<<
>>

АКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ У КАРПА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА

А.С. Потрохов, О.Г. Зиньковский, Н.А. Могилевич Институт гидробиологии НАН Украины, г. Киев e-mail: alport@bigmir.net

Образование перекисей, свободных радикалов, гидроперекисей и других продуктов пе­рекисного окисления имеет место относительно всех веществ-восстановителей, однако, в пер­вую очередь, эти процессы наиболее активно протекают по отношению к липидам.

Липиды

активно связывают свободные радикалы и другие перекиси в антиоксидантной системе орга­

низма. Поскольку липиды являются основой всех внутриклеточных мембран, а также играют

существенную роль в метаболизме клетки, то равновесие протекания перекисных и антиокси­дантных процессов является одним из необходимых условий нормального функционирования организма. Нарушение этого равновесия всегда свидетельствует о наличии патологии или

стресса.

В норме у животных существует равновесие прооксидантных и антиоксидантных процессов . Вследствие этого перекисное окисление протекает на определенном стационарном уровне. Актива­ция перекисного окисления липидов (ПОЛ) может рассматриваться как компонент неспецифиче­ской реакции организма на экстремальные влияния, то есть как звено стресс-реакции [Барабой и др., 1991].

Процесс ПОЛ в интактной клетке поддерживается на стационарном уровне с помощью систе­мы, которая организована по принципу негативной обратной связи. В этой системе количество ес­тественных антиоксидантов, состав и окисляемость липидов взаимозависимые таким образом, что возможно осуществление эффективной регуляции процессов ПОЛ. Показано, что при направлен­ной модификации липидного субстрата взаимосвязь между параметрами сохраняется также при развитии патологических состояний [Паранич и др.,1990].

Образование избыточного количества перекисных продуктов, которое имеет место при разви­тии патологии, приводит к нарушению структурной и функциональной организации клеточных мембран, изменению их проницаемости и ионного баланса в клетках, разъединению окислительно­го фосфорилирования, окислению тиольных групп белков и дезактивации ферментов [Козлов и др., 1972].

Из рассмотренных примеров вытекает, что активность протекания ПОЛ и активность антиок­сидантных систем и соотношения этих разнонаправленных процессов могут служить интегральны­ми показателями состояния организма.

Сдвиг равновесия активности антиоксидантной системы и протекания свободно- ради­кальных процессов, в частности в системе ПОЛ, со значительной степенью достоверности отображает именно активность и уровень действия факторов окружающей среды на организм в основном вне зависимости от того, какой конкретный фактор есть стрессором. Изменение показателей ПОЛ имеет выраженную тканевую специфичность, то есть для различных клеток и тканей характерен разный тип реагирования системы ПОЛ и антиоксидантной системы на действие стрессоров.

При действии на рыб ряда экстремальных факторов отмечено снижение антиокислитель­ной активности (АОА) тканей, что приводит к активации ПОЛ и накоплению токсичных гид­роперекисей липидов [Аверьянов и др., 2000]. У рыб изменения свободнорадикального окис­ления под действием стресса является эффективным механизмом перестройки внутриклеточ­ных мембран в ходе их адаптации к новым условиям жизни. При действии аммиака в предель­ной концентрации функционирования специфических систем ПОЛ обеспечивает определен­ный гомеостатичний уровень свободнорадикальных процессов, необходимый для нормально­го функционирования клеток. При этом накопления токсичных продуктов ПОЛ не происходит [Грубинко и др., 1996].

Таким образом, изменение содержания промежуточных продуктов ПОЛ (гидроперекисей ли­пидов, диеновых коньюгатов) или конечного продукта ПОЛ (малонового диальдегида) могут быть тест-показателями при оценке токсичности среды, радиационной нагрузки и других патологиях.

Целью данной работы было оценить степень воздействия повышенных концентраций аллох­тонного азота на прохождение процессов перекисного окисления липидов в тканях и органах карпа. Также нами рассматривалась возможность использования основных показателей ПОЛ у рыб для оценки экологического состояния водоемов.

Материал и методы

Условия проведения пятилетнего эксперимента описаны в статье, опубликованной в данном издании (Потрохов А.С. Изменение содержания нуклеиновых кислот в тканях карпа в зависимости от концентрации аллохтонного азота в воде и темпа роста рыб).

Влияние факторов среды на свободнорадикальные процессы в организме рыб изучалось на основе регистрации содержания диеновых конъюгатов [Стальная, 1977], гидроперекисей липидов [Романова, Стальная, 1977], малонового диальдегида [Стальная, Гаришвили, 1977].

Полученные данные обработаны статистически с помощью программы Statistica 5.5. Результаты и обсуждение

Содержание продуктов ПОЛ в органах рыб свидетельствует об активности протекания метаболических процессов в организме или же их дисбалансе и напряжении, вызванном дей­ствием стрессовых факторов разной природы. Как показали наши исследования, наиболее адекватно влияние избыточного поступления аллохтонного азота отображается на начальных стадиях ПОЛ изменением содержания гидроперекисей липидов в печени и жабрах. Если вес­ной наибольшее количество гидроперекисей в печени наблюдается у контрольных особей, ко­торые раньше вступили в период активизации физиологических процессов, то летом и осенью повышенный обмен веществ наблюдается у подопытных рыб, что связано как с высокими темпами роста этих карпов, так и токсической нагрузкой среды (рис.1). Однако, в жабрах рыб, которые подвергались действию высоких концентраций соединений минерального азота, в те­чение всего года накопление гидроперекисей липидов было максимальным. Причем осенью наблюдается прямая зависимость между концентрацией аллохтонного азота и количеством гидроперекисей в жабрах подопытных рыб, что свидетельствует об активном противодейст­вии токсичному влиянию ионов аммония и нитритов на функционирование организма в этот период года.

В мышцах и печени контрольных рыб весной отмечено более высокое содержание диеновых конъюгатов и малонового диальдегида (рис. 2, 3). Данный факт также свидетельствуют о высоком уровне метаболизма контрольных карпов в начале вегетационного периода.

Для рыб, находившихся под воздействием аллохтонного азота, при благоприятном темпера­турном режиме характерны более низкие значения содержания диеновых конъюгатов по сравнению с контрольными показателями. У этих рыб, благодаря активизации компенсаторных механизмов, противодействующих негативным факторам, несколько снижается образование промежуточных продуктов ПОЛ (гидроперекисей липидов) или же они достаточно быстро окисляются до малоново­го диальдегида. Данный факт также свидетельствует об активизации антиоксидантной системы рыб. В тоже время при падении температуры воды и на фоне снижения активности всех фермента­тивных процессов, в частности детоксикации эндогенного азота, отмечается дозозависимое увели­чение количества диеновых конъюгатов как в мышцах, так и печени рыб. Экто указывает на то, что основные негативные проявления токсического действия аллохтонного азота на рыб наблюдаются в холодное время года.

Летом под воздействием высоких концентраций минерального азота существенно растет ко­личество малонового диальдегида (конечного продукта ПОЛ) в печени опытных рыб в прямой за­висимости от силы действующего фактора. Осенью же содержание продуктов ПОЛ в органах под­опытных рыб превышало контрольные значения в 1,4-2,2 раза.

Результаты исследований, проведенных на животных [Барабой и др., 1991; Козлов и др., 1972; Winston, Di Giulio., 1991] и на рыбах [Аверьянов и др., 2000; Грубинко и др., 1996; По­трохов и др., 2003], позволяют утверждать, что исходя из нарушения равновесия между пере­кисным окислением липидов и активностью антиоксидантных систем можно судить о харак­тере и степени изменений активности метаболизма в целом и о преобладании в нем биосинте­тических процессов или процессов катаболизма. Изменение содержания продуктов ПОЛ (дие­новых конъюгатов, гидроперекисей липидов и малонового диальдегида) свидетельствуют об активности протекания обмена веществ у рыб и степени его дисбаланса под действием небла­гоприятных факторов [Грубинко и др., 1996; Потрохов и др., 2003].

Вероятно, динамика изме­нения содержания продуктов ПОЛ в тканях карпа отображает активность метаболизма, баланс процессов синтеза и распада веществ в тканях рыб.

Нашими исследованиями установлено, что в период активного роста при достаточном пита­нии метаболизм рыб усиливался. Соответственно в мае отмечено наибольшее количество малоно­вого диальдегида и диеновых конъюгатов в мышцах и печени рыб.

Рис. 2. Среднесезонные значения содержания диеновых конъюгатов в тканях карпа под действием аллох­тонного азота.

Летом содержание малонового диальдегида существенно снижалось (в 3,4-6,3 раз в за­висимости от ткани, за исключением печени), содержание диеновых конъюгатов в печени и мышцах несколько повышалось. Заслуживает внимание то, что летом показатели количества диеновых конъюгатив и малонового диальдегида в мышцах, жабрах, селезенке в трех группах рыб существенно не отличались. Вероятно, в условиях высокой температуры воды поступаю­щий аллохтонний азот поддается активному превращению в трофической цепи экосистемы водоема и токсичное влияние разных форм его на рыб сводится к минимуму. Лишь в печени наблюдалось значительное превышение уровня содержания малонового диальдегида у под­опытных рыб по сравнению с контрольными, что, вероятно, свидетельствует об активных процессах в системах эндогенной детоксикации и экскреции избыточного аммиака. Отсутст­вие существенных отличий в содержании промежуточных продуктов ПОЛ в тканях опытных и контрольных рыб позволяет заключить, что летом метаболические процессы протекали на достаточно высоком уровне без значительной патологии или дисбаланса, и у подопытных рыб токсическое действие соединений минерального азота было компенсировано.

Однако, противоположная ситуация отмечается осенью. Содержание продуктов ПОЛ в орга­нах опытных рыб превышает контрольные значения в 2-3 раза.

Вероятнее всего это может быть проявлением нескольких, связанных между собой процессов, вызванных поступлением соединений азота в водоемы. Во-первых, с понижением температуры воды усиливается токсичное действие ал­лохтонного азота на карпа, что приводит к нарушению равновесия и сбалансированности между ак­тивностью антиоксидантной системой и процессом перекисного окисления липидов. Так, активный обмен веществ, обусловленный действием токсикантов, требует дополнительных энергетических затрат, в результате чего не происходит достаточного накопления запасных веществ в печени и мышцах подопытных рыб. Во-вторых, высокий уровень активности метаболизма, который сохраня­ется у подопытных рыб, и высокие энергозатраты изменяют пищевое поведение рыб, они продол­жают активно питаться, линейный рост преобладает над весовым, в результате чего коэффициенты упитанности карпа недостаточны.

Выводы

Таким образом, проведенные исследования подтверждают наши предположения, что в ответ на действие соединений аллохтонного азота и в зависимости от температурных условий среды ры­бы продуцируют два разных способа приспособления их обмена веществ в ответ на действие токси­канта. В частности, на уровне изменений физиолого-биохимических показателей происходит акти­вация метаболических процессов в вегетационный период и их максимальное угнетение при дейст­вии низких температур в зимний период.

Литература

Аверьянов О.В., Дудник Л.В., Пушкарь В.Я., 2000. Перекисное окисление липидов у карпа и белого толстолобика с различными темпами роста // Экологическая физиология и биохимия рыб. Тез. докладов IX

Всерос. конф. Ярославль, май 2000 г. Т. 1. Ярославль. С. 3-4.

Барабой В.А., Орел В.Э., Карнаух И.М., 1991. Перекисное окисление и радиация / Киев: Наукова дум­ка. 256 с.

Грубинко В.В., Леус Ю.В., Арсан О.М., 1996. Перекисное окисление липидов в тканях карпа при дей­ствии аммиака // Гидробиол. журнал. Т. 32. № 4. С. 52-57.

Козлов Ю.П., Данилов В.С., Каган В.Е. и др., 1972. Свободнорадикальное окисление липидов в биоло­гических мембранах / М.: Изд-во моск. ун-та. 88 с.

Паранич А.В., Чайкина Л.А., Жарков С.В., 1990. Радиационно-индуцированное перекисное окисление- липидов, рыбная диета и модуляция эффектов витамином Е // Радиобиология. Т. 30. Вып. 6. С. 808-813.

Потрохов А.С., Волкова Е.Н., Беляев В.В., Зиньковский О.Г., 2003. Влияние перорального введения 137Cs на ростове и физиолого-биохимические показатели двухлеток карпа // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. № 2 (10). C. 109-116.

Романова Л.А., Стальная И.Д., 1977. Метод определения гидроперекисей липидов с помощью тиоциа­ната аммония // Современные методы в биохимии. М.: Медицина. С. 65-66.

Стальная И.Д., 1977. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных ки­слот // Современные методы в биохимии. М.: Медицина. С. 63-64.

Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г., 1977. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобар- битировой кислоты // Современные методы в биохимии. М.: Медицина. С. 66-68.

Winston G.W., Di Giulio R.T., 1991. Prooxidant and antioxidant mechanism in aquatic organisms // Aquatic. Toxicol. Vol. 19. P. 137-161.

ACTIVITY OF PROCESSES OF PEROXIDE OXIDATION OF LIPIDS AT CARP UNDER ACT OF MINERAL NITROGEN

A.S. Potrokhov, O.G. Zinkovskiy, N.A. Mogylevych

Institute of hydrobiology of NAofSci of Ukraine, Kiev

е-mail: alport@bigmir.net

It determined that in the term of active growth at sufficient nutrition metabolism of fishes increased. Accordingly in May are marked the greatest amount of malonic dialdehyde and diene conjugates in muscles and a liver of experimental and control fishes.

With decreasing temperature of water in the autumn on a background of the general decrease of the content of products the POL in organs and tissues of all fishes, under action allochthonous nitrogen their

higher values are observed (in 2-3 time in comparison with the control). It is exhibiting of several

processes connected among themselves which are caused by entering of compounds of nitrogen in water

reservoirs. First, with decrease temperature of water action mineral nitrogen on a carp is intensified that results in unbalance and equilibrium between activity antioxidasing system and process of peroxide oxidation of lipids. Second, a high level of activity of metabolism which is preserved at experimental fishes, and high power inputs are changed a feeding behavior of fishes. They continue to eat actively, the linear growth prevails above weight growth therefore the fatness of a carp is insufficient.

<< | >>
Источник: БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ БЕЛОГО МОРЯ И ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА. Материалы XXVIII Международной конференции 5-8 октября 2009 г. г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009- 659 с.. 2009

Еще по теме АКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ У КАРПА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА: