Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Степень сопряженности морфофункциональных нарушений в жабрах и в паренхиматозных органах карпа (Cyprinus carpio L. ) под влиянием солей ртути и меди

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Степень сопряженности морфофункциональных нарушений в жабрах и в паренхиматозных органах карпа (Cyprinus carpio L. ) под влиянием солей ртути и меди"

Р Г 6 ОД ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИНСТИТУТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ

г и и:ол ть (вниро)

На правах рукописи

МОХАМЕД Ахмед Сайед Ахмед

УДК: 597-1-044; 597-11; 597-1-05.

СТЕПЕНЬ СОПРЯЖЕННОСТИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ В ЖАБРАХ И В ПАРЕНХИМАТОЗНЫХ ОРГАНАХ КАРПА jCypTinus carpió L.) ПОД ВЛИЯНИЕМ СОЛЕЙ РТУТИ И МЕДИ

Специальность 03.00.10 - Ихтиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена на кафедре ихтиологии и гидробиологии Астраханского технического института рыбной промышленности и хозяйства.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук

проф. В.Ф.Зайцев.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук.

проф. Ю.Г.Симаков кандидат биологических наук Е.В.Микодина

Ведущая организация: Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (КАСПШРХ)

/С / М

Защита диссертации состоится " ' ^ " / _ 1994 года

в "Ю30" часов на заседании специализированного совета Д117-01-02 во Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Адрес: 117140, Москва, ул. Верхняя Красносельская, д. 17а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИРО

Автореферат разослан "_"_ 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук Астафьева A.B.

Актуальность работы. В общей проблеме загрязнения водоемов существенное место в исследованиях продолжают занимать вопросы, связанные с миграцией тяжелыми металлами. Как известно, основными источниками загрязнения экосистем металлами являются металлургические комбинаты, рудообогатительные фабрики, химические комбинаты по производству металлорганических и других соединений, а также рассеивание металлов при сжигании твердого и жидкого топлива. Интенсивность включения металлов в технологическую схему постоянно возрастает как за счет роста промышленных мощностей, так и в связи с развитием новых технологий. К сожалению, интенсивность загрязнения всегда опережает эффективность очистных сооружений, предотвращающих снижение количества выброса тяжелых металлов в природную среду. Несмотря на то, что при проектировании новых предприятий в проекты закладывают блоки по очистке атмосферных выбросов и сточных вод, загрязнение воздушного и водного бассей-но металлами предотвратить полностью в обозримой перспективе не представляется возможным. Следовательно, еще многие годы общество будет вынуждено осуществлять затраты на мониторинг за миграцией металлов в природе и, в частности, в водных экосистемах.

В настоящее время оценка качества природных вод без анализа количественного содержания в них основных тяжелых металлов не отвечает требованиям многих водопотребителей и прежде всего рыбного хозяйства. В связи с пуском и дальнейшей эксплуатацией Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) были проведены наблюдения, которые показали, что в течение нескольких лет в дельте реки Волги концентрация тяжелых металлов, в том числе ртути и меди,

составляло 4-10 ПЦК. Однако мониторинг не ограничивается уровнем

о

металлов в воде, поэтому анализу подвергаются и дачные осадки, и гидробионты. особенно промысловые виды. Успешный систематический контроль за качественными показателями водоема в современных условиях возможен лишь при условии постоянного совершенствования методов контроля с использованием новейшей приборной техники и главное научных достижений. Один из самых сложных видов монито-

ринга - это биомониторинг, содержанием которого являются методы биоиндикации районов загрязнения. Именно с этой точки зрения мы рассматриваем цель и задачи данной работы.

Целью работы являлось сравнительное изучение негативного влияния ртути и меди на рыб в зависимости от уровня их накопления и от времени хронического действия.

В соответствии с этим были выдвинуты следующие задачи:

1. Установить динамику материальной кумуляции ртути и меди во внутренних органах рыб в условиях беспрерывной хронической интоксикации в концентрациях, приближенных к фоновым в дельте реки Волги.

2. Выявить направленность и характер зависимости качественного уровня ряда биохимических и гематологических показателей состояния организма рыб от времени действия и концентрации ионов ртути и меди в воде.

3. Определить возможность проявления форм неспецифического иммунного дефицита в организме рыб в условиях хронического' действия ртути и меди.

4. На основе сопоставительного анализа изучить зависимость патологических изменений в организме рыб от уровня накопления ртути и меди.

5. Изучить характер и степень патогистологических изменений во внутренних органах и жабрах рыб по мере увеличения концентраций ртути и меди в воде и времени их хронического действия.

Научная новизна работы. Впервые исследуется динамика материальной и функциональной кумуляции ртути и меди в условиях длительной интоксикации (6 месяцев) в растворах элементов, концентрация которых на уровне природного фона в воде реки Волги. Установлено, что накопление ртути и меди в органах рыб различается как по характеру, так и по степени кумуляции, накопление ртути носит фазный характер, а количественный уровень на порядок превышает таковой по меди. Накопление меди имеет нарастающий характер

в зависимости от времени действия. Самый высокий уровень накопления металлов отмечен в жабрах, в печени и кишечнике.

Установлено, что тяжесть патологических изменений в жабрах и паренхиматозных органах развиваются одновременно с последующей гибелью рыб. На фоне необратимого патоморфогенеза в крови, жабрах, паренхиматозных органах рыб зарегистрированы адаптационно-приспособительные реакции. В жабрах эти реакции выражались в образовании недифференцированных элементов и увеличении количества железистых клеток. В селезенке встречается много мелких, фолликулов, указывающих на усиление кроветворения. Компенсаторные реакции в крови выражались в виде увеличения количества иммуноглобулинов, каталазной активности, лимфоцитоза.

Практическое значение. В процессе экспертизы рыбохозяйствен-ных водоемов, биомониторинга и установления причин массовой гибели рыб под влиянием металлов в качестве одного из основных биотестов рекомендуется патогистологический анализ внутренних органов и жаберного аппарата. Этот тест позволяет по тяжести патологии определить время действия металлов.

Результаты патогистологического анализа при токсикозах металлами вполне возможно использовать в систематике по определенным еидэм нозологии, по крайней мере для промысловой ихтиофауны.

В научном аспекте представляет интерес дальнейшее изучение иммунного дефицита у рыб под влиянием металлов.

Апробация. Материалы диссертации докладывались ежегодно на Ученом Совете АТИРПХ в ходе обучения в аспирантуре. Материалы докладывались на научных конференциях Астрыбвтуза. На заседании Ученого Совета АТИРПХ с докладом для рекомендации дисссертации к защите.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы.

Объем. Диссертация состоит из введения, литературного обзо-

ра, 3 глав, заключения, выводов и рекомендаций. Объем -/2$ страниц машинописного текста, из них иллюстраций 30 страниц (14 таблиц, 20 рисунков). Список используемой литературы содержит 9)0 наименований из них на иностранных языках.

1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследования проводили в лабораторных условиях. Для изучения хронического действия использовали нитрат ртути и сульфат меди в концентрациях 0,002; 0,02 и 0,005; 0,05 мг/л соответственно в пересчете на ионы металлов. Опыты проводили в трех повторностях.Для растворов солей металлов брали водопроводную воду, предварительно отстоенную в течение суток. Контролем служила та же вода, но без внесения солей металлов.

Испытания проводили на карпах (сеголетки), которых получали на Чаганском рыбоводном заводе Астраханской области. Рыбу в опыте и в контроле содержали в аквариумах емкостью 50 литров. Ежедневно в течение 6 месяцев рыб кормили комбикормом. Для поддержания оптимального уровня растворенного кислорода воду постоянно аэрировали с помошью микрокомпрессоров. Один раз в сутки измеряли температуру воды.

Один раз в неделю воду в аквариумах меняли с возобновлением испытуемых концентраций металлов. До смены воды проводили гидрохимический анализ, по общепринятым методикам (Отраслевой стандарт ...... 1981; Лукьяненко, Карпович, 1989). Измеряли количество кислорода, PH-среды, свободной углекислоты, сульфатов, нитритного и аммонийного азота.

В процессе наблюдений регистрировали количество погибших рыб. Через каждые два месяца рыбу в количестве по 5 экземпляров из опытных и контрольных аквариумах брали на анализ. С этой целью брали кровь, где определяли количество эритроцитов, лейкоцитов в камере Горяева, активность каталазы после соответствующей реакции измеряли по оптической плотности раствора на приборе КФК-2-(Cohen, 1974), уровень мочевины гипохлоритным методом (Голиков,

1970), также определили фагоцитарную активность (ФА), фагоцитарный индекс (ФИ) известными в литературе методами (Козинок и др., 1987; Лукьяненко, 1989).

Кроме того, приготавливали мазки крови по Романовскому, на которых в ходе микроскопирования описывали патологию всех форменных элементов. На отдельных мазках после окраски зеленым фотопрочным определяли лизосомально-катионные белки нейтрофилов и по степени окраски оценивали уровень активности нейтрофилов Шакаре-вич, 1988; Валедская, 1990 а,б, 1991). Наконец, в крови определяли общее количество иммуноглобулинов (Воловенко, 1975).

Для изучения характера и тяжести патогистологических изменений брали пробы жабр, печени, почек и селезенки. Гистологические препараты приготавливали по общепринятым методикам (Ромейс,1953).

Весь опытный материал сравнивали с контролем, а данные количественного анализа обрабатывали биостатистическими методами (Плохинский, 1970). Достоверность различий между опытом и контролем определяли по критерию Стыюдента.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ.

2.1. Количественная характеристика материальной кумуляции ртути и меди во внутренних органах и тканях рыб.

Действие металлов заметно повлияло на стереотип поведения рыб. У отдельных особей подопытных рыб спустя 2 месяца наблюдали снижение двигательной и пищевой активности с последующей утратой оборонительной реакции и плавательной способности. Все клинические признаки предшествовали гибели рыб, число которых за время опыта с ртутью составило 14, ас медью 12 экземпляров.

Все показатели гидрохимического анализа в течение опытов находились на уровне нормативных требований.

С увеличением концентрации ртути в воде уровень накопления ее в органах рыб на один, на два порядка больше, чем в контроле. Спустя 2 месяца после начала опыта в жабрах, в печени, в кишечни-

Г|

- О -

ке, в мышце и в чешуе контрольных рыб количество ртути составило 0,38; 0,88; 0,39; 0,49; О,£5 мг/кг, оставаясь примерно на том же уровне и в другие сроки экспозиции. При концентрации ртути в воде 0.002 мг/л максимальный уровень накопления ее наблюдали в конце опыта ( 6 месяцев i ив соответствующих органах он составил 6,92; 11,98; 7,12: 3.00; 2,56 мг/кг. В максимальной концентрации ртути 0,02 мг/л кумуляция ее в органах рыб носила фазный характер. Максимальный уровень накопления ее отмечен спустя 4 месяца и в соответствующих органах он составил 50,03; 56,91; 46.49; 22,40; 14,78 мг/кг (табл. 1). Приведенные данные показывают, что наибольшей сорбционной способностью к ртути обладают жабры, печень и кишечник.

По уровню кумуляции медь значительно отличается от ртути. В соответствующих органах контрольных рыб через 6 месяцев количество меди составило 1,10; 4,97: 2,28; 1,52; 1,54, в опыте при концентрации меди 0,005 уровень накопления равен 1,63; 11,06; 4,00; 2,28;1,92, а при максимальной концентрации 0,05 мг/л кумуляция меди достигла самого высокого уровня и составила 3,92; 29,18; 7,54; 3,38; 3,48 мг/кг (табл. 2).

Во времени уровень накопления меди в одних органах носил фазный характер, в других нарастающий. При концентрации элемента в воде 0,005 мг/л количество меди во времени увеличивалось в печени и в мышце, а в остальных органах и тканях увеличение в первые 4 месяца сменялось падением уровня ее кумуляции спустя 6 месяцев.

При максимальной концентрации меди в воде 0,05 мг/л уровень ее накопления со временем увеличивался в жабрах, в печени и мышце спины. В кишечнике эта зависимость наблюдалась в первые 2 срока опыта ( 2 и 4 месяца ), а через 6 месяцев уровень меди несколько уменьшился. В чешуе динамика накопления меди существенно не изменялась .

Сравнивая сорбционную способность органов к меди, наблюдаются различия по сравнению с ртутью. В порядке убывания удерживания меди внутренние органы располагаются в следующий ряд:печень, ки-

Таблица 1

Результаты статистической обработки динамики накопления ртути в ткани и внутренние органах карпа в зависимости от ее концентрации и времени действия, (п=5)

Экспо- Концен- концентрация ртути (иг/кг сырого веса)

гроцшг ыт/л Жабры Печень Кишечник, Мьшпщ Чешуя

й & о и Конт . 0.38 ± 0.07 0.88 ± 0.09 0.39± 0.06 0.49 ± 0.11 0.35 ± 0.05

0.002 2.79 ± 1.04 2.15 ± 0.38 5,40 ± 1.83 1.37 ± 0.42 2.30 ± 0.62

0.02 28.43 ± 12.5+ 32.62 ± 8.40 25.41 ± 13.53 11.32 ± 2.33 16.57 ± 6.09

I) СГ Конт . 1.16 ± 0.33 1.38 ± 0.16 0.78 i0.ll 0.37 ± 0.13 0.32 ± 0.15

К о и д 0.002 3.27 ± 0.53 5.99 ± 1.10 5.04 ± 0.38 1.за ± 0.32 1.16 £ 0.22

ча- 0.02 50.03 ± 6.8В 56.91 ± 6.97 46.43 ± 11.85 22.40 ± 3.52 и. 78 ± 3.45

га и Я Конт . 0.47 ± 0.27 0.20 ± ОЛО 0.10 ± 0.07 ■ 0.02 ± 0.01 0.02 ± 0.01

Я О и 0.002 6.92 ^ 1.63 11.98 ± 3.81 7.12 ± 2.77 3.00 ± 0.80 2.56 ± 0.77

Я «о 0.02 34.36 ± 6.07 30.79 ± 7.15 39.05 ± 3.44 10.99 ± 2.95 7.54* ± 1.00

Таблица 2

Результаты статистической обработки динамики накопления меди б ткан» и внутренних органах карпа в зависимости от ее концентрации и времени действия, (п=5)

Экспозиция Концентрации мг/л концентрация меди (иг/кг сухого веса)

Жабры Печет. Кшшшннк Ыьшщы Чешуя

2 месяца Конт . 0.005 0.05 1.34 ± 0.10 1.81 ± 0.37 3.27 ± 0.36 4.10 ± 0.46 10.36 ± 2.34 25.52 ± 3.92 2.56 ± 0.35 5.52 ± 0.31 9.84 ± 1.55 1.22 + 0.11 П 1.94 ± 0.31 2.20 ± 0.18 2.11 ± 0.20 3.23 ± 0.41 3.72 + 0.30

4 месяца Копт . 0.005 0.05 1.57 ± 0.32 1.92 ± 0.34 3.6В ± 1.34 5.37 ± 0.19 10.72 ± 2.65 20.01 ± 4.49 2.30 ± 0.16 3.90 ± 0.73 11.98 ± 3.73 1.65 ± 0.13 1.71 ± 0.56 1.95 ± 0.12 1.75 ± 0.07 1.81 £ 0.29 3.16 ± 0.42

6 месяцев Конт . 0.005 0.05 1.10 ± 0.02 1.63 ± 0.04 3.92 ± 0.63 4.97 ± 0.37 11.06 ± 0.69 29.18 ± 5.01 2.28 ± 0.17 4.00 ± 0.29 7.54 ± 0.42 1.52 ± 0.17 2.28 ± 0.32 3.3В ± 1.06 1.54 ± 0.08 1.92 ± 0.12 3.46 ± 1.10

шечник. жабры, мышцы, чешуя. Различия между металлами к накоплению их в органах,главным образом наблюдаются в жабрах, в печени и в кишечнике.

Таким образом, ртуть по уровню накопления значительно превосходит кумуляционный эффект меди. Характер накопления ртути меняется в зависимости от ее концентрации в воде. При минимальной концентрации ее уровень накопления нарастает со временем, а при максимальной концентрации кумуляция ртути носит фазный характер. Кумуляция меди, как это показано выше, в печени и в мышце со временем увеличивалась при обеих концентрациях металла, а в остальных органах уровень накопления изменялся в зависимости от времени действия и от концентрации меди в воде опытных акваоиумов.

ЛОЖНО СК^а-Тб ■xjnof

Оставляя некоторые детали в стороне,/ ртуть совершенно определенно обладает более выраженным эффектом накопления в органах и тканях рыб, чем медь.

2.2. Особенности динамики активности каталазы и количества е

моч^ины в крови карпов под влиянием ртути и меди.

В крови подопытных рыб под влиянием ртути активность каталазы всегда была выше, чем в контроле. В крови контрольных рыб в течение шести месяцев величина каталазной активности почти не изменялась и через два месяца составила 0,109, а через 4 месяца -0,106, через 6 месяцев-0,111, в опыте при концентрации ртути в воде 0.002 мг/л активность фермента в соответствующие сроки рав-нялось-0,146; 0,162; 0,173, а при концентрации металла 0,02 мг/л активность каталазы почти не отличалась от опыта в минимальной концентрации ртути и составляла-0,144; 0,168; 0,171 мг/мин. Данные анализа показали, что каталазнач активность почти не зависит от концентрации ртути в воде, но находится в прямой зависимости от времени действия (табл. 3).

В опыте с медью каталазная активность по своему количественному уровню та?; же была Еыше, чем в контроле. Так в соответствующие сроки действия меди уровень активности каталазы в контроле

Таблица 3

Результаты статистической обработки динамики активности каталаэы (ыг/иин) под влиянием ртути в зависимости от се концентрации и времени действия ,(п=5) .

Экспозиция Концентрация мг/л М т <7 СУ (%) 1 ь Р

я) В" Конт , 0.1096 0.010 0.020 18.57

и <У ф а счг 0.002 0.1467 0.017 0.035 23.79 2.05 < 0.05

0.02 0.1443 0.008 0.016 11.25 2.90 > 0.05

« ПГ Конт , 0.1067 0.010 0.021 19.42

м о щ я 0.00 2 0.1625 0.0 21 0.042 26.06 2.64 > 0.05

0.02 0.1683 0.017 0.035 20.60 3.41 > 0.01

м 4) Я" Конт . 0.1112 0,011 0.023 20.40

и о и а со 0.002 0.1739 0.022 0.044 25.16 2.85 > 0.05

0.02 0.1733 0.014 0.02В 16.42 3.72 > 0.01

Таблица 4 Результаты статистической обработки динамики активности каталаэы (иг/мин) под влиянием меди в зависимости от ее концентрации и времени действия ,(п=5) .

Экспозиция Концентрация иг/ л М т 0" СУ (%) 1 р

а у Конт . 0.1534 0.015 0.029 19.07

о ч 0.005 0.1840 0.009 0.017 9.2-9 2.02 < 0.05

СЧ2 0.05 0.1931 0.012 0.023 12.05 2.37 > 0.05

9" ■ Конг . 0.0975 0.009 0.017 17.40

а Ф Я 0.005 0.1527 0.011 0,022 14, оа 4.50 > 0.01

0.05 0.13Э6 0.022 0.043 30.85 2.03 < 0,05

Я д Конт . 0.1831 0.011 0.022 13.63

н V Ф Я (О 0.005 0.2110 0.017 0.035 16.45 2.60 > 0,05

0.05 0.1973 0.014 0.02В 14.17 2.14 < 0.05

составлял 0,153; 0,097; 0,163, в опыте в обеих концентрациях меди 0,005; 0,05 мг/л активность фермента составила 0,18; 0,152; 0,211 и 0,193; 0,139; 0,197 мг/мин.,соответственно (табл. 4).

Таким образом, по сравнению с контролем, увеличение активности каталазы наблюдали в опыте с обоими металлами. Этот факт свидетельствует об отсутствии различий в механизме действия ртути и меди. Как известно, среди теплокровных животных уровень активности каталазы находится в обратной зависимости от количества эритроцитов, и, что самое главное, устойчивость организма животных прямо зависит от каталазной активности. В следующей главе при-6e.%eHbi данные о динамике эритроцитов, количество которых в опыте всегда было меньше, чем в контроле.

На этом основании увеличение активности каталазы в крови подопытных рыб можно твердо рассматривать в качестве компенсаторно-приспособительной реакции, направленной на сопротивляемость рыб негативному влиянию металлов.

Отрицательное влияние токсикантов нередко вызывает нарушение в обмене веществ,- что отражается в виде увеличения в крови вредных метаболитов; перекисных соединений, аммиака, кетонов, альдегидов и других " шлаков ". По результатам настоящей работы действие ртути и меди вызвало повышенное (по сравнению с контролем) содержание мочевины.

Так в контроле по мере увеличения экспозиции количество мочевины в крови составило через 2 месяца 0,008, через 4 месяца 0.004, через 6 месяцев 0,002 мг % в соответствующие сроки анализа в опыте при концентрации ртути в воде 0,002 мг/л количество мочевины равнялось 0,016; 0,012; 0,004, а при концентрации ртути 0,02 мг/л уровень мочевины составил 0,022; 0,024; 0,015 мг % (таблица 5).

Более заметное снижение количества мочевины почти до уровня в контроле наблюдалось при концентрации ртути 0,002 мг/л. Основной вывод заключается в том, что обе концентрации ртути оказывают негативное влияние на рыб, лишь минимальная концентрация 0,002 мг/л, по-видимому, Слизка к безопасной.

Таблица 5

Результаты статистической обработки динамики уровня мочевины

(ыг%) в крови карпа епод влиянием ртути в зависимости от ее концентрации и времени действия ,(п=5) .

Экспозиция Концентрации мгул М m (±) СУ CV (%) t Р

cd В" Конт . 0.0097 0.002Ö 0.0039 45.35

и и Qi 0.002 0.0167 0.0020 0.0039 23.39 2.23 < 0.05

. 0.02 0.0220 0.0041 0.0002 37.17 3.29 > 0.05

Л Я" Конт . 0.0040 0.0008 0.0012 30.77

И О <и я 0.002 0.0127 0.0050 0.0100 79.36 1.92 < 0.05

0.02 0.0240 0.0023 0.0047 19.46 9.26 > 0.001

А Ф er Конт . 0.0026 0.0010 0.0019 67.76

W с; <D 0.002 0.004В 0.0007 0.0014 28.43 1.89 < 0.05

О 0.02 0.015S 0.0014 0.D02S 17.03 В. 51 > 0.001 -

Таблица 6

Результаты статистической обработки дпнаиики уровня мочевины (шг%) в крови карпа под влиянием ыеди в зависимости от ее концентрации и времени действия ,(п=5) .

Экспозиция Концентрации ыг/'л М ш сэ а CV (Я) t Р

«а Я" Конг . 0.0105 0.001В 0.0035 33.35

я О а.1 Я 0.005 0.0163 0.0018 0.0035 21.46 2.62 > 0.05

с^ 0,05 0.0156 0.0012 0.0024 15.43 2.76 > 0.05

а ег 0? о <и а Конг . 0.С025 0.0008 0.0017 66.51

0.005 0.0203 ' 0.0025 1 0.0057 27.91 6.72 > 0.001

0.05 0.0220 0.0015 0.0029 13.29 12.95 > 0.001

я о; ег Конг . 0.0025 0.0006 0.0012 48.08

<у •и 0.005 0.0073 0.0012 0.0025 33.77 3.90 > 0.01

со 0.05 0.0188 0.0033 о.ооее 35.03 5.44 > 0.001

В работе с медью через 2, 4, 6 месяцев уровень мочевины в крови контрольных рыб составил 0,010; 0,002; 0,002 при концентрации меди 0,005 мг/л количество мочевины в соответствующие сроки анализа равнялась 0,016; 0,020; 0,007 а при концентрации 0,05 мг/л равнялось 0,015; 0,022; 0,018 мг % (табл. 6).

Так, под влиянием меди характер динамики мочевины в крови рыб мало чем отличался от такового в опыте с ртутью. Постоянно наблюдалось увеличение количества мочевины в опыте по сравнению с контролем.

2.3. Изменение гематологических и иммунологических показателей под влиянием ртути и меди.

Некоторые клетки крови рыб, например, лимфоциты, моноциты, эозинофилы имеют морфологическое сходство с такими же клетками высших позвоночных животных. Тромбоциты и некоторые виды миелоид-ного ряда весьма специфичны для рыб ( Калашникова, 1981).

В периферической крови рыб всегда присутствуют молодые клетки различной зрелости, что, по мнению упомянутого выше автора, связано с интраваскулярным кроветворением. Кроме этого, у рыб кровь может носить и лимфоцвдный и миелоидный характер.

По данным гематологического анализа настоящей работы в крови подопытных рыб количество эритроцитов и лейкоцитов по сравнен™ с контролем заметно ниже. Понижение содержания форменных элементов крови в опыте по отношению к контролю наблюдалось во все сроки опыта, через 2, 4, 6 месяцев. В связи с этим для удобства изложения ниже мы приводим результаты анализа полученные спустя 6 месяцев опыта.

Итак, на завершающем этапе эксперимента в крови контрольных рыб спустя 6 месяцев среднее количество эритроцитов составило 1,42 млн/мм3, в опыте при концентрациях ртути 0,002; 0,02 мг/л их число равно 1,33; 0.988 млн/мм3 соответственно. Общее количество лейкоцитов в контроле равнялось 6,6, а в опыте при соответствующих концентрациях ртути 4,0; 3,0 тыс/мм3.

Существенные изменения под действием ртути произошли в лей-коформуле. В крови контрольных рыб преобладали лимфоциты 88,9 %. Среди зрелых гранулоцитов относительно большое количество составляли нейтрофилы - 2,2; доля псевдоэозинофилов и псевдобазофилов составляла по 1,3, а величина молодых миелоидных клеток 4,3 X.

В опыте при концентрации ртути 0,002 мг/л относительно контроля в лейкоформуле увеличенное число лимфоцитов 95, нейтрофилов 2,2, псевдобазофилов 0.8Z, псевдоэозинофилы отсутствовали. Резко уменьшилось число миелоидных форм -0,3, моноцитов 1,5 %. При концентрации ртути 0,02 мг/л изменения лейкоформулы идентичны таковым при минимальной концентрации металла, кроме миелоцитов, доля которых равна 1 %.

Под влиянием меди в обеих концентрациях ее^как и в опыте с ртутью^наблюдали снижение количества эритроцитов и лейкоцитов в течение всего опыта по сравнению с контролем. В лейкоформуле также наблюдалось увеличение доли лимфоцитов, особенно спустя 6 месяцев, до 93 %. Кроме того, среди гранулоцитов увеличивалась доля псевдоэозинофилов, доля остальных гранулярных форм уменьшилась по сравнению с контролем.

Кроме количественной характеристики форменных элементов крови обнаружены серьезные патологические изменения, особенно в эритроцитах.

Эти нарушения под влиянием ртути и меди зависили от их концентраций в воде и усиливались с увеличением экспозиции опыта. В первые 4 месяца действия металлов встречались агглютинированные эритроциты, сами клетки приобретали различную форму и размеры -пойкилоцитоз и анизоцитоз. Цитоплазма нередко вакуолизировалась, отмечалась хромофобия, пикноз ядер.

Все перечисленные изменения через шесть месяцев усилились. Агглютинация преобрела необратимый характер, повсеместно наблюдалась дегенерация и некроз эритроцитов.

Обобщая полученные данные, в красной крови под влиянием обоих металлов развиваются все признаки гипоксии, переходящие в анемию. В белой крови выраженный лимфоцитоз с уменьшением количества

гранулоцитов.

Гематологические данные анализа белой крови указыввают на дефицит клеточного иммунитета. Это подтверждается результатами иммунологического анализа, проведенного нами спустя 2 месяца. За исключением количественного содержания иммуноглобулинов уровень остальных показателей в опыте ниже, чем в контроле.

Так, в контроле лизосомально-катионный тест (ЛКТ), фагоцитарная активность (ФА) и фагоцитарный индекс (ФИ) составили 1,11 усл. ед.; 66,4 Z; 3,24. В опыте при концентрации ртути 0,002 мг/л величина соответствующих показателей равнялась 0,68 усл.ед.; 42,2 Z; 2,5, а при концентрации ртути 0,02 мг/л 0,77 усл.ед.; 44,0%;

О ог, , Of .

Рассматривая иммуноглобулины в качестве гуморального фактора, по нашим данным их количество в контроле составило 0,12, а в опыте при соответствующих концентрациях ртути количество их равно 0,24; 0,21 г Z. Под влиянии меди все показатели изменялись в том-же направлении.

Таким образом гематологические и иммунологические данные свидетельствуют о том, что действие обоих металлов вызывает в крови рыб гипоксию и неспецифический дефицит клеточного фактора иммунитета.

2.4. Патогенез нарушений ео внутренних органах рыб под влиянием ионов меди и ртути.

Соли ртути в малых дозах (0,002 мг/л) при увеличении экспозиции до 6 месяцев вызывают неспецифическую тканевую реакцию жаберного эпителия, что выражается в увеличении числа хлоридных, слизистых клеток, гипертрофии респираторного и активации созревания недифференцированных элементов эпителия жабр. Большие концентрации ртути (0,02 мг/л) вызывают гиперплазию эпителия жабр, расплавление хлоридных клеток, в начале увеличение, а затем некроз слизистых клеток. Это приводит к слущиванию поверхностных

слоев клеток, а в конечном итоге - массовой утечки ионов из жаберного эпителия и гибели рыб.

Под влиянием солей меди в концентрации 0,005 мг/л при экспозиции опыта от 2 до 6 месяцев обнаружены явления слущивания поверхностных слоев респираторного эпителия, гипертрофии респираторного и многослойного эпителия, вплоть до их некроза. При действии более высокой концентрации солей меди (0,05 мг/л) значительно усиливается гипертрофия многослойного эпителия с переходом в гиперплазию, слущивание эпителия и появление участков некроза, гемо- и плазморрагий. Увеличение числа железистых клеток, предохраняющих жабры от воздействия токсикантов, увеличение дифференци-ровки элементов свидетельствуют о развитии адаптированных реакций, препятствующих гибели рыб.

Печень и почки быстро реагируют на влияние различных токсикантов, что проявляется нарушением обмена веществ в них, сосудистыми расстройствами и нарушением структуры органов. При действии ртути в различной концентрации развивается в печени гепагоз с некробиозом гепацитов и межуточной клеточной реакцией, что приводит в итоге к прогрессирующему массивному некрозу печени. Таким образом, тяжесть поражения находится в прямой зависимости от кон-центирации солей ртути. Под влиянием солей меди при увеличении концентрации раствора и экспозиции опыта нарастают явления хронического деструктивного гепатита, проявляющегося в выраженной клеточной инфильтрацией, на фоне дистрофии и некроза гепатоцитов, возникает токсическая дистрофия печени, сопровождающаяся панкрео-некрозом. Следовательно, соли ртути и меди обладают сильным гепа-токсическим действием и являются гепатотропными ядами.

Ткань почек даже в незначительной концентрации ртути - 0,002 мг/л находится в состоянии некротического нефроза, где основным симтомом определяется нарушение почечной гемодинамики. Эти нарушения сводятся к стазу сосудов коркового слоя, в связи с чем в дальнейшем появляются дистрофические некротические изменения эпителия канальцев с разрывами базальной мембраны. Кроме того, в развитии дистрофии и некроза эпителия извитых канальцев играет

- 1У -

роль непосредственное действие на эпителий циркулирующих в крови нефротоксических веществ - солей ртути даже в малой концентрации. При увеличении концентрации и экспозиции опыта в почках развивается гломерулонефриг и почечная недостаточность.

Под влиянием солей меди в концентрации 0,005 мг/л через 2 месяца в почках начинает активно развиваться очаговый фиброплас-тический, через 4 месяца - диффузный гломерулонефрит, через 6 месяцев - хроническая почечная недостаточность и сморщивание почек. При увеличении концентрации меди (0,05 мг/л) через 2 месяца после начала опыта появляется диффузное повреждение мембран капилляров почечных клубочков, сморщивание почечных капсул начинается через 4 месяца, которое достигает через б месяцев терминального гломе-рулонефрита.

Что касается селезенки, то под влиянием солей ртути в концентрации 0,002 мг/л и 0,02 мг/л при различной экспозиции нарастают явления разрушения эритроцитов, которые явно преобладают над регенерацией клеток крови. При действии солей меди в различной экспозиции развиваются признаки атрофии лимфоцидных фолликулов, некроза в реактивных центрах, плазматическое пропитывание стромы, скопления дегенерирующих эритроцитов вплоть до некроза лимфоидных'фолликулов.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Как показали результаты собственных исследований уровень ртути во внутренних органах и тканях карпа, по сравнению с медью, заметно выше. Это согласуется с данными, опубликованными в литературе, где авторы установили, что металлы, кроме ртути, не накапливаются по трофической цепи (Mearns et.al., 1983). По другим материалам зарегистрированы различия концентрирования ртути и меди в донных отложениях Адриатического моря, концентрация ртути составила 9,5, а меди 79 Z (Donazzolo et.al.,1984). Очевидно, концентрирование металлов зависит как от природы субстрата, так от конкретного элемента и его свойств.

Но как бы не различались между собой ртуть и медь по своей способности-накапливаться в организме рыб, степень, характер и направленноять развития токсического эффекта однозначны.

Фактически, по нашим данным, нет такого показателя, который не изменялся бы под влиянием ртути и меди. Однако, некоторые из показателей изменялись в сторону увеличения сопротивляемости организма, что, как известно, классифицируется компенсаторно-приспособительными реакциями. К таким показателям мы относим: увеличение активности каталазы, иммуноглобулинов в крови подопытных рыб, разрастание недифференцированных элементов и увеличение слизистых и хлоридсекретирущих клеток в жабрах.

Другая группа показателей изменялась качественно в сторону снижения сопротивляемости организма рыб. Это прежде всего повышенное содержание (относительно контроля) мочевины в крови, что связано, по нашему мнению, с глубокими патологическими изменениями в почках и печени. Прогрессирующий некроз печени, почечная недостаточность и терминальный гломерулонефрит в итоге приводят к нарушению обмена веществ с увеличением в крови "шлаков" (в наших опытах это мочевины). Складывается определенное мнение, что действие металлов и мочевины суммируется и приводит в итоге к гибели рыб. Это находит свое подтверждение в материалах, опубликованных в печати. Например, допускается роль свободных радикалов в индукции некротических и других патологических изменений (Malins et. al., 1S83).

Гематологические и иммунологические данные настоящей работы, в первую очередь, свидетельствуют о развитии гипоксии, признаками которой является патология эритроцитов. Гипоксический эффект усиливает гепато- и нефротропное действие металлов, а лимфоцитоз, уменьшение доли фагоцитирующих элементов крови, наряду с понижением фагоцитарной активности, фагоцитарного индекса и ЛКТ, как теста, отражающего функциональную активность нейтрофиллов, бесспорно, можно отнести к явлениям неспецифического иммунного дефицита. Но вместе с тем, в иммунной системе срабатывает механизм компенсаторных реакций, что, как уже отмечалось выше, выражалось

- 21 -

в повышении количества иммуноглобулинов.

На фоне всех перечисленных изменений наиболее выраженный токсический эффект проявляется на уровне гистоструктурных нарушений в жабрах, печени, почках и селезенке. Прогрессирующий некроз печени, почечная недостаточность, терминальный гломерулонефрит и некроз слизистых и респираторных клеток через 6 месяцев действия металлов приводит в итоге к гибели подопытных рыб. Именно через 6 месяцев, в организме рыб развиваются необратимые патологические изменения во внутренних органах рыб.

ВЫВОДЫ.

1. Длительное превышение ПДК ртути и меди в 10 и в 5 раз соответственно вызывает у рыб заметное накопление элементов в органах и тканях и сопровождается глубокими патологическими изменениями в жабрах и в паренхиматозных органах с летальным исходом.

2. Изучение динамики кумуляции ртути и меди в органах рыб показало различный характер накопления элементов. Кумуляция ртути увеличивается в середине срока ( 4 месяца) и затем снижается через б месяцев воздействия, оставаясь выше, чем в контроле. Накопление меди нарастает по сравнению с контролем в течение всего срока действия, но уровень кумуляции меди ниже, чем ртути на порядок.

3. Увеличение активности каталазы на фоне устойчивого снижения эритроцитов объясняется компенсаторно-приспособительной реакцией организма в ответ на хроническое действие ртути и меди.

4. Изменение динамики количественного содержания мочевины в крови рыб под влиянием обоих металлов однотипны и, несмотря на снижение ее в конце опыта, количество ее остается на уровне, превышающем таковой в контроле.

5. Повышенное содержание мочевины в крови подопытных рыб, по-видимому, вызывает аддитивный эффект действия с металлами, что негативно отражается на морфофункциональном состоянии клеток крови.

6. Длительная хроническая интоксикация обоими металлами не только снижает общее количество эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови подопытных карпов, но и вместе с тем приводит к ряду патологических изменений, главным образом, в эритроцитах, что классифицируется как гипоксией.

7. Лейкоформула смещается в сторону увеличения агранулярных клеток (лимфоцитоз) и снижения количества гранулоцитов. Явное снижение фагоцитарной активности, фагоцитарного индекса лизосо-мально-катионного теста свидетельствует о негативном влиянии металлов на неспецифические формы иммунитета подопытных рыб. Вместе с тем в иммунной системе происходят процессы компенсаторного характера, что проявлялось в увеличении общего числа иммуноглобулинов.

8. Снижение активности неспецифических форм иммунитета рыб под влиянием ртути и меди тесно связано с нарушениями в гистост-руктуре селезенки.

9. Демонстративные патологические изменения в жабрах, в селезенке, в печени и в почках подопытных рыб следует рассматривать как полифункциональный токсический эффект. Почечная недостаточность, разрушение специализированных клеток и тканей жабр, некроз в печени указывают на расстройство системы осморегуляции, дыхания, кроветворения и детоксикации в организме рыб с летальным исходом.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Саейд М.Д.; Зайцев В.Ф.: Федорова H.H. Влияние ртути на органы кроветворения карповых рыб. //Тез.док. Научно-практической конф. "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений Росии. Астрахань- 1993.

2. Сайед М.А.; Зайцев В.Ф.; Федорова H.H. Влияние солей ртути на паренхиматозные органы карповых рыб. //Изв.Астрах. технич.ин-та рыбной промышленности и хоз-ва вып.2-1994.

Формат 60x84 I/I6

ТОО "Нерей", ВНИРО, I07I40,Москва,В.Красносельская,17

Подписано к печати 28/У1-94г Объем -/,25 п.л.

Заказ /3-/ Тираж 80