Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб

Рощина, Ольга Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб"

На правах рукописи

003493623

РОЩИНА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЧЕРНОМОРСКИХ РЫБ (НА ПРИМЕРЕ МОРСКОГО ЕРША)

Специальность экология-03.00.16

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 4 МАР 2010

Москва, 2010

003493623

Работа выполнена на базе Государственного предприятия «Севастопольский научно-производственный центр стандартизации, метрологии и сертификации» (Севастополь, Украина) и в отделе ихтиологии Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского HAH Украины (ИнБЮМ НАНУ, Севастополь, Украина)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, доцент Руднева И.И., ИнБЮМ HAH Украины

доктор биологических наук, профессор, Филенко Олег Федорович Московский государственный университет им. МБ. Ломоносова

доктор биологических наук Голованова Ирина Леонидовна Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН

Ведущая организация:

Московский государственный университет технологий и управления

Защита диссертации состоится «26» марта в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 501.001.55 при Московском государственном университете им. МБ. Ломоносова по адресу: 119889, г. Москва, Ленинские Горы, д. 1, кор. 12, МГУ им. МБ. Ломоносова, Биологический факультет, ауд. 389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ Автореферат разослан «_»_2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. биол. наук

Н. В. Карташева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время прибрежные морские экосистемы в наибольшей степени подвержены антропогенному прессингу в результате сброса сточных вод промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий. Эта ситуация характерна и для Черноморского региона. Ежегодно сбросы сточных вод на территории Украины составляют около 7000 млрд. м3, большая часть их которых попадает в Черное море. При этом только 60% являются нормативно очищенными (2-й огляд результативность.., 2008). Как следствие в шельфовой зоне концентрируется множество различных загрязнителей (тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, пестициды и другие органические соединения). Это приводит к изменению гидрохимического режима, нарушению эволюционно сложившихся связей между различными компонентами сообщества, развитию процессов эвтрофирования, изменению и уменьшению видового разнообразия ихтиофауны, смене доминирующих видов в сторону малоценных (Овен и др., 2001, Руднева и др., 2005). Учитывая тот факт, что на берегах морей и океанов проживает более 2 млрд. населения планеты (Galloway, 2006), особую актуальность представляет анализ состояния морских акваторий, вовлеченных в хозяйственную деятельность.

Качество морской среды определяется наличием различных загрязнителей в воде, в донных отложениях, в гидробионтах. Химические методы измерения количества ксенобиотиков позволяют установить только их соответствие существующим нормативам, однако реальный биологический эффект не учитывается. В связи с этим возникает потребность в разработке достоверных методов и критериев токсикологического контроля (Моисеенко, 2005, Руднева, 2007).

Известно, что рыбы как верхнее трофическое звено водной экосистемы являются индикаторами загрязнения, по изменению их физиолого-биохимического состояния можно оценить и прогнозировать последствия наличия токсических веществ в воде (Моисеенко, 2005, Руднева, 2007). Существование строгой зависимости между уровнем метаболизма и ферментативной активностью позволяет охарактеризовать статус рыб с помощью молекулярных индикаторов (Shulman et al., 1999). В этом отношении наряду с антиоксидантными ферментами наиболее информативными являются аминотрансферазы (аланин- и аспартатаминотрансфераза), щелочная фосфатаза и альдолаза, активность которых характеризует состояние печени, ее биосинтетическую и детоксикационную функции (Oluah, 1999).

В связи с этим поиск и применение биохимических индикаторов для экотоксикологической характеристики водных объектов является перспективным направлением, позволяющим получить адекватную информацию о состоянии среды по откликам биоты. Одновременно при оценке степени тяжести и прогнозировании негативного воздействия на

организм необходимо учитывать влияние различных биотических и абиотических факторов для более детального понимания механизмов ответных реакций рыб на действие загрязнителей, а также для корректного применения их в мониторинговых программах.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы состояла в изучении влияния природных и антропогенных факторов на активность ферментов аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ), альдолазы и щелочной фосфатазы в сыворотке крови морского ерша Scorpaena porcus L, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя и перспективного в качестве биомонитора морской среды.

В соответствие с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Установить возрастные и половые особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша.

2. Изучить сезонные изменения активности сывороточных ферментов.

3. Исследовать электрофоретический спектр АсАТ в сыворотке крови рыб, обитающих в прибрежной зоне г. Севастополя.

4. Провести сравнительный анализ ферментов в сыворотке крови морского ерша, обитающего в бухтах с различной антропогенной нагрузкой.

5. Определить зависимость между активностью сывороточных ферментов и содержанием токсичных элементов в мышцах рыб.

6. В экспериментальных условиях установить токсические эффекты медьсодержащего пестицида купроксата на морского ерша.

7. Выявить наиболее информативные ферменты - биоиндикаторы физиолого-биохимического состояния рыб и среды их обитания с целью использования в мониторинговых программах.

Связь с научными программами, планами, темами. Исследования проводили в рамках договора № 115 от 01.11.2005 г. о научном сотрудничестве ГТТ «Севастопольский научно-производственный центр стандартизации, метрологии и сертификации» и ИнБЮМ НАНУ, а также работы отдела ихтиологии ИнБЮМ НАНУ по госбюджетной темам НАН Украины «Структурно-функциональные основы биоразнообразия морских сообществ» (№ государственной регистрации 0199U001388) (2002 г.), «Исследование факторов поддержания устойчивости морских экосистем» (№ государственной регистрации 0103U001048) (2003 - 2005 гг.).

Научная новизна полученных результатов. Впервые проведена комплексная оценка влияния физиологических, природных и антропогенных факторов на активность ферментов аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ), альдолазы и щелочной фосфатазы в сыворотке крови морского ерша, обитающего в прибрежной зоне г. Севастополя. Установлены сезонные, возрастные и половые различия активности данных энзимов. Изучен электрофоретический спектр АсАТ в сыворотке крови морского ерша и проведено его сопоставление с активностью. В природных условиях проанализировано влияние комплексного загрязнения акваторий и отдельных

загрязнителей (токсичных элементов) на исследуемые параметры. Показано их модифицирующее действие на половые, возрастные и сезонные особенности активности энзимов. Выявлена зависимость между уровнем накопления токсичных элементов в мышечной ткани морского ерша и ответными реакциями сывороточных ферментов. В экспериментальных условиях исследовано влияние медьсодержащего пестицида купроксата на данные показатели. Обнаружено наличие четкой ответной реакции активности сывороточных ферментов рыб на увеличение уровня меди в среде. Полученные результаты имеют теоретическое значение, так как вносят вклад в понимание механизмов адаптации водных организмов, а также в физиологию, биохимию, экологию и экотоксикологию рыб.

Практическое значение. Результаты работы представляют интерес для разработки мониторинговых программ, в частности для биотестирования и биоиндикации водных объектов с помощью биохимических индикаторов рыб. В настоящее время такой подход широко применяется в странах Европы, что позволяет гармонизировать отечественные разработки со стандартами и директивами Европейского Сообщества.

Критерии анализа состояния рыб, основанные на измерении активности сывороточных ферментов, дают возможность получить адекватную информацию о здоровье популяций гидробионтов в условиях хронического загрязнения морских акваторий и оценить степень риска, прогнозировать и корректировать хозяйственную деятельность, обосновать критерии загрязнения водоемов, разрабатывать мероприятия по их оздоровлению, осуществлять промысловый прогноз.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является самостоятельным научным исследованием. Автором была разработана методология исследования, проведены лабораторные эксперименты, выполнен анализ, обобщение и статистическая обработка полученных результатов, а также сопоставление их с литературными источниками.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всеукраинской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы современного естествознания» (Симферополь, 2003г.), на 2-м съезде токсикологов России (Москва, 2003), на международной конференции «30л Расеш in Maribus» (Киев, 2003), на 6-м Международном симпозиуме «Биологические механизмы старения» (Харьков, 2004), на международной конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань, 2004 г.), на международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), на научно-практической конференции «Экологические проблемы Азово-Черноморского бассейна: вклад Крыма и прилегающих регионов в их решение» (Керчь, 2004), на научной конференции «Заповедники Крыма» (Симферополь, 2005), на конференции молодых ученых по проблемам Черного и Азовского морей «Понт Эвксинский» IV, V (Севастополь, 2005),

на научно-практической конференции «Актуальные вопросы оценки соответствия в условиях интеграции систем управления качеством н безопасностью пищевых продуктов» (Севастополь, 2005), на Всероссийской конференции с участием специалистов из стран Ближнего и Дальнего зарубежья «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005), на II международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной имени И.И. Мечникова «Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация» (Одесса, 2005г.), на международной научно-практической конференции «Проблемы иммунологии, патологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов - 2» (Борок, 2007), на международной конференции «Современные проблемы морской инженерной экологии (изыскания, ОВОС, социально-экономические аспекты)» (Ростов-на-Дону, 2008); на международной конференции «Современные проблемы гидробиологии. Перспективы, пути и методы решения» (Херсон, 2008), на Всероссийской конференции по водной токсикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», на конференции по гидробиологии «Критерии оценки качества вод и методы нормирования антропогенной нагрузки», на школе-семинаре «Современные методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и экосистем в условиях антропогенной нагрузки» (Борок, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 научная работа, в том числе 13 статей, из них 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК России, и 8 тезисов; 16 работ написано без соавторов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 235 источников. Текст иллюстрирован 31 таблицей, 22 рисунками.

ФЕРМЕНТЫ КАК ИНДИКАТОРЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА РЫБ. ВЛИЯНИЕ МЕДИ НА ОРГАНИЗМ РЫБ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

В разделе 1 подробно освещены вопросы о роли ферментов, в том числе сывороточных (аминотрансфераз, альдолазы, щелочной фосфатазы), для оценки физиолого-биохимического статуса рыб. Приведены литературные данные о влиянии физиологических (пол, возраст особей, стадия годового цикла) и экологических (природных и антропогенных) факторов на ферментативную активность. Показаны примеры воздействия различных токсикантов, в том числе тяжелых металлов, на исследуемые параметры. Отдельно рассмотрено влияние меди на организм рыб, в частности на его ферментативные системы. Обсуждаются нерешенные проблемы и перспективы развития данного направления.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследований - морской ерша Scorpaena porcus L, обитающий в прибрежной зоне г. Севастополя.

Рыб отлавливали в бухтах Мартынова и Карантинная (г. Севастополь) с помощью донных ставников в период 2002-2005г.

Согласно данным, полученным отделом санитарной гидробиологии ИнБЮМ HAH Украины (г. Севастополь), Инспекцией по охране Черного и Азовских морей (г. Севастополь), ГП «Крымским региональным научно-производственным центром стандартизации, метрологии и сертификации» (г. Симферополь), районы исследования характеризуются различной экологической обстановкой. Б. Мартынова считается более загрязненной по сравнению с б. Карантинной, хотя она в меньшей степени подвержена непосредственному антропогенному влиянию. Однако в результате изоляции данной акватории и ограниченному водообмену с открытой частью моря многие загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях и служат источником вторичного загрязнения как воды, так и биоты (Игнатьева и др., 2003, Осадчая и др., 2004, Руднева и др., 2008).

В работе использованы морфофизиологические, физико-химические, электрофоретический, токсикологические и статистические методы.

Биологический анализ рыб, включавший измерение общей и стандартной длины, замеры массы рыбы, тушки, гонад и печени, определение пола, стадии зрелости, проводили по общепринятым методикам (Правдин, 1966, Шварц и др., 1968). Возраст рыб определяли по отолитам (Правдин, 1966). Особей группировали по полу, возрасту, учитывали сезонность и местообитание.

Взятие проб проводили утреннее время суток. Кровь у рыб брали из хвостовой артерии при помощи пастеровской пипетки. В индивидуальных образцах сыворотки, полученной методом отстаивания на холоду, активность аминотрансфераз определяли унифицированным колориметрическим методом Ратмана и Френкеля (микрометод), альдолазы - методом В.И.Товарницкого и Е.Н.Волуйской в модификации В.А.Ананьева и В.Р.Обуховой и щелочной фосфатазы - методом Кинга-Амстронга (Иванов и др., 1972). Измерение ферментативной активности осуществляли на спектрофотометре Spekoll -211 (фирма Carl Zeiss, lena Германия) при комнатной температуре, так как исследования пойкилотермных организмов принято проводить в физически адекватных условиях (Хочачка и др., 1977).

Для выявления изоферментного спектра АсАТ использовали вертикальный электрофорез в тонком слое 7% полиакриламидного геля (ПААГ) с последующим гистохимическим окрашиванием (Рекомендации..., 1980).

В мышцах рыб определяли медь атомно-абсорбционным (ГОСТ 3017896, ГОСТ 26931-86) и вольтамперометрическим (MBB 081-12/05-98, MBB 081/12-4631-00) методами в 3-5 повторностях для каждого суммарного образца, полученного от 5- 7 особей.

Изучение влияния медьсодержащего пестицида купроксата на активность исследуемых ферментов в сыворотке крови морского ерша проводили в экспериментальных условиях. Рыб помещали в аэрируемые аквариумы с профильтрованной морской водой из расчета 1 особь на 5 л воды и акклимировали к условиям эксперимента в течение суток. На основании того, что утвержденное на Украине ПДК меди для морской воды составляет 0,001 мг/л, в среду добавляли следующие концентрации купроксата в пересчете на медь: 1 ПДК, 10 ПДК и 100 ПДК. Контролем служили особи, содержащиеся в воде без добавления токсиканта. Образцы крови и мышц отбирали через 1,2 и 3 суток после начала эксперимента.

Сравнительный анализ данных осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты считали достоверными в случае, если р<0,05. С целью выявления зависимости между исследуемыми параметрами рассчитывали коэффициент корреляции для каждой пары значений с помощью стандартной программы "EXCEL". При этом считали, что коэффициентам корреляций 0<г<0,3 соответствует слабая связь, 0,3<к0,5 -умеренная, 0,5<г<0,7 - значительная, 0,7<г<0,9 - сильная (Лакин, 1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В данной главе проведена комплексная оценка влияния совокупности физиологических (пол, возраст особей, стадия годового цикла) и экологических (природных и антропогенных) факторов на биохимические параметры морского ерша, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя. Схема анализа представлена ниже.

1. Влияние физиологических факторов на активность ферментов в сыворотке крови морского ерша

1.1. Электрофоретический анализ сывороточной АсАТ

В связи с существованием определенных генетических различий у особей одной из первостепенных задач исследования явилось изучение элекгрофоретического спектра АсАТ сыворотки крови морского ерша, обитающего в прибрежной зоне г. Севастополя.

