Диссертация (Содержание и закономерности распределения тяжёлых металлов и мышьяка в речных экосистемах промышленно развитых районов Вьетнама (на примере р. Шерепок, провинция Даклак)), страница 8

Проникая в растение, As наносит ему большойвред:происходит ингибирование роста клеток, нарушение синтезахлорофилла, нарушение фотосинтеза, дыхания, истощение питательныхвеществ, дезинтеграция мембраны и стимуляция вторичных метаболическихпроцессов, которые приводят к снижению урожайности культур (Cozzolino etal., 2010; Gupta et al., 2013).As отрицательно влияет на обмен фосфатов, присоединяясь квицинальным сульфгидрильным группам и измененяя структуру и функциибелка (Tripathi et al., 2007). В рисе As подавляет рост растений и разрушаетклеточную ультраструктуру, нарушая гомеостаз реактивных кислородныхвидов (Liu et al., 2013). Результаты исследований протеомики выявили34влияние As на молекулярные механизмы, связанные с фотосинтезом,метаболизмомиокислительно-восстановительнымгомеостазом.Asотрицательно влияет на структуру хлоропластов и фотосинтез путёммодификации белков, участвующих в метаболизме и окислительновосстановительном гомеостазе (Liu et al., 2013).Свинец оказывает неблагоприятное воздействие на морфологию, рости фотосинтез растений.

Высокий уровень Pb также вызывает ингибированиеактивностиферментов,дисбалансводы,изменениеинарушениепроницаемости мембран (Sharma, Dubey, 2005). Pb ингибирует активностьферментовнаклеточномуровнепутёмвзаимодействиясихсульфгидрильными группами.

Высокая концентрация Pb также приводит кокислительному стрессу путём увеличения производства реактивных видовкислорода в растениях (Reddy et al., 2005).1.6. Влияние тяжёлых металлов и мышьяка на состояние гидробионтовМногие группы организмов могут быть использованы в качествебиоиндикаторов экологических изменений, но многочисленные публикациисвидетельствуют о том, что рыба – главный показатель изменения воднойсреды и здоровья экосистем, особенно в случае загрязнения водытоксичнымивеществами(Moiseenkoetal.,2008).Рыбы–самыемногочисленные обитатели водной среды.

Их питание играет важнуюэкологическую роль, так как они являются энергетическими носителями отболее низких до более высоких уровней трофических цепей (Beyer, 1996; Vander Oost et al., 2003).Рыба – один из самых ценных источников белковой пищи человека. Вовсём мире люди получают около 25 % животного белка от рыб и моллюсков.Рыбий белок обладает высокой биологической ценностью.Так как водные системы многих регионов мира загрязнены тяжёлымиметаллами, поступающими из бытовых, промышленных, горнодобывающих35и сельскохозяйственных стоков, то многие виды рыб накапливают в своихтканях значительные количества данных токсикантов (Chouba et al., 2007,Tulonen et al., 2006; Khalil et al., 2008 ).Относительно высокая растворимость тяжёлых металлов в воднойсреде приводит к их поглощению организмами (Fitzgerald et al., 1998;Campbell et al., 2005).

Рыба поглощает металлы главным образом либо черезпищеварительный тракт, либо через жаберную поверхность (Ptashynski et al.,2002),затемчерезкровьметаллыпроникаютвдругиеорганы.Биоаккумулированная структура металлов помогает оценить степень ихпроникновения в живые организмы, а также степень внешних воздействий набиодоступность металлов (Luoma et al., 2010). До тех пор, пока скоростьпоглощения и накопления превышает скорость выделения и детоксикации,некоторые ткани будут особенно чувствительны к металлам (Rainbow, 2007).Соответственно,количественнаяоценканакопленныхметалловвконкретных тканях важнейших видов может быть полезна для пониманиягомеостаза и оценки потенциального воздействия на здоровье организма(Kotze et al., 1999).Такие металлы, как Cr, Mn, Co, Cu и Zn, необходимы в следовыхколичествах для биохимических процессов рыб и других организмов, но привысоких концентрациях они становятся токсичными (Lasheen, 1987).Средние концентрации тяжёлых металлов в разных тканях рыбпоказали, что они были даже выше их соответствующих концентраций вводе, что может быть связано с накоплением тяжёлых металлов в органахрыб.

Kock et al. (1995) обнаружили чрезвычайно высокие концентрации Cd иPb в почках арктического гольца из альпийских озёр, несмотря на низкиеконцентрации металлов в воде. Таким образом, выявлено, что концентрацииметаллов в рыбе выше, чем в воде, что указывает на биоаккуляцию втрофической цепи экосистемы, что подтверждается также исследованиямиозера Янина (Pamvotis, Greece).Li et al. (2014) наблюдали, что воздействие 0,5 и 2,5 мг/л Cd в течение 436дней вызывало значительные изменения в профилях экспрессии генов,связанных с осью гипоталамо-гипофизарно-щитовидной железы в китайскомредком виде рыб – миннау (Gobiocypris rarus), в результате чего значительноснизился уровень тиреоидного гормона рыбы.В связи с содержанием ТМ у сазана (Cyprinus carpio) проявляютсягистопатологические и структурные изменения. Они выражаются в слияниипервичного, вторичного пластинчатого эпителия и смежных вторичныхламелях в жабрах рыбы, подверженной воздействию различных видовзагрязняющих веществ (Mallatt et al., 1985).

Через жабры – основногопереносчика ксенобиотиков – токсины распределяются по всему телу,накапливаясь в тканях и органах и принося вред всему организму (Buet et al.,2005). Предполагается также, что рыба адаптируется к патологическимсостояниям, таким как подъём эпителия и пластинчатого слияния, и можетвыжить в результате воздействия загрязнения (Evans et al., 2005). Болееранние исследования объясняют различную степень гистопатологическихизменений в жаберных нитях (Jiraungkoorskul et al., 2002; Rajeshkumar et al.,2011).

Многие типичные гистологические изменения жабер у Cyprinus carpio(эпителиальный некроз, разрыв жаберного эпителия и др.), были вызванывоздействием многочисленных смесей тяжелых металлов (Haaparanta et al.,1997).Аналогичные гистологические изменения отмечались в печениразличных видов рыб (Gabriel et al., 2007; Van Dyk et al., 2007). В печени рыбвыявлены искажённые гепатоциты и повышенная вакуоляция, связанная снакоплением липидов и скоплением кровеносных сосудов в ней, вероятно,из-за загрязнения тяжёлыми металлами. Тем не менее, сообщалось, чтотоксиканты, воздействующие на печень, приводят квакуоляции из-зачрезмерного накопления жира в цитоплазме (Bogiswariy et al., 2008).

Такимобразом, по наблюдениям, связанным с гистопатологическими изменениями,можно говорить об умеренных и тяжёлых, часто непоправимо тяжелыхповреждениях, которые могут привести к дисфункции органов (Abdel37Tawwab et al., 2007; Shiogiri et al., 2012).Тяжёлыеметаллыпроявляютсвоютоксичностьнесколькимиспособами, в том числе путём воздействия на уровни содержания другихметаллов, играющих важную роль в функционировании организмов например,кадмийконкурируетсцинком,вызываяингибированиеферментативного функционирования и нарушения структуры нуклеиновойкислоты (Jomova, Valko, 2011).Токсичное воздействие меди описано на примере различных водныхорганизмов, в частности рыб (Klauck et al., 2013).

Rau et al. (2004) показали,что клетки рыб более чувствительны к меди, чем клетки млекопитающих.Эти данные подтверждаются исследованием эритроцитов в крови Carassiusauratus gibelio Arkhipchuk, Garanko (2005), которые показали увеличениеобразования микроядер и ядерных аномалий после воздействия меди.Считается, что медь вызывает значительные токсикогенные изменения,поскольку она изменяет активность ферментов - антиоксидантов, которыеиндуцируют и усугубляют окислительный стресс (Lushchak, 2011). Согласноисследованиям Hansen et al. (2006), у рыбы, подвергавшейся воздействиюмеди, были увеличены показатели первичной и вторичной активностиокислительного фермента.

Другие исследования показали, что медьувеличивает цитотоксичность кислорода, что приводит к возрастаниюслучаев разрыва цепи ADN (Bopp et al., 2008).Цитотоксичность у животных и растений отмечена также и для железа.Поглощение железа у рыб происходит через жабры или пищу (Bury et al.,2003). Этот металл необходим для многих жизненно важных процессов,однако из-за его способности к восстановлению и окислению он можетгенерировать свободные радикалы (Lushchak, 2011).Высокие концентрации цинка могут приводить к генотоксическим,мутагенным и цитотоксическим эффектам.

Кроме того, Zn отрицательновлияет на биодоступность Cu и изменяет метаболизм Fe, существенногокомпонента репаративных белков ADN для поддержания клеток (Segura38Munoz et al., 2003).РезультатыкомбинированноеисследованиявоздействиеDummeeetхимическоговодохранилища Beung Boraphet (Таиланд)al.состава(2012)впоказалиосадкахизна появление биологическихэффектов, связанных с гистопатологическими изменениями у Pomaceacanaliculata. Гистопатологические изменения, в частности, увеличениеколичества базофильных клеток и тёмных гранул, зарегистрированы впищеварительных железах Pomacea canaliculata, подвергнутых воздействиютяжёлых металлов (Kruatrachue et al., 2011), таких как Fe, Mn, Cu и Zn.Поглощение путём приёма пищи – важный путь воздействия в воднойбиоте (Hendozko et al., 2010).

Анализ пищеварительного тракта (пищевод,кишечник, прямая кишка) и пищеварительных желёз улиток показал болеевысокое накопление облигатных элементов (Fe, Mn, Cu и Zn) именно в этихорганах по сравнению с мышцами ног.Рядом исследований установлено, что вес тела животного можетуменьшаться вследствие воздействия кадмия (Esselink et al., 1995; Lucia etal., 2010) из-за того, что Cd уменьшает количество липидов у животных(Lucia et al., 2010). Согласно исследованиям Liu et al. (2016), содержаниелипидов гепатопанкреаса и яичника значительно уменьшилось.