Введение к работе
Актуальность исследования. В последние годы особую актуальность приобретает проблема охраны водных экосистем от загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Бурное развитие перерабатывающей промышленности, химизация сельского хозяйства приводит к все нарастающему загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами и пагубно влияет на всю живую природу (Миронов, 1973, Гусев, 1975, Нельсон-Смит, 1977; Лукъяненко, 1983, Касымов, 1994; Линник и др., 1997; Будни-ков., 1998; Иванов, Сокольский, 2000, Патин, 2001; Fnberg, Elinder, 1993; Gopal е.а., 1997; Kargin, Cogum, 1999).
Антропогенная химическая трансформация биосферы, выражающаяся в преобразовании вещества поверхностных оболочек планеты, в результате производственной деятельности человека приобретает глобальный характер (Орлов и др, 2002; Леонова, 2004). Ведущее место по масштабам загрязнения принадлежит водным экосистемам.
Многие повреждающие факторы окружающей среды при действии в малых, совместимых с жизнью дозах, вызывают в организме нарушения, которые могут в той или иной степени компенсироваться за счет восстановительных, защитных адаптивных реакций. Улавливать такие «сигналы тревоги» помогает анализ реакций тканевых систем, прежде всего гематологической, кроветворной и иммунной, а также изменений в метаболических процессах и генетическом аппарате клетки (Хрущов, 1993; Исуев и др., 2000; Абдусамадов и др., 2004; Гилева, Щупак, 2005).
Выявить токсичность того или иного вещества для рыб и других гидробионтов и ее степень можно только в экспериментальных условиях, т.к. самое детальное изучение водоема не может дать ответа на эти вопросы. Точно также, только в экспериментальных условиях, можно установить и безвредную концентрацию того или иного вещества для конкретного вида рыб. Отсюда становится очевидным необходимость и актуальность развития исследований по ихтиотоксико-логии.
Понимание механизмов действия токсикантов на рыб и других гидробионтов является необходимой предпосылкой для разработки научных основ и методов определения ПДК, применительно к задачам рыбохозяйственной регламентации поступающих в водоемы ток-
сических веществ. Речь идет о развитии физиолого-биохимического и цитогенетического подхода к решению проблем ихтиотоксикологии
Цель и задача исследования:
Целью работы является исследование цитогематологических показателей рыб при хроническом воздействии тяжелых металлов и сырой нефти.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Исследование динамики содержания гемоглобина, эритроцитов и элементов белой крови (лейкоцитов, нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов) сеголеток карпа и двухлеток красноперки при хроническом (5, 15, 30,40 суток) воздействия ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти.
Изучение кинетики кислотного гемолиза эритроцитов сеголеток карпа и двухлеток красноперки при хроническом воздействии ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти
Исследование влияния хронического загрязнения водной среды ионами Pb2+, Cd2+H сырой нефтью на накопление индуцированных генетических повреждений в эритроидных клетках сеголеток карпа и двухлеток красноперки на основе микроядерного теста.
Оценка состояния водных экосистем по накоплению индуцированных генетических повреждений в эритроидных клетках разных видов рыб (на примере внутренних водоемов Дагестана и района Ту-рали-2 Дагестанского побережья Каспийского моря).
Основные положения, выносимые на защиту:
При хроническом воздействии ацетата свинца в течение 40 суток и сырой нефти в течение 30 суток наблюдается снижение уровня гемоглобина, эритроцитов и общего количества лейкоцитов, увеличение моноцитов и полиморфоядерный лейкоцитоз в крови сеголеток карпа и двухлеток красноперки.
Под влиянием ионов Pb2+, Cd2+, сырой нефти отмечено снижение кислотной резистентности эритроцитов и их «старение», которое выражается в накоплении в крови среднестойких и высокостойких, и исчезновение из сосудистого русла высокочувствительных к кислотному гидролизу эритроцитов, а также в существенном сокращении общего времени гемолиза.
Выявлена относительно более высокая устойчивость эритроцитов сеголеток карпа при длительном воздействии ацетата свинца по сравнению с хлоридом кадмия. Под влиянием ионов Cd и сырой
нефти наблюдаются более значимые изменения качественного состава эритроцитарной популяции.
Установлено, что при хроническом воздействии ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти частота встречаемости эритроидных клеток со следами хромосомных поломок значительно превышает уровень спонтанно возникающих мутаций; в популяции эритроидных клеток увеличивается количество клеток с микроядрами и двуядерных клеток. Отмеченное повышение более выражено при хроническом воздействии сырой нефти.
Цитогенетический мониторинг внутренних водоемов Дагестана и района Турали Каспийского моря, проведенный с помощью микроядерного теста на 9 видах промысловых рыб, показал, что частота встречаемости клеток с микроядрами и двуядерных клеток находится в пределах спонтанного мутагенеза. Полученные материалы свидетельствуют об относительном цитогенетическом благополучии данных водоемов, а также о возможности использования кроветворных клеток рыб в качестве надежной тест-системы для обнаружения цито- и генотоксических соединений и проведения цитогенетическо-го мониторинга водных экосистем.
Научная новизна. В настоящей работе впервые проведено ци-тогематологическое исследование рыб при хроническом воздействии ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти.
Показано, что при хроническом воздействии исследованных токсикантов происходит снижение уровня гемоглобина, эритроцитов и общего количества лейкоцитов при одновременном повышении нейтрофилов и моноцитов.
Установлено снижение кислотной резистентности эритроцитов рыб и сокращение общего времени гемолиза под влиянием указанных токсикантов.
С помощью метода микроядерного теста установлено увеличение количества эритроидных клеток с микроядрами и двуядерных клеток, что свидетельствует о мутагенном влиянии изученных нами токсикантов.
Проведенный цитогенетический мониторинг внутренних водоемов Дагестана и района Турали-2 Каспийского моря с использованием микроядерного теста свидетельствует об относительном цитогенетическом благополучии исследованных водоемов.
Делается вывод о возможности использования кроветворных клеток рыб в качестве надежной тест-системы для проведения цито-генетического мониторинга водных экосистем.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные представляют теоретический и практический интерес для понимания цитогенетических механизмов влияния ионов Pb2+, Cd2+ и сырой нефти при их хроническом воздействии. В результате проведенного исследования показано, что под влиянием ацетата свинца, хлорида кадмия и сырой нефти в хроническом эксперименте возникают изменения в показателях красной и белой крови, кислотной резистентности эритроцитарных мембран, увеличивается количество эритроидных клеток со следами хромосомных поломок
Предложенный в работе микроядерный тест эритроидных клеток может быть использован в качестве тест-системы для обнаружения генотоксических веществ и проведения цитогенетического мониторинга водных и наземных экосистем.
Материалы, полученные в диссертации, используются в учебном процессе специальности «Водные биоресурсы и аквакультура» на кафедре ихтиологии Дагестанского государственного университета при чтении курса «Ихтиотоксикология» и спецкурсов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: ежегодных научных сессиях профессорско-преподавательского состава Дагестанского государственного университета (2004-2007г.г.); Международной научной конференции «Проблемы мониторинга экосистем Каспийского моря» (Махачкала, 23-30 сентября 2002); XVII Научно-практической конференции по охране природы Республики Дагестан (Махачкала, 2003), V Международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 29-30 июня 2006); III Научно-практической конференции «Новые технологии' в медицине» (Махачкала, 2006); Международной научной конференции «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия» (Махачкала, 23-26 ноября 2006); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 16-17 ноября 2006); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 4-8 декабря 2006); XX съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова «Физиология 21 века - перспективы» (Москва, 4-8 июня 2007); Международной конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-
Дону, октябрь 2007); совместном заседании кафедр физиологии человека и животных и ихтиологии Дагестанского государственного университета (сентябрь 2007 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, объем 1,62 п.л Личный вклад диссертанта в опубликованном материале 85%
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 100 страницах, включая библиографию. Работа состоит из введения и трех глав: состояние изученности проблемы, материалы и методы исследования, результаты исследования и их обсуждение; заключения, выводов и списка использованной литературы. Библиографический указатель включает 163 источников, из них 132 на русском, 31 на иностранных языках Работа иллюстрирована 8 таблицами и 8 рисунками.