Результаты показали, что сывороточная АсАТ морского ерша из данного района является гетерогенной и представлена тремя электрофоретическими типами (рис. 1):

"быстрым" (Р, представленный одной фракцией с КЭф= 0,6); "медленным"^, представленный одной фракцией с Кэф= 0,5); "смешанным'ХРБ, присутствуют обе фракции).

типы в Г Рв

Активность АсАТ 8,38 ±0,92 5,56 ±0,77 3,84±0,92

(мкмоль/час-мл, М ±т)

Рис. 1. Схема электрофоретических типов АсАТ сыворотки крови морского ерша (п= 69)

Особи, обладающие "смешанным" электрофоретическим типом АсАТ, составили большинство в выборке - 75 % от общего количества рыб, в то время как с "быстрым" и "медленным" — 21 и 3,4 % соответственно.

Отдельно проанализированы электрофорегаческие спектры АсАТ ерша из б. Карантинной и б. Мартынова. В обоих районах доминировали особи со "смешанным" типом фермента (72-73 % от общего количества особей), что соответствует общей тенденции. Вероятно, совокупность особей морского ерша из данных бухт является единой.

В ходе исследования выявлены различия активности АсАТ, соответствующей различным электрофоретическим типам. Отмечено последовательное увеличение показателя в ряду РЗ—»Б. Все рассмотренные различия достоверны (р<0,05). У особей, обладающих "смешанным" электрофоретическим типом, активность фермента наименьшая и соответствует среднему значению, которое установлено для морского ерша, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя. Совершенно очевидно, что присутствие обеих фракций обеспечивает наиболее оптимальный уровень активности АсАТ, который необходим для функционирования организма в данных условиях.

1.2. Возрастные особенности активности ферментов

Установлено, что активность сывороточных ферментов (АлАТ, АсАТ и альдолазы) морского ерша подвержена определенным возрастным колебаниям в течение онтогенеза (табл. 1). Возраст отловленных рыб варьировал от 2 до 8 лет. Доминирующая группа представлена 4-летними особями, которая составила 33,7 % от общего количества.

Таблица 1

Возрастная динамика активности ферментов в сыворотке крови морского ерша (мкмоль/час-мл, М ± т)

Возраст, годы АлАТ АсАТ Щелочная фосфатаза

2 (п=б) 1,77 ±0,35 3,10 ±1,53 0,63 ± 0,11

3(п=27) 3,40 ±0Д4* 4,75 ±0,51 0,74 ±0,10

4(п=30) 2,87 ±0,20 4,27 ±0,42 0,82 ±0,25

5 (п=18) 2,85 ±0,28 4,17 ±0,44 1,37 ±0,35

6(п=7) 3,65 ±1,16 3,92 ±0,78 1,95 ±0,15

7-8 (п=2) 2,14 ±0,86 3,08 ±1,03 1,17 ± 0,15**

Примечание: * - различия достоверны по сравнению со значениями 2-летних особей;

** - различия достоверны по сравнению со значениями 6-летних особей (р<0,05); п - количество особей.

Обнаружено значительное увеличение активности аминотрансфераз в сыворотке крови 3-летних ершей, что связано с интенсификацией общего метаболизма организма в связи с началом репродуктивной деятельности. Достигая определенного уровня, данные показатели стабилизируются. С возрастом происходит подавление активности ферментов, что, вероятно, обусловлено снижением обмена. В это же время отмечено подавление коэффициента де Ритиса свидетельствует об увеличении функциональной нагрузки на печень у стареющих особей. В наибольшей степени возрастным изменениям подвержена щелочной фосфатазы (г= 0,62)

Проведен анализ активности сывороточных аминотрансфераз у разновозрастных рыб из каждого района исследования. Следует отметить, что возрастной ряд морского ерша в б. Мартынова уже по сравнению с таковым из б. Карантинной. Возраст доминирующей группы составил 5 лет, а 4-летние особи, преобладающие в б. Карантинной, - только 19,1% от общего количества.

Возрастные изменения активности аминотрансфераз в сыворотке морского ерша, обитающего в обеих бухтах, подвержены общим закономерностям, рассмотренным выше. При этом коэффициент де Ритиса у молодых особей из б. Мартынова снижен приблизительно в 2 раза по сравнению с.таковым у рыб из б. Карантинной. Очевидно, это связано с

более напряженным функционированием организма в условиях большего загрязнения б. Мартынова.

1.3. Половые особенности активности ферментов

Выявлено существование определенных половых особенностей активности ферментов в сыворотке крови морского ерша, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя (табл. 2). Активность АлАТ и щелочной фосфатазы у самок выше по сравнению с таковой у самцов. Для активности АсАТ и коэффициента де Ритиса характерна противоположная тенденция. Обнаруженные различия биохимических параметров самок и самцов, вероятно, определяются их гормональным статусом. В тоже время они могут быть связаны с особенностями накопления ксенобиотиков в гонадах и специфическими физиологическими реакциями разнополых рыб (Schreck et al., 2001). Согласно полученным ранее данным максимальные количества токсикантов аккумулируются в печени и гонадах рыб, что может модифицировать их гормональный статус (Руднева и др., 1994). Обращает на себя внимание и тот факт, что в уловах из обоих районов исследования преобладали самки, которые составили 59-75% от общего количества рыб.

Таблица 2

Половые особенности активности сывороточных ферментов и коэффициент _де Ритиса морского ерша (мкмоль/час-мл, М ± т)_

Показатель Самки (п= 94) Самцы (п= 46)

Щелочная фосфатаза 2,20 ±0,25 1,76 ±0,27

АлАТ 3,27 ±0,31 2,78 ± 0,22

АсАТ 4,15 ±0,29* 5,05 ± 0,47*

Коэффициент де Ритиса 1,27 1,82

Примечание: * - достоверные отличия между самками и самцами (р<0,05); п- количество особей.

При рассмотрении половых особенностей активности ферментов в сыворотке крови особей, обитающих в бухтах Мартынова и Карантинная, выявлены тенденции, согласующиеся с полученными ранее. Однако значения коэффициента де Ритиса как у самок, так и у самцов из б. Мартынова ниже по сравнению с таковыми у особей из б. Карантинной. Очевидно, это связано с большей функциональной нагрузкой на печень рыб из более неблагополучного района обитания. Другими исследователями было показано, что у 2-4-летних самок, а также у 2-3-летних самцов в период покоя масса печени была выше у особей из б. Мартынова (Кузьминова и др., 2008). Это может служить косвенным подтверждением наших предположений.

2„ Влияние эшогичесш факторов на активность ферментов б сыворотке крови морского ерша

2.1. Сезонные особенности активности ферментов

Большинство показателей метаболизма у рыб, в том числе ферментативная активность, характеризуются значительной сезонной изменчивостью. Одним из ключевых факторов, определяющих интенсивность обмена у рыб в течение года, является температура воды (ЗЬи1шап й а!., 1999). На этом основании исследованы изменения активности ферментов в сыворотке крови морского ерша в различные периоды года, учитывая среднюю сезонную температуру воды (рис. 2).

'.'¡Г;!:! кесяа лето осень

»АлАТ ОАсАТ »А.ВД □ Щгло-ш.шфвсфсття —— С

Рис. 2. Активность сывороточных ферментов морского ерша в разные сезоны года (М + ш, АлАТ, АсАТ и АЛД: п= 74, щелочная фосфатаза: п= 139)

Обнаружено значительное увеличение активности АсАТ летом, когда вода в акваториях максимально прогревается (+ 22,5°С). Значения остальных показателей находятся также на достаточно высоком уровне. Следует отметить, что морской ерш относится к группе летне-нерестящихся черноморских рыб с непрерывным типом созревания ооцитов и многопорционным икрометанием. Генеративный рост наблюдается на протяжении всего летнего периода, хотя массовый нерест приходится на июль месяц (Овен, 1976). Таким образом, возрастание активности сывороточных ферментов обусловлено усилением общего метаболизма во время нереста ерша, так как репродуктивный процесс энергоемок и требует значительной доли внутренних ресурсов организма. При этом происходит перераспределение энергетического и пластического материала и соответственно интенсификация процессов кровообращения (ЗЬштап е1 а1., 1999), о чем свидетельствует высокое значение коэффициента де Ритиса в этот период.

Осенью с понижением температуры воды (+18,4°С) установлено снижение активности всех исследуемых ферментов. В то же время в

середине сентября завершается нерест морского ерша (Овен, 1976), происходит прекращение генеративных процессов, а также наблюдается стабилизация роста, уменьшение интенсивности питания, что приводит к снижению уровня общего обмена (БЫтап е1 а1., 1999).

Далее зимой, в связи с падением температуры воды (+7,8°С), метаболизм у рыб понижен, питание прекращено полностью или в значительной мере сокращено, рыбы малоактивны, энергозатраты минимальны, окислительные процессы замедлены (БЬиЬпап е1 а!., 1999). 6 это время отмечено значительное уменьшение активности исследуемых ферментов. Исключение составила активность АлАТ, так как наибольшее ее значение зафиксировано зимой. Известно, что печень является основным депонирующим органом морского ерша, хотя составляет всего 2,5% от массы тела. В ней содержится более 50% всех резервных углеводов и липидов, которые в основном используются при голодании, значительных энергетических тратах зимой (8Ьи1тап & а!., 1999). Повышение активности АлАТ в сыворотке, вероятно, связано с увеличением функциональной нагрузки на печень в данный период. Подтверждением служит снижение коэффициента де Ритиса в зимнее время.

Повышение активности щелочной фосфатазы и альдолазы весной в преднерестовый период морского ерша может быть обусловлено активизацией процессов гаметогенеза, соматического роста, повышением мышечной активности (Эмеретли и др., 2001).

Таким образом, активность исследуемых ферментов в сыворотке крови рыб подвержена сезонным изменениям, обусловленным эволюционно сформированными физиологическими ритмами в течение года. В то же время температура окружающей среды оказывает непосредственное влияние на активность ферментов, активируя или подавляя обмен веществ у рыб. Наиболее чувствительными к температурным колебаниям воды являются АсАТ и коэффициент де Ритиса (г=0,79 и г=0,96, р<0,05 соответственно), в меньшей степени альдолаза и щелочная фосфатаза.

3. Ответные реакции морского ерша на загрязнения среды обитания

3.1. Влияние загрязнения бухт на астнвность ферментов

Как известно загрязнение среды может существенным образом модифицировать естественные процессы в организме рыб, что прежде всего проявляется на молекулярном уровне, в частности на изменении ферментативной активности. В связи с этим проведен анализ особенностей активности ферментов в сыворотке крови морского ерша, обитающего в бухтах, характеризующихся различным уровнем антропогенной нагрузки (б. Мартынова и б. Карантинной) (табл. 3).

Установлено, что летом активность АлАТ выше у рыб из более загрязненного района обитания (б. Мартынова). В зимний период отмечено

подавление активности АсАТ на фоне активации щелочной фосфатазы и альдолазы у ерша из данного района. Как зимой, так и летом значения коэффициента де Ритиса почти в 2 раза ниже у ерша из б. Мартынова по сравнению с таковыми у особей из б. Карантинная (лето 0,97 и 3,44, зима 0,45 и 1,60 соответственно). Выявленные различия, вероятно, связаны с хроническими токсическими нагрузками на печень, как на основной орган детоксикации ксенобиотиков у рыб из более загрязненного района обитания б. Мартынова.

Таблица 3

Сезонная динамика активности ферментов в сыворотке крови морского ерша из б. Мартынова и б. Карантинная (мкмоль/час-мл, М ± т)_

Сезон б. Мартынова (п= 55) б. Карантинная (п= 120)

АлАТ АсАТ АЛД Щелочная фосфатаза АлАТ АсАТ АЛД Щелочная фосфатаза

Зима 2*37*0,51 1,08*0,46 0,69*0,17 2,64 ±0,54 2,49*0,44 2,44*037 0,204*0,06 0,96*0,12

Весна 1,72±0,52 1,68*0,11 - - 1,22*0,22 1,03*0,35 0,538±0,06 334*033

Лето 2,67*0,48 4,45*035* 0,34*0,05 - 1,42*030 4,8810,37* 0305*0,06 3,17*0,58

Осень 1,72*0,43 2,42 ±0,37 - 2,66 ±0,54 1,96*035 2,21*037 0,148*0,02 137±036

Примечание: * - различия достоверны между значениями активности АсАТ летом и

в другие сезоны; п- количество особей.

Ранее было показано, что коэффициент де Ритиса как у самок, так и у самцов из б. Мартынова ниже по сравнению с таковым у рыб из б. Карантинной. Аналогичная тенденция характерна для молодых особей ерша. Более того в данном районе наблюдается сокращение возрастного ряда морского ерша и доминирование в уловах самок. Наши результаты согласуются с данными, полученными другими исследователями. Так у особей из б. Мартынова отмечено возрастание индекса печени и активация антиоксидантных ферментов как в крови, так и в печени (Руднева и др., 2005, Скуратовская, 2005, Кузьминова и др, 2008, Бахтина и др., 2005), а также повышенное содержание токсичных элементов (ТЭ) в тканях (Омельченко, 2005).

На основании корреляционного анализа установлено, что наиболее чувствительными к изменениям условий обитания, не связанным с колебаниями температуры воды, является активность АлАТ, менее чувствительна альдолаза и щелочная фосфатаза. При этом коэффициент де Ритиса, выступая в качестве интегрального показателя, характеризует функциональное статус печени, его изменения, обусловленные как особенностями физиологического состояния организма в различные сезоны года, так и действием загрязняющего фактора.

3.2. Влияние содержания токсичных элементов в мышцах морского ерша на активность сывороточных ферментов (природные исследования)

Одними их основных загрязнителями прибрежных акваторий г. Севастополя являются тяжелые металлы (Овсяный и др., 2001, Осадчая и др, 2004, Зубаченко, 2004), многие из которых обладают биологической активностью и, в отличие от органических соединений, не подвергаются трансформации в организме гидробионтов, крайне медленно покидая биологический цикл (Моисеенко и др., 2004). Для процессов их поступления, накопления и выведения у рыб характерны колебания в течение года (Руднева и др., 2008).

Результаты исследований показали наличие сезонной зависимости между уровнем накопления токсичных элементов в мышечной ткани ерша и ответными реакциями сывороточных ферментов (табл. 4).

