https://ukrreferat.com/chapters/avtoref/vpliv-pestitsidnogo-zabrudnennya-vodnogo-seredovishha-na-ihtiologichni-pokazniki-ta-metabolichni-peretvorennya-v-organizmi-koropa-avtoreferat.html
Вплив пестицидного забруднення водного середовища на іхтіологічні показники та метаболічні перетворення в організмі коропа (автореферат)
Активність Г-6-Фази (мкмоль Р i на 1 мг білку за 1 хв) в тканинах цьогорічок та дворічок коропа (M±m, n=6)
Тканина
Цьогорічки
Дворічки
Білі м’язи
0,112±0,028
0
Печінка
1,210±0,051
0,231±0,003*
Мозок
0,201±0,032
0,046±0,003*
Під впливом гербіцидів групи хлорфеноксиоцтової кислоти відбуваються певні зміни в обміні речовин коропа, і в першу чергу це стосується активності клітинних ферментів. Ферменти різних шляхів вуглеводного обміну по-різному реагують на пестицидне забруднення, оскільки зміни активності окремих ферментів чи ферментних систем є основним механізмом регуляції метаболічних процесів. Зокрема, лактатдегідрогеназа виявилась менш лабільною в порівнянні з ізоцитратдегідрогеназою, що може свідчити про стабільність функціонування гліколізу в умовах токсикозу. Зміни активності МДГ в умовах токсикозу мають чітко виражений тканинний вплив. Якщо у білих м’язах, незалежно від токсиканту, мінімальні зміни активності ферменту спостерігали у липні (цитоплазма) та жовтні (мітохондрії), а максимальні у жовтні (цитоплазма 2,4-ДА) та січні, то фермент печінки і мозку виявився найменш чутливим у січні та жовтні, а найбільшого впливу токсикантів зазнав у липні (печінка) та квітні (мозок).
Порівняно з МДГ, ІЦДГ виявилась більш чутливою до дії гербіцидів. Фермент цитоплазматичної фракції білих м’язів по-різному реагує на токсичну дію 2,4-ДА та зенкору. Так, якщо перший гербіцид активує дію ІЦДГ (вирогідні відмінності у січні, квітні та липні, максимальні – у квітні – збільшення активності у 3,03 рази), то зенкор викликає пригнічення активності ферменту (найбільший вплив у жовтні, найменший – у липні). ІЦДГ мітохондріальної фракції білих м’язів у відповідь на дію як 2,4-ДА так і зенкору збільшує свою активність. Але, якщо перший гербіцид викликав максимальні зміни у квітні (0,480±0,036 порівняно з 0,220±0,082 мкмоль NADН/ мг білка за хв., Р<0,02 відмінності становлять 2,19 разів), то дія зенкору виявилась найбільшою у січні (збільшення активності у 2,58 разів порівняно з активністю ферменту у риб контрольної групи).
ЛДГ різних органів в умовах гербіцидного навантаження повторює загальну тенденцію змін активності даного ферменту риб у контролі протягом року (рис.1).
У білих м’язах взимку незалежно від умов існування (у риб контрольної групи та тих, що перебували в умовах токсикозу) відмічали зниження активності ферменту, а навесні та влітку – підвищення. У печінці та мозку риб всіх трьох груп активність ферменту збільшувалась з жовтня по квітень, а влітку – пригнічувалась. Стосовно токсичного впливу гербіцидів, то мінімальний він був у всіх досліджуваних тканинах восени та взимку, а максимальний – навесні та влітку, що пояснюється зміною інтенсивності обміну речовин у риб, як пойкілотермних тварин, зі зниженням температури води у водоймі (Никольский, 1974; Моисеев, 1981).
Рис.1. Активність ЛДГази в тканинах коропа протягом року в умовах токсикозу (M±m, n=5)
Зміни активності Г-6-ФДГ у відповідь на пестицидне забруднення носять чітко виражену тканинну залежність. Якщо у білих м’язах та мозку максимальні зміни активності ферменту спостерігали у січні та жовтні, то печінка на токсичний вплив пестицидів відповідала найбільшими змінами у активності Г-6-ФДГ у липні.
Відомо, що однією з функцій ПФШ є утворення відновлених форм НАДФН+Н+ за участю Г-6-ФДГ. Відновлені НАДФН+Н+ далі використовуються у біосинтезі жирів. Останні необхідні організму риб не лише як джерело енергії, а також для біосинтезу глюкози, зокрема в період зимового голодування, коли даний моносахарид відсутній у навколишньому середовищі в період зимівлі (Яковенко, 1991). Враховуючи підвищення лактатдегідрогеназної активності в тканинах коропа, який зазнав дії пестицидів, можна припустити накопичення лактату. Але, як свідчать попередні дані, цього не відбувалось. Така ж тенденція характерна і для пірувату. Тому можна зробити висновок про те, що підвищення активності катаболічних ферментів забезпечує вихідними субстратами процес глюконеогенезу, посилюючи його інтенсивність.
В результаті експериментів виявили, що 2,4-ДА викликає збільшення активності обох досліджуваних ферментів глюконеогенезу (Г-6-Фаза та Ф-1,6-ДФаза), в той час як дія зенкору проявилась неоднозначно. Зокрема, у дворічок зенкор призводив до появи активності Г-6-Фази у м’язах (у контрольної групи риб активність даного ферменту в цитоплазматичній фракції білих м’язів не виявлена) та зростання активності Ф-1,6-Дфази в 3,11 разів порівняно з контролем в цій тканині. У цьогорічок також спостерігали незначне збільшення активності обох ферментів в білих м’язах, але воно було не вирогідним. На відміну від білих м’язів, у печінці та мозку дворічок за дії зенкору спостерігали вирогідне зменшення активності обох досліджуваних ферментів глюконеогенезу.
Таким чином, проведені дослідження можуть бути доказом адаптивних перебудов обміну речовин, направлених на виживання риб в умовах пестицидного токсикозу. Зазначені субстратні та ензимні зміни спрямовані на забезпечення захисту від токсикантів і, загалом, забезпечують гомеостаз функціональної активності органів і систем шляхом регуляції субстратно-енергетичного балансу (рис.2).
ЛІПІДИ
ГЛЮКОЗА
БІЛКИ
Пентозо-фосфатний шлях
Г-6-ФДГ
протеоліз
Г-6-Ф
Ф-1,6-Дфаз
Г-6-Фаза
АМІНОКИСЛОТИ ФЕП Формування адаптивного пулу амінокислот NADPH ЛДГ ПВК підтримання гомеостазу глюкози ТРЕ, ЦИС, АЛА, ВАЛ лактат Енергетичне забезпечення Ацетил-КоА енергетичне забезпечення ЛЕЙ, ФЕН, ГЛІ МДГ 2Н малат оксалоацетат енергетичне забезпечення ФЕН, АСП фумарат цитрат 2Н сукцинат ізоцитрат ІЦДГ дезамінування АРГ, ГІС, ГЛУ сукциніл-фосфат α-кетоглутарат 2Н 2H АДФ+Фн АДФ+Фн
АДФ+Фн
2Н++1/2О2
НАД
→
флавопротеїн
→
кофермент Q
→
цитохром b
→
цитохром c
→
цитохром a
→
АТФ
АТФ
АТФ
Н2О
Рис 2. Схема енергетичного та субстратного забезпечення адаптації організма коропа за дії пестицидів
ВИСНОВКИ
1. Накопичення гербіцидів в організмі коропа залежить від хімічної будови токсичної речовини, тканини та віку риб. Максимальне накопичення та кумулятивний ефект спостерігались для 2,4-Д бутилового естеру у печінці та мозку цьогорічок та дворічок коропа. Зенкор не нагромаджувався в організмі досліджуваних риб.
2. Здатність проникати через оболонки ікри та кумулюватись в організмі риби має 2,4-Д бутиловий естер (0,10 мг/кг сирої маси в ікрі та 0,56 мг/кг сирої маси в личинці), на відміну від 2,4-Д кислоти та 2,4-Д амонійної солі.
3. При перебуванні в умовах гербіцидного токсикозу протягом чотирнадцяти днів кількісні морфологічні показники екстр’єру риб вирогідно не змінювались, однак спостерігались якісні зміни в органах та тканинах, зокрема зміни забарвлення, надмірна насиченість водою, жирове переродження печінки, петехії та крововиливи на шкірі та плавцях.
4. Спрямованість та швидкість метаболічних перетворень відіграє провідну роль у визначенні токсикорезистентності організму риб до дії гербіцидів. Більша згубна дія токсикантів зареєстрована у молодших риб (цьогорічка) порівняно з дворічкою, що проявлялось у „розбалансуванні” ферментних систем, зміні аденілатного енергетичного заряду та позначалось на здатності ресинтезу макроергічних сполук.
5. В організмі цьогорічок коропа спостерігався значно менший вміст енергетичних субстратів (амінокислот, ά-кетоглутарату, оксалоацетату, пірувату, лактату, малату) в осінній період порівняно з дворічками, що доводить кращу підготовленість останніх до зимового голодування за рахунок механізмів збереження енергетичного гомеостазу у зимуючої риби.
6. При адаптації коропа до гербіцидів, незалежно від віку риб, спостерігали зменшення вмісту енергетичних субстратів. Найменшого токсичного впливу у цогорічок та дворічок зазнав мозок (при дії 2,4-ДА кількість ά-кетоглутарату у дворічної риби знижується на 42% та 37% відповідно у білих м’язах і печінці, а в мозку – на 19%; пірувату – на 67% у м’язах, на 40% у печінці в той час як у мозку - на 24%).
7. Токсичний вплив пестицидів у великій мірі визначався порою року, оскільки сезонні фактори змінюють спрямування енергетичної ланки метаболізму в організмі риб, впливаючи на активність ферментів та вміст енергетичних субстратів. Максимальну активацію ферментів за дії гербіцидів спостерігали навесні та влітку. У жовтні збільшення активності ЛДГ білих м’язів в умовах токсикозу зенкором становило 12 %, в той час, як у квітні – 73%. Зниження температури водного середовища посилює токсичний вплив зенкору, проявляючи синергічну дію, що проявляється у зменшенні рівня глюкози в усіх досліджуваних тканинах: у 5,9 разів в печінці, у 3,7 разів в білих м’язах та у 2,4 рази в мозку.
СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Мехед О.Б., Яковенко Б.В. Активність ключових ферментів вуглеводного обміну в організмі коропа лускатого в умовах токсикозу // Вісник проблем біології та медицини. – 2003. - №6. – С. 20-25. (здобувач виконав експериментальні дослідження, проаналізував літературу, виконав розрахунки)
2. Мехед О.Б., Яковенко Б.В., Жиденко А.А. Активность некоторых ферментов углеводного обмена в тканях сеголеток и двухлеток карпа в осенний период // Гидробиол. журн. – 2004. - 40, №3. – С. 83-90. (здобувач провів аналіз літератури, виконав експериментальні дослідження, та розрахунки)
3. Мехед О.Б., Яковенко Б.В., Жиденко А.О. Вплив зенкору на вміст глюкози та активність ферментів глюконеогенезу в тканинах коропа лускатого (Cyprinus carpio L.) при різних температурах // Укр. біохім. журн. – 2004. – 76, №3. – С. 99-103 (здобувач провів аналіз літератури, виконав експериментальні дослідження, та розрахунки)
4. Яковенко Б.В., Мехед О.Б. Концентрація гліцину та інших амінокислот у водоймах // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. Спеціальний випуск: Гідроекологія – 2001. - №3 (14). – С.242-243 (здобувач провів аналіз літератури)
5. Мехед О.Б., Яковенко Б.В. Залежність ізоцитратдегідрогеназної та ізоцитратазної активності в організмі коропа від температури середовища // Укр. біохім. журн. – 2002. – 74, №4б (додаток 2). – С.99 (здобувач виконав експериментальні дослідження, та розрахунки)
6. Яковенко Б.В., Мехед О.Б. Біохімічні зміни в організмі коропа лускатого під впливом гербіцидного забруднення навколишнього середовища // Фальцфейнівські читання. Збірник наукових праць: Матеріали міжнародної наукової конференції 23-25 квітня 2003 року. – Херсон, 2003 – С.395-396 (здобувач виконав експериментальні дослідження, проаналізував літературу, виконав розрахунки)
7. Мехед О.Б., Яковенко Б.В. Вплив пестицидного забруднення, як результату хімізації сільського господарства, на водні екосистеми // Суспільно-географічні дослідження природно-господарського комплексу Запорізького краю і суміжних територій: Матеріали науково-практичної конференції 16-17 жовтня 2003 року. – Мелітополь, 2003. – С. 43-44 (здобувач виконав експериментальні дослідження, проаналізував літературу)
8. Жиденко А.А., Мехед О.Б., Бибчук Е.В. Влияние пестицидов на качественное и количественное содержание аденилатов в тканях карпа // Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных: материалы Междунар. науч. конф./ отв. ред. А.Б. Ручин. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005. – С.68-70(здобувач провів аналіз літератури, виконав експериментальні дослідження, та розрахунки)
9. Жиденко А.А., Мехед О.Б., Близнюк Е.В. Влияние пестицидов на качественный и количественный состав свободных аминокислот в тканях карпа // Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных: материалы Междунар. науч. конф./ отв. ред. А.Б. Ручин. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005. – С. 70-72 (здобувач провів аналіз літератури, виконав експериментальні дослідження, та розрахунки)
АНОТАЦІЯ
Мехед О.Б. Вплив пестицидного забруднення водного середовища на іхтіологічні показники та метаболічні перетворення в організмі коропа. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.10 – іхтіологія. Інститут гідробіології