Вплив 19-нортестостерону на вміст стероїдних гормонів, гематологічні показники та окремі ланки метаболізму в тканинах коропа (Cyprinus carpio L.)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив 19-нортестостерону на вміст стероїдних гормонів, гематологічні показники та окремі ланки метаболізму в тканинах коропа

(Cyprinus carpio L.)

М.О. Захаренко, д.б.н., проф., член-кор. НААН, Національний університет біоресурсів і природокористування України

E.E. Романова, аспірант, Національний університет біоресурсів та природокористування України

Досліджено вплив різних концентрацій синтетичного стероїду 19-нортестостеронуу воді на масу та індекс внутрішніх органів, гематологічні показники, вміст тестостерону, прогестерону та кортизолу, окремі ланки метаболічних процесів і активність ензимів в тканинах коропа (Cyprinus carpio L.). За нетривалої дії і концентрації у воді 50 мкг/дм319-нортестостерон підвищував вміст загального білка та альбумінів, активність креатинфосфокінази і аспартатамінотрансферази, знижував рівень неорганічного фосфору та заліза, активність лужної фосфатази і аланінамінотрансферази у плазмі крові риб і не впливав на частоту дихання, зовнішні ознаки поверхні тіла, масу гепатопанкреаса та селезінки і їхній індекс, гематологічні показники, концентрацію стероїдних гормонів у плазмі крові і гепатопанкреасі, а також вміст глюкози, тригліцеридів, креатиніну, кальцію, неорганічного фосфору в плазмі крові.

За концентрації 19-нортестостерону у воді 200 мкг/дм3 у коропів порівняно до контролю підвищувалась частота дихання та показник ШОЕ крові, збільшувався вміст кортизолу і тестостерону в плазмі крові і гепатопанкреасі, але знижувався вміст прогестерону в плазмі крові і зростав в гепатопанкреасі. У риб за високої концентрації 19-нортестостерону у воді вище вміст білка і альбумінів, активність креатинфосфокінази і аспартатамінотрансферази в плазмі крові, а концентрація глюкози, неорганічного фосфору, заліза та активність лужної фосфатази знижувалась. Синтетичний стероїд 19-нортестостерон не впливав на масу та індекс гепатопанкреаса і селезінки у риб, концентрацію гемоглобіну, кількість еритроцитів, лейкоцитів і лімфоцитів та співвідношення еозинофілів, нейтрофілів, лімфоцитів і моноцитів в крові, а також вміст тригліцеридів, креатиніну, кальцію, активність лактатдегідрогенази і аланінамінотрансферази в плазмі крові.

Зроблено висновок про здатність риб адаптуватись до низьких концентрацій синтетичного стероїду 19-нортестостерону за його нетривалого впливу, змінюючи окремі ланки метаболізму та активність ензимів у тканинах. Висока концентрація 19-нортестостерону у воді значною мірою впливає на гормональний статус та метаболізм в організмі риб.

Ключові слова: короп, 19-нортестостерон, кров, гепатопанкреас, селезінка, стероїдні гормони, метаболізм, ензими, адаптація.

INFLUENCE OF 19-NORTESTOSTERONE ON THE CONTENT OF STEROID HORMONES, HEMATOLOGICAL INDICATORS AND INDIVIDUAL LINKS OF METABOLISM IN TISSUES OF CARP (CYPRINUS CARPIO L.)

Стероїдні гормони у кісткових риб виконують низку важливих фізіологічних функцій, впливають на поведінку, процес відтворення, ембріональний розвиток, приймають участь у регуляції імунітету та метаболізму, а їхня концентрація в тканинах гідробіонтів залежить від виду, статі, сезону року та віку [13, 18, 19]. Вміст стероїдних гормонів у тканинах риб змінюється при дії стрес-факторів [22], а також при забрудненні води пестицидами [6], фармацевтичними препарати, що потрапляють у водойми зі стічними водами комунальних закладів та тваринницьких підприємств [4, 10, 14, 15, 21]. Серед виявлених у природних водоймах стероїдних гормонів найбільшу проблему для водних організмів становлять естрогени, зокрема естрон та 17^-естрадіол, а також синтетичні стероїди [9,12,14,15,21]. Вони впливають на структуру популяцій риб, розвиток ембріонів, морфометричні ознаки і морфологічний склад крові, метаболічні процеси в тканинах [13,17]. Стероїдні гормони виявлено та-кож у підземних водоносних горизонтах, в які вони потрапляють із стічних вод або з природних водойм, що створює значну екологічну проблему [9, 14]. У водоймах, забруднених стоками тваринницьких підприємств, часто виявляють синтетичний стероїд 19-нортестостерон (нандролон), який використовують як терапевтичний засіб, а також для стимуляції продуктивності тварин [5]. Відомо, що 19-нортестостерон (17e^hydroxy-19-nor-4-androsteron-3-on) є анаболічним стероїдом, який входить до групи прогестерону і є агоністом рецепторів андрогенів. У риб 19-нортестостерон впливає на біосинтез та фракційний склад білків, а також метаболічні процеси в тканинах [17]. Він метаболізується в печінці, утворюючи низку продуктів деградації, основними з яких є 19-норандростерон, 19-норетіохоланолон і 5-дигідро-19-нортестостерон, які також мають гормональну активність. Для риб, водних безхребетних та рослин ЛС5019-нортестостерону не з'ясована, тоді як для ссавців вона становить 4640 мг на 1 кг живої ваги. Потрапляючи в організм риб, стероїдні гормони стимулюють гіпоталамо-гіпофізарно-адреналову систему, яка впливає на синтез адреналіну, норадреналіну і катехоламінів, підвищуючи вміст кортикостероїдів у тканинах та органах-мішенях [11, 19]. Встановлено, що до незначних концентрацій забруднювачів у воді за їхньої нетривалої дії кісткові риби здатні адаптуватись, змінюючи концентрацію стероїдних гормонів, зокрема кортизолу, активність ферментів, вміст тригліцеридів, жирних кислот, амінокислот, фракційний склад білків плазми крові [17,19]. Що ж стосується забруднювача водойм синтетичного стероїду 19-нортестостерону та його впливу на фізіологічні функції, то вміст стероїдних гормонів та метаболічні процеси в тканинах кісткових риб залишаються мало дослідженими, що не дозволяє розкрити механізм його дії на риб та встановити допустиму концентрацію у воді ставків при використанні їх в рибогосподарських цілях.

Мета роботи -- дослідити вплив різної концентрації синтетичного стероїду 19-нортестостерону у воді на частоту дихання, внутрішні органи, вміст стероїдних гормонів, гематологічні показники та окремі ланки метаболізму і активність ензимів в плазмі крові та гепатопанкреасі дворічок коропа (Cyprinus carpio L.).

Матеріал і методика досліджень

Дослідження проведені на коропах (Cyprinus carpio L.) дворічного віку, відповідно біоетичних норм. Коропів для досліду виловлювали із ставка сіткою у вересні 2022 р., поміщали по 4 ос. в ємність об'ємом 40 дм3 і доставляли в лабораторію. Риб зважували та визначали проміри тіла, ви-користовуючи загальноприйняті методи [7, 8] та терези марки Axis BDM 30. Риб ділили на контрольну, першу та другу дослідні групи по 6 ос. в кожній і поміщали по 2 ос. в три різні акваріуми об'ємом 40 дм3 кожний, витримували 60 хв, спостерігали за їхньою поведінкою та визначали частоту дихання за кількістю дихальних рухів за хвилину. Потім у воду додавали синтетичний стероїд 19-нортестостерон, де його концентрація становила 50 мкг/дм3 (перша дослідна група) та 200 мкг/дм3 (друга дослідна група). У риб знову визначали частоту дихання одразу після внесення 19-нортестостерону у воду, а також через 30 хв, одну, три, 12 та 24 год. Під час експерименту, який тривав 24 год, у воді акваріумів підтримували оптимальну температуру (18--20 °С), вміст кисню (6,2--7,0 мг/дм3) та рН (7,82).

В кінці експерименту коропів зважували, визначали проміри тіла та оцінювали його покрив, а також контролювали стан та колір луски, плавців, очного яблука, ротового та анального отворів [8]. Відбирали кров пункцією серця, яку стабілізували гепарином та одержували плазму крові шляхом центрифугування зразків протягом 15 хв при 4500 об/хв. У риб видаляли гепатопанкреас і селезінку на охолоджене предметне скло, визначали їхню масу (Navigator, Ohaus Corporation, USA), колір, наявність ексудату та крововиливів. У коропів розраховували індекс гепатопанкреаса і селезінки [8] та визначали гематологічні показники [1,2].

В плазмі крові та супернатанті гепатопанкреаса риб, який одержували з гомогенату (розведення дистильованою водою 1:10) та центрифугуванням проб 15 хв при 4000 об/хв, досліджували загальний вміст білка [16], а також концентрацію кортизолу, використовуючи стандартну тестсистему (ІФА) та специфічні моноклональні анти-кортизол антитіла (Monobid Inc., USA) і ІФА-аналізатор Sanrise Tekan (Austria). Вміст тестостерону та прогестерону в плазмі крові риб та супернатанті гепатопанкреаса визначали за допомогою стандартних тест-систем Testosterone ELISA та Progesterone ELISA DRG Instruments GmbH (Germany) та імунохемілюмінісцентний аналізатор Architekt 1000SR Abott (USA). Концентрацію метаболітів пластичного обміну, а також вміст кальцію, неорганічного фосфору та заліза в плазмі крові риб досліджували за загальноприйнятими методами [3], використовуючи стандартизовані набори реактивів фірми Beckman Coulter та біохімічний аналізатор Beckman Coulter AU-480 ( USA).

Активність ензимів, а саме лактатдегідрогенази (EC 1.1.1.27), лужної фосфатази (EC 3.1.3.1), креатинфосфокінази (EC 2.7.3.2), аланінамінотрансферази (EC 2.6.1.2) і аспартатамінотрансферази (EC 2.6.1.1) в плазмі крові риб визначали з допомогою УФ-кінетичних методів [3], використовуючи стандартизовані набори реактивів та біохімічний аналізатор Beckman Coulter AU-480 ( USA).

Одержані результати обробляли статистично [5] з використанням програм Statistika 10 та програм Eхcеl (Microsoft Office). Різницю між показниками вважали достовірною згідно критерія Cтьюдента при р<0,05.

Результати досліджень

Вплив забруднювачів води на пластичний обмін у риб залежить від їхньої концентрації та токсичних властивостей і проявляється зміною фізіологічних функцій, мобілізацією захисних механізмів організму, посиленням функції детоксикації печінки, реакцій антиоксидантного захисту та енергетичного обміну в тканинах [6, 17, 22]. У коропів першої та другої дослідних груп частота дихання до внесення у воду гормону 19-нортестостерону становила в середньому відповідно 20 та 21 дихальних рухів за хвилину і не відрізнялась від контролю. Одразу після внесення у воду гормону 19-нортестостерону частота дихання у коропів першої та другої дослідних груп порівняно до контролю також не змінювалась. Цей показник у риб першої групи через 30 хв, 1,3,12 та 24 год перебування у воді з концентрацією гормону 19-нортестостерону 50 мкг/дм3 становив в середньому 18--20 дихальних рухів за хвилину, що відповідало контролю. У риб другої групи, яких утримували у воді з концентрацією гормону 19-нортестостерону 200 мкг/дм3, через 30 хв і 1 год частота дихання не змінювалась, а через 3, 12 та 24 год значно підвищувалась -- в середньому до 28--31 дихальних рухів за хвилину, незважаючи на однакову концентрацію кисню у воді акваріумів. Підвищення кількості дихальних рухів у риб другої дослідної групи є, ймовірно, одним із компенсаторних механізмів у відповідь на зростаючу потребу тканин у кисні і активацією реакцій енергетичного обміну та біосинтетичних процесів під впливом стероїдних гормонів [18, 19].

Ет'етичний стероїд 19-нортестостерон у досліджуваних концентраціях у воді не впливав на живу вагу коропів та довжину тіла, а також на його покрив, стан очного яблука, колір грудних, черевних, спинного, анального та хвостового плавців, що, ймовірно, пов'язано з нетривалою дією на риб. В експерименті не виявлено також впливу 19-нортестостерону на масу та індекс гепатопанкреаса і селезінки у риб дослідних груп порівняно до контролю, які змінюються при забрудненні води (табл. 1).

Відсутність впливу 19-нортестостерону на масу та індекс селезінки у риб, головного кровотворного органу, підтверджено дослідженнями гематологічних показників у риб дослідних груп. В експерименті не виявлено різниці між концентрацією гемоглобіну, кількістю лейкоцитів, ерит-роцитів і швидкістю їхнього осідання, а також відсотковим співвідношенням еозинофілів, паличкоядерних і сегментоядерних нейтрофілів, лімфоцитів і моноцитів у крові коропів першої дослідної групи і контролем (табл. 2).

Підвищення концентрації 19-нортесторенуу воді до 200 мкг/дм3 знижувало швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) в 1,87 раза, що може бути наслідком збільшення кількості альбумінів та зміни співвідношення інших фракцій білків у плазмі крові, і не впливало на вміст гемоглобіну, кількість еритроцитів, лейкоцитів, еозинофілів, нейтрофілів, лімфоцитів та моноцитів у коропів другої дослідної групи порівняно до контролю.

Отже, синтетичний стероїд 19-нортестостерон за низької концентрації і нетривалої дії не впливає, а за високої -- знижує показник ШОЕ крові, що змінює транспортну функцію еритроцитів крові.

Відомо, що вміст стероїдних гормонів в тканинах риб змінюється за дії різних забруднювачів води, що свідчить про їх участь у регуляції пристосувальних механізмів у гідробіонтів [18,19]. Дослідженнями встановлено, що 19-нортестостерон за концентрації 50 мкг/дм3 не впливав на вміст кортизолу, тестостерону і прогестерону в плазмі крові коропів першої дослідної групи порівняно до контролю (табл. 3). Не виявлено також різниці між концентрацією тестостерону, прогестерону і кортизолу в гепатопанкреасі коропів першої дослідної групи і контролем. Одержані результати свідчать, що дворічки коропа здатні адаптуватись до незначної концентрації 19-нортестостерону у воді не змінюючи при цьому вміст стероїдних гормонів в тканинах. За концентрації 19-нортестостерону у воді 200 мкг/дм3, навіть за нетривалого його впливу на риб, вміст стероїдних гормонів порівняно до контролю значно змінювався, зокрема рівень тестостерону у плазмі крові збільшився у 1,5 рази, а прогестерону і кортизолу навпаки зменшився відповідно у 2,9 і 5,8 рази (табл. 3). Встановлено значну різницю за цими показниками між коропами першої та другої дослідної групи. Порівняно з першою дослідною групою концентрація тестостерону у плазмі крові риб другої групи була вищою у 1,5 рази, а прогестерону і кортизолу навпаки нижчою у 2,86 і 5,54 рази відповідно. Дещо інший характер впливу 19-нортестостерону на концентрацію стероїдних гормонів встановлено в гепатопанкреасі коропів другої дослідної групи. Виявлено збільшення концентрації тестостерону в гепатопанкреасі риб другої дослідної групи у 4,4 рази, прогестерону -- у 2,26 рази і кортизолу -- у 1,96 рази порівняно з аналогічними показниками в контролі (табл. 3).

Таблиця 1

Маса, довжина тіла та маса і індекс гепатопанкреаса та селезінки риб за дії 19-нортестостерону, M±m, n = 5