Таблица 4

Степень зависимости между содержанием токсичных элементов в мышцах морского ерша и активность сывороточных ферментов и __коэффициентом де Ритиса__

Токсичный элемент АлАТ АсАТ Коэффициент де Ритиса Альдолаза Щелочная фосфатаза

Си + + - ■ - + + + +

РЬ - + + + + + +

С(1 + + + - + + +

гя - + + + + + + -

- - - + +

нв + + - + -

Примечание: — слабая связь (0<г<0,3); + - умеренная (0,3<г<0,5); + + - сильная (0,7<г<0,9)

Установлено, что исследуемые параметры в наибольшей степени зависят от концентрации меди и цинка в тканях. Это, очевидно, связано с высокой биофильностью данных элементов (Скальный, 2004, Моисеенко и др., 2006). Степень чувствительности ферментов к присутствию ТЭ в мышечной ткани выражается следующей последовательностью: АсАТ, альдолаза>коэффициент де Ритиса>АлАТ, щелочная фосфатгза.

Таким образом, содержание токсичных элементов и ответные реакции сывороточных ферментов морского ерша имеют определенную сезонную зависимость, которая может быть обусловлена годовыми циклами рыб, связанными с репродукцией, особенностями питания, а также загрязнением среды обитания.

4. Влияние купроксата на активность ферментов в сыворотке крови морского ерша (экспериментальные исследования)

Согласно данным последних лет неоднократно отмечено высокое содержание меди, часто превышающее нормативные значения, в водах Азовского и Черного морей (Фащук и др, 1999, Зубаченко, 2004). В то же время, как было продемонстрировано выше, данный элемент, являясь биофильным, оказывает влияние на активность сывороточных ферментов рыб.

На этом основании в экспериментальных условиях проведено моделирование влияния меди на активность ферментов в сыворотке крови морского ерша, содержащегося в течение 3-х суток в среде с различной концентрацией медьсодержащего пестицида- купроксата (1, 10, 100 ПДК в пересчете на медь, что соответствует 0,001; 0,01; 0,1 мгСи/л), и после прекращения его действия.

Выявлено, что содержание меди в мышечной ткани рыб при действии купроксата незначительно варьировало в течение всего эксперимента (табл. 5). Отмечено снижение её концентрации к концу экспозиции, что, очевидно, обусловлено инициированием механизмов выведения металла, связанное с активацией синтеза цистеин-обогощенных белков- металлотионеинов (Моисеенко и др., 2006, Голованова, 2008).

Таблица 5

Содержание меди в мышечной ткани морского ерша (мг/кг, М ± ш, п= 5-7)

Концентрация меди Экспозиция, сутки

1 2 3

Контроль 1,02 ±0,08 0,95 ±0,27 1,02 ±0,11

1 ПДК 0,70 ±0,28 0,74 ±0,25 0,75 ±0,27

10 ПДК 0,92 ±0,06 0,69 ± 0,08 . 0,70 ±0,01

100 ПДК 0,98 ± 0,06 0,48 ±0,31 0,62 ±0,008*

Примечание: * - достоверные отличия по отношению к контролю (р< 0,05); п - количество особей

После прекращения действия токсиканта и перемещения рыб в чистую воду не установлено существенных изменений в уровне меди в мышечной ткани ерша (табл. 6). Вероятно, это связано с перераспределением Си в организме рыб, так как данный элемент является эссенциальным и задействован во многих метаболических формах (Моисеенко и др., 2006). Только у особей, подвергнутых воздействию купроксата в концентрации 100 ПДК, наблюдали постепенное выведение меди из мышечной ткани, что, очевидно, связано с продолжением процесса синтеза металлотионеинов (Моисеенко и др., 2006, Голованова, 2008).

Таблица 6

Содержание меди в мышечной ткани морского ерша после прекращения действия купроксата (мг/кг, М ± ш, п= 5-7)_

Концентрация меди Экспозиция, сутки

1 2 3

Контроль 0,53 ±0,10 0,67 ±0,15 0,79 ±0,08

1ПДК 0,71 ±0,07* 0,83 ± 0,05 0,99 ±0,27

10ПДК 0,94 ± 0,2* 0,62 ± 0,04 0,94 ±0,04

100 пдк 0,82 ± 0,04* 0,58 ± 0,05 0,67 ±0,19

Примечание: * - достоверные отличия по отношению к контролю (р< 0,05); п - количество особей

Динамика активности сывороточных ферментов при действии малых концентраций купроксата соответствует классической картине адаптационного синдрома (табл. 7).

На начальном этапе действия токсиканта (фаза 1, стадия первичных нарушений или стадия инициации ответа), характеризующемся повреждением молекулярных структур и проницаемости мембран (Филенко, 2001), отмечено подавление активности аминотрансфераз, что свидетельствует об изменениях в регуляции белкового обмена в сторону увеличения содержания свободных аминокислот, в том числе и аспарагиновой, служащей субстратом для глюконеогенеза. В то же время установлено возрастание активности альдолазы и щелочной фосфатазы. Таким образом, на данной стадии энергетический обмен осуществляется в основном за счет углеводов и липидов, обеспечивая адаптивную реакцию организма к действию токсиканта.

На 2-м этапе (фаза 2, стадия реагирования или нарастания ответа) при продолжении действия токсиканта инициируются процессы, направленные на компенсацию возникших нарушений, требующие значительных затрат энергии (Филенко, 2001, Миронюк и др., 2008). Так при более длительном воздействии купроксата отмечено постепенное возрастание активности аминотрансфераз в сыворотке крови морского ерша, что, очевидно, связано с интенсификацией энергетического обмена за счет включения дополнительных резервов белкового происхождения.

Когда объем деструктивных изменений выходит за пределы компенсаторного потенциала в системе опять преобладает дальнейшее возрастание проявлений токсикоза (фаза 3, стадия напряженности) (Филенко, 2001). В наших исследованиях снижение коэффициента де Ритиса на 3-й сутки эксперимента может быть связано с усилением нагрузки на печень как на основное место детоксикации ксенобиотиков.

Таблица 7

Изменение активности ферментов в сыворотке крови морского ерша, содержащегося в среде с купроксатом (мкмоль/час-мл, М ± т, п= 5-7)

Концентрация меди Экспозиция, сутки

1 2 3

Активность АлАТ

Контроль 2,07 ±0,22 2,48 ±0,21 2,03 ±0,16

1ПДК 0,72 ±0,15* 1,91 ±0,31 1,85 ±0,25

10ПДК 1,33 ±0,14* 1,73 ±0,26 4,05 ± 0,69*

100 ПДК 2,57 ±0,39 2,55 ±0,16 1,95 ±0,17

Активность АсАТ

Контроль 1,64 ±0,11 1,55 ±0,21 1,72 ±0,29

1 ПДК 0,95 ± 0,05* 1,87 ±0,57 2,82 ± 0,22*

10 ПДК 2,55 ± 0,27* 2,57 ± 0,48 2,49 ±0,43

100 ПДК 1,65 ±0,30 1,48 ±0,2 1,46 ±0,09

Активность альдолазы

Контроль 0,62 ±0,08 0,71 ±0,11 1,05 ±0,10

1 ПДК 0,56 ± 0,08 1,13 ±0,15* 0,95 ±0,14*

10 ПДК 1,14 ± 0,12* 0,47 ±0,10 1,18 ± 0,19

100 ПДК 1,32 ±0,0.24* 1,09 ±0,15* 0,81 ±0,07

Активность щелочной фосфатазы

Контроль 0,51±0,14 0,78 ±0,26 0,40 ± 0,06

1 пдк 0,53 ±0,10 0,57 ±0,18 0,19 ±0,03**

10 ПДК 1,22 ±0,23* 0,47 ±0,06 0,66 ± 0,09

100 ПДК 0,41 ±0,10 0,29 ± 0,09 0,51 ±0,07

Примечание: * - достоверные отличия значений активности фермента по отношению к контролю (р<0,05); ** - достоверные отличия значений активности фермента по отношению к контролю (р<0,01); п-количество особей

После прекращения действия купроксата и содержания рыб в чистой воде в течение 3-х суток не происходит полного восстановления параметров системы до исходного состояния, за исключением активности щелочной фосфатазы (табл. 8). Очевидно, несмотря на отсутствие токсиканта в среде, процессы, направленные на снижение негативного последствия данного воздействия, продолжаются и требуют значительных затрат энергии.

Таблица 8

Изменение активности ферментов в сыворотке крови морского ерша после прекращения действия купроксата (мкмоль/час-мл, М ± ш, п= 5-7)_

Концентрация меди Экспозиция, сутки

1 2 3

Активность АлАТ

Контроль 2,72 ±0,12 1,16 ± 0,19 2,46 ±0,24

1ПДК 2,09 ±0,01* 0,76 ±0,17 0,95 ±0,13*

10ПДК 2,38 ±0,39 1,52 ±0,23 1,06 ±0,17*

100 ПДК 1,60 ±0,23* 1,18±0,19 1,56± 0,10*

Активность АсАТ

Контроль 3,89 ±0,41 1,42 ±0,23 3,03 ±0,33

1 ПДК 4,61 ±0,18 1,03 ±0,17 0,73 ±0,21*

10 ПДК 2,68 ±0,33 1,84 ±0,25 1,12 ±0,25*

100 ПДК 2,15 ±0,15* 1,46± 0,17 1,65 ±0,24*

Активность альдолазы

Контроль 0,84 ±0,11 0,59 ±0,13 0,62 ± 0,03

1 ПДК 1,12 ±0,23 0,74 ±0,13 1,62 ±0,15**

10 ПДК 0,93 ± 0,05 0,97 ± 0,09* 1,18 ±0,07**

100 ПДК 0,56 ±0,16 0,78 ±0,16 1,21 ±0,19*

Активность щелочной фосфатазы

Контроль 0,89 ± 0,05 0,88 ±0,13 0,48 ±0,11

1 ПДК 1,34±0,11* 0,37 ± 0,06* 0,37 ± 0,07

10 ПДК 1,60 ±0,28** 1,91 ±0,50 1,34 ±0,34

100 ПДК 0,86 ±0,14 0,28 ±0,07** 0,46 ± 0,09

В результате проведения модельного эксперимента установлено наличие четкой ответной реакции молекулярных параметров рыб на увеличение содержания меди в среде. Даже при достаточно низком уровне Си в воде, который не вызывают значительного накопления элемента в тканях рыб, происходят изменения активности сывороточных ферментов, зависящие от времени воздействия и концентрации купроксата. Наличие высокой корреляционной связи между исследуемыми параметрами подтверждает данные, полученные в природных условиях.

Таким образом, результаты наших исследований могут иметь практическое значение и представляют интерес для разработки

мониторинговых программ. Так оценка качества морской среды по состоянию ее обитателей позволяет получить адекватную информацию об уровне антропогенного воздействия, установить степень экологического риска, обосновать критерии загрязнения водоемов и определить систему мероприятий по восстановлению биоресурсов. Анализ с применением биохимических индикаторов может быть использован при обосновании ПДК, разработке технических регламентов и их применении, позволяя скорректировать хозяйственную деятельность человека в прибрежных акваториях.

ВЫВОДЫ

1. Активность ферментов в сыворотке крови морского ерша характеризуется возрастными и половыми особенностями. Активность аминотрансфераз и щелочной фосфатазы максимальна у половозрелых особей, у стареющих рыб с паданием уровня метаболизма происходит ее снижение. Активность АлАТ и щелочной фосфатазы выше у самок, а АсАТ-у самцов. В условиях повышенной антропогенной нагрузки данные показатели снижаются.

2. Сывороточная АсАТ у морского ерша из обследуемого региона гетерогенна и представлена тремя электрофоретическими типами ("быстрым", "медленным" и "смешанным"). Доминирует "смешанный тип", которому соответствует наименьшая активность.

3. Активность АсАТ в сыворотке морского ерша возрастает летом, во время нереста, щелочной фосфатазы и альдолазы- весной, в преднерестовый период, снижение активности ферментов (за исключением АлАТ) происходит зимой.

4. Антропогенная нагрузка на морскую среду модифицирует ферментативную активность. У особей, обитающих в более загрязненной бухте, активность АлАТ выше летом, щелочной фосфатазы и альдолазы-зимой, в то же время значение коэффициента де Ритиса в данные периоды ниже по сравнению с таковым у рыб из менее загрязненного района.

5. Обнаружена сезонная зависимость между содержанием токсичных элементов в мышечной ткани морского ерша и активностью сывороточных ферментов, которая наиболее чувствительна к накоплению эссенциальных элементов - меди и цинка.

6. Не выявлены различия в накоплении меди в мышечной ткани ерша при экспонировании его в среде с медьсодержащим пестицидом купроксатом и после прекращения его действия.

7. Реакции сывороточных ферментов на действии малых концентраций купроксата имеют характерные фазы, зависящие от времени и концентрации пестицида и отражающие стадии адаптивного ответа, которые соответствуют классической картине адаптационного синдрома.

8. После прекращения действия купроксата не происходит полного восстановления исследуемых параметров до исходного состояния, за

исключением активности щелочной фосфатазы. Это свидетельствует о необратимых изменениях молекулярных параметров рыб и требует пересмотра степени токсичности препарата.

9. Активность сывороточных ферментов, в частности аминотрансфераз, может быть использована в качестве индикаторов для оценки физиолого-биохимического статуса рыб и среды их обитания. При этом необходимо учитывать биологические особенности исследуемых объектов, возрастные, половые и сезонные вариации биохимических параметров.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рощина О.В. Влияние естественных и антропогенных факторов на активность ферментов в сыворотке крови скорпены// Ученые записки ТНУ. Серия:Биология-2003—Т. 16(55).-№2 -С.152-156.

2. Рощина О. В. Влияние естественных и антропогенных факторов на активность ферментов в сыворотке крови скорпены// Актуальные вопросы современного естествознания. Тезисы Всеукраинской конференции молодых ученых (Симферополь, 11-13 апреля 2003г.).— Симферополь, 2003г. - 76 С.

3. Руднева И.И., Шевченко Н.Ф., Овен JI.C., Залевская И.Н., Шайда В.Г., Кузьминова Н.С., Скуратовская E.H., Бахтина Т.Б., Рощина О.В. Биологический мониторинг прибрежных экосистем Черного моря// Тезисы докладов 2-го съезда токсикологов России (10-13 ноября 2003г., Москва).— Москва. - 2003г. - С. 227-228.

4. Roshina Olga V. Biochemical markers for evaluating the health of Black Sea fish within their annual life cycle// International Conference 30th Pacem in Maribus (October 27-30,2003, Kiev, Ukraine). - P. 121 -122.

