Г Киричук - Вплив трематодної інвазії на активність лужної фосфатази у різних органах і тканинах витушки - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ VISNYK OF LVIV UNIV.

Серія біологічна. 2009. Вип. 49. С. 151-156    Biology series. 2009. Is. 49. P. 151-156

УДК 576.895.122:594.1

ВПЛИВ ТРЕМАТОДНОЇ ІНВАЗІЇ НА АКТИВНІСТЬ ЛУЖНОЇ ФОСФАТАЗИ У РІЗНИХ ОРГАНАХ І ТКАНИНАХ ВИТУШКИ (MOLLUSCA: GASTROPODA: PULMONATA: BULINIDAE) ЗА ДІЇ НА НЕЇ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

Г. Киричук, А. Стадниченко

Житомирський державний університет імені Івана Франка вул. В.Бердичівська, 40, Житомир 10008, Україна e-mail: kyrychuk@zu.edu.ua

Досліджено вплив трематодної інвазії на активність лужної фосфата­зи у мантії, гепатопанкреасі та гемолімфі Planorbarius purpura за дії на неї іонів цинку і міді водного середовища. Проаналізовано різницю за цим пока­зником між незараженими особинами у нормі та за перебування молюсків у розчинах полютантів, концентрація яких відповідає LC25, LC50, LC75.

Ключові слова: Planorbarius purpura, трематоди, лужна фосфатаза, іони цинку та міді.

Фосфатази - це ферменти з класу гідролаз, які каталізують розщеплення складних ефірів фосфорної кислоти. Містяться вони у клітинах усіх організмів, сприяючи утво­ренню неорганічного фосфору, необхідного для забезпечення багатьох процесів обміну речовин. Біологічна роль лужної фосфатази пов'язана з участю її в обміні вуглеводів, фосфоліпідів, ДНК і РНК. Рівень активності її у різних органах і тканинах - надійний показник інтенсивності перебігу в них різних метаболічних процесів. Окрім того, він із достатнім рівнем імовірності дає змогу оцінити напрям і силу сукупного впливу на гід­робіонтів, у тому числі й на черевоногих молюсків, таких несприятливих для них чин­ників, як трематодна інвазія та забруднення середовища іонами важких металів. Актуа­льність подібного дослідження зумовлена, по-перше, тим, що екстенсивність і інтенсив­ність інвазії видів родини Bulinidae трематодами часто-густо досягають чималих зна­чень. По-друге, антропогенне забруднення водного середовища іонами важких металів на початок третього тисячоліття стало однією з провідних форм його забруднення. До наших днів ці молюски у згаданому аспекті не досліджувалися.

Матеріал: 87 екз. Planorbarius purpura (O.F. Muller, 1774), зібраних у червні-серпні 2004 р. у басейні р. Тетерев (Житомир). Для біохімічних аналізів використано гемолімфу, гепатопанкреас і мантію. Розчини білків отримували шляхом гомогенізуван­ня тканин у 0,01 М трис - НС1 (рН 7,6). Використовували цитоплазматичну фракцію, котру отримували центрифугуванням гомогенату (20 хв при 8000 об.). Активність луж­ної фосфатази визначали на фотоелектрокалориметрі КФК-3 за допомогою реакції утворення хіноніміну [4]. Кількість білка при оцінюванні активності ферментів встанов­лювали за Лоурі. Активність ферменту розраховували в нмоль/с на 1 мг білка. Усього виконано 482 біохімічних аналізи (кожен у триразовій повторності). Цифрові результа­ти опрацьовано методами базової варіаційної статистики [6].

Аби уникнути взаємовпливів катіона з різними аніонами, що могло би спотвори­ти результати дослідження, як токсиканти були використані лише хлориди -CuC122H2O і ZnC12 (обидва з маркуванням ч.д.а.). Розрахунок концентрацій усіх вико­ристаних у дослідженні розчинів здійснено на катіон.

© Киричук Г., Стадниченко А., 2009

Токсикологічні досліди поставлено за стандартною методикою [1]. Орієнтацій-ним дослідом (експозиція - 2 доби) з' ясовано значення основних токсикологічних пока­зників:

Токсикант

МВК(LCo)

 

ЛК100(LC100)

Си2+ Zn2+

0,001 1

0,05 50

1

100

У гострому досліді (експозиція - 2 доби) використано три концентрації солей металів, які відповідають значенням ЛК25, ЛК50, ЛК100.

Токсикант

ЛК25 (мг/л)

ЛК75 (мг/л)

Си2+

Zn2+

0,01 25

0,1 75

Токсичні розчини готували на дехлорованій відстоюванням (доба) водопровідній воді (рН 7,2-7,3, температура 18-20°С, вміст кисню 8,5-8,9 мг/л). „Відпрацьовані" роз­чини заміняли свіжоприготованими щодобово. Контролем слугували молюски, вміщені у водопровідну дехлоровану воду.

Масу молюсків встановлювали на електронних терезах марки WPS 1200/С. Зара­женість тварин партенітами і личинками трематод виявляли мікроскопуванням (х56) тимчасових гістологічних препаратів, виготовлених із тканин їхнього гепатопанкреаса. Для дослідження відібрано молюсків, заражених редіями і церкаріями трематод родини Echinostomatidae.

У нормі активність лужної фосфатази (нмоль/с1мг білка) в мантії, гемолімфі та гепа-топанкреасі P. purpura неоднакова. Для неінвазованих особин найменші її значення прита­манні гемолімфі - 826,82±152,03. Максимальних значень (13528,94±2907,56) активність лужної фосфатази досягає у гепатопанкреасі, перевищуючи при цьому активність цього фермента в мантії у 15,6, а в гемолімфі - у 16,4 разу. У тварин, інвазованих трематодами, активність лужної фосфатази утворює такий же ряд (у порядку зменшення значень активно­сті), як і у вільних від зараження особин, а саме: гепатопанкреас—мантія— гемолімфа.

Реакція молюсків-хазяїв на їхніх паразитів-трематод залежить від сукупності чинників (інтенсивність інвазії, ступінь патогенності паразитів, фізіологічний статус молюсків, абіотичні чинники довкілля). Зазначимо, що піднесення біохімічної та фізіо­логічної активності розглядається у заражених молюсків [2, 7] як прояв неспецифічної захисної пристосувальної реакції, спрямованої на нівелювання впливу ушкоджуючого їх паразитарного чинника. Відзначене нами різке підвищення ступеня активності луж­ної фосфатази (у 2,1 разу) в мантії P. purpura за помірної інвазії їх трематодами сприяє підтриманню молюсками їхньої життєздатності на рівні, достатньому для успішного протистояння паразитам. Про підвищення рівня загального обміну у помірно заражених трематодами особин свідчать також зростання поглинання молюсками кисню [10] і теп­ловіддачі [11], а також пригнічення ритму серцевих скорочень [12]. За наявності пооди­ноких паразитів у гепатопанкреасі молюсків ця реакція не відбувається через вкрай сла­бкий патогенний їхній вплив на хазяїв. Відсутність такої реакції за тотального ураження гепатопанкреаса молюсків трематодами зумовлюється іншими причинами, перш за все -значним пригніченням захисних пристосувальних властивостей молюсків, уражених цими червами. Інтенсивність загального обміну речовин за цих обставин падає нижче оптимального для них рівня. Частковим проявом цього процесу є і зменшення (нижче норми) активності лужної фосфатази в їхній мантії.

Ураження паразитами від 10 до 50% об'єму гепатопанкреаса.

Відомо [3], що перебування тварин у токсичному середовищі супроводжується розвитком у них патологічного процесу, викликаного отруєнням, котрий характеризу­ється фазним характером. Фази його йдуть слідом одна за одною в такому порядку: 1) байдужість (концентрація токсиканта не досягає порогового рівня); 2) підвищення акти­вності (захисно-пристосувальні можливості організму повністю перекривають шкідли­вий вплив токсиканта); 3) депресія (пригнічення захисно-пристосувальних властивостей за досить тривалого збереження особинами життєздатності); 4) сублетальна (стан прав­дивого шоку); 5) летальна. Нами проаналізовано переважно ті дані, котрі стосувалися тварин, які перебували на третій і четвертій фазі та лише зрідка - на другій фазі патоло­гічного процесу.

Відзначимо, що використані як токсиканти сполуки цинку і міді були представ­лені в розчинах у найбільш токсичній для гідробіонтів [8] іонній формі. У малих дозах ці мікроелементи необхідні для нормальної їхньої життєдіяльності [9]. Вони сприяють росту і розмноженню цих тварин, оскільки входять до складу активних центрів окисно-відновлювальних ферментів [5].

У середовищі, затруєному іонами цинку в концентрації, що відповідає LC25, у вільних від інвазії особин відзначено зростання активності лужної фосфатази в мантії (у 12,0 разів) на фоні різкого падіння її у гемолімфі (у 2,3 разу) і у гепатопанкреасі (у 4,2 разу; (Р*>99,9%). За LC50 згадані вище тенденції щодо мантії та гепатопанкреасу збері­гаються, що виразно (у формі піків) відображено на графіках (рис. 1). Найбільше зрос­тання активності ферменту зареєстроване для гемолімфи (у 7,6 разу), а найменше - для мантії (у 6,6 разу). За LC75 в усіх підданих аналізу органах і тканинах має місце спад його активності.

За трематодної інвазії найменша з використаних у дослідах концентрацій іонів цинку викликає зниження активності лужної фосфатази у гемолімфі - в 1,7 та у гепато-панкреасі - у 7,4 разу; (Р>99,9%). Натомість підвищення ступеня токсичності розчину до рівня LC50 спричинює зростання її активності. Причому у гемолімфі та гепатопанкре-асі вона зростає на 10-15% від контролю, а у мантії - в 6,6 разу (Р>99,9%). За LC75 у середовищі активність лужної фосфатази різко знижується порівняно з нормою як у мантії (у 3,9 разу), так і у гепатопанкреасі (у 2,9 разу).

За експозиції P. purpura у розчинах, концентрація іонів міді та цинку в яких від­повідає LC25, зростання активності лужної фосфатази охоплює неоднакову кількість органів і тканин. У середовищі, затруєному іонами цинку, зростання активності цього ферменту спостерігається лише у мантії, тоді як у середовищі, котре містить іони міді, -у мантії (в 2,1 разу) і у гепатопанкреасі (в 1,4 разу) (Р>99,9%).

За LC50 і в гемолімфі, і в гепатопанкреасі відбувається зниження активності до­сліджуваного ферменту (в 11 разів проти попередньої концентрації; Р>99,9%) і більш плавне (в 1,1 разу) - у гемолімфі (Р=95%). У мантії ж активність лужної фосфатази пе­ревищує норму в 7,3 разу (Р>99,9%).

В інвазованих трематодами особин застосовані у дослідах концентрації іонів ци­нку викликають в усіх обстежених органах зміни однакового характеру (порівняно з незараженими тваринами). У них, одначе, вони набагато яскравіше виражені, ніж у ві­льних від інвазії молюсків. На діаграмі (рис. 1) це знайшло своє відображення як у кру­тіших підйомах і спадах стовпчиків, так і в більш високо піднесених їхніх піках.

Іони міді відзначаються більшою токсичністю для гідробіонтів, отже, і для P. purpura, ніж іони цинку. Про це свідчать і значення застосовуваних наразі гранично

Р - ступінь достовірності.ю

о О

Ю

о о

Контроль

H-+-I-VVVNI—■-1

Zn25

Zn50

Zn75

On-I-,

200 С

26000 -24000 -22000 -20000 -

4000 -2000 -0000 -

4000 -2000 -

2600С 2400С 2200С 20000

40DC 200С

Контроль

Cu25

Cu50

1

Cu75

1 H-|-MfSXVSJ==l

Контроль

Н-Н-НчХЧХІ---,

Zn25

Zn50

H-H-HV«S1=I і

Zn75

1

Контроль        Cu25        Cu50 Cu75

Рис. 1. Вплив трематодної інвазії на активність лужної фосфатази в різних органах і тканинах Planorbarius purpura за дії на неї іонів міді та цинку: а, в - інвазовані особини; б, г - неін-вазовані особини; I - гепатопанкреас, II - мантія, III - гемолімфа.

о

о 'К

м к н и

а

е

л н о

м к н и

б

е

л н о

'к м к н и

в

е

о

м к н и

опустимих концентрацій (ГДК) рибогосподарського призначення . Вони дорівнюють 0,001 мг/дм3 для іонів міді та 0,01 мг/дм3 - для іонів цинку [5]. Про те ж саме свідчать і отриманні нами значення LC25, LC50, LC75 за застосування як токсикантів іонів цих двох важких металів. Адже якщо для іонів цинку LC25, LC50, LC75 перевищують ГДКр у 25 000, 50 000, 75 000 разів відповідно, то для іонів міді такі перевищення становлять усього лише 10, 50, 100 разів.

Підкреслимо, що за смертності 25, 50, 75% в кожній із цих груп у наших дослідах серед загиблих тварин переважали інвазовані трематодами особини. Причому частка їх зі збільшенням концентрації розчинів неухильно зростала. Так, за LC25 вони становили 61-73%, за LC50 - близько 85, за LC75 - 89-97% від загальної кількості експонованих у розчинах токсикантів особин. Це ще раз свідчить про те, що заражені трематодами мо­люски більш вразливі та менш витривалі щодо впливу на них токсичних чинників, ніж тварини незаражені.

1. Алексеев В. А. Основные принципы сравнительно-токсикологического эксперимен­та // Гидробиол. журн. 1981. Т. 17. № 3. С. 92-100.

2. Биргер Т. И. Метаболизм водных беспозвоночных в токсической среде. К.: Наук. думка, 1979. 190 с.

3. Веселов Е. А. Основные фазы действия токсических веществ на организмы // Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. по вопр. водн. токсикологии. М.: Наука, 1968. С. 15-16.

4. Горячковский А. М. Справочное пособие по клинической биохимии. Одесса: ОК-ФА, 1994. 364 с.

5. Гусева Т. В., Молчанова Я. П., Заша Э. А. и др. Гидрохимические показатели состо­яния окружающей среды. М.: Эколайн, 2000. 127 с.

6. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1973. 343 с.

7. Маляревская А. Я. Биохимические механизмы адаптации гидробионтов к токсичес­ким веществам // Гидробиол. журн. 1985. Т. 21. № 3. С. 70-82.

8. Мур Д., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. Контроль и оценка влияния. М.: Мир, 1987. 288 с.

9. Романенко В. Д. Основи гідроекології. К.: Обереги, 2001. 728 с.

10. Hurst C. T. Structural and functional changes produced in the gastropod mollusk, Рііу^а occidentalis in the case of parasitism by larvae of Echinostomata revolutum // Univ. Calif. Publ. Zool. 1927. Vol. 29. N 14. P. 321-404.

11. Hurst C. T., Walker C. A. Increased heat production in a poikilotherm animal in parasit­ism // Amer. Nat. 1933. Vol. 69. P. 461-466.

12. Lee F. O., Cheng C. T. Increased heart rate in Biomphalaria glabrata parasitized by Schistosoma mansoni // J. Invertebr. Pathol. 1970. Vol. 16. N 1. Р. 148-149.

ГДК, розраховані для риб і безхребетних тварин, які входять до складу їхньої кормової бази.

THE INFLUENCE OF TREMATODE INVASION ON THE ACTIVITY OF ALKA­LINE PHOSPHATASK IN THE VARIOUS ORGANS AND TISSUES OF THE HORN COIL (MOLLUSCA: GASTROPODA: PULMONATA: BULINIDAE) UNDER AF­FECT OF HEAVY METALS IONS OF THE WATER ENVIRONMENT

G. Kirichuk, A. Stadnychenko

Ivan Franko State University of Zhytomyr 40, V. Berdychivska St., Zhytomyr 10008, Ukraine e-mail: kyrychuk@zu.edu.ua

The influence of trematode invasion on the activity of alkaline phosphatasе in the various organs and tissues of the gastropod mollusk, Planor­barius purpura under affect of heavy metals ions of the water environment have been investigated. The distinctions between infected and non- infected individu­als under normal conditions and under affect of the solutions of heavy metals (concentrations - LC25, LC50, LC75) have been analyzed.

Key words: trematode invasion, Planorbarius purpura, heavy metals, alkaline phosphatasе.

ВЛИЯНИЕ ТРЕМАТОДНОЙ ИНВАЗИИ НА АКТИВНОСТЬ ЩЕЛОЧНОЙ ФОС-

ФАТАЗЫ В РАЗНЫХ ОРГАНАХ И ТКАНЯХ КАТУШКИ (MOLLUSCA: GASTROPODA: PULMONATA: BULINIDAE) ВСЛЕДСВИЕ ДЕЙСТВИЯ НА НЕЕ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Г. Киричук, А. Стадниченко

Житомирский государственный университет имени Ивана Франко ул. Б. Бердычевская, 40, Житомир 10008, Украина e-mail: kyrychuk@zu.edu.ua

Исследовано влияние трематодной инвазии на активность щелочной фосфатазы в мантии, гепантопанкреасе и гемолимфе Planorbarius purpura вследствие действия на нее ионов цинка и меди водной среды. Проанали­зирована разница этих показателей между незараженными особями в нор­ме и вследствие пребывания моллюсков в растворах поллютантов, концен­трация которых соответствует LC25, LC50, LC75.

Ключевые слова: Planorbarius purpura, трематоды, щелочная фосфатаза, ионы цинка и меди.

Стаття надійшла до редколегії 01.12.08 Прийнята до друку 05.02.09

Страницы:
1 


Похожие статьи

Г Киричук - Вплив трематодної інвазії на активність лужної фосфатази у різних органах і тканинах витушки