.

Роль ліпідів в адаптації мозку риб до дії важких металів (автореферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
79 2349
Скачать документ

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

ЧАЙКОВСЬКА Ганна Богданівна

УДК 636:2.577.1:597.551.2

Роль ліпідів в адаптації мозку риб до дії важких металів

03.00.04 – біохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Чернівці – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Тернопільському національному педагогічному
університеті імені Володимира Гнатюка Міністерства освіти і науки
України.

Науковий керівник – доктор біологічних наук, професор

Грубінко Василь Васильович,

Тернопільський національний педагогічний

університет імені Володимира Гнатюка

завідувач кафедри загальної біології.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Мещишен Іван Федорович

Буковинський державний медичний університет,

завідувач кафедри медичної хімії;

кандидат біологічних наук

Коновець Ігор Миколайович,

Інститут гідробіології НАН України, відділ

екологічної фізіології водних тварин та іхтіології,

старший науковий співробітник.

Провідна установа: Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, м. Київ.

Захист відбудеться 14 вересня 2005 р. 12.00 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 76.051.05 в Чернівецькому
національному університеті імені Юрія Федьковича за адресою: вул.
Лесі Українки, 25 (III корп., ауд. № 81), Чернівці, 58012, Україна.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Чернівецького
національного університету імені Юрія Федьковича за адресою: вул. Лесі
Українки, 23, Чернівці, 58012, Україна.

Автореферат розісланий 12 серпня 2005 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради
Копильчук Г.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В організмі риб функціонує складна система
біохімічної адаптації, яка формує певний рівень толерантності організму
до стресових факторів середовища, включно токсичних. Ця система є
набором структурно-метаболічних адаптацій, які забезпечуються практично
всіма метаболічними компонентами клітин (Хочачка П., Сомеро Дж., 1988;
Грубінко В.В., 1995, Курант В.З., 2003; Столяр О.Б., 2004).

Дослідженнями встановлено, що вміст ліпідів, співвідношення їх окремих
фракцій та жирнокислотний склад у мозку тварин при дії екстремальних
факторів навколишнього середовища істотно змінюється (Гершанович А.Д.,
1991; Болгова О.М., 2000). Ці дані дають підставу вважати, що зміни
спрямованості ліпідного обміну є складовою частиною комплексу
неспецифічних реакцій у відповідь на будь-яку несприятливу дію, одним із
чинників адаптації клітинного метаболізму за умов стресу.

Відомо, що для гідробіонтів серед значної кількості стрес-факторів
найбільш небезпечними є солі важких металів (Евтушенко Н.Ю., 1992;
Линник П.Н., 1999). Проте, кількісна сторона їх впливу і біохімічні
механізми, які лежать в основі відповіді ліпідного обміну, особливо у
мозку гідробіонтів, на сьогодні вивчені недостатньо. Вкрай обмежена
інформація про вплив важких металів на ліпідний обмін у мозку риб
позбавляє екотоксикологічні дослідження значної інформаційної бази
біохімічних параметрів риб, які можна використовувати для діагностики
екотоксикологічних ситуацій. Даний факт вплинув на вибір теми
дисертаційної роботи. Наші дослідження присвячені важливій з теоретичної
і практичної точки зору проблемі дослідження впливу розчинених у воді
солей свинцю, міді, марганцю та цинку на різні сторони ліпідного обміну
в головному мозку риб.

Зв’язок з науковими програмами і темами. Робота виконана в межах
науково-дослідницької теми держбюджетної тематики Міністерства освіти і
науки України “Токсикоспецифічні адаптації гідробіонтів та водних
екосистем до дії іонів важких металів та їх регуляція (2001 – 2003 р.,
№ держреєстрації 0101Y000303).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було з’ясування впливу
підвищених концентрацій солей водного середовища (свинцю, міді, цинку та
марганцю) на вміст, динаміку та обмін ліпідів у головному мозку коропа
та встановлення механізмів формування стійкості нервової системи риб до
цих токсикантів.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

вивчити особливості накопичення свинцю, міді, цинку та марганцю в
головному мозку коропа при підвищеній їх концентрації у водному
середовищі;

встановити вплив іонів свинцю, міді, цинку та марганцю на співвідношення
окремих фракцій ліпідів та фосфоліпідів у головному мозку коропа;

дослідити зміни складу жирнокислотних компонентів ліпідів мозку риб за
дії токсикантів;

вивчити вплив іонів досліджуваних металів на інтенсивність синтезу
загальних ліпідів та їх окремих фракцій при використанні у якості
попередника [1-14С]-ацетату та особливості його окислення у мозку
коропа;

розглянути можливість використання досліджених параметрів для
діагностики небезпечності токсикантів у воді і її якості.

Об’єкт дослідження: ліпідний обмін в тканинах коропа за дії підвищених
концентрацій іонів важких металів у воді.

Предмет дослідження: зміни загальноліпідного, фосфоліпідного та
жирнокислотного складу головного мозку коропа при дії іонів важких
металів.

Методи дослідження: біохімічні, біофізичні, варіаційно-статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. В результаті дослідження вперше
отримано дані про накопичення свинцю, міді, цинку та марганцю у мозку
коропа при підвищеній їх концентрації у воді. На
субстратно-метаболічному рівні встановлено та проаналізовано зміни
вмісту окремих фракцій ліпідів, фосфоліпідів, їх жирнокислотного складу
та інтенсивності їх синтезу та окислення у мозку коропа при дії солей
важких металів. Встановлено адаптивне значення окремих напрямків
загальноліпідного та фосфоліпідного обміну та динаміки вищих жирних
кислот у підтриманні енергетичного та метаболічного гомеостазу. Виявлено
зміни ліпідного складу мозку коропа для оцінки фізіологічного та
метаболічного гомеостазу організму риб.

Практичне значення роботи. Система фізіолого-біохімічних показників
обміну загальних ліпідів, фосфоліпідів та вищих жирних кислот у
головному мозку Сyprinus carpio L. об’єктивно відображає чутливість
організму прісноводних промислових риб до токсичних впливів важких
металів у водному середовищі і може слугувати основою для розроблення
експрес-методів виявлення біохімічних пошкоджень у риб токсикантами та
оцінки якості водного середовища для ставкового рибництва.

Одержані дані можуть використовуватися при читанні нормативних та
спецкурсів для студентів біологічних та екологічних спеціальностей вищих
навчальних закладів.

Апробація результатів роботи. Результати досліджень, які проводилися в
ході виконання дисертаційної роботи доповідались на ІІІ з’їзді
Гідроекологічного товариства України (Україна, Тернопіль, 2001); VIII
Українському біохімічному з’їзді (Україна, Чернівці, 2002);
Всеросійській конференції „Современные проблемы водной токсикологии”
(Ярославль, 2002); Міжнародній конференції молодих вчених “Політ”
(Україна, Київ, 2002).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 8 наукових
публікацій, в яких викладено основний зміст наукових досліджень, з них 6
– у фахових виданнях.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно опрацьовано літературу,
власноручно виконано експериментальну частину дисертаційної роботи,
статистичну обробку результатів, аналіз отриманих результатів проведено
за участю наукового керівника. Автором сформульовані висновки і
запропоновані рекомендації за результатами проведених досліджень.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 139 сторінках
комп’ютерного тексту і складається зі вступу, огляду літератури, опису
матеріалів та методів дослідження, 4 підрозділів власних досліджень,
аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків, списку
використаних літературних джерел (всього 244 найменувань, з них 124
кирилицею та 120 латиницею). Робота проілюстрована 17 таблицями та 10
рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. В розділі наведено аналіз наявної у вітчизняній та
зарубіжній фаховій літературі інформації щодо значення ліпідів в
забезпеченні функціонального гомеостазу мозку риб за дії екстремальних
чинників зовнішнього середовища. Аналіз публікацій з даної проблеми
дозволив дійти висновку, що в літературі практично відсутні відомості
про вплив іонів важких металів на динаміку ліпідного складу мозку риб,
що не лише не дозволяло дійти певних узагальнень щодо адаптивних
можливостей мозку гідробіонтів, а й підійти до кількісної оцінки стану
якості середовища за біохімічними показниками. Вирішенню цих проблем
присвячена дана робота.

Матеріали та методи дослідження. Дослідження проведено на дворічках
коропа (Сyprinus caprio L.) масою 250 – 300 г. Риб утримували в
акваріумах об’ємом 200 л, заповнених відстояною водопровідною водою за
наступних умов: вміст О2 – 7,5±0,5 мг/л; СО2 – 2,5±0,3 мг/л; рН –
7,8±0,1. У кожному акваріумі утримувалось по 5 риб. Риб під час
аклімації не годували. Досліджувався вплив на риб іонів Mn2+ при
концентраціях відповідно 2,4 та 6,0 мг/л, Cu2+ – при 0,2 та 0,5 мг/л,
Pb2+ – при 0,2 та 0,5 мг/л, Zn2+ – при 2,0 та 6,0 мг/л, що відповідають
2 та 5 санітарно-гігієнічним гранично-допустимим концентраціям (ГДК)
(Сидоров В.С., Немова Н.Н., 2002). Необхідну концентрацію іонів металів
у воді створювали розчиненням у ній відповідної кількості солей
MnCl2·4H2O; CuSO4·5H2O; Pb(NO3)2; ZnSO4·5H2O. За контроль правили
досліджувані показники в риб, які утримувалися у водному середовищі без
додавання солей металів, але з тими ж іншими гідрохімічними показниками.
Період аклімації риб становив 14 днів, що є достатнім для формування
адаптивної відповіді на дію стрес – фактору (Хочачка П., Сомеро Дж.,
1988).

Для дослідження вмісту міді, цинку, марганцю та свинцю в тканині мозку,
останню спалювали в перегнаній нітратній кислоті у співвідношенні 1:5
(маса: об’єм). Вміст цинку, міді та марганцю визначали на
атомно-адсорбційному спектрофотометрі С-115, свинцю на S-60 і виражали в
міліграмах на кілограм вологої маси в тканині.

Ліпіди з гомогенату тканини екстрагували сумішшю хлороформу-метанолу
(2:1) (Folch J., 1957). Масову частку ліпідів у тканині визначали
ваговим методом (Кейтс М., 1975). Розділення ліпідів на окремі класи
проводили методом висхідної одномірної тонкошарової хроматографії
(Копытов Ю.П., 1983). Кількість неполярних ліпідів визначали
біхроматним методом (Прохорова М.И., 1982). Вміст фосфоліпідів у тканині
мозку визначали за кількістю неорганічного фосфору спектрофотометрично
за методом Васьковського (Vaskovsky V.E., 1975). Розділення фосфоліпідів
на окремі підкласи проводили методом висхідної двохмірної
мікротонкошарової хроматографії (Копытов Ю.П., 1983).

Інтенсивність синтезу ліпідів у мозку коропа досліджували шляхом
визначення зміни ступеня використання радіоактивно міченого ацетату на
сцинтиляційному лічильнику LKB (Швеція). Дослідження інтенсивності
енергетичних процесів у мозковій тканині риб проводили шляхом визначення
радіоактивності 14СО2 на вказаному лічильнику (Вовк С.И., 1988).

Для визначення жирнокислотного складу мозку риб проводили розділення
метилових ефірів жирних кислот на газорідинному хроматографі N-AWHMDS
(Стефаник М.Б., Скорохид В.И., 1985).

Одержані цифрові дані опрацьовували статистично (Лакин Г.Ф., 1990).

Результати дослідження та їх обговорення

Особливості накопичення важких металів в мозку риб при підвищеній їх
концентрації у водному середовищі. Проведені експериментальні
дослідження дозволили встановити загальні тенденції зміни вмісту важких
металів в мозку коропа залежно від концентрації їх іонів у воді. З
наведених результатів (табл.1) видно, що рівень накопичення свинцю,
міді, марганцю чи цинку індивідуальний для кожного з них і, очевидно,
визначається їх хімічною активністю, здатністю до комплексоутворення,
концентрацією у водному середовищі та специфікою взаємодії з клітинними
структурами.

Таблиця 1

Вміст цинку, марганцю, міді і свинцю в мозку коропа

(в мг/кг вологої тканини; М?m, n=5)

Контроль 2 ГДК 5 ГДК

Zn

6,03 ± 0,54 12,8 ± 0,09* 6,99 ± 0,47

Mn

0,098 ± 0,0114 0,11 ± 0,015 0,19±0,021*

Cu

1,42 ± 0,21 1,94 ± 0,21* 1,51 ± 0,11

Pb

0,13 ± 0,018 0,12 ± 0,021 0,16 ± 0,015

Примітка: * – ступінь вірогідності різниці досліджуваних показниках у
риб дослідних груп порівняно до показників у риб контрольної групи

На основі проведених досліджень встановлено такий ряд зменшення
концентрації вмісту досліджуваних металів в мозку коропа: Zn > Cu > Mn >
Pb. Із збільшенням їх концентрації у воді до 2 і 5 ГДК зафіксовано
істотні зміни показників ступеня накопичення в мозку.

Так, аналіз результатів вмісту цинку у мозку дослідних риб показав, що
через 14 діб його рівень збільшився в 2,12 разів (Р?? ¶ u EHuy ? O O O ????????e4 ? ? u O O O O O O O O O O $ O ? O l O $ O ¬3 ? O O ????????? O $ O O O y $ O $Ifa$Ykd‹ y O ???¤?????виявлені при дії іонів цинку в концентрації, що відповідає 5 ГДК – збільшення рівня насичених жирних кислот в головному мозку коропа у 1,53 рази. Рис. 2. Вміст сумарних жирних кислот Рис. 3. Вміст насичених жирних кислот при інтоксикації іонами важких металів при інтоксикації іонами важких металів Результати дослідження вмісту ненасичених жирних кислот свідчать про зменшення їх кількості в головному мозку риб, яких утримували у воді, в якій концентрація іонів досліджуваних металів відповідала 2 ГДК (рис.4). При дії іонів цинку кількість ненасичених жирних кислот зменшилася у 1,28 рази, при дії іонів марганцю – у 1,36 рази, при дії іонів міді – у 1,37 рази. В літературі (Крепс Е.М., 1981) зменшення пулу ненасичених жирних кислот пов’язують із їх використанням в енергетичному метаболізмі в умовах дії зовнішнього стресу, де вони виступають субстратом для енергозабезпечення. Із збільшенням у воді концентрації іонів важких металів до 5 ГДК відбувається компенсаторне збільшення вмісту ненасичених жирних кислот в головному мозку коропа лускатого. В умовах свинцевої інтоксикації показники рівня ненасичених жирних кислот зросли у 1,32 рази, при цинковій – у 2,3 рази, при дії іонів марганцю та міді відповідно у 1,28 та 1,56 рази. Рис. 4. Вміст ненасичених жирних кислот при інтоксикації іонами важких металів Збільшення в спектрі ненасичених жирних кислот відображає їх участь в мембранних процесах, які протидіють зниженню “текучості” ліпідів мембранних клітин, і, в свою чергу, забезпечують адаптацію організму до цих змін. Аналіз