5. Рощина О.В. Активность некоторых ферментов сыворотки крови черноморских рыб в течение годового цикла//Материалы первой международной конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (7-9 июля 2004 г., Астрахань). - Астрахань: Издательство КапсНИРХ- 2004.- С.169-172.

6. Руднева И.И., Рощина О.В., Васина О.Л. Активность некоторых ферментов сыворотки крови черноморского ерша в различные периоды годового цикла//Вкник Одеського нацюнального ушверситету.- Т.9.-Выпуск 5,2004. Биология - С. 111-114.

7. Рощина О. В, Биохимические маркеры при оценке физиологического состояния черноморских рыб в течение их годового цикла// Материалы международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (6-9 сентября 2004г., Петрозаводск). - Петрозаводск. - 2004. - С. 117-118.

8. Руднева И.И., Залевская И.Н., Скуратовская E.H., Бахтина Т.Б., Рощина О.В. Динамика возрастных изменений активности некоторых ферментов крови рыб// Материалы IV международного симпозиума

«Биологические механизмы старения» 026-29 мая 2004г., Харьков).— Харьков. - 2004г. - С.25-26.

9. Бахтина Т.Е., Рощина О.В., Скуратовская E.H. Использование биохимических индикаторов рыб в биомониторинге прибрежной части черного моря// Заповедники Крыма: заповедное дело, биоразнообразие, экообразование. Материалы III научной конференции (22 апреля 2005г., Симферополь, Крым).- Ч. П. Зоология беспозвоночных. Зоология позвоночных. Экология - Симферополь: КРА «Экология и мир»,- 2005. -С. 198-204.

10. Рощина О. В. Активность некоторых ферментов в сыворотке крови скорпены// Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация.: Материалы II Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной им. И.И. Мечникова (28 марта - 1 апреля 2005г.). - Одесса, 2005. - 148 С.

11. Рощина О. В. Ферменты сыворотки крови рыб как маркеры их физиологического состояния// Тезисы IV Всеукраинсхой научно-практической конференции молодых ученых по проблемам Черного и Азовского морей «Понт Эвсинский- 2005» (24-27 мая 2005г.). - Севастополь, 2005 - 122-123 С.

12. - Рощина О.В. Поиск биомаркеров для оценки физиологического статуса рыб// Материалы международной конференции «Современные проблемы водной токсикологии» (20-24 сентября 2005 г., Борок). - Борок. -2005. -С.113-114.

13. Рощина О.В. Активность сывороточных АлАТ и АсАТ как показатель здоровья рыб в условиях антропогенного загрязнения// Проблемы иммунологии, патологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов - 2. Расширенные материалы международной научно-практической конференции.- Борок-Москва - 2007 - С. 222-224.

14. Рощина О.В. Активность сывороточных аминотрансфераз как показатель здоровья рыб в условиях антропогенного загрязнения// Рибне господарство Украши. - 2007. - № 6. - С. 31-33.

15. Рощина О.В. Оценка качества вод с помощью молекулярных индикаторов рыб// Современные проблемы морской инженерной экологии (изыскания, ОВОС, социально-экономические аспекты). Материалы межд. научной конференции г. Ростов-на-Дону, 9-11 июня 2008г. - Ростов-на-Дону. -2008-С. 217-220.

16. Рощина О.В. Применение сывороточных аминотрансфераз рыб для оценки экологического состояния акваторий// Современные проблемы гидробиологии. Перспективы, пути и методы решения- 2. Материалы международной научной конференции. Херсон, 26-29 августа 2008г.-Херсон.- 2008.-С. 374-378.

17. Рощина О.В. Влияние фунгицида купроксата на активность сывороточных аминотрансфераз морского ершаII Материалы III Всероссийской конференции по водной токсикологии, посвященной памяти

Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», конференции по гидробиологии «Критерии оценки качества вод и методы нормирования антропогенной нагрузки», школы-семинара «Современные методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и экосистем в условиях антропогенной нагрузки», 11-16 ноября 2008г.- Борок. - 2008,-Часть 2.- С. 136-139.

18. Руднева И.И., Рощина О.В., Омельченко С.О., Залевская И.Н. Применение биоиндикаторов рыб для анализа сезонной динамики экологического состояния акваторий// Экологическая химия,- 2008.-17(3).-С. 24 - 29.

19. Руднева И.И., Рощина О.В. Оценка уровня антропогенного воздействия на морские экосистемы с помощью биоиндикаторов рыб// Вода и ЭКОЛОГИЯ.-2008,- 2(35).-С. 30-38.

20. Рощина О.В., Руднева И.И. Анализ возрастной динамики сывороточных ферментов рыб для оценки экологического состояния среды их обитания// Экологические системы и приборы - 2009 - № 8 - С. 18-22.

21. Рощина О.В., Руднева И.И. Оценка токсичности фунгицида купроксата с помощью биомаркеров рыб// Токсикологический вестник.-2009-№4-С 26-31.

Издательство и типография ООО «Рибэст»

Ответственный за издание Федюшин В.В. Свидетельство о внесении субъекта издательской деятельности в государственный реестр ДК № 190 от 20.09.2000 г. Подписано в печать 29.01.2010 г. Формат 84x108/32. Усл. печ. лист. 1,51 Тираж 100 экз. Заказ № 15.

99058, г. Севастополь, ул. Б. Михайлова, 23 Тел/факс (0692) 42 - 84 - 01

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Рощина, Ольга Владимировна

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ферменты как индикаторы физиологического состояния рыб.

1.2 Роль сывороточных ферментов для оценки физиологического статуса рыб

1.2.1 Роль аминотрансфераз в обмене веществ.

1.2.2 Роль щелочной фосфатазы в обмене веществ.

1.2.3 Роль альдолазы в обмене веществ.

1.3 Влияние меди на организм рыб.

РАЗДЕЛ 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Экологическая характеристика мест обитания морского ерша.

2.2 Характеристика объекта исследования.

2.3. Методы исследования

2.3.1. Физико-химические методы

2.3.1.1. Определение активности ферментов.

2.3.1.2. Определение содержания меди.

2.3.2. Электрофоретический анализ.

2.3.3. Токсикологические методы.

2.3.4. Статистическая обработка результатов.

РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Электрофоретический анализ АсАТ сыворотки крови морского ерша.

3.2. Возрастные особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша.

3.3. Половые особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша.

3.4. Сезонные особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша.

3.5. Ответные реакции морскго ерша на загрязнения среды обитания 3.5. 1. Влияние содержания токсичных элементов в мышцах морского ерша на активность сывороточных ферментов (природные исследования).

3.5.2. Влияние купроксата на активность ферментов в сыворотке крови рыб (экспериментальные исследования).

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб"

Актуальность проблемы

Прибрежные морские экосистемы в большей степени подвержены антропогенному прессингу в результате сброса сточных вод промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий. В прибойной зоне концентрируется множество различных загрязнителей (тяжелые металлы, нефтепродукты, пестициды и другие органические соединения). Это приводит к изменению гидрохимического режима, нарушению эволюционно сложившихся связей между различными компонентами сообщества, развитию процессов эвтрофирования, сокращению численности видов и их разнообразия [53, 83, 84, 99].

Ежегодно сбросы сточных вод на территории Украины составляют около 7000 млрд. м , большая часть из которых попадает в Черное море. При этом только 60% являются нормативно очищенными. Ситуацию значительно осложняют аварии на очистных сооружениях в результате их изношенности и устаревших конструкций. Следствием этого является сброс в огромных количествах неочищенных сточных вод непосредственно в морские акватории [83]. Все это создает крайне неблагоприятные условия для функционирования гидробионтов в прибрежной части Черного моря. Последствия проявляются, прежде всего, в сокращении биоресурсов, изменении и уменьшении видового разнообразия ихтиофауны, смене доминирующих видов в сторону малоценных. Так, в бухтах Севастополя в 1990-х годах число видов рыб сократилось в два раза, а их численность снизилась в сотни раз по сравнению с 1950-ми гг. [58, 99]. Аналогичные тенденции наблюдаются и в других районах Черного моря и Мирового океана.

В настоящее время качество морской среды определяется наличием различных загрязнителей в воде, в донных отложениях, в гидробионтах. Химические методы измерения количества ксенобиотиков в воде позволяют проверить только их соответствие установленным нормативам. При этом реальный биологический эффект остается невыясненным, так как уровни насыщения морской среды загрязняющими веществами могут варьировать в достаточно широких пределах, что не всегда позволяет определить их токсичность для гидробионтов. Таким образом, система ограничений, основанная на предельно допустимых концентрациях (ПДК), не защищает в полной мере водные экосистемы от пагубного воздействия хозяйственной деятельности. В связи с этим возникает потребность в разработке достоверных методов и критериев токсикологического контроля [53, 90].

Рыбы, как верхнее трофическое звено водной экосистемы, считаются индикаторами загрязнения. По изменению их физиолого-биохимического состояния можно оценить и прогнозировать последствия нахождения токсических веществ в воде [53, 86]. Существование строгой зависимости между уровнем метаболизма и активностью ферментов позволяет охарактеризовать статус рыб с помощью молекулярных индикаторов [111,220].

Сывороточные ферменты являются чувствительными биоиндикаторами действия как природных, так и антропогенных: факторов [195, 226]. Они отражают физиолого-биохимическое состояние организма, а также его устойчивость и адаптационные возможности. В этом отношении наряду с антиоксидантными ферментами наиболее информативными считаются аминотрансферазы (аланин- и аспартатаминотрансфераза), щелочная фосфатаза и альдолаза, активность которых характеризует функциональное состояние печени, являющейся основным органом метаболических процессов и детоксикации ксенобиотиков [195].

Особый интерес представляет анализ с помощью данных показателей физиолого-биохимического статуса биомониторных видов. В качестве биомонитора, как было показано ранее, может выступать морской ерш Scorpaena porcas L. (широко распространен в прибрежной зоне; биологические особенности и жизненный цикл хорошо изучены; доступен для исследований). Кроме того, ерш не является основным промысловым видом (его выловы в районе Севастополя не превышают 400 кг/год). Поэтому при изучении его популяционных характеристик можно игнорировать промысловое изъятие [83].

Совершенно очевидно, что поиск и область применения биохимических индикаторов для экотоксикологической характеристики водных объектов является перспективным направлением, позволяющим быстро получить адекватную информацию о состоянии водной среды по откликам биоты. Одновременно при оценке степени тяжести и прогнозировании негативного воздействия на организм необходимо учитывать влияние различных биотических и абиотических факторов для более детального понимания механизмов ответных реакций рыб на действие загрязнителей, а также для корректного их применения в мониторинговых программах и прогностических целях.

Цель и задачи исследований

Цель настоящей работы состояла в изучении влияния природных и антропогенных факторов на активность ферментов аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ), альдолазы и щелочной фосфатазы в сыворотке крови морского ерша Scorpaena porcus L, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя и перспективного в качестве биомонитора морской среды.

В соответствие с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Установить возрастные и половые особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша.

2. Изучить сезонные изменения активности сывороточных ферментов.

7. Выявить наиболее информативные ферменты — биоиндикаторы физиолого-биохимического состояния рыб и среды их обитания с целью использования в мониторинговых программах.

Объект исследования -морской ерш, обитающий в прибрежной зоне г. Севастополя.

Предмет исследования -активность ферментов в сыворотке крови морского ерша при действии физиологических, природных и антропогенных факторов.

Методы исследования. Комплекс фотоколориметрических методов определения активности сывороточных ферментов — аминотрансфераз (АсАТ и АлАТ), альдолазы, щелочной фосфатазы, электрофоретический анализ АсАТ в тонком слое полиакриламидного геля с последующим гистохимическим окрашиванием, инверсионный вольтамперометрический и пламенный атомно-абсорбционный методы определения содержания меди в мышечной ткани, статистический и корреляционный анализы.

Связь с научными программами, планами, темами

Исследования проводили в рамках договора № 115 от 01.11.2005 г. о научном сотрудничестве ГП «Севастопольский научно-производственный центр стандартизации, метрологии и сертификации» и ИнБЮМ НАНУ, а также работы отдела ихтиологии ИнБЮМ НАНУ по госбюджетной темам НАН Украины «Структурно-функциональные основы биоразнообразия морских сообществ» (№ государственной регистрации 0199U001388) (2002 г.), «Исследование факторов поддержания устойчивости морских экосистем» (№ государственной регистрации 0103U001048) (2003 - 2005 гг.).

Научная новизна полученных результатов

Впервые проведена комплексная оценка влияния совокупности физиологических (пол, возраст особей, стадия годового цикла) и экологических (природных и антропогенных) факторов на активность аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ), альдолазы и щелочной фосфатазы в сыворотке крови морского ерша, обитающего в прибрежной зоне г. Севастополя. Установлены возврастные и половые различия активности энзимов.

Обнаружены сезонные вариации исследуемых параметров, которые характеризуются возрастанием их активности летом в период нереста рыб и снижением зимой, за исключением АлАТ.

Изучен электрофоретический спектр АсАТ сыворотки крови морского ерша, обитающего в акваториях г. Севастополя, проведено его сопоставление с активностью фермента. Наименьшая активность АсАТ выявлена в сыворотке крови особей, обладающих "смешанным" электрофоретическим типом, что соответствует среднему значению для ерша, выловленного в районах исследования.

Оценено влияние загрязнения морских акваторий на исследуемые параметры. Наиболее чувствительными к изменениям условий обитания, не связанным с колебаниями температуры воды, является АлАТ, менее -альдолаза и щелочная фосфатаза. При этом коэффициент де Ритиса, представляющий собой отношение АсАТ/АлАТ, характеризует функциональное состояние печени, её изменения при действии загрязняющего фактора.

Установлена зависимость между уровнем накопления токсичных элементов в мышечной ткани морского ерша и ответными реакциями сывороточных ферментов. Показано, что исследуемые ферменты в большей степени реагируют на изменение содержания меди и цинка в мышечной ткани.

В экспериментальных условиях исследовано действие медьсодержащего пестицида купроксата на активность ферментов в сыворотке крови морского ерша. Выявлена четкая ответная реакция активности энзимов рыб на увеличение уровня меди в среде. Даже при достаточно низких концентрациях в воде, которые не приводили к значительному накоплению данного элемента в тканях гидробионтов, активность сывороточных ферментов является чувствительным индикатором.

Полученные результаты имеют теоретическое значение, так как вносят вклад в теорию эволюции, понимание механизмов адаптации водных организмов, а также в физиологию, биохимию, экологию и экотоксикологию рыб.

Практическое значение

Результаты работы представляют интерес для разработки мониторинговых программ, в частности для биотестирования и биоиндикации водных объектов с помощью биохимических индикаторов рыб. В настоящее время такой подход широко применяется в странах Европы, что позволяет гармонизировать отечественные разработки со стандартами Европейского Сообщества.

Критерии анализа состояния рыб, основанные на измерении активности сывороточных ферментов, дают возможность получить адекватную информацию о здоровье популяций гидробионтов в условиях хронического загрязнения морских акваторий и оценить степень риска, прогнозировать и корректировать хозяйственную деятельность, включая промысел и аквакультурные мероприятия, обосновать критерии загрезнения водоемов, разрабатывать меры по их оздоровлению,

Личный вклад соискателя

Диссертационная работа является самостоятельным научным исследованием. Автором была разработана методология исследования, проведены лабораторные эксперименты, выполнен анализ, обобщение и статистическая обработка полученных результатов, а также сопоставление их с литературными источниками.

Апробация результатов диссертации

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всеукраинской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы современного естествознания» (Симферополь, 2003г.), на 2-м съезде токсикологов России (Москва, 2003), на Международной конференции «30th Pacem in Maribus» (Киев, 2003), на 6-м Международном симпозиуме «Биологические механизмы старения» (Харьков, 2004), на Международной конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань, 2004 г.), на Международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), на научно-практической конференции «Экологические проблемы Азово-Черноморского бассейна: вклад Крыма и прилегающих регионов в их решение» (Керчь, 2004), на научной конференции «Заповедники Крыма» (Симферополь, 2005), на конференции молодых ученых по проблемам Черного и Азовского морей «Понт Эвксинский» IV (Севастополь, 2005), на научно-практической конференции-«Актуальные вопросы оценки соответствия в условиях интеграции систем управления качеством и безопасностью1 пищевых продуктов» (Севастополь, 2005), на Всероссийской конференции с участием специалистов из стран Ближнего и Дальнего зарубежья «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005), на II Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной имени И.И. Мечникова «Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация» (Одесса, 2005г.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы иммунологии, патологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов - 2» (Борок, 2007), на Международной конференции «Современные проблемы морской инженерной экологии (изыскания, ОВОС, социально-экономические аспекты)» (Ростов-на-Дону, 2008); на Международной конференции «Современные проблемы гидробиологии. Перспективы, пути и методы решения» (Херсон, 2008), на Всероссийской конференции по водной токсикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», на конференции по гидробиологии «Критерии оценки качества вод и методы нормирования антропогенной нагрузки», на школе-семинаре «Современные методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и экосистем в условиях антропогенной нагрузки» (Борок, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 21 научная работа, в том числе 13 статей, из них 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК России, и 8 тезисов; 16 работ написано без соавторов.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 150 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 235 источников. Текст иллюстрирован 31 таблицей, 22 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Рощина, Ольга Владимировна

ВЫВОДЫ

4. Антропогенная нагрузка на морскую среду модифицирует ферментативную активность. У особей, обитающих в более загрязненной бухте, активность АлАТ выше летом, щелочной фосфатазы и альдолазы— зимой, в то же время значение коэффициента де Ритиса в данные периоды ниже по сравнению с таковым у рыб из менее загрязненного района.

8. После прекращения действия купроксата не происходит полного восстановления исследуемых параметров до исходного состояния, за исключением активности щелочной фосфатазы. Это свидетельствует о необратимых изменениях молекулярных параметров рыб и требует пересмотра степени токсичности препарата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в результате усиления загрязнения морских акваторий остро стоит проблема оценки состояния рыб и их адаптационного потенциала, позволяющего выдерживать условия антропогенного стресса. Для данной цели наиболее эффективно использование биохимических методов, так как молекулярные системы быстро реагируют на действие неблагоприятных факторов и могут быть задействованы в системах ранней диагностики состояния биоты и экосистемы в целом [86]. В этом отношении особый интерес представляют ферменты сыворотки крови рыб (аминотрансферазы - АсАТ и АлАТ, альдолаза и щелочная фосфатаза), характеризующие состояние печени, ее биосинтетическую и детоксикационную функции [195]. Кроме того, обладая значительной чувствительностью к различным воздействиям, включая антропогенные, они имеют диагностическое значение не только для оценки физиолого-биохомического состояния организма, но также среды его обитания [195, 175, 226].

В результате наших исследований проведена комплексная оценка влияния природных и антропогенных факторов на активность ферментов (аминотрансфераз - АлАТ и АсАТ, альдолазы, щелочной фосфатазы) в сыворотке морского ерша, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя, с учетом половых, возрастных особенностей, физиологического состояния организма, связанного с периодами годового цикла.

Установлено, что активность аминотрансфераз и щелочной фосфатазы подвержена колебаниям в течение онтогенеза ерша. Значительное увеличение активности АлАТ и АсАТ в сыворотке крови рыб отмечено при достижении ими половой зрелости, что связано с началом репродуктивной деятельности и соотносится с интенсификацией общего метаболизма организма. С возрастом происходит подавление их активности, что, очевидно, обусловлено ослаблением обмена. Выявленное снижение коэффициента де Ритиса, являющегося интегральным показателем, свидетельствует об увеличении функциональной нагрузки на печень у стареющих особей. В наибольшей степени возрастным изменениям подвержена активность АлАТ и щелочной фосфатазы.

В ходе исследований продемонстрировано существование половых особенностей активности сывороточных ферментов. Нами обнаружено, что активность АлАТ и щелочной фосфатазы в сыворотке крови самок выше, чем у самцов. В то же время для активности АсАТ и коэффициента де Ритиса характерна противоположная тенденция. Вероятно, выявленные различия биохимических параметров самок и самцов определяются их гормональным статусом, а также могут быть связаны с особенностями накопления ксенобиотиков в гонадах и специфическими физиологическими реакциями разнополых рыб [218].

В связи с тем, что для большинства показателей метаболизма рыб характерна сезонная изменчивость, проведен анализ динамики активности ферментов в сыворотке крови морского ерша в различные периоды года, учитывая среднюю сезонную температуру воды. Обнаружено увеличение активности АсАТ летом во время нереста морского ерша. Репродуктивный процесс, являясь наиболее значимым этапом жизнедеятельности рыб, требует больших энергетических затрат и сопряжен с интенсификацией обмена [5, 114, 220]. Активность остальных анализируемых ферментов (АлАТ, альдолазы, щелочной фосфатазы) в этот период также находилась на достаточно высоком уровне. Увеличение коэффициента де Ритиса летом свидетельствует об усилении процессов кровообращения во время нереста [220].

В осенне-зимний период происходит снижение активности сывороточных ферментов, так как с падением температуры воды метаболизм у рыб понижается, питание прекращается полностью или в значительной мере сокращается, рыбы малоактивны, энергозатраты минимальны, окислительные процессы замедлены [111, 113, 220]. Исключение составляет

АлАТ, наибольшее значение активности которой зафиксировано зимой. Очевидно, это связано с повышением метаболических процессов в печени, которая является основным депонирующим органом морского ерша. Возрастание активности щелочной фосфатазы и альдолазы весной в преднерестовый период морского ерша свидетельствуют об активизации углеводного обмена, что, очевидно, обусловлено интенсификацией процессов гаметогенеза, соматического роста, повышением мышечной активности. Степень чувствительности ферментов к колебаниям температурного режима выражается следующей последовательностью: АсАТ>альдолаза, щелочная фосфатаза>АлАТ.

Следует отметить, что определенный уровень функционирования ферментативного аппарата клеток может обеспечиваться за счет наличия специфического набора изоферментов. В результате исследований выявлено 3 электрофоретических типа АсАТ: "быстрый", "медленный" и "смешанный". Активность АсАТ "смешанного" типа соответствует среднему значению, которое выявлено для морского ерша, обитающего в прибрежных акваториях г. Севастополя. Группа особей, обладающих данным электрофоретическим типом АсАТ, является доминирующей как в б.Мартынова, так и б.Карантинной.

Известно, что загрязнение среды может существенным образом модифицировать естественные процессы в организме рыб, что, прежде всего, проявляется в изменении ферментативной активности. В наших исследованиях были изучены особенности активности ферментов в сыворотке крови морского ерша, обитающего в бухтах, характеризующихся различной уровнем антропогенной нагрузки (б. Мартынова и б. Карантинной). Бухта Мартынова считается более загрязненной.

Установлено, что в летний период активность АлАТ, в зимний -щелочной фосфатазы и альдолазы значительно выше, в то время как активность АсАТ ниже у рыб из б. Мартынова по сравнению с таковой из б. Карантинной. При этом коэффициент де Ритиса снижен в данные периоды года у особей из более загрязненного района. Аналогичная тенденция характерна для молодых особей ерша. Более того в б. Мартынова отмечено сокращение возрастного ряда морского ерша и доминирование в уловах самок. Очевидно, это связано с более напряженным функционированием организма в условиях большего загрязнения. Наиболее чувствительными к изменениям условий обитания, не связанным с колебаниями температуры воды, являются АлАТ, менее альдолаза и щелочная фосфатаза.

Полученные результаты показали наличие зависимости между уровнем накопления токсичных элементов в мышечной ткани морского ерша и ответными реакциями сывороточных ферментов. При этом отклики энзимов проявляют специфичность к ТЭ, что необходимо учитывать при проведении и интерпретации результатов мониторинговых исследований среды. Исследуемые параметры в наибольшей степени изменяются в присутствии Си и Zn в тканях, что, очевидно, связано с высокой биофильностью данных элементов [13, 54]. Выявлена высокая корреляционная связь между исследуемыми показателями. Кроме того, содержание ТЭ в тканях морского ерша и ответные реакции сывороточных ферментов характеризуются четкой сезонной зависимостью, которая обусловлена годовыми циклами рыб, а также загрязнением среды обитания.

На основании выше изложенного, особый интерес представляло моделирование в экспериментальных условиях влияния меди на активность ферментов в сыворотке крови морского ерша, содержащегося в течение 3-х суток в среде с различной концентрацией медьсодержащего пестицида -купроксата (1, 10, 100 ПДК в пересчете на медь, что соответствует 0,001; 0,01; 0,1 мгСи/л), и после прекращения его действия.

Выявлено, что содержание меди в мышечной ткани ерша при действии купроксата незначительно варьировало в течение всего эксперимента, проявляя тенденцию к снижению к концу экспозиции. Это, видимо, обусловлено инициированием механизмов выведения металла, связанного с активацией синтеза цистеин-обогощенных белков — металлотионеинов [4, 54]. После прекращения действия купроксата и перемещения рыб в чистую воду не установлено сильных изменений в уровне меди в мышечной ткани ерша. Вероятно, это обусловлено перераспределением меди в организме рыб, так как Си является зссенциальным элементом и необходима для протекания многих метаболических процессов [54].

Динамика изменения активности сывороточных ферментов при действии малых концентраций купроксата соответствовала классической картине адаптационного синдрома. На начальном этапе действия токсиканта отмечены изменения активности сывороточных ферментов: подавление активности аминотрансфераз и возрастание активности альдолазы и щелочной фосфатазы. С увеличением экспозиции установлено постепенное нарастание активности АсАТ и АлАТ, что, вероятно, обусловлено интенсификацией энергетического обмена за счет включения дополнительных резервов белкового происхождения. Снижение коэффициента де Ритиса на 3-й сутки может быть связано с усилением нагрузки на печень как на основное место детоксикации ксенобиотиков.

После прекращения действия купроксата и перемещения рыб в чистую воду в течение 3-х суток не происходило полное восстановление параметров системы до исходного состояния, за исключением активности щелочной фосфатазы. Несмотря на отсутствие токсиканта в среде, процессы, направленные на снижение негативного последствия данного воздействия, продолжаются и требуют значительных затрат энергии.

В результате проведения модельного эксперимента установлено наличие четкой ответной реакции биохимических параметров рыб на изменения содержания меди в среде. Даже при достаточно низком уровне Си в воде, который не вызывает значительного накопления элемента в тканях рыб, происходят изменения активности сывороточных ферментов, зависящие от времени воздействия и концентрации купроксата. Наличие высокой корреляционной связи между данными параметрами подтверждает данные, полученные в природных исследованиях.

Таким образом, активность сывороточных ферментов рыб, особенно аминотрансфераз, является чувствительным индикатором к воздействию различных факторов, в том числе и антропогенных, и может быть использована для оценки физиолого-биохимического состояния рыб и среды их обитания в условиях хронического загрязнения. При этом коэффициент де Ритиса выступает в качестве интегрального показателя, характеризующего функциональное состояние печени, её изменения при действии токсиканта. Более того, необходимо учитывать биологические особенности исследуемых объектов, возрастные, половые и сезонные вариации биохимических параметров.

Результаты наших исследований могут иметь практическое значение и представляют интерес для разработки мониторинговых программ. Так оценка качества морской среды по состоянию ее обитателей позволяет получить адекватную информацию об уровне антропогенного воздействия, оценить экологический риск, обосновать критерии загрязнения водоемов и определить систему мероприятий по восстановлению биоресурсов. Более того анализ на основе биохимических индикаторов может быть использован при обосновании ПДК, разработке технических регламентов и их применении, позволяя скорректировать хозяйственную деятельность человека в прибрежных акваториях.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Рощина, Ольга Владимировна, Москва

1. Андреева A.M. Особенности проявления генов лактатдегидрогеназы в раннем развитии леща Abramis brama (L.), плотвы Rutilus rutilus (L.) и их реципрокных гибридов F.// Вопросы ихтиологи. 2005. — Т.45, № 3. — С. 411417.

2. Андреева A.M. Особенности проявления генов аспартатаминотрансферазы в раннем развитии некоторых видов карповых рыб и их межвидовых гибридов F1// Онтогенез. 2007. - Т.38, № 1. - С.44-51.

3. Анисимова И.М. Лавровский В.В. Ихтиология: учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1991. 288 с.

4. Арсан О.В. Влияние ионной формы меди водной среды на содержание метаболитов гликолиза трикарбонового цикла в тканях карпаII Гидробиол. журн. -2003. Т.39, № 2. -С. 109-115.

5. Багнюкова Т.В., Русинова О.С., Лущак В.И. Сезонные изменения некоторых физиолого-биохимических и морфологических показателей султанки Mullus barbatus ponticus essipov// Гидробиол. журн. 2000. - 36, №3. -С. 23-30.

6. Безруков О.П., Руднева И.И., Мельникова Е.Б. Вщповщш реакцн антиоксидантно'1 системи KpoBi inypiB на дно фунгщиду купроксата// Медична х1м1я. 2003. - №2. -С. 70-73.

7. Симферополь, 2005. — Ч. 2. Зоология беспозвоночных. Зоология позвоночных. Экология. С. 198 - 204.

8. Гильденскиольд Р.С., Новиков Ю.В., Хамидулин Р.С. и др. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на организм// Гигиена и санитария. 1992. - Вып. 5 - 6. - С. 6 - 9.

9. Голованова И.Л. Влияние тяжелых металлов на физиолого-биохимический статус рыб и водных беспозвоночных// Биология внутрен. вод. 2008. -№1. - С. 99-108.

10. ГОСТ 26926-94 Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб для определения содержания токсичных элементов/ отв. за вып. Л.П. Ванифатова. Киев: ГОССТАНДАРТ Украины, 1997. - с. 16.

11. ГОСТ 26931-86. Сырье и продукты пищевые. Методы определения меди/ ред. А.А. Зимовнова. М.: Изд-во стандартов, 1986. - с. 35.

12. ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбциониый метод определения токсичных элементов. — Киев: ГОССТАНДАРТ Украины, 1997. с. 16.

13. Грубинко В.В., Леус Ю.В. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная защита у рыб (обзор)// Гидробиол. журн. 2001. - Т. 37, № 1.-С. 64-78.

14. Губанов В.И., Стельмах JI.B., Клименко Н.П. Комплексные оценки качества вод Севастопольского взморья (Черное море)// Экология моря. 2002. - вып. 62 - С. 76-80.

15. Дмитрева А.Г., Кожанова О.Н., Дронина H.JI. Физиология растительных организмов и роль металлов- М.: Изд-во Московского университета, 2002. — 160 с.

16. Заботкина Е.А., Лапирова Т.Е. Влияние тяжелых металлов на иммунофизиологический статус рыб// Успехи совр. биолг. 2003. - Т. 123, № 4.-С. 411-418.

17. Залевская И.Н., Матвеева З.С., Руднева И.И. Оценка токсического действия фунгицида купроксата на Artemia Salina// Агроекол. журн. 2004. - №3- С. 75-78.

18. Залевская И.Н., Басова М.М., Руднева И.И. Показатели липидного обмена рыб как индикаторы состояния их среды обитания//

19. Заповедники Крыма: заповедное дело, биоразнообразие, экообразование: Материалы III науч. конф., 22 апр. 2005г., Симферополь. Симферополь, 2005. — Ч. 2. Зоология беспозвоночных. Зоология позвоночных. Экология. — С. 204-207.

20. Зубаченко B.JI. Содержание меди в воде и в некоторых видах рыб Черного и Азовского морей// Агроекол. журн. — 2004. ~ №3. С.78-80.

21. Зубаченко В.Л., Симчук Г.В., Аверина И.В. и др. Экологический мониторинг прибрежных вод юго-западного побережья Крыма Электронный ресурс./ Режим доступа: http://www.rusnauka.com/ONG/Ecologia/6zubachenko. doc.htm

22. Зуев Г.В., Мельникова Е.Б. Экологическое (внутривидовое) разнообразие ихтиофауны// Современное состояние биоразнообразия прибрежных вод Крыма (черноморский сектор). Севастополь, 2003. - С. 380-424.

23. Иванов И.И., Коровкин Б.Ф., Манкелов И.М. Введение в клиническую энзимологию. —Л.: Медицина, 1972.—277 с.

24. Игнатьева О.Г., Овсяный Е.Н., А.С. Романов и др. Интегральная оценка загрязнения донных отложений Севастопольской бухты// Системы контроля окружающей среды. Севастополь: Мги, 2003. - С. 93-95.

25. Коновалов Ю.Д. Реакция белоксинтезирующей системы рыб на наличие в их организме катионов ртути, кадмия, меди и цинка// Гидробиол. журн. 2001.-Т. 37, № 1.-С. 95-105.

26. Корочкин Л. И., Серов О. Л., Пудовкин А. И. и др. Генетика изоферментов. М.: Наука, 1977. - 275с.

27. Корочкин Л.И. Введение в генетику развития. М.: Наука, 1980. -291с.

28. Кузьмина В.В. Физиологические адаптации (на примере экзотрофии у рыб)// Журн. эволюционной биохимии и физиологии. — 2001 -№ 3. — с. 355-369.

29. Кузьмина В.В., Шишин М.М., Корюкаева Н.В. и др. Влияние меди и цинка на эффективность гидролиза белковых компонентов пищи у ряда видов пресноводных костистых рыб в условиях in vitro// Биология внутр. вод. 2005. - № 4. - С. 84-92.

30. Кузьминова Н.С. Оценка токсичного действия хозяйственно-бытовых сточных вод на морские организмы: дис. . кандидата биол. наук: 03.00.16: / Кузьминова Н. С. М., 2006. - 168 с.

31. Кузьминова Н.С., Скуратовская Е.Н. Возрастные и половые особенности устойчивости морского ерша Scorpaena porcus L. по отношению антропогенному фактору// Сб. научн. тр. НАН Украины. МГИ. -Севастополь, 2008. С. 414-420.

32. Куфтаркова Е.А., Немировский М.С., Родионова Н.Ю. Гидрохимический режим района экспериментальной мидиевой фермы (рейд Севастополя, Черное море)// Экология моря. 2002. — вып. 59 - С. 61-65.

33. Лавровская Н.Ф. Современные исследования по биохимии рыб. — М.: ЦНИИТЭИ, 1973. 100 с.

34. Лакин Р.Ф. Биометрия. М: Высшая школа, 1990 - 352 с.

35. Левитес. Е.В. Генетика изоферментов растений. Новосибирск: Наука, 1986. - 345 с.

36. Лущак В.И. Свободнорадикальное окисление белков и его связь с функциональным состоянием организма// Биохимия. 2007. - Т. 72, вып. 8. -С. 995-1017.

37. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества производственного сырья и пищевых продуктов/ утв. Минздравом СССР 01.08.89 № 5061-89. -М.: Издательство стандартов, 1990. 156 с.

38. МВВ 081-12/05-98 Методика выполнения измерений содержания кадмия, . свинца, меди в водных растворах инверсионными электрохимическими методами. С.-П., 1992. - с. 25.

39. МВВ 081/12-4631-00 Методика выполнения измерений содержания кадмия, свинца, меди в природных и очищенных сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии. С.-П., 1999. - с. 31.

40. Микряков В.Р., Балабанова Л.В., Заботкина Е.А. и др. Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление воды. М.: Наука, 2003. - 126 с.

41. Миронов Е.И., Енина Л.В., Сосновская Р.В. и др. Санитарно-бактериологическая характеристика Карантинной бухты (Севастополь, Черное море)// Экология моря. 2002. - вып. 59 - С. 70-73.

42. Миронюк М.О., Арсан О.М., Хоменчук В.О. Процеси переамшування в оргашзм1 риб за дп нафтопродукив водного середовища// Гидробиол. журн. 2008. - Т. 44, №2. - С. 88-95.

43. Моисеенко Т.И. Экотоксикологический подход к оценке качества вод// Водные ресурсы. 2005. - Т. 32, № 2. - С. 184 - 195.

44. Моисеенко Т.И., Кудрявцева Л.П., Гашкина Н.А. Рассеивание элементов в поверхностных водах суши. Технофильность, биоаккумуляция, экотоксикология.— М: Наука. — 2006. 262 с.

45. Неваленный А.Н., Туктаров А.В., Бедняков Д.А. Функциональная организация и адаптивная регуляция процессов пищеварения у рыб.~ Астрахань: Астрах, гос. техн. ун-т, 2003. 152с.

46. Овен Л.С. Особенности оогенеза и характера нереста морских рыб. К: Наукова думка, 1976. - 132 с.

47. Овен Л.С., Руднева И.И., Шевченко Н.Ф. Ответные реакции морского ерша Scorpaena porcus на антропогенное воздействие// Вопросы ихтиологии. 2000. - Т. 40, № 1 - С. 75-78.

48. Овсяный Е.И., Романов А.С., Игнатьева О.Г. Распределение тяжелых металлов в поверхностном слое донных осадков Севастопольскойбухты (Черное море)// Морской экологический журнал. 2003. - Т. 2., № 2. -С. 85-93.

49. Олексиенко Н.В. Использование методов химического анализа при экологических исследованиях тепловодных рыбных хозяйств// Журн. хроматограф1чного товариства. 2008. - Т. VIII., № 1,2. - с. 18-21.

50. Омельченко С.О. Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов и нитрозаминов в некоторых видах рыб, обитающих в двух бухтах Черного моря// Современные проблемы водной токсикологии: Материалы Междунар. конф. Борок, 2005. - С. 100-101.

51. Осадчая Т.С., Алемов С.В., Шадрина Т.В. Экологическое качество донных осадков Севастопольской бухты: ретроспектива и современное состояние// Экология моря. 2004. - Вып. 66. - С. 82 - 87.

52. Павлова Е.В., Овсяный Е.И., Гордина А.Д. и др. Современное состояние и тенденции изменения экосистемы Сев. бухты// Акватории и берега Севастополя: экосистемные процессы и услуги обществу. -Севастополь: Аквавита. 1999. - С. 70-95.

53. Перевозников М.А., Богданова Е.А. Тяжелые металлы в пресноводных экосистемах. СПб.:ГосНИОРХб, 1999. - 228с.

54. Поляновский O.JI. Аспартат-аминотрансфераза. Исследование структуры и каталитических функций// Усп. соврем, биологии. М, 1978. — 245с.

55. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищ. пром., 1966.-376 с.

56. Райдер К., Тейлор К. Изоферменты. М.: Мир, 1983. - 106 с.

57. Рекомендации по использованию электрофоретических данных при межпопуляционных и межвидовых сравнениях/ под ред. Т.В. Иванова. — Владивосток: Ротапринт ТИНРО, 1980. 39 с.

58. Руднева И.И., Жерко Н.В. Действие полихлорированных бифенилов на активность антиоксидантных ферментов и перекисное окисление липидов в мышцах и печени двух видов черноморских рыб// Биохимия. 1994. - Т. 59. - Вып. 1 - С. 34 - 44.

59. Руднева И.И., Жерко Н.В. Действие полихлорированных бифенилов на антиоксидантную систему и перекисное окисление липидов в гонадах черноморской султанки Mnllus barbatus ponticusll Биология моря. -1999.-№3.-С. 239-242.

60. Руднева И.И. Ответные реакции морских животных на антропогенное загрязнение Черного моря: автореф. дис. . д-ра биол. наук: 03.00.29/МГУ -М., 2000. 55 с.

61. Руднева И.И. Ответные реакции морских животных на антропогенное загрязнение Черного моря: Дис. . д-ра биол. наук: 03.00.29/МГУ М., 2000. - 357 с.

62. Руднева И.И., Чесалина Т.Л., Кузьминова Н.С. Ответные реакции молоди черноморской кефали на загрязнение мазутом// Экология. 2000. — №4.-С. 304-306.

63. Руднева И.И. Экол ого-физиологические особенности антиоксидантной системы у рыб и процессов перекисного окисления липидов// Усп. совр. биологии. 2003. - Т. 123, № 4. - С. 392 - 340.

64. Руднева И.И., Бахтина Т.Б., Скуратовская Е.Н. Влияние антропогенного загрязнения на активность антиоксидантных ферментов крови некоторых видов черноморских рыб// Вюник Одеського нац. ун-ту. Сер. Бюлопя. 2004. - Т. 9, вип. 5. - С. 198-203.

65. Руднева И.И., Рощина О.В., Васина О.Л. Активность некоторых ферментов сыворотки крови черноморского ерша в различные периодыгодового цикла// Вюник Одеського нац. ун-ту. Сер. Бюлопя. -2004. — Т.9., вып. 5-С. 111-114.

66. Руднева И.И., Залевская И.Н. Личинки атерины {Atherina Hepsetus L.) как биоиндикаторы загрязнения прибрежных акваторий Черного моря// Экология. 2004. - № 2. - С. 107 - 111.

67. Руднева И.И., Солонченко А.И., Мельникова Е.Б. Влияние паразитарной инвазии на активность некоторых антиоксидантных ферментов печени и мышц хозяина черноморского калкана Psetta maxima maeotica/l Паразитология. 2004. - 38, вып. 6. - С. 557 - 561.

68. Руднева И.И., Шайда В.Г., Кузьминова Н.С. Действие фунгицида купроксата на теплопродукцию личинок гидробионтов// Агроекол. журнал. — 2004.-№3.-С. 81-82.

69. Руднева И.И., Залевская И.Н., Кузьминова Н.С. и др. Оценка токсического действия фунгицида купроксата на личинок черноморской атерины// Агроекол. журн. 2004. - №3. - с. 83-86.

70. Руднева И.И., Шевченко Н.Ф., Залевская И.Н. и др. Биомониторинг прибрежных вод Черного моря// Водные ресурсы. 2005. -Т. 32, №2.-С. 238-246.

71. Руднева И.И. Применение биомаркеров рыб для экотоксикологической диагностики водной среды// Риб. госп-во Укр. 2006. - № 1.-С. 20-23.

72. Руднева И.И., Мельникова Е.Б., Кузьминова Н.С. и др. Влияние экологических факторов на уровень нитрозаминов у морских рыб// Экологическая химия.—2007. 16, №3. - С. 166-174.

73. Руднева И.И., Мельникова Е.Б., Кузьминова Н.С. и др.//Оценка влияния минеральных соединений азота на донных рыб в бухтах Черного моря// Водные ресурсы. 2008. - том 35, № 4 - С. 505-510.

74. Руднева И.И., Рощина О.В., Омельченко С.О. и др.// Применение биоиндикаторов рыб для анализа сезонной динамики экологического состояния морских акваторий// Экологическая химия. 2008. — 17(3). - С. 24-29.

75. Руднева И.И., Рощина О.В. Оценка уровня антропогенного воздействия на морские экосистемы с помощью биомаркеров рыб// Вода и экология. Проблемы и решения, 2008. - № 2 (35). - С.30-38.

76. Руднева-Титова И.И. Соотношение процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности в гонадах хрящевых и костных рыб Черного моря// Укр. 6ioxiM. журн. 1995. - Т. 67, № 5. С. 72 - 79.

77. Световидов А.Н. Рыбы Черного моря- М.: Наука, 1964 550с.

78. Сен А., Кирикбакан А. Биохимическая характеристика и распределение глутатион-Э-трансфераз у остроноса (Lisa saliens)// Биохимия. 2004. - Т. 69, вып. 9. - С. 1223 - 1232.

79. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М.ЮНИКС 21 век. Мир. - 2004. - 216 с.

80. Скуратовская Е.Н. Ответные реакции антиоксидантных ферментов морского ерша (Scorpaena porcus L.) на антропогенное загрязнение// Учен. зап. Таврического нац. ун-та им. В.И. Вернадского. Серия «Биология». 2003. — Т. 16 (55),№2.-С. 175-178.

81. Современное состояние ихтиофауны Черного моря: сб. научн. трудов/НАН Украины. Институт биологии южных морей им. А.Щ. Ковалевского/ отв. ред. Коновалов С.М. Севастополь: СО «ЭКОСИ-Гидрофизика», 1996. -214 с.

82. Сополева Н.Н. Экологическое состояние Севастопольского региона// Открытое общество: матер, межд. конф. окт. 1998, Севастополь. -Севастополь, 1998. С. 56-68.

83. Столяр О.Б., Курант В.З., Хоменчук В.А. и др.// Характеристика низкомолекулярных серосодержащих соединений гепатопанкреаса карпа при интоксикации Си и Zn// Гидробиол. журнал. 2003. - Т. 39, № 4. - С. 91-98.

84. Столяр О.Б., Мудра А.Э., Зшьковська Н.Г. та ш. Селектившстьметалотюненпв печшки коропа у зв язуванш юшв метал!в та антиоксидантний захист оргашзму за дп cyMiini мщ1, цинку, марганцю i свинцю// Доповда НАНУ. 2004. - № 5. - С. 184 - 189.

85. Титов В.Н., Бочкова Н.А. Методологические и диагностические аспекты исследования активности аминотрансфераз (обзор литературы)// Лабораторное дело. 1990. - № 8. - С.4-12.

86. Фащук Д.Я., Сапожников В.В. Антропогенная нагрузка на геосистему море-водосбор и ее последствия для рыбного хозяйства. — М.:ВНИРО, 1999.-124 с.

87. Филенко О.Ф. Динамика эффекта загрязняющих веществ экотоксикологии// Токсикол. вестник.—2001. № 2.—С. 2-6.

88. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. -М.: Мир, 1977.-384с.

89. Чадов Б.Ф. «Образ» регуляторного гена в опытах на дрозофиле// Генетика, 2002. Т. 38. - № 7. - С. 869-881.

90. Чесалина Т.Д., Руднева И.И., Кузьминова Н.С. Токсическое действие соляра на молодь черноморской кефали-остроноса Liza saliensll Вопр. ихтиологии. 2000. - Т. 40, № 3. - С. 429 - 432.

91. Шварц С.С., Смирнов B.C., Дробинский Л.Н. Метод морфофизиологических индикаторов в экологии наземных позвоночных// Тр. Ин-та экологии растений и животных. 1968. - Вып. 58. - 386 с.

92. Шульман Г.Е. Физиолого-биохимические особенности годовых циклов рыб. — М.: Пищевая пром., 1972 368с.

93. Шульман Г.Е., С.Ю. Урденко Продуктивность рыб Черного моря/ Г.Е. Шульман,-Киев: Наук. Думка, 1989. 188 с.

94. Шульман Г.Е., Финенко Г.А., Аннинский Б.Е. и др. Биоэнергетика гидробионтов. Киев: Наук, думка, 1990. - 248с.

95. Эмеретли И.В., Русинова О.С. Активность ферментов основных путей окисления углеводов в тканях рыб// Гидробиол. журн. 2001 - 37, № 1. - с. 79 - 86.

96. Юрин В.М. Основы ксенобиологии: Учеб. пособие. — МН:БГУ, 2001.-С. 234.

97. Adams S.M. Assessing cause and effect of multiple stressors on marine systems// Mar. Pollut. Bull. 2005. - Vol. 51, № 8 - 12. - P. 649 - 657.

98. Adham K.G.,Kharalla A., Abu-Shabana M. et al. Enviromental stress in lake Maryut and physiological response of Tilapia zilli Gerv.H J. Environm. Sc. Health.; Pt. A: Environm. Sc. Eng. Hazard. Subst. Control. 1997. - Vol. 32A, № 9-10.-P. 1077-1204.

99. Adham K.G., Hassan I.F., Taha N. et al. Impact of hazardous exposure to metals in the Nile and Delta lakes on the catfish Clarias lazera/l Environm. Monit. Assess. 1999. - Vol. 54, № 2. - P. 107-124.

100. Al-Yousuf M. H., El-Shahawi M.S., Al-Ghais S.M. Trace metal in liver, skin and muscle of Lethrinus lent/an fish species in relation to body length and sex// Sci. Total Environ. 2000. - Vol. 256. - P. 87-94.

101. Atli G., Canli M. Responses of metallothionein and reduced glutathione in a freshwater fish Oreochromis niloticus following metal exposures// Environ. Toxicology and Pharmacology. 2008. - Vol. 25. -P. 33-38.

102. Balk L., Larsson A., Forlin L. Baseline studies of biomarkers in the feral female perch {Perca flmiatilis) as tools in biological monitoring of anthropogenic substances// Mar. Environ. Res. 1996. - Vol. 42, № 1-4. - P. 203 - 208.

103. Barse Chakrabarti A.V., Ghosh Т.К., Pal A.K. et al. One-tenth dose of lc50 of 4-tert-butylphenol causes endocrine disruption and metabolic changes in Cyprinus carpiol! Pest. Biochem. and Physiol. Vol. 86, № 3. - P. 172-179.

104. Basaglia F., Cucchi C. Phenylhydrazine- induced changes in fructose-bisphosphate aldolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase in Ictalurus melas (Siluriformes, Ictaluridae)// Cytobios. 1996. - Vol. 85, № 342. - P. 137154.

105. Berntssen M. H.G., Hylland K., Wendelaar B. S. E. et al. Toxic levels of dietary cooper in Atlantic salmon (Salmo salar L.) par// Aquat. Toxicol. — 1999. -Vol. 46, №2.-P. 87-99.

106. Berntssen M. H. G., Lundebye A-K., Hamre K. Tissue lipid peroxidative responses in Atlantic salmon {Salmo salar L.) parr fed high levels of dietary copper and cadmium// Fish physiology and biochemistry. 2000. - Vol. 23.-P. 35-48.

107. Berardini T.Z., Drygas-Williams M., Callard G.V. et al. Identification of neuronal isozyme specific residues by comparison of goldfish aldolase С to other aldolases// Сотр. Biochem. Physiol. 1997. - Vol. 117A, № 4. - P. 472476.

108. Bhattacharya H., Xiao Q., Lun L. Toxicity studies of nonylphenol on rosy barb (Puntius conchonious): A biochemical and histopathological evaluation// Tissue and Cell. -2008. Vol. 40, №4. - P. 243-249.

109. Blanchard J., Grosell M. Copper toxicity across salinities from freshwater to seawater in the euryhaline fish Fundulus heteroclitus: Is copper an ionoregulatory toxicant in high salinities// Aquatic Toxicology. — 2006. Vol. 80, №2.-P. 131-139.

110. Borges A., Scotti L. V., Siqueira D. R, et al. Changes in hematological and serum biochemical values in jundia Rhamdia quelen due to sub-lethal toxicity of cypermethrin//Chemosphere. 2007. - Vol. 69, № 6. - P. 920-926.

111. Carriquiriborde P., Ronco A.E. Distinctive accumulation patterns of Cd(II), Cu(II), and Cr(VI) in tissue of the South American teleost, pejerrey

112. Odontesthes bonariensis)// Aquatic Toxicology. 2008. - Vol. 86, № 2. - P. 313322.

113. Carney M. W., Erwin K., Hardman R. et al. Differential developmental toxicity of naphthoic acid isomers in medaka (Oryzias latipes) embryos// Mar. Poll. Bui. 2008. - Vol. 57, № 6-12. -P. 255-266.

114. Carvalho C.S., Fernandes M.N. Effect of temperature on copper toxicity and hematological responses in the neotropical fish Prochilodus scrofa at low and high pH// Aquaculture. 2006. - Vol. 251, № 1. - P. 109-117.

115. Clearwater S.J., Baskin S.J., Wood C.M. et al. Gastrointestinal uptake and distribution of copper in rainbow trout// J. Exp. Biol. 2000. - Vol. 203. № 16 — P. 2455-2466.

116. Clearwater S.J., Farag A.M., Meyer J.S. Bioavailability and toxicity of dietborne copper and zinc to fish// Сотр. Biochem. and Physiol. C. 2002. - Vol. 132, №3.-P. 269-313.

117. Crestani M., Menezes C., Glusczak L. et al Effects of Clomazone Herbicide on hematological and some parameters of protein and carbohydrate metabolism of silver catfish Rhamdia quelenU Ecotoxicol. and Environ. Safety. -2006. Vol. 65, № 1. - p. 48-55.

118. David M., Mushigeri S. В., Shivakumar R. et al. Response of Cyprinus carpio (Linn) to sublethal concentration of cypermethrin: alterations in protein metabolic profiles/ // Chemosphere. 2004. - Vol. 56, № 4. - P. 347-352.

119. Das В. К., Das N. Impacts of quicklime (CaO) on the toxicity of copper (CuSC>43 5H20) to fish and fish food organisms// Chemosphere. 2005. -Vol. 61, №2.-P. 186-191.

120. De Aguiar L. H., Moraes G., Avilez I. M. et al. Metabolical effects of Folidol 600 on the neotropical freshwater fish matrinxa, Brycon cephalusll Environ. Res. 2004. - Vol. 95, № 2. - P. 224-230.

121. De Smet H., R. Blust Stress responses and changes in protein metabolism in carp Cyprinus carpio during cadmium exposure// Ecotoxicol. and Environ. S. 2001. - Vol. 48, № 3. - P. 255-262.

122. Farkas A., Salanki J., Specziar A. Age- and size-specific patterns of heavy metals in the organs of fresh-water fish Abramis brama L. populating a low-contaminated site// Water Res. 2003. - Vol. 37. -P. 959-964.

123. Fleming L.F., Broad К., Clement A. et al. Oceans and human health: Emerging public health risk in the marine environment// Mar. Poll. Bull. 2006. — Vol. 53.-P. 545-560.

124. Folmar L.S., Gardner G.R., Schreibman M.P. et al. Vitellogenin-indused pathology in male summer flounder {Paralichthys dentatus)// Aquat. Toxicol. 2001. - V. 51 (4). P. 431 - 441.

125. Gabrielak Т., Zalesna G., Roshe H. et al. The effect of MS 222 an anaesthetic on the peroxide metabolism enzymes in erythrocites of freshwater and marine fish species/ // Ibid. C. 1989. - Vol. 92, № 1. - P. 5 - 8.

126. Gagne F., Macrogliese D.J., Blaise C. et al. Occurrence of compounds estrogenic to freshwater mussels in surface waters in an urban area// Environ. Toxicol. -2001. Vol. 16, № 3. - P. 260-268.

127. Gallagher E.P., Sheehy K.M. Altered glutathione-S-transferase catalytic activities in female brown bullheads from contaminated central Florida lake// Mar. Environ. Res. 2000. - 50. - P. 399 - 403.

128. Ghorpade N., Mehta V., Khare M. et al. Toxicity Study of Diethyl Phthalate on Freshwater Fish Cirrhina mrigalall Ecotoxicol. and Environ. Saf. -2002. Vol. 53, № 2. - P. 255-258.

129. Ghosh M.C., Ghosh R., Ray A.K. Impact of Copper on Biomonitoring Enzyme Ethoxyresorufm- о -deethylase in Cultured Catfish Hepatocytes// Environ. Res.—2001. Vol. 86, №. 2. -P. 167-173.

130. Gioda C.R., Lissner L.A., Pretto A. et al. Exposure to sublethal concentrations of Zn(II) and Cu(II) changes biochemical parameters in Leporinus obtusidensll Chemosphere. 2007. Vol. 69, № 1. - P. 170-175.

131. Glover C.N., Hogstrand C. In vivo characterization of intestinal zinc uptake in freshwater rainbow trout// J. Exp. Biol. 2002. - V. 205. № 1. - P. 141150.

132. Goksoyr A., Beyer J., Egas B. et al. Biomarker responses in flounder (Platichthys flesus) and their use in pollution monitoring// Mar. Pollut. Bui. -1996.-Vol. 33.-P. 36-45.

133. Gravato С., Santos M. A. Beta -Naphthoflavone Liver EROD and Erythrocytic Nuclear Abnormality Induction in Juvenile Dicentrarchus labrax L.// Ecotoxicol. Environ. Saf. 2002. - Vol. 52, № 1. - P. 69-74.

134. Gravato C., Santos M. A. Liver Phase I and Phase II Enzymatic Induction and Genotoxic Responses of beta -Naphthoflavone Water-Exposed Sea Bass// Ecotoxicol. Environ. Saf. 2002. - Vol. 52, № 1. - P. 62-68.

135. Gravato C., Teles M., Oliveira M. et al. Oxidative stress, liver biotransformation and genotoxic effects induced by copper in Anguilla anguilla L.- the influence of pre-exposure to p-naphthoflavone//Chemosphere. 2006. -Vol. 65, № 10.-P. 1821-1830.

136. Grosell M., Wood C.M. Copper uptake across rainbow trout gills: mechanisms of apical entry// J. Exp. Biol. 2002. - Vol. 205. № 8. - P. 11791188.

137. Grosell M., Blanchard J., Brix К. V. et al. Physiology is pivotal for interactions between salinity and acute copper toxicity to fish and invertebrates// Aquatic Toxicology. 2007. - Vol. 84, № 2. - P. 162-172.

138. Handy R.D., Musonda M.M., Phillips C. et al. Mechanisms of gastrointentinal copper absorption in the African walking catfish: Copper dose-effects and a novel anion-dependent pathway in the intestine// J. Exp. Biol. 2000.- Vol. 203. № 15. P. 2365-2377.

139. Hoyle I., Shaw B.J., Handy R.D. Dietary copper exposure in the African walking catfish, Clarias gariepinus: Transient osmoregulatory disturbances and oxidative stress// Aquatic Toxicology. 2007. - Vol. 83, № 1. — P. 62-72.

140. Hoff Р.Т., Van der Dongen W., Esmans E.L. et al. Evaluation of the toxicological effects of perfluorooctane sulfanic acid in common carp (Cyprinus carpio)// Aquat Toxicol. 2003. - Vol.62, № 4. - P. 349-59.

141. Humphrey C.A., King S.C., Klumpp D.W. A multibiomarker approach in barramundi {bates calcarifer) to measure exposure to contaminants in estuaries of tropical North Queensland/ C.A. Humphrey, // Mar. Pollut. Bull. -2007.-Vol. 54, №10.-P. 1569-1581.

142. Hylland K., Sandvik M., Skare J.U. et al. Biomarkers in flounder (Paralichthys flensus): an evaluation of their use in pollution monitoring// Mar. Environ. Res. 1996. - Vol. 42, № 14. - P. 223-227.

143. Hylland K. Biological effects in the management of chemicals in the marine environment// Mar. Pollut. Bull. 2006. - Vol. 53. - P. 614-619.

144. James R., Sampath K., Sivakumar V. et al. Toxic effect of copper and mercury on food intake, growth and proximate chemical composition in Heteropnenstes fossilisll J. Environ. Biol. 1995. - Vol. 16. № 1. - P. 1-6.

145. Johnson A., Carew E., Sloman K.A. The effects of copper on the morphological and functional development of zebrafish embryos// Aquatic Toxicol. 2007. - Vol. 84, № 4. - P. 431-438.

146. Jung H., Kim S.-J, Lee T.-K. et al. Biomarker responses in caged rockfish (Sebastes schlegeli) from Masan Bay and Haegeumgang, South Korea// Mar. Pollut. Bui. 2008. - Vol. 57, № 6-12. - P. 599-606.

147. Kamunde C.N., Grosell M., Higgs D. et al. Copper metabolism in-' actively groing rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): interaction between dietary and waterborne copper uptake// J. Exp. Biol. 2002. - Vol. 205. № 2. - P. 279290.

148. Karan V., Vitorovi£ S., Tutundzi£ V. et al. Functional Enzymes Activity and Gill Histology of Carp after Copper Sulfate Exposure and Recovery// Ecotoxicol. and Environm. Safety. 1998. - Vol. 40, № 1-2. - P. 49-55.

149. Khazraiinia P., Payghan R., Azari Takami G. Studies on the effect of experimental acute ammonia toxicity on serum enzymes, urea and cholestrol in common carp// J. Fac. Vet. Med. Univ. Tehran. 2000. -Vol. 55, № 3. - P. 32-35.

150. Kokokiris L., Mourot В., Menn L. et al. Endocrine changes during the annual reproductive cycle of the red porgy, Pagrus pagrus (Teleostei, Sparidae)// Fish Physiol, and Biochem. 2000. - Vol. 23 (1). - P. 1 - 11.

151. Kopecka J., Lenhtonen K.K., Barsiene J. et al. Measurements of biomarker levels in flounder (Platichthys flesus) and blue mussel (Mutilus trossulus) from the Gulf of Gdansk (southern Baltic)// Mar. Pollut. Bull. 2006 -Vol. 53.-P. 406-421.

152. Kurilenko A.V., Zakhartsev M.V., Chelomin V.P. In vitro effect of copper ions on transbilayer distribution of aminophospholipids in synaptosomal membrane of walleye Pollock (Theragra chalcogramma)/! Aquatic Toxicol. — 2002.-Vol. 58.-P. 131-136.

153. Laskowski R., Hopkin S.P. Accumulation of Zn, Cu, Pb and Cd the garden snail (Helix aspersa): implication for predatoros// Environ. Pollution. -1996. Vol.91. № 3. - P. 289-297.

154. Lee R.F., Anderson J. W. Significance of cytochrome P450 system responses and levels of bile fluorescent aromatic compounds in marine wildlife following oil spills// Mar. Pollut. Bui. 2005. - Vol. 50, № 7. - P. 705-723.

155. Liu H., Wang W., Zhang J. F. et al. Effects of copper and its ethylenediaminetetraacetate complex on the antioxidant defenses of the goldfish, Carassius auratusll Ecotoxicol. and Environ. Safety. 2006. - Vol. 65, № 3. — P. 350-354.

156. Lushchak V.I., Bahnjukova T.V. Effect of hypoxia on activity and binding of glycolytic and associated enzymes in sea scorpion tissues// Braz. J. Med. Biol. Res. 1998. - Vol. 31, № 8. - P. 1059-1067.

157. Marijic V.F., Raspor В. Metallothionein in intestine of red mullet, Mullus barbatus as a biomarker of copper exposure in the coastal marine areas//Mar. Pollut. Bui. 2007. - Vol. 54, № 7. - P. 935-940.

158. Mee D. The Black Sea in Crisis: a need for concentrated international action// AMBIO. 1992. - Vol. 4 - P. 278 - 286.

159. Medda C. Haematological and biochemical alterations of Catla catla fingerlings following sublethal exposure to Nuvan// J. Indian Fish. Assoc. 1993, Vol. 23.- p. 113-116.

160. Narbonne J.F. Mechanism de biotransformation des pollutants organiques chez les animaux marines// Oceanis. 1991. - Vol. 17, № 4. - P. 449458.

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

162. Oliveira M., Serafim A., Bebianno M.J. et al European eel (Anguilla anguilla L.) metallothionein, endocrine, metabolic and genotoxic responses to copper exposure// Ecotoxicol. and Environm. Safety. Vol. 70, № 1. — P. 20-26.

163. Olsson P.E., Keing P., Petterson P. et al. Interaction of cadmium and oestradiol 17(3 on metallotionein and vitellogenin synthesis in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)// Biochemical J. 1995. - Vol. 307. - P. 197-203.

164. Oluah N.S. Plasma aspartate aminotransferase activity in the Catfish Clarias albopunctatus exposed to sublethal zinc and mercury// Bull. Environ. Contain. Toxicol. 1999. - P. 343-349.

165. Oruc E. Oe.3 Uener N. Effects of 2,4-Diamin on some parameters of protein and carbohydrate metabolisms in the serum, muscle and liver of cyprinus carpio// Environm. Pollut. 1999. - Vol. 105, № 2. - P. 257-272.

166. Pacheco M., Santos M.A. Biotransformation, Endocrine, and Genetic Responses of Anguilla anguilla L. to Petroleum Distillate Products and Environmentally Contaminated Waters// Ecotoxicol. Environ. Saf. 2001. - Vol. 49, №. l.-P. 64-75.

167. Papadimitriu E., Loumbourdis N. S. Glycogen, proteins and aminotransferase (GOT, GPT) changes in the frog Rana ribibunda exposed to high concentrations of coppe// Bull. Envirom. Contam. Toxical. 2005. - Vol. 74. - P. 120-125.

168. Pepeljnjak S., Petrinec Z., Kovacic S. et al. Screening toxicity study in youg carp (Cyprinus carpio) on feed amended with fumonisin Bl// Mycopatol. -2003.-Vol.156, №2.-P. 139-45.

169. Persin F., Konyalioglu S. Serum biochemical profiles of captive and wild northern bluefin tuna (Thunus thunus L. 1758) in the Eastern Mediterranean// Aquaculture Res. -- 2008. Vol. 39. - P. 945- 953.

170. Peter V. S., Joshua E. K., Wendelaar Bonga S. E. et al. Metabolic and thyroidal response in air-breathing perch (Anabas testudineus) to water-borne kerosene// Gen. and Сотр. Endocrinol. 2007. - Vol. 152, № 2-3. - P. 198-205.

171. Pinho G. L. L., Pedroso M. S., Rodrigues S. C. et al. Physiological effects of copper in the euryhaline copepod Acartia tonsa: Waterborne versus waterbome plus dietborne exposure//Aquatic Toxicol. Vol. 84, № l.-P. 62-70.

172. Poleksi V., Karan V. Effects of trifluralin on Carp: biochemical and histological evaluation// Ecotoxicol. Environ. Saf. 1999. - Vol. 43, № 2. - P.231-221.

173. Pouragan N., Dennis J.H. Gourchian H. Tissue distribution and redistribution of trace elements in shrimps species with the emphasis on the roles of metallothionein// Ecotoxicol. 2004. - Vol. 13. - P. 519-533.

174. Pyle G.G., Kamunde C.N., McDonald D.G. et al. Dietary sodium inhibits aqueous copper uptake in rainbout trout {Oncorhynchus my kiss)// J. Exp. Biol. 2003. - Vol. 206. № 3. - P. 609-618.

175. Ramachandran S, D., Sweezey M. J, Hodson P. V. et al. Influence of salinity and fish species on PAH uptake from dispersed crude oil// Mar. Pollut. Bull. 2006. - Vol. 52, № 10. - P. 1182-1189.

176. Romeo M., Bennani N., Gnassia-Barrelli M. et al. Cadmium and copper display different responses towards oxidative stress in the kidney of the sea bass Dicentrarchus labrax// Aquatic toxicol. -2000. Vol. 48. - P. 183-184.

177. Roy R., Campbell R.G.C. Survival time modeling of exposure of juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) to mixture of aluminium and zinc in soft water at low pH// Aquat. Toxocol. 1995. - Vol. 33, № 2. - P. 155-176.

178. Rudneva I.I., Petzold-Bradley E. Environment and security challenges in the Black Sea regionI/ Environmental conflicts: implications for theory and practice.-2001.-P. 189-207.

179. Rudolph A. Stimulation of enzymatic defense mechanisms and appearance of liver damage in juvenile trout (Oncorhynchus mykiss) exposed to water-accommodated trace petroleum residues// Bull. Environ. Contam. Toxicol. — 2002. Vol. 68. - P. 644 - 651.

180. Samsonova M. V., Minkova N.O., Mikodina E.V. et al. Aspartate- and alanine-aminotransferase in early development of keta// Ontogenez. 2003. - Vol. 34(1).-P. 19-23.

181. Sanchez W., Palluel O., Meunier L. et al. Copper-induced oxidative stress in three-spined stickleback: relationship with hepatic metal levels// Environ. Toxicol, and Pharmacol. 2005. - Vol. 19, № 1. - P. 177-183.

182. Schjolden J., S0rensen J., Nilsson G. E. et al The toxicity of copper to crucian carp (Carassius carassius) in soft water// S. of The Total Environ. 2007. -Vol. 384, № 1-3. - P. 239-251.

183. Schreck C.B., Contreras-Sanchez W., Fitzpatrick M.S. Effects of stress on fish reproduction, gamete quality, and progeny// Aquaculture. 2001. -Vol. 197.-P. 3-24.

184. Schultz I.R., Orner G., Merdink L. et al. Dose-response relationships and pharmacokinetics of vitellogenin in rainbow trout after intravascular administration of 17a-ethynylestradiol// Aquat. Toxicol. 2001. - V. 51 (3). P. 305 - 318.

185. Shulman G.E., Love R.M. Advances in marine biology. Vol. 36. The biochemical ecology of marine fishes/ Ed. Southward A.S., Tyler P.A., Young C.M. San Diego; San Francisco; New York etc.: Acad. Press, 1999. - 351 p.

186. Spry D.J., Wiener J.G. Metal bioavailability and toxicity to fish in low-alkalinity lakes: A critical review// Environ. Pollut. — 1991. Vol. 71. — P. 243-304.

187. Stegeman J.J., Miller C.A., Beyer J. et al. Cytochrome P450 1A expression and localization in organs of the Mink whale (Balaenoptera cutorostrata)ffMav. Environ. Res. 1998. - Vol. 46, № 1-5. - P. 128.

188. Stien X., Percic P., Barelli M. et. al. Evaluation of biomarkers in caged fishes and mussels to asses the quality of waters in a bay of the N W Mediterranean Sea// Environ. Pollut. 1998. - Vol. 99, № 3. - P. 339 - 345.

189. Swaileh K.M., Adelung D. Effect of body size and season on the concentrations of Cu, Cd, Pb and Zn in Diastylis rathkei (Kroyer) (Crustacea: Cumacea) from Kiel Bay, Western Baltic// Mar. Poll. Bull. 1995. - Vol. 31, № 1-3.-P. 103-107.

190. Varanka Z., Rojik I., Varanka I. et al. Biochemical and morphological changes in carp (Cyprinus carpio L.) liver following exposure to copper sulfate and tannic acid// Сотр. Biochem. Physiol. 2001. - Vol. 128, № 3. - P. 467477.

191. Vijayavel K., Gopalakrishnan S., Thilagam H. et al. Dietary ascorbic acid and a-tocopherol mitigates oxidative stress induced by copper in the thornfish Terapon jarbuall Sc. of The Total Environ. 2006. -Vol. 372, № 1. - P. 157-163.

192. Velisek J., Jurcikova J., Dobsikova R. et al. Effects of deltamethrin on rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)H Environ. Toxicol, and Pharmacol. — 2007. -Vol. 23, №3.-P. 297-301.

193. Venkateswara Rao J. Biochemical alterations in euryhaline fish, Oreochromis mossambicus exposed to sub-lethal concentrations of an organophosphorus insecticide, monocrotophos// Chemosphere. — 2006. Vol. 65, № 10. -P. 1814-1820.

194. Venkateswara Rao J. Toxic effects of novel organophosphorus insecticide (RPR-V) on certain biochemical parameters of euryhaline fish, Oreochromis mossambicusII Pesticide Biochemistry and Physiol. 2006. - Vol. 86, № 2. -P. 78-84.

195. Venkateswara Rao J. Sublethal effects of an organophosphorus insecticide (RPR-II) on biochemical parameters of tilapia, Oreochromis mossambicus// Сотр. Biochemistry and Physiol. Part C: Toxicol, and Pharmacol. 2006. - Vol. 143, № 4. - P. 492-498.

196. Westernhagen H. Sublethal effects of pollutants on fish eggs and larvae// Sarsia. 1987. - Vol. 72, № 3 - 4. - P. 419 - 422.

197. Wright D.A. Trace metal and major ion interactions in aquatic animals// Mar. Pollut. Bull. -1995. Vol. 31, №. 1-3. -P. 8-18.

198. Zikic R., Stajn A., Pavlovic S. et al. Activities of superoxide dismutase and catalase in erythrocytes and plasma transaminases of goldfish (Carrassius auratus gibelio Bloch.) exposed to cadmium// Physiol. Res. 2001. - Vol. 50, № l.-P. 105-116.

Информация о работе

Рощина, Ольга Владимировна
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.00.16

Диссертация

Влияние природных и антропогенных факторов на активность ферментов сыворотки крови черноморских рыб - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы