Перекисне окиснення ліпідів та антиоксидантний захист у риб під впливом факторів водного середовища

Вивчення змін загальної антиокиснювальної здатності тканин коропа під впливом перелічених екстремальних чинників. Вміст різноманітних продуктів ПОЛ при дії стрес-факторів. Оцінка ефективності функціонування ферментативної ланки антиокиснювальної системи.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 15.11.2013
Размер файла 40,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перекисне окиснення ліпідів та антиоксидантний захист у риб під впливом факторів водного середовища

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. Відповідь організму на дію токсиканту є результатом взаємодії двох процесів: пошкодження (деструктивний) та захисту (компенсаторно-адаптивний) (Філенко О.Ф., 1990). Їх співвідношення визначає рівень токсичності водного середовища для риб (Грубінко В.В., 1995). В сучасній біології активація перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) розглядається як універсальна відповідь живої системи на дію екстремальних факторів. Загалом, прооксидантно-антиоксидантний статус організму відбиває баланс між двома протилежно спрямованими діями в огранізмі: антиоксидантними властивостями (захист) та утворенням вільних радикалів (пошкодження) (Chevion M., 1991). Вплив екстремальних чинників, включно токсикантів, призводить до рівноваги між ними у прооксидантний бік і розвитку так званого «окиснювального стресу».

В природніх умовах має місце комплексна дія антропогенних токсикантів (солі важких металів) та аміаку, котрий утворюється у водоймах внаслідок біодеструкції і виділяється у воду як полютант гідробіонтів. На відміну від індивідуальної дії токсикантів вплив на ПОЛ у риб їх сумішей не вивчено. Раніше показана синергічна дія суміші свинцю з аміаком на метаболізм аміаку в організмі коропа (коновець I.M., 1994). Крім власне забруднювачів, у водойми при промисловому риборозведенні можуть вноситися солі магнію та марганцю. Катіони марганцю і, особливо, магнію активують системи знешкодження аміаку у коропа (Грубінко В.В., 1995). В зв'язку з цим становить інтерес вивчення їх дії на ПОЛ у риб. Біологічна дія одних важких металів відбувається опосередковано через кофакторну участь в складі ферментів. До таких металів можна віднести мідь, цинк і, певною мірою, марганець. Що до інших іонів важких металів, то не відмічено біогенних функцій. Проте, вони здатні взаємодіяти з білками живих організмів, активуючи чи пригнічуючи їх функції. До таких іонів відносять, передусім, іони свинцю (Коновалов Ю.Д., 1992).

Іншими видами екстремальних впливів у водоймах є інтоксикація органічними речовинами, передусім фенолом, та стрес, викликаний зміною рН води. Стійкість риб до фенолу визначається рівнем їх метаболізму (Лукьяненко В.И., 1983).

Дослідження впливу токсикантів на ПОЛ у прісноводних риб обмежується вимірюванням нечисленних показників (Radi A.A.R., Matkovitcs B., 1988).

Мета і завдання досліджень. Провести комплексну оцінку розвитку ПОЛ і реакції антиоксидантної системи організму коропа за хронічної дії аміаку, іонів свинцю, марганцю і магнію окремо та в сумішах, а також іонів міді та цинку, фенолу, кислого і лужного рН середовища.

В завдання дослідження входили:

- вивчення змін загальної антиокиснювальної здатності тканин коропа під впливом перелічених екстремальних чинників;

- дослідження вмісту різноманітних продуктів ПОЛ при дії стрес-факторів;

- оцінка ефективності функціонування ферментативної ланки (супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, глутатіонпероксидаза, глутатіонредуктаза) антиокиснювальної системи риб за екстремальної дії;

- вивчення субклітинних особливостей ПОЛ.

Наукова новизна і практичне значення роботи. Одержано нові дані про дію токсикантів і фізико-хімічних факторів середовища за довготривалих інтоксикацій на антиоксидантну систему і ПОЛ у риб. Встановлено, що дія кожного з досліджених екстремальних факторів на ініціювання ПОЛ та активність антиоксидантних ферментів є індивідуальною. Показано, що накопичення перекисних продуктів відбувається, переважно, в печінці та крові риб. Зябра за довготривалого впливу токсикантів більш захищені від ПОЛ. Вперше встановлено, що адаптивнi змiни ПОЛ у коропа відбуваються за рахунок мікросомальних мембран.

Співвідношення між активністю антиоксидантних ферментів і вмістом перекисних продуктів - «коефіцієнт антиоксидантного стану» - запропоновано для оцінки ступеня токсичності водного середовища для риб. Теоретичні положення та практичні результати роботи можуть бути використаними в учбових спецкурсах гідробіології, водної токсикології і екологічної фізіології та біохімії.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Роботу виконано в рамках держбюджетних тем 5/93 «Вивчення фізіолого-біохімічних механізмів адаптації риб до несприятливих факторів середовища і їх корекція», 5-97 «дослідження механізмів адаптації прісноводних риб до токсикантів водного середовища, розробка на їх основі методів біохімічного моніторингу та модельних екосистем для очищення забруднених вод», 16/97 «Оцінка комплексного впливу токсикантів, радіаційного забруднення та природних фізичних факторів на екосистему малої річки (на прикладі річок Чернігівського Полісся)». Напрямок розвитку науки і техніки - 1.1. Охорона навколишнього природного середовища.

Апробація роботи. Результати досліджень були представлені та доповідались на Міжвузівській науково-практичній конференції (Чернігів, 1995); 4th IUBMB Conference «The life and death of the cell» (Edinburg, UK, 1996); II З'їзді гідроекологічного товариства України (Київ, 1997); VII Укр. біохім. з'їзді (Київ, 1997); NATO & FEBS ASI «Free Radicals, Oxidative Stress and Antioxidants. Pathological and Physiological Significance» (Antalya, Turkey, 1997, грант від YTF FEBS); 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology (San Francisco, USA, 1997); I Международной научно-практической конференции «Экология и молодежь» (Гомель, Республика Беларусь, 1998).

Структура і об'єм роботи. Робота складається із вступу, 5 глав, заключення, висновків, списку літератури і додатків. Бібліографічний перелік нараховує 214 літературних джерел. Робота ілюстрована 24 рисунками та 9 таблицями, з них 6 рисунків та 2 таблиці наведені в додатках. загальний об'єм рукопису складає 148 сторінок.

декларація конкретного внеску. В отриманні експериментальних даних автору належить провідна роль. Статистична обробка даних, їх обгрунтування та висновки виконані дисертантом особисто.

Публікації. Результати досліджень надруковані в 4 статтях в журналах і в 2 збірках наукових праць, 9 тезах конференцій.

Зміст роботи

антиокислювальний екстремальний короп ферментативний

Матеріали і методи досліджень. Досліди проводили на коропах (Cyprinus carpio L.) річного віку вагою 180 - 230 г. Рибу виловлювали з ставків траловим методом. Гідрохімічні показники води та кисневий режим у ставку були в межах норми. Годівлю риб здійснювали кормом кш-ІІІ (Укр. НДІ рибного господарства).

В лабораторних умовах водопровідну воду для акваріумів відстоювали і насичували до норми киснем. Експериментальні дослідження проводили в 200-л акваріумах з кількістю риб з розрахунку 1 особина на 40 л води. Вміст кисню у воді акваріумів підтримували на рівні 7,0-8,0 мг/л, вуглекислого газу 2,2-2,8 мг/л. Температуру води підтримували анологічною природній у цей сезон року. Величина рН води становила 7,6-7,8 в дослідах, де вивчався вплив хімічних речовин на риб. В ході експериментів рибу не годували.

Як дослідні обрано концентрації іонів свинцю (0,2 мг/л), міді (0,2 мг/л), іонів цинку (2 мг/л), іонів марганцю (2,41 г./л), іонів магнію (100 мг/л), фенолу (0,002 мг/л) (2 рибогосподарських ГПК) як такі, що викликають формування адаптивної реакції на стрес-фактор (филенко О.Ф., 1990, Грубінко В.В., 1995). У випадку інтоксикації аміаком його рівень (0,1 мг/л) був вищим ГПК (0,07 мг/л), оскільки відомо, що рівень структурно-функційних пошкоджень в організмі риб за такої концентрації не є незворотнім (Грубінко В.В., 1995). Для вивчення вплизу змін рН води на риб в акваріумах внесенням у воду соляної кислоти і гідроксиду натрію відповідно створювали рН 6,5 і 8,1. Значення рН вимірювали і корегували щодня протягом 14 діб, як і в експериментах з токсикантами.

Згідно поставлених нами завдань для дослідження використовували печінку, зябра і кров коропа. Кров відбирали з синуса зябрової вени, еритроцити одержували за рекомендаціями Стародуб Н.Ф. (1979).

Визначали вміст одного з кінцевих продуктів ПОЛ - малонового диальдегіду за Стальною І.Д. і Гарішвілі Т.Г. (1977), використовуючи коефіціент молярної екстинції 1,56.105 см-1М-1. Кінетику його накопичення вивчали при інкубації гомогенатів тканин при 25оС. Інтенсивність Fe2+-аскорбат - та NADPH-залежного ПОЛ оцінювали за рекомендаціями Кричевської А.А. і ін. (1976) та Галкіна Б.Н. і ін. (1988) внесенням до інкубаційної суміші відповідних добавок. Вміст іншого продукту ПОЛ - дієнових кон'югатів вивчали в гексано-ізопропанольних (1:1) екстрактах (Стальная І.Д., 1977), використовуючи коефіцієнт молярної екстинції 2,2.105-1M-1. На основі спектрів поглинання при 232 і 215 нм розраховували індекс окисненості ліпідів, а при 270 нм і 215 нм - вміст кетотрієнів (Руднева-Титова І.І., 1994).

Визначали активність антиоксидантних ферментів: супероксиддисмутази (СОД) (Чевари С. и др., 1985); каталази (Королюк М.А. и др., 1988.); глутатіонпероксидази (Власова С.Н., 1990); глутатіонредуктази (Макаренко Є.В., 1988); пероксидази (Левицкий А.П. и др., 1979). Загальну антиокиснювальну активність визначали за рекомендаціями Семенова В.Л. і співавт. (1985). Кількість білку визначали за Lowry et al. (1951). Результати досліджень обробляли статистично з використанням t-крітерію Стьюдента.

Вміст перекисних продуктів в організмі коропа за дії екстремальних факторів.

Вміст первинних продуктів ПОЛ. Оцінити ступінь та інтенсивність перекисних процесів можна двома шляхами: безпосереднiм визначенням вільнорадикальних інтермедіатів ПОЛ або шляхом дослідження вмісту у біологічних тканинах перекисних продуктів (каган В.Е. і ін., 1986). Серед продуктів ПОЛ слід виділити дієнові та трієнові кон'югати, які утворюються переважно на першому етапі ПОЛ, та малоновий диальдегід. Останній відносять до вторинних сполук ПОЛ. Стійкість дієнових та трієнових кон'югатів та МДА вища, ніж у відповідних гідроперекисів (Костюк В.А., 1986).

У контрольних риб найбільша кількість дієнових кон'югатів спостерігається у зябрах, найменша - в крові. Проте, дія токсикантів сприяє вірогідному збільшенню вмісту дієнових кон'югатів саме в крові. оскільки динаміка вмісту дієнових кон'югатів відбиває стан початкових стадій ПОЛ (Sies H., 1985), можна зробити висновок, що найбільше активації ПОЛ на цьому етапі сприяє дія іонів свинцю окремо та в суміші з аміаком в крові, печенці та зябрах коропа. Дещо менше аміак активує ПОЛ в крові та печінці, суміш аміаку з марганцем та іони міді - тільки в печінці. Загалом, всi токсичнi чинники iнiцiюють початковi стадii ПОЛ в печінці. Їх розвиток в інших тканинах в окремих випадках токсичної дії, ймовірно, є наслідком неспрацювання аналогічного захисту.

Таким чином, за токсичної дії іонів металів і інших несприятливих чинників має місце початкова ініціація ПОЛ. Однак, при цьому важко передбачити її фізіологічне значення - процес розвивається як наслідок адаптивної перебудови мембран чи за типом розвитку патології. Певну відповідь на це дає дослідження накопичення кінцевих продуктів ПОЛ.

Вміст вторинних продуктів ПОЛ

Більш однорідними в наших дослідах виявляються зміни вмісту вторинних продуктів ПОЛ. В печінці при дії переважної більшості екстремальних факторів зростає вміст ТБК-реагуючих продуктів. Найбільше цьому сприяє вплив іонів свинцю - збільшення в 3,8 рази, а також сумішей іонів марганцю з аміаком і свинцю з аміаком - в 3 рази.

Серед усіх досліджених нами факторів лише іони Cu2+ та Mn2+ мають властивості каталізувати процеси ПОЛ, а саме, збільшувати кількість перекисних продуктів в модельних мембранах (каган В.Е. і ін. 1986). При цьому лише іони Mn2+ є дійсними редокс-каталізаторами процесу (вейтцкер Р., 1978). Щодо дії інших речовин та фізико-хімічних факторів, то для іонів Zn2+, Pb2+, Mg2+ та аміаку не встановлено каталізаторних властивотей по відношенню до ПОЛ (Владимиров Ю.А. і ін., 1991). Однак, у коропа в умовах in vivo вони змінюють показники ПОЛ порівняно з контролем.

Типи ПОЛ. В даний час відомо декілька механізмів ПОЛ: спонтанне, Fe2+-аскобат-залежне, яке вважають неферментативним, а також ферментний шлях ПОЛ за участю NADPH+Н+ чи NADH+Н+ (Kappus H., 1987). Наведені нами дані в таблиці свідчать про деяку перевагу в риб в нормі неферментативного ПОЛ.

Накопичення ТБК-реагуючих продуктів за різних умов інкубації (М+м, n=5)

умови дослідів

Без інкубації

Спонтанне ПОЛ (30 хв. при 25о С)

Fe2+ - аскорбат-залежне ПОЛ

NADPH-

залежне ПОЛ

печінка

контроль

11,399+1,853

15,803+1,021**

15,816+1,210**

14,831+1.486

NH3

14,523+0,843

17,854+1,107**

13,173+1.257

13,874+0,916

Pb2++NH3

35,027+3,088*

49,359+4,621

39,544+3,751

44,392+4,344

Pb2+

43,794+3,853*

51,864+4,629

48,788+4,322

47,869+4,568

Cu2+

24,712+2,830*

28,342+2,800

26,189+2,711

32,854+2,867**

Zn2+

17,411+2,078

25,341+2,841

24,692+2,514

28,842+2,811**

фенол

12,863+1,345

15,688+1,321

14,585+1,364

16,769+1,592

зябра

контроль

25,941+2,462

37,973+3.445**

31,126+3,312

30,515+2.843

NH3

21,637+1,678

33,998+2,289

30,789+2.536

29,839+2,199

Pb2++NH3

28,359+2,484

45,857+4,611**

41,144+3,896**

46,943+4.228**

Pb2+

38,357+3,035**

48,146+4,299

44,671+4,821

49,864+5,241

Cu2+

18,404+2,561

25,655+2.321**

24,248+2,687

30,717+2,891**

Zn2+

21,149+2,597

24,352+2,218

23,465+2.481

30,634+2,744**

фенол

15,851+1,311**

24,645+2.283**

20,885+2,071**

25,664+2,092**

Примітки:

1. * р< 0,05 вiдносно контрольноi групи (тут та в інших таблицях)

2. ** р< 0,05 вiдносно проб без інкубацii

Одержані нами дані співставляються з результатами досліджень Крепса Е.М. та співавт., 1987 про провідну роль NADPH - залежного ПОЛ при адаптації до умов середовища існування мембран синаптосом мозку деяких морських костистих риб. це пов'язано із збільшенням ролі перекисного окиснення в перебудові структури клітинних мембран, яка здійснюється в зв'язку з адаптацією організму до змінених умов середовища. Активацію NADP+ - залежного ПОЛ виправдано з точки зору контролю вільнорадикальних реакцій шляхом регулювання активності відповідних ферментів і концентрації NADP+ в клітинах.

Субклітинна локалізація ПОЛ. Одним з ефективних механізмів забезпечення адаптації тварин до абіотичних факторів середовища є перебудова мембран цитоплазми і субклітинних структур клітин (Крепс Е.М. та співавт., 1987). При адаптації до різних факторів середовища, по-різному, змінюється інтенсивність перекисних процесів в мітохондріях і мікросомах щурів (Козлов ю.п., 1982). Нами знайдено, що вміст продуктів ПОЛ в мітохондріях і мікросомах клітин зябер та печінки також неоднаковий. У мітохондріях всіх досліджених органів як у контрольних риб, так і в інтоксикованих, кількість дієнових кон'югатів вища, ніж в мікросомах. Це свідчить про вищий вміст в них ненасичених жирних кислот і значніший ступінь розвитку їх перекисної модифікованості. Проте, вміст дієнових кон'югатів проти контролю статистично вірогідно збільшується саме в мікросомах - у випадку дії іонів свинцю окремо та в суміші з аміаком в печінці і свинцю окремо - в зябрах.

Вміст ТБК-реагуючих сполук в мікросомах печінки контрольних риб вищий, ніж в мітохондріях. Статистично вірогідні відмінності кількості ТБК-реагуючих сполук при інтоксикаціях знайдені переважно в мікросомах. Такі зміни дозволяють зробити висновок, що адаптивні зміни ПОЛ при дії вивчених токсикантів забезпечуються мікросомальними мембранами. Це узгоджується з функційною роллю мікросомальних мембран як структур, що несуть ферментні системи функціонування обміну ліпідів.

Вміст продуктів ПОЛ в мітохондрйній та мікросомальній фракціях тканин коропа при дії токсикантів (M+m, n=5).

Умови

Перекисні

продукти

дослідів

Дієнові

мкмоль /мг

кон'югати, білку

ТБК-реагуючі

нмоль

сполуки,

/мг білку

мітохондії

мікросоми

мітохондії

мікросоми

печінка

контроль

0,710+0,060

0,321+0,021

12,254+0,941

23,862+1,664

NH3

0,591+0,060

0,320+0,030

13,408+1,476

18,726+1,190*

Pb2+

0,886+0,076

0,487+0,032*

19,564+1,753*

38,041+3,241*

Pb2+ + NH3

0,871+0,081

0,463+0,043*

16,736+1,746

30,654+2,843

Mn2+

0,776+0,074

0,354+0,033

14,348+1,429

27,847+2,485

зябра

контроль

1,040+0,121

0,310+0,030

49,065+3,218

21,438+1,654

NH3

0,740+0,055

0,351+0,031

41,977+3,338

15,231+1,216*

1

2

3

4

5

Pb2+

1,248+0,116

0,483+0,037*

52,738+4,873

30,069+2,874*

Pb2+ + NH3

1,327+0,120

0,414+0,040

48,553+4,724

27,643+2,651

Mn2+

0,726+0,073

0,367+0,039

46,783+4,500

17,847+1,564

Активність антиоксидантних ферментів в організмі коропа за екстремальної дії факторів середовища

У організмів в нормі функціонує система ПОЛ антиоксидантна активність (Барабой В.А., 1991). Найважливішою ланкою у її складі є ферментативна частина. Найвища активність СОД знайдена в еритроцитах, які забезпечують транспортування кисню. Найзначніше проти контролю зменшувалася її активність за дії іонів свинцю. зміни в активності СОД співвідносяться з приведеними вище даними про активацію первинних процесів ПОЛ та накопиченням ТБК-реагуючих продуктів, що вказує на чіткий зв'язок між їх утворенням та ферментним знешкодженням у СОД реакції. роль даного ферменту антиоксидантного захисту є значною, особливо в перекисній стабілізації крові (Adler A.J., 1993). Подальше знешкодження пероксиду водню, який утворюється в результаті дисмутації супероксиду, здійснюється в каталазній, пероксидазній та глутатіонпероксидазній реакціях (Хочачка П., Сомеро Дж., 1988). Зменшення або повне інгібування активності каталази сприяє індукції ПОЛ (ribarov S. et al., 1982). Активність пероксидази значно збільшується в ряду печінка < зябра < еритроцити. високі рівні активності пероксидази відмічені в крові коропа. Наші дані співставимі з даними gabryelak T. та Peres, 1986 про відсутність в печінці прісноводних риб активності пероксидази, визначеної за гваяколовим методом та про високу активність цього фермента в еритроцитах. Глутатіонпероксидаза не тільки попереджує накопичення пероксидів, а й здатна ефективно їх відновлювати (Кулинский В.И., Колесниченко Л.С., 1993). Проте розраховані коефіцієнти кореляції між значеннями активностей глутатіонпероксидази і вмістом дієнових кон'югатів, котрі утворюються в результаті метаболізма гідроперекисів, показують, що в печінці контрольних риб однозначної залежності між цими показниками не спостерігається. З усіх досліджених факторів впливу лише у випадку дії іонів свинцю рівень кореляційної залежності досить високий rPb= -0,916.

Коефіцієнт кореляції між активністю СОД і вмістом МДА в контролі негативний як в печінці, так і в зябрах (т.т. чим вища активність СОД, тим менший вміст МДА). Той факт, що у випадку дії міді, марганцю, цинку, свинцю, аміаку, суміші свинцю та аміаку не спостерігається чіткої кореляції між активністю Сод і вмістом МДА в в печінці пояснюється опосередкованістю дії О2- радикала і багатостадійністю процесса ПОЛ (Прайор У., 1979, Halliwell B., Gutterige J.M.S., 1984). Відмічено досить великий ступінь кореляційної залежності між активністю каталази та вмістом МДА в зябрах і, особливо в печінці. Такий факт вказує на значну роль каталази в протистоянні «перекисній небезпеці». Пероксидаза в печінці риб та глутатіонпероксидаза в зябрах відіграють меншу роль в антиоксидантному захисті, ніж каталаза. Перехід значень коефіціента кореляції (або його незначність) між активністю пероксидази і вмістом МДА в зябрах від позитивного в контролі до негативного у інтоксикованих риб, за виключенням дії суміші магнію з аміаком свідчить про пошкоджуючу дію токсикантів. Анологічне явище спостерігали у випадку коефіціента кореляції між активнітю глутатіонпероксидази та вмістом МДА в печінці риб.

Практично в кожному з досліджених органів односпрямованих змін в активності антиоксидантних ферментів під впливом досліджених факторів не виявлено. Як вказує Мєєрсон Ф.З. (1981), фактором, який визначає перетворення Пол в патогенез або його попередження, є співвідношення прооксидантних і антиоксидантних систем організму, тобто антиоксидантний статус організму. Руднева - титова І. І. (1995) також зазначає, що для оцінки ПОЛ у морських костистих та хрящових риб треба знати співвідношення між процесами ПОЛ і антиоксидантною активністю. Виходячи з цих ідей, поділом суми активностей чотирьох основних антиоксидантних ферментів (СОД, каталази, глутатіонпероксидази і пероксидази) на сумарний вміст продуктів ПОЛ (дієнові кон'югати і МДА) нами отримано «коефіцієнт антиоксидантного стану». Якщо в контролі активність ферментів та вміст перекисних продуктів прийняти за 100%, то значення запропонованого коефіцієнту буде (100% +100% + 100% +100%) / (100% + 100%) = 2 у всіх досліджених органах і тканинах, що сприяє уніфікації даного коефіцієнта. Перетворення абсолютних значень виміряних показників у відносні (процентні) зроблено з наступних міркуваннь:

а) активність супероксиддисмутази виміряна у умовна одиницях за ступенем відновлення нітротетразолію синього. У випадку використання іншої речовини чи методики буде відповідно інша умовна одиниця;

б) для активності пероксидази характерна тканинна специфічність; крім того, активність цього фермента, може бути виміряна з використанням різних хімічних речовин як субстратів;

в) завдяки такому перетворенню запропонований коефіціент має однакові значення у контролі всіх досліджених органів.

Дія токсикантів та несприятливих фізико-хімічних факторів змінює АОА тканин коропа. Слід відзначити, що в АОА печінки коропа зростає під дією фенолу та суміші магнію з аміаком. Фенол є високотоксичним для риб (Лукьяненко, 1983) і тому фенол не може бути рекомендованим для застосування як антиоксидант. Загалом, зміни в загальній антиокиснювальній активності тканин коропа під впливом досліджених речовин та факторів багато в чому співпадають зі змінами запропонованого «коефіцієнта антиоксидантного стану».

Активність антиоксидантних ферментів в тканинах коропа при дії досліджуваних факторів (M+m, n=5)

Умови дослідів

ферментативна

активність

супероксид-

дисмутаза,

ум. од/ мг білку

каталаза,

мкмоль Н2О2 / мг білку/ хвилина

пероксидаза,

ммоль KJ/ мг білку/ хвилина

Глутатіонпероксидаза, мкмоль GSSG/ мг білку/

хвилина

Глутатіонредук

таза, мкмоль NADPH/ мг білку/ хвилина

печінка

контроль

1,364+0,288

0,250+0,038

0,052+0,006

14,530+1,242

2,119+0,324

Cu2+

1,141+0,199

0,179+0,028

0,063+0,007

28,829+1,065*

2,428+0,273

Mn2+

2,515+0,346*

0,485+0,130

0,102+0,073*

16,674+3,716

4,832+0,781*

Zn2+

1,401+0,319

0,596+0,042*

0,083+0,010

20,820+2,061*

2,772+0,301

Pb2+

0,641+0,070*

0,110+0,057*

0,068+0,006

19,542+0,625*

0,971+0,036*

NH3

1,002+0,098

0,279+0,026

0,040+0,003

11,069+1,208

2,405+0,251

NH3 +Mg2+

7,046+0,895*

0,422+0,039*

0,058+0,005

18,588+1,787

2,315+0,224

NH3 +Mn2+

2,434+0,228

0,206+0,012

0,089+0,007*

27,822+1,190*

3,342+0,280*

NH3 +Pb2+

1,071+0,120

0,228+0,019

0,066+0,007

14,912+1,344

2,464+0,284

фенол

1,109+0,113

0,161+0,014

0,080+0,007*

16,272+1,496

1,140+0,042*

pH 6,5

0,843+0,076

0,159+0,016

0,022+0,002*

9,379+0,833*

3,626+0,322*

pH 8,1

1,591+0,163

0,215+0,022

0,032+0,004

11,274+1,077

3,014+0,350

зябра

контроль

2,066+0,647

0,435+0,049

0,835+0,096

22,582+0,853

3,923+0,574

Cu2+

4,523+0,502*

0,612+0,098*

0,625+0,072

21,737+1,523

4,834+0,395*

Mn2+

3,119+0,266

0,337+0,035

0,545+0,054*

19,254+1,021*

3,238+1,013

Zn2+

4,969+0,558*

0,499+0,044

0,781+0,081

22,250+1,840

3,160+0,364

Pb2+

1,619+0,112

0,213+0,017*

2,838+0,516*

25,596+3,634

4,592+0,623

NH3

1,515+0,143

0,394+0,040

1,035+0,087

25,398+2,501

3,541+0,311

NH3 +Mg2+

2,891+0,271

0,512+0,033

0,860+0,071

25,646+2,367

2,901+0,353

NH3 +Mn2+

1,925+0,302

0,393+0,034

0,637+0,053

21,220+2,009

4,647+0,434

NH3 +Pb2+

1,403+0,132

0,397+0,021

0,677+0,059

12,513+0,859*

2,026+0,182*

фенол

1,766+0,180

0,547+0,059

0,996+0,091

19,018+1,997

4,595+0,621

pH 6,5

1,299+0,127

0,577+0,025*

0,692+0,070

30,740+2,544*

2,538+0,389

pH 8,1

1,598+0,168

0,558+0,041

1,036+0,111

24,589+2,321

2,332+0,211*

еритроцити

контроль

9,810+1,321

0,364+0,021

61,652+3,906

17,573+0,785

0,909+0,140

Cu2+

11,635+2,365

0,305+0,039

41,135+5,284*

17,115+0,875

0,519+0,072*

Mn2+

9,595+1,768

0,322+0,041

51,525+5,378

26,285+3,437*

0,872+0,093

Zn2+

10,103+1,582

0,231+0,035*

44,845+1,008*

17,094+0,655

0,617+0,084

Pb2+

1,365+0,363*

0,212+0,019*

55,491+3,649

18,678+1,921

0,751+0,093

NH3

6,182+0,588*

0,268+0,024*

37,842+3,445*

17,858+1,723

1,455+0,151*

NH3 +Mg2+

10,037+1,102

0,393+0,035

55,283+3,584

19,116+1,644

0,979+0,082

NH3 +Mn2+

11,169+1,188

0,291+0,033

50,844+4,827

18,609+1,541

1,124+0,098

NH3 +Pb2+

9,237+0,800

0,205+0,018*

43,465+4,236*

19,509+1,755

1,072+0,232

фенол

16,033+1,544*

0,440+0,035

49,839+3,581*

16,669+1,452

0,879+0,088

pH 6,5

11,041+1,242

0,410+0,039

91,905+8,286*

19,755+1,813

0,849+0,058

pH 8,1

17,211+1,516*

0,488+0,052

41,325+3,099*

24,741+2,203*

0,799+0,075

Примітка: *р < 0,05 по відношенню до відповідного контролю.

Висновки

1. В нормальних умовах у коропа як в печінці, так і в зябрах вміст дієнових кон'югатів вищий в мітохондріях, а ТБК-реагуючих сполук в мікросомах. Найвищу активність ключових антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази і пероксидази) у контрольних риб спостерігали в еритроцитах.

2. Встановлено, що вплив екстремальних факторів середовища ініціює первинні ланки ПОЛ, що проявляється в підвищенні швидкості утворення дієнових і трієнових кон'югатів. Накопиченню дієнових кон'югатів найбільше сприяють іони свинцю окремо та в суміші з аміаком - в крові, печінці та зябрах коропа, меншою мірою аміак - в крові та печінці, суміш аміаку з марганцем і дія іонів міді окремо - в печінці риб.

3. З процесами накопичення первинних продуктів ПОЛ узгоджується нагромадження його кінцевих продуктів. Підвищення вмісту ТБК-реагуючих сполук в крові викликає дія практично всіх досліджених факторів. Кров і, значною мірою, печінка є бар'єром патологічного розвитку ПОЛ в організмі риб.

4. Дослідження механізмів розвитку ПОЛ показує, що в нормі в печінці і зябрах риб переважає неферментний процес, який активує накопичення ТБК-активних сполук в них більшою мірою, ніж ферментний тип. Дія токсикантів активує спонтанне накопичення продуктів ПОЛ в печінці. Виключення становить дія іонів міді та цинку, котра веде до активації NADPH-залежного ПОЛ. У зябрах дія токсикантів активує переважно NADPH-залежний механізм ПОЛ.

5. Зябра в умовах інтоксикації є достатньо захищеними від ПОЛ. Підвищення вмісту вторинних продуктів ПОЛ в них зареєстроване лише під впливом іонів свинцю. Дія іонів марганцю, фенолу, закисленого та залужненого водного середовища зменшує вміст в них ТБК-реагуючих речовин.

6. У мітохондріях зябер і печінки інтоксикованих риб вміст дієнових кон'югатів вище, ніж в мікросомах. Статистично вірогідні відмінності в кількості ТБК-реагуючих сполук при інтоксикаціях знайдені теж переважно в мікросомах. Це дозволяє зробити висновок, що адаптивні зміни ПОЛ забазпечуються переважно мікросомальними мембранами.

7. Найзначніше порівняно з контролем зменшувалася активність супероксиддисмутази під дією іонів свинцю в еритроцитах і печінці. Проте, активність цього ферменту у коропа достовірно збільшується в печінці під впливом іонів марганцю і суміші аміаку з магнієм, в зябрах - за дії іонів міді і цинку окремо та в еритроцитах риб, підданих дії аміаку та фенолу. Активність каталази найзначніше знижувалася під дією іонів свинцю - в усіх досліджених органах і тканинах. Активність цього ферменту збільшується в печінці під дією іонів цинку і суміші магнію з аміаком, в зябрах - під впливом іонів міді і закисленого водного середовища.

8. пероксидаза еритроцитів є чутливою до дії несприятливих факторів середовища. Як правило, її активність в еритроцитах достовірно зменшувалася проти контролю. Вийняток становить дія закисленого водного середовища. Збільшення активності пероксидази в зябрах і глутатіонпероксидази в печінці риб, підданих дії іонів свинцю, є компенсаторною реакцією на зниження активності каталази і супероксиддисмутази в цих органах.

9. Розвиток ПОЛ за дії іонів міді та марганцю відбувається за рахунок участі цих іонів в каталітичних процесах ПОЛ, так і опосередковано - через зміни активності антиоксидантних ферментів. ПОЛ у випадках дії всіх інших факторів відбувається через зміни в активності антиоксидантних ферментів.

10. Оскільки під дією жодного з вивчених токсикантів чи фізико-хімічних факторів не виявлено односпрямованих змін активності антиоксидантних ферментів в бік зменшення чи збільшення, то для оцінки ступеня розвитку ПОЛ нами запропоновано «коефіцієнт антиоксидантного стану». В зябрах значення цього коефіцієнту збільшується під дією всіх досліджених факторів, крім випадку дії суміші свинцю з аміаком. В еритроцитах, навпаки, пропонуємий нами коефіцієнт зменшується під впливом всіх факторів, крім дії закисленого водного середовища. «коефіцієнт антиоксидантного стану» пропонується як біотест.

Основні наукові роботи, опубліковані з теми дисертації

1. Грубинко В.В., Леус Ю.В., Арсан О.М. Перекисное окисление липидов в тканях карпа при действии аммиака // Гидробиол. журн. - 1996. - 32, 4. - С. 52 - 57.

2. Грубінко В.В., Смольський О.С., Леус Ю.В., Явоненко О.Ф., Арсан О.М. Взаємозв'язок функціонування системи гемоглобіну та перекисного окислення ліпідів у крові коропа при інтоксикації // Доповіді НАН України. - 1997. - №2. - С. 146 - 150.

3. Грубінко В.В., Смольський О.С., Леус Ю.В. Перекисний статус та стан гемоглобіну крові риб за інтоксикації // Наукові записки Тернопільского пед. ун-ту. Сер. 4: Біологія. - 1997. - №1. - С. 50 - 53.

4. 4. Леус Ю.В., Грубинко В.В. Активность антиоксидантной системы карпа при действии ионов тяжелых металлов // Гидробиол. журн. - 1998. - 34, 2. - С. 59 - 63.

5. Леус Ю.В., Арсан В.О., Грубинко В.В. прooксидантно - антиоксидантный статус организма карпа при действии ионов меди, марганца, свинца и цинка // Доповіді НАН України. - 1998. - №7 (В печати)

6. Леус Ю.В., Грубинко В.В. Перекисный тест оценки токсичности водной среды для рыб // II З'їзд гідроекологічного товариства України. Київ, 27 - 31 жовтня 1997. Тез. доп. Київ: МПП «Август». - 1997. - Ч. 2. - С. 133 - 134.

7. Леус Ю.В. Оцінка антиоксидантної активності і перекисного окиснення ліпідів у коропа за токсичного стресу // VII Укр. біохім. з'їзд. Київ, вересень 1997 р. - Київ: Вид. Частина УСГА. - 1997. - Ч. 3. - С. 128.

8. Леус Ю.В., Грубінко В.В., Явоненко О.Ф. Антиоксидантний ефект інсуліну у коропа за інтоксикації аміаком // Там само. - Ч. 1. - С. 102 - 103.

9. Леус Ю.В. Влияние аммиака и его смесей с ионами металлов на перекисное окисление липидов и антиоксидантные ферменты в организме карпа // «Экология и молодежь» (Исследования экосистем в условиях радиоактивного и техногенного загрязнения окружающей Среды). Материалы I Международной научно-практической конференции. - 17-19 Марта 1998. - Гомель: Б. и. - т. 1, Ч. 2. - С. 107.

10. Leus Yu., Smolsky A., Grubinko V. The role of haemoglobin patology in the induction of lipid peroxidation in fish under intoxication // 4th IUBMB Conference «The life and death of the cell». - Edinburg (UK). - 1996. - P. 542 (c80).

11. Leus, Yu. V. Lipid peroxidation in carp depending on influence surronding ions types // NATO & FEBS ASI «Free Radicals, Oxidative Stress and Antioxidants. Pathological and Physiological Significance», Abstract Book. - Antalya (Turkey). - May 24 - June 4, 1997. - P. 137.

12. Leus, Yu. V., Grubinko, V.V. Copper ions influence on antioxidant enzymes activity and lipid peroxidations in carp's organism // 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology. - San Francisco (USA). - 1997. - # 509.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Накопичення продуктів вільнорадикального окислення ліпідів і білків. Ефективність функціонування ферментів першої лінії антиоксидантного захисту. Вільнорадикальні процеси в мозку при експериментальному гіпотиреозі в щурів при фізичному навантаженні.

    автореферат [84,7 K], добавлен 20.02.2009

  • Загальна характеристика гемоглобінової системи в крові риб та її роль в підтриманні гомеостазу організму. Стан системи гемоглобіну (крові) за дії екстремальних факторів довкілля, температури, кислотних дощів. Токсикологічна характеристика інсектицидів.

    дипломная работа [358,7 K], добавлен 16.09.2010

  • Хімічний склад людського організму та його роль в забезпеченні життєдіяльності організму. Психосоматичні захворювання та їх поширеність у сучасному світі. Психофізіологічні механізми адаптації організму до змін навколишнього середовища. Вчення по стрес.

    реферат [31,9 K], добавлен 21.06.2010

  • Гідробіонти як переважно первинноводні тварини, які все життя проводять у воді. Вплив середовища існування на гідробіонтів: температури, прозорості води, газового режиму водоймища, вуглекислого газу, водневого показника (рН), різних речовин, організмів.

    курсовая работа [27,0 K], добавлен 28.10.2010

  • Розвиток еволюційного вчення і еволюція людини. Властивості популяції як біологічної системи. Закономірності існування популяцій людини. Вплив елементарних еволюційних факторів на генофонд людських популяцій. Демографічні процеси в популяціях людини.

    дипломная работа [106,9 K], добавлен 06.09.2010

  • Вплив попереднього періодичного помірного загального охолодження щурів-самців у віці 3 та 6 місяців на формування та наслідки емоційно-больового стресу при визначенні функціонального стану церебральних механізмів регуляції загальної активності.

    автореферат [58,6 K], добавлен 12.02.2014

  • Вміст заліза в морській воді, його роль у рослинному світі. Функції заліза в організмі людини, його вміст у відсотках від загальної маси тіла. Наслідки нестачі заліза у ґрунті, чутливі до його нестачі плодоовочеві культури. Умови кращого засвоєння заліза.

    презентация [9,5 M], добавлен 25.04.2013

  • Характеристика і властивості водного середовища. Специфічні пристосування до життя у воді різноманітних організмів-гідробіонтів: форма і поверхня тіла, засоби пересування, органи дихання, виділення, чуття. Сукупність умов існування, екологічні групи.

    реферат [20,6 K], добавлен 08.04.2014

  • Дихальний ланцюг та його компоненти. Неповні окиснення. Утворення оцтової кислоти. Аналіз основних способів вирощування оцтовокислих бактерій. Окиснення одновуглецевих сполук. Біолюмінесценція. Особливості нітратного, сульфатного та карбонатного дихання.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.01.2015

  • Харчування як фізична потреба людини. Якісний склад харчового раціону людини, основні вимоги до нього. Зниження харчової цінності продукції під час зберігання і перероблення, оцінка та значення, нормування даних змін. Зміни білків, ліпідів та вітамінів.

    реферат [17,9 K], добавлен 08.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.