

20. Лукьянова О.Н., Шмидт Т.Я. Каротиноиды морских беспозвоночных при действии загрязнения // Биол. моря. 1993. № 2. С. 92-101.

21. Лутаенко К.А. Фауна двустворчатых моллюсков Амурского залива (Японское море) и прилегающих районов // Бюллетень Дальневосточного малакологического общества. Владивосток. Дальнаука. 2002. Вып. 6. С. 5-61.

22. Магомедов С.К., Ченышов В.И. О роли антиокислителей при перестройке осморегуляторных механизмов рыб // Биоантиокислители. Труды МОИП, М.: Наука, 1975. Т. LII. С. 79-81.

23. Мишин В.М., Ляхович В.В. Множественные формы цитохрома Р-450. Новосибирск. Наука. 1985. С. 182.

24. Никаноров A.M., Жулидов А.В., Покаржевский А.Д. Биомониторинг тяжелых металлов в пресных экосистемах // Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 144 с.

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

26. Одум Ю. Экология. Т. 1. М.: Мир, 1986. 328 с.

27. 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. 39-45.

28. Патин С.А. Загрязнение Мирового океана и его биопродуктивность // Биологические ресурсы гидросферы и их использование. Биологические ресурсы Мирового океана. М.: Наука, 1979. С. 208-230.

29. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: Добро и зло // Соросовский Образ.

30. Журн. 1996. №3. С. 2-10. Супрунович А.В., Макаров Ю.Н. Культивируемые беспозвоночные: мидии, устрица, гребешки, раки, креветки. Киев: Изд-во Наукова Думка, 1990. 196 с.

31. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982. 280 с.

32. Фридович И. Свободнорадикальные механизмы повреждения липидов и их значение для клеточных мембран // Свободные радикалы в биологии (Ред. У. Прайор), М.: Мир, 1979. С. 272-314.

33. Хочачка П., Сомеро Д. Стратегия биохимической адаптации (Ред. Крепе Е.М.), М.: Мир, 1977.398 с.

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

35. Христофорова Н.К., Шулькин В.М., Кавун В.Я., Чернова Е.Н. Тяжелые металлы в промысловых и культивируемых моллюсках залива Петра Великого. Владивосток: Дальнаука, 1993. 296 с.

36. Цыбань А.В. Научное обоснование программы комплексного экологического мониторинга океана (программа МОНОК) // Продуктивность и охрана морских и пресных вод: Труды Всесоюз. гидробиол. об-ва. Из-во «Наука». 1989. Т. 29. С. 79-94.

37. Челомин В.П. Экотоксилогические аспекты биоаккумуляции кадмия (на примере двустворчатых моллюсков): Автореферат доктор, дисс. Владивосток, 1998. 23 с.

38. Челомин В.П., Бельчева Н.Н., Захарцев М.В. Биохимические механизмы адаптации мидии Mytilus trossulus к ионам кадмия и меди // Биол. моря, 1998. Т. 24, № 5. С.319-325.

39. Шулькин В. М. Оценка загрязнения металлами реки Туманной и прилегающих морских вод // Экологическое состояние и биота юго-западной части залива Петра Великого и устья реки Туманной. Владивосток. Дальнаука. 2000.Т. 1., с.76-85.

40. Шулькин В. М. Металлы в экосистемах морских мелководий // Владивосток. Дальнаука. 2004. 279 с.

41. Шулькин В.М., Кавун В.Я., Ткалин А.В., Пресли Б.Дж. Влияние концентрации металлов в донных отложениях на их накоплениемитилидами Crenomytilus grayanus и Modiolus kurilensis II Биология Моря. 2002. Т. 28, № 1. С. 53-60

42. Aksnes A., Njaa L.R. Catalase, glutathione peroxidase and superoxide dismutase in different fish species // Сотр. Biochem. Physiol. 1981. Vol. 69b. P. 893-896.

43. АН M.M., Shukla G.S., Srivastava R.S., Mathur N., Chandra S.V. Effects of vitamin E on cadmium-induced locomotor dysfunctions in rats // Vet. Hum. Toxicol. 1993. Vol. 35. P. 109-111.

44. Amiard-Triquet C., Berthet В., Metayer C., Amiard J.C. Contribution to the ecotoxicological study of cadmium, copper and zinc in the mussel Mytilus edulis II. Experimental study //Mar. Biol. 1986. Vol. 92. P. 7-13.

45. Araujo G.M.N., Silva C.B., Hasson-Voloch A. Comparison of the inhibitory effects of mercury and cadmium on the creatine kinase from Electrophorus electricus II Int. J. Biochem. Cell Biol. 1996. Vol. 28. № 4. P. 491-497.

46. Bannister W.H., Wood E.J. // Сотр. Biochem. Physiol. 1971. Vol. 40. P. 7-18.

47. Barclay L.R.C. The cooperative antioxidant role of glutathione with a lipid-soluble and water-soluble antioxidant during peroxidation of liposomes initiated in the aqueous phase and in the lipid phase// J. Biol. Chem. 1988. Vol.263. N31. P.16138-16142.

48. Bay S.M., Greenstein D.J., Szalay P., Brown D.A. Exposure of scorpionfish (Scorpaena guttata) to cadmium: biochemical effects of chronic exposure // Aquatic Toxicol. 1990. Vol. 16. P. 311 -320.

49. Beloqui О., Cederbaum A. Preventation of microsomal production of hydroxyl radicals, but not lipid peroxidation, by the glutathione-glutathione peroxidase system//Вiochem. Pharmacol. 1986. Vol.35. N16. P.2663-2669.

50. Besten P.J., Bosma P.T., Herwig H.J., Zandee D.J., Voogt P.A. Effects of cadmium on metal composition and adenylate energy charge in the star Asterias rubens L. // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1991. Vol. 21. P. 112117.

51. Blackstock J. Biochemical metabolic regulatory responses of marine invertebrates to natural environmental change and marine pollution // Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev., Ed. by M. Barnes, Aberdeen Univ. Press, 1984. Vol. 22. P. 263313.

52. Blum D.C., Fridovich I. Enzymatic defenses against oxygen toxicity in the hydrothermal vent animals Rift a pachyptila and Calyptogena magnified // Archs. Biochem. Biophys. 1984. Vol. 228. P. 617-620.

53. Braddon S.A., Mcllvaine C.M., Balthrop J.E. Distribution of GSH and GSH cycle enzymes in black sea bass (Centropristis striata) II Сотр. Biochem. Physiol. 1985. Vol. 80b. P. 213-216.

54. Bremner I., Beattie J.H. Metallothionein and trace minerals // Ann. Rev. Nutr. 1990. Vol. 10. P. 63-83.

55. Buege J.A., Aust S.D. Microsomal lipid peroxidation // In: Methods in Enzymology. Academic Press. N.Y. 1978. V. 52. P. 302-310.

56. Campbell S.A. Seasonal cycles in the carotenoid content in Mytilus edulis II Marine Biology. 1969. V. 4. P. 227-232.

57. Canesi L., Ciacci C., Piccoli G., Stocchi V., Viarengo A., Gallo G. In vitro and in vivo effects of heavy metals on mussel digestive gland hexokinase activity:the role of glutathione // Compar. Biochem. Physiol. 1998. Vol. 120C. P. 261268.

58. Canli M., Stagg R.M. The effects of in vivo exposure to cadmium, copper and zinc on the activities of gill ATPases in the Norway lobster, Nephrops norvegicus //Archiv. Environ. Contam. Toxicol. 1996. Vol. 31. P. 494-501.

59. Carpene E., George S.G. Absorption of cadmium by gills of Mytilus edulis (L.) // Mol. Physiol. 1981. Vol. 1. P. 23-34.

60. Cassini A., Tallandini L., Favero N., Albergoni V. Cadmium bioaccumulation studies in the freshwater molluscs Anodonta cygnea and Unio elongatulus II Сотр. Biochem. Physiol. 1986. Vol. 84C. P.35-41.

61. Chan H.M. Accumulation and tolerance to cadmium, copper, lead and zinc by the green mussel Perna viridis II Mar. Ecol. Prog. Ser. 1988. Vol. 48. P. 295-303.

62. Chandran R., Sivakumar A., Mohandass S., Aruchami M. Effect of cadmium and zine on antioxidant enzyme activity in the gastropod Achatina filica // Compar. Biochem. Physiol. 2005. Vol. 140C. P. 422-426.

63. Chelomin V.P., Belcheva N.N. The effect of heavy metals on processes of lipid peroxidation in microsomal membranes from the hepatopancreas of the bivalve mollusc Mizuhopecten yessoensis II Сотр. Biochem. Physiol. 1992. Vol. 103C. № 2. P. 419-422.

64. Chelomin V.P., Bobkova E.A., Lukyanova O.N., Chekmasova N.M. Cadmium-induced alterations in essential trace element homoeostasis in the tissues of scallop Mizuhopecten yessoensis II Сотр. Biochem. Physiol. 1995. Vol. 110. № 3. P. 329-335.

65. Chou S.T., McAuliffe C.A., Sayle B.J. Reactions of the tripeptide, glutathione, with divalent cobalt, nickel, copper and palladium salts // J. Inorg. Nucl. Chem. 1975. Vol.37. P.451-454.

66. Cossu С., Doyotte A., Babut M., Exinger A., Vasseur P. Antioxidant biomarkers in freshwater Bivalves, Unio tumidus in response to different contamination profies of aquatic sediments // Ecotox. Environ. Safety. 2000. Vol. 45. № 2. P. 106-121.

67. Czeczuga B. The presence of carotenoids in some invertebrates of the antarctic coast// Сотр. Biochem. Physiol. 1981. Vol. 69b. P. 611-615.

68. Davies J.F., Kratzer T.W. Fate of environmental pollutants // Water Environ. Res. 1996. Vol. 68, №4. P. 737-755.

69. De Almeida E., De Almeida Marques S., Klitzke C.F., Bainy A., De Medeiros M., Di Mscio P., De Melo Loureiro A. DNA damage in digestive gland and mantle tissue of the mussel Perna perna И Сотр. Biochem. Phys. 2003. Vol. 135C.P. 295-303.

70. De Groot H., Littauer H. Hypoxia, reactive oxygen, and cell injury // Free Radical Biol. Med. 1989. Vol. 6. P. 541-551.

71. Depledge M.N., Aagaard A., Gyorkos P. assessment of trace metal toxicity using molecular, physiological and behavioural biomarkers // Mar. Biol. Bullet. 1995. Vol. 31. P. 19-27.

72. Dickhut R.M., Gustafson K.E. Atmospheric inputs of selected polycyclic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls to Southern Chesapeake Bay // Mar. Pollut. Bull. 1995. V. 30, P. 385-396.

73. Di Giulio Induces of oxidative stress as biomarkers for environmental contamination. In: Mayes M.A., Barrons M.G. (Eds.) // Aquat. Toxicol and RiskAssesm. 1991. Vol. 14. P. 15-31.

74. Eisler R. Trace Metal Concentrations in Marine Organisms. Oxford: Pergamon

75. Fridovich I. Overview: biological sources of 02* // Methods in Enzymology. 1984. V. 105. P. 59-61.

76. Garcia Martinez P., O'Hara S., Winston G.W., Livingston D.R. Oxyradical generation and redox cycling mechanisms in digestive gland microsomes of the common mussel, Mytilus edulis L. // Mar. Environ. Res. 1989. Vol. 28. P. 271-274.

77. Gabbott P.A. Developmental and seasonal metabolic activities in marine mollusks // Mollusca. Ed. by P. Hochachka. Vol. 2, N.Y.: Acad. Press, 1983. P. 165219.

78. Goodwin T.W. The biochemistry of the carotenoids. 2-nd ed. London, New York.

79. Vol. 2. Animals. 1984. 224 p. Greenberg C.S., Gaddock P.R. Rapid single-step membrane protein assay // Clin.

80. Chem. 1982. Vol. P. 1725-1726. Halliwell В., Arouma O.I. DNA damage by oxygenderived species. Its mechanism and measurement in mammalian systems //FEBS Lett. 1991. V. 281. P. 9-19.

81. Halliwell В., Gutteridge J.M.C. Oxygen toxicity, oxygen radicals, transition metals and disease // Biochem. J. 1984. V. 219. P. 1-14.

82. HamerD.H. Metallothionein//Ann. Rev. Biochem. 1986. Vol. 55. P. 913-951.

83. Hatcher E.L., Chen Y., Kang Y.J. Cadmium resistance in A549 cells correlates with elevated glutathione content but not antioxidant enzymatic activities// Free Radical Biology & Medicine, 1995. Vol.19. N 6. P.805-812.

84. Hoare K., Beaumont A.R., Davenport J. Variation among populations in the resistance of Mytilus edulis embryos to copper: adaptation to pollution // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1995. V. 120. P. 155-161.

85. Holman R.H. Spectrophotometric studies of the oxidation fats. VIII. Coupled oxidation of carotene // Arch. Biochem. 1949. Vol. 21. P. 54-57.

86. Hussain Т., Shukla G.S., Chandra S.V. Effects of cadmium on superoxide dismutase and lipid peroxidation in liver and kidney of growing rats: in vivo and in vitro studies // Pharmacol. Toxicol. 1987. Vol. 60. № 5. P. 355-358.

87. Jamall I.S., Smith J.C. Effects of cadmium on glutathione peroxidase, superoxide dismutase, and lipid peroxidation in the rat heart: a possible mechanism of cadmium cardiotoxicity // Toxicol. Appl. Pharmacol. 1985. Vol. 80. P. 33-42.

88. Janssen H.H., Scholz N. Uptake and cellular distribution of cadmium in Mytilus edulis II Mar. Biol. 1979. Vol. 55. P. 133-141.

89. Jenkins K.D., Sanders B.M. Relationships between free cadmium ion activity in seawater, cadmium accumulation and subcellular distribution, and growth in polychaetes//Environ. Health Persp. 1986. Vol. 65. P. 205-210.

90. Jones D.P., Aw T.Y., Shan X. Drug metabolism and toxicity during hypoxia // Drug Metab. Rev. 1989. Vol. 20. P. 247-260.

91. Jorgenssen K., Skibsten L.H. Carotenoid scavenging of radicals // Z. Lebensm. Unters. Forsch. 1993. Vol. 196. P. 423-429.

92. Kadiiska M., Serbinova E., Stoichev Ts. Influence of the multiple administration of salts of some heavy metals on the ascorbate-dependent peroxide oxidation of lipids // Eks. Med. Morfol. (Bulgaria), 1986. Vol. 25. № 1. P. 20-23.

93. Kadiiska M., Stoichev Ts., Serbinova E. Effect of heavy metal salts on hepatic monooxygenases after subchronic exposure // Archiv. Toxicol. (Supply), 1985. Vol. 8. P. 313-315.

94. Kadiiska M., Stoichev Ts., Serbinova E. Influence of the multiple administration of salts of some heavy metals on the NADPH-dependent peroxide oxidation of lipids // Eks. Med. Morfol. (Bulgaria), 1984. Vol. 23. № 3. P. 123-126.

95. Kang Y.-J., Enger M.D. Glutathione is involved in the early cadmium cytotoxic response in human lung carcinoma cells// Toxicology, 1988. Vol.48. P.93-101.

96. Karnaukhov V.N., Milovidova N.Y., Kargopolova I.N. On a role of carotenoids in tolerance of sea molluscs to environment pollution // Сотр. Biochem. Physiol. 1977. Vol. 56a. P. 189-193.

97. Karnauhov V.N. Carotenoids: recent progress, problems and prospects // Сотр. Biochem. Physiol. 1990. V. 95B, № 1. P. 1-21.

98. Kiningham K., Kasarskis E. Antioxidant function of metallothioneins // The Journ. of Trace Elem. in Exper. Med. 1998. Vol. 11. P. 219-226.

99. Klein D., Sato S., Summer K.H. Quantification of oxidized metallothionein in biological material by a Cd saturation method // Analit. Biochem. 1994. Vol. 221. P. 405-409.

100. Kosower N.S., Kosower E.M. The glutathione status of cells // Int. Rev. Cytol. 1978. Vol. 54. P. 109-160.

101. Manduzio H., Monsinjon Т., Rocher В., Lebouienger F., Galap C. Characterization of an inducible isoform of the Cu/Zn superoxide dismutase in the blue mussel Mytilus edulis II Aquat. Toxicol. 2003. Vol. 64. P. 73-83.

102. Maoka Т., Yokoi S., Matsuno T. Comparative biochemical studies of carotenoids in nine species of cephalopoda // Comp.Biochem.Physiol. 1989. Vol. 92b. P. 247-250.

103. Marigomez J.A., Ireland M.P. Accumulation, distribution and loss of cadmium in the marine prosobranch Littorina littorea L. // Sci. Total Environ. 1989. Vol. 78. P. 1-12.

104. Mates J.M., Sanchez-Jimenez F. Antioxidant enzymes and their implications in patophysiological processes // Frontiers in Bioscience. 1999. Vol. 4. P. 339345.

105. Meister A. On the biochemistry of glutathione // Glutathione Centennial. Molecular perspectives and clinical implications. Eds. Taniguchi N. et al. San Diego, Academic Press, 1989. P. 3-22.

106. Mitchelmore C.L., Birmelin C., Livingstone D.R., Chipman J.K. Detection of DNA strand breaks in isolated mussels {Mytilus edulis) digestive gland cells using the "Comet" assay // Ecotoxicology and Environmental Safety. 1998. Vol. 41. P. 51-58.

107. Mitchelmore C.L., Hyatt S. Assessing DNA damage in cnidarians using the Cometassay // Mar. Environ. Res. 2004. Vol. 58. P. 707-711. Moore M.N. Cellular responses to pollutants // Mar. Pollut. Bull. 1985. V. 16. P. 134-139

108. Nimmo D.R., Bahmen L.H., Ricky R.A., Sheppard J.M., Wilson A.C. Jr. Mysidopsis bahia. An Estuarine Species Suitable for Life Cycle Toxicity Tests to Determine the Effects of a Pollutant // Aquatic Toxicology and

109. Hazard Evaluation. Eds. by Mayer E.L., Hamerlin J.L., American Society for Testing and Materials. 1977a. P. 107-106.

110. OBrien P., Salacinski H.J. Evidence that the reactions of cadmium in the presence of metallothionein can produce hydroxyl radicals // Arch. Toxicol. 1998. Vol. 72. P. 690-700.

111. О Connor T.P. national distribution of chemical concentration in mussels and oysters in the USA // Mar. Environ. Res. 2002. Vol. 53. P. 117-143.

112. Olivier F., Ridd M., Klumpp D. The use of transplanted cuitured tropical oysters (Saccostrea commercialis) to monitor Cd levels in North Queensland coastal waters (Australia) // Mar. Poll. Bull. 2002. Vol. 44. P. 1051-1062.

113. Pannunzio Т., Storey K. Antioxidant defenses and lipid peroxidation during anoxia stress and aerobic recovery in the marine gastropod Littorina littorea // J. Exper. Mar. Biol. Ecol. 1998. Vol. 221. P. 277-292.

114. Paoletti F., Aldinuccio D., Mocali A., Carparrini A., 1986. A sensitive spectrophotometric method for the determination of superoxide dismutase in tissue extracts. Anal. Biochem. 154, 526-541.

115. Partali V., Tangen K., Liaanen-Jensen S. Carotenoids in food chain studies. III. Resorption and metabolic transformation of carotenoids in Mytilus edulis (edible mussel) // Сотр. Biochem. Physiol. 1989. Vol. 92b. P. 239-246.

116. Perez U., Jmenez В., Delgado W., Rodriguez-Sierra C. Heavy metals in the false mussel Mytilopsis domingensis from two tropical estuarine lagoons // Bull. Envir. Cont. Tox. 2001. Vol. 66. P. 206-213.

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

118. Postal W.S., Vogel E.J., Young C.M., Greenaway F.T. The binding of copper(II) and zinc(II) to oxidized glutathione// J. Inorg. Biochem. 1985. Vol.25. P.25-33.

119. Posthuma L., Straalen N.M. Heavy metal adaptation in terrestrial invertebrates: a review of accurrence, genetics, physiology and ecological consequences // Сотр. Biochem. Physiol. 1993. Vol. 106C. P. 11-38.

120. Prakash N.T., Rao K. Modulations in antioxidant enzymes in different tissues of marine bivalve Perna viridis during heavy metal exposure // Molec. Cell. Biochem. 1995. Vol. 146. P. 107-113.

121. Rabenstein D.L., Guevremont R., Evans C.A. Metal complexes of glutathione and their biological significance// Metal Ions in Biological Systems, Ed. by Sigel H., 1989. Vol.9, N. Y.: Marcel Dekker. P.103-141.

122. Radi A.R., Matkovics B. Effects of metal ions on the antioxidant enzyme activities, protein contents and lipid peroxidation of carp tissues // Сотр. Biochem. Physiol. 1988. Vol. 90C. P. 69-72.

123. Ramos-Martinez J.I., Bartolome T.R., Pernas R.V. Purification and properties of glutathione reductase from hepatopancreas of Mytilus edulis L. // Сотр. Biochem. Physiol. 1983. Vol. 75b. P. 689-692.

124. Rana S.V.S., Kumar A. Significance of lipid peroxidation in liver injury after heavy metal poisoning in rats // Curr. Sci. (India), 1984. Vol. 53. № 17. P. 933-934.

125. Regoli F. Total oxyradical scavenging capacity (TOSC) in polluted and translocated mussels: a predictive biomarker of oxidative stress // Aquatic Toxicol. 2000. V. 50. P. 351-361.

126. Regoli F., Gorbi S., Frenzilli G., Nigro M. et al. Oxidative stress in ecotoxicology: from the analysis of individual antioxidants to a more integrated approuch // Mar. Env. Res. 2002. Vol. 54. P. 419-423.

127. Regoli F., Hummel H., Amiard-Triquet C., Larroux C., Sukhotin A. Trace metal and variations of antioxidant enzymes in Arctic bivalve populations // Environ. Contain, and Toxicol. 1998. Vol. 35. P. 594-601.

128. Regoli F., Nigro M., Orlando E. Lysosomal and antioxidant responses to metals in the Antarctic scallop Adamussium colbecki // Aquatic Toxicol. 1998a. V. 40. P. 375-392.

129. Regoli F., Principato G., Bertoli E., Nigro M., Orlando E. Biochemical characterization of the antioxidant system in the scallop Adamussium colbecki, a sentinel organism for monitoring the Antarctic environment // Polar Biol. 1997. Vol. 17. P. 251-258.

130. Regoli F., Winston G.W. Quantification of total oxidant scavenging capacity of antioxidants for peroxynitrite, peroxyl radicals, and hydroxyl radicals // Tox. and Appl. Pharm. 1999. Vol. 156. P. 96-105.

131. Regoli F., Winston G.W., Mastrangelo V. et al. Total oxyradical scavenging capacity in mussel Mytilus sp. as a new index of biological resistance to oxidative stress. Chemosphere, 1998. V. 37, P. 2773-2783.

132. Reischl E. High sulfhydryl content in Turtle erythrocytes: is there a relation with resistance to hypoxia // Сотр. Biochem. Physiol. 1986. Vol. 85B. № 4. P. 723-726.

133. Reisch D.J., Oshida P.S., Mearns A.J., Ginn T.C. Effect of pollution on marine organisms // Water Environ. Res. 1996. Vol. 68. № 4. P. 784-796

134. Reznick A.Z., Packer L. Oxidative damage to proteins: spectrometric method for carbonyl assay // Method of enzymol. 1994. Vol. 233. P. 357-363.

135. Ribera D., Narbonne J.F., Daubeze M., Michel X. Characterization, tissue distribution and sexual differences of some parameters related to lipid peroxidation in mussels// Mar. Environ. Res. 1989. Vol. 28. P. 279-283.

136. Ribera D., Narbonne J.F., Michel X., Livingston D.R., O'Hara S. Responses of antioxidants and lipid peroxidation in mussels to oxidative damage exposure //Сотр. Biochem. Physiol. 1991. Vol. 100C. P. 177-181.

137. Richards M.P. Recent developments in trace element metabolism and function: role of metallothionein in copper and zinc metabolism // J. Nutr. 1989. Vol. 119. P. 1062-1070.

138. Rittschof D., McClellan-Green P. Molluscs as multidisciplinary models in environment toxicology // Mar. Pollut. Bull. 2005. Vol. 50. P. 369-373.

139. Robinson W.E., Ryan D.K. Transport of cadmium and other metals in the blood of the bivalve mollusc Mercenaria mercenaria II Mar. Biol. 1988. Vol. 97. P. 101-109.

140. Roesijadi G. Metallothioneins in metal regulation and toxicity in aquatic animals (Review) // Aquat. Toxicol. 1992. Vol. 22. P. 81-114.

141. Romeo M., Bennani N., Gnassia-Barelli M., Lafaurie M., Girard J.P. Cadmium and copper display different responses towards oxidative stress in kidney of sea bass Dicentrarchus labrax II Aquat. Toxicol. 2000. Vol. 48. P. 185-194.

142. Shen Y., Sangiah S. Na+, K+-ATPase, glutathione, and hydroxyl free radicals in cadmium chloride-induced testicular toxicity in mice // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1995. Vol. 29. P. 174-179.

143. Shugart L.R. DNA damage as a biomarker of exposure // Ecotoxicology. 2000. Vol. 9. P. 329-340.

144. Sies H. Oxidative stress: oxidants and antioxidants. London: Academic Press Limited. 1991.650 р.

145. Singh N.P., McCoy M.T., Tice R.R., Schneider E.L. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells // Experimental Cell Res. 1988. Vol. 175. P. 184-91.

146. Singhal R.K., Anderson M.E., Meister A. Glutathione, a first line of defence against cadmium toxicity//FASEB J. 1987. Vol.1. N3. P.220-223.

147. Simkiss K., Mason A.Z. Cellular responses of molluscan tissues to environmental metals//Mar. Env. Res. 1984. Vol. 14. P. 103-118.

148. Sole M., Porte C., Albaiges J. The use of biomarkers for assessing the effects of organic pollution in mussels // The Sci. Total Environ. 1995. V. 159. P. 147153.

149. Stauber J.L., Florence T.M. Mechanism of toxicity of ionic copper and copper complexes to algae // Mar. Biol. 1987. Vol. 94. P. 511 -519.

150. Stien X., Percic Ph., Gnassia-Barelli M., Romeo M., Lafaurie M. Evaluation of biomarkers in caged fishes and mussels to assess the quality of waters in a bay of the NW Mediterranean Sea // Envir. Poll. 1998. Vol. 99. P. 339-345.

151. Stohs S. J., Bagchi D. Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions // Free Rad. Biol. Medic. 1995. Vol. 18. № 2. P. 312-336.

152. Storey K.B. Oxidative stress: animal adaptations in nature Brasil // J. Med. Biol. Res. 1996. V. 29. P. 1715-1733.

153. Suteau P., Narbonne J-F. Preliminary data on PAH metabolism in the marine mussel M. galloprovincialis from Arcachon Bay, France // Mar. Biol. 1988. Vol. 98. P. 421-425.

154. Tappel M.E., Chaudiere J., Tappel A.L. Glutathione peroxidase activities of animal tissues // Сотр. Biochem. Physiol. 1982. Vol. 73b. P. 945-949.

155. Thomson E.A., Luoma S.N., Johansson C.E., Cain D.J. Comparison of sediments and organisms in identifying source of bioavailable trace metal contamination //Water Res. 1984. Vol. 18. № 6. P. 755-765.

156. Tkalin A.V., Belan T.A., Shapovalov E.N. The state of the marine environment near Vladivostok, Russia // Mar. Pollut. Bull. 1993. V. 26. № 8. P. 418-422.

157. Tkalin A.V., Lishavskaya T.S., Shulkin V.M. Radionuclides and trace metals in mussels and bottom sediments around Vladivostok // Mar. Pollut. Bull. 1998. V. 36. №7. P. 551-554.

158. 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. V. 92. № 1. P. 73-78.

159. Tkalin A.V., Samsonov D.P., Lishavskaya T.S., Chernik G.V. New data on organochlorine distributions in the marine environment near Vladivostok // Mar. Pollut. Bull. 2000. V. 40. № 10. P 879-881.

160. Tribble D.L., Jones D.P. Oxygen dependence of oxidative stress. Rate of NADPH supply for maintaining the GSH pool during hypoxia // Biochem. Pharmac. 1990. Vol.39. P. 729-736.

161. Viarengo A. Biochemical effects of trace metals // Mar. Pollut. Bull. 1985. Vol. 16. №4. p. 153-158.

162. Viarengo A. Heavy metals in marine invertebrates: mechanisms of regulation and toxicity at the cellular level // CRC Crit. Rev. Aquat. Sci. 1989. Vol. 1. P. 295-317.

163. Viarengo A., Burlando В., Ceratto N., Panfoli I. Antioxidant role of metallothioneins: a comparative overview // Cellular and Molecular Biology. 2000. Vol.46 (2). P. 407-417.

164. Viarengo A., Burlando В., Giordana A., Bolognesi C., Gabrielides G. Networking and expert-system analysis: next frontier in biomonitoring // Mar. Environ. Res. 2000. Vol. 49. P. 483-486.

165. Viarengo A., Canesi L., Pertica M., Livingston D.R. Seasonal variations in the antioxidant defence systems and lipid peroxidation of the digestive gland of mussels // Сотр. Biochem. Physiol. 1991b. Vol. 100C. № 1-2. P. 187-190.

166. Viarengo A., Canesi L., Pertica M., Livingston D.R., Orunesu M. Age-related lipid peroxidation in the digestive gland of mussels: the role of the antioxidant defence systems // Experientia, 1991a. Vol. 47. P. 454-457.

167. Viarengo A., Canesi L., Pertica M., Mancinelli G., Accomando R., Smaal A. Orunesu M. Stress on stress response: a simple monitoring tool in the assessment of a general stress syndrome in mussels // Mar. Environ. Res. 1995. Vol.39. P. 245-248.

168. Viarengo A., Canesi L., Pertica M., Poli G., Moore M.N., Orunesu M. Heavy metal effects on lipid peroxidation in the tissues of Mytilus galloprovicialis Lam. // Сотр. Biochem. Physiol. 1990. Vol. 97C. P. 37-42.

169. Viarengo A., Marro A., Marchi В., Burlando B. Single and combinated effects of heavy metals and hormones on lysosomes of haemolymph cells from the mussel Mytilus galloprovincialis II Mar. Biol. 2000. Vol. 137. P. 907-912.

170. Viarengo A., Pertica M., Canesi L., Biasi F., Cecchini G., Orunesu M. Effects of heavy metals on lipid peroxidation in mussel tissues // Mar. Environ. Res. 1988. Vol. 24. P. 355-359.

171. Watling H.R. Accumulation of seven metals by Crassostrea gigas, Crassostrea margaritacea, Perna perna and Choromytilus meridionalis // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1983. Vol. 30. P. 317-322.

172. Wayner D.D.M., Burton G.W., Ingold K.U. The antioxidant efficiency of vitamin E is concentration-dependent // Biochem. Biophys. Acta. 1986. Vol. 884. P. 119-123.

173. Wenning R.J., Di Giulio R.T. Microsomal enzyme activities, superoxide production, and antioxidant defenses in ribbed mussels (Geukensia demissa) and wedge clams (Rangia cuneata) II Сотр. Biochem. Physiol. 1988a. Vol. 90C. P. 21-28.

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

175. Widdows J. Combined effects of body size, food concentration and season on the physiology of Mytilus edulis II J. Mar. Biol. Ass. U. K. 1978. Vol. 58. P. 109124.

176. Winston G.W., Di Giulio R.T. Pro-oxidant and antioxidant mechanisms in aquqtic organisms//Aquatic Toxicol., 1991, V. 19, P. 137-161.

177. Winston G.W., Livingston D.R., Lips F. Oxygen reduction metabolism by the digestive gland of the common marine mussel Mytilus edulis II J. Exp. Zool. 1990. Vol. 255. P. 296-308.

178. Wright D.A. Trace metal and major ion interactions in aquatic animals// Mar.

Информация о работе

Довженко, Надежда Владимировна
кандидата биологических наук
Владивосток, 2006
ВАК 03.00.16

Диссертация

Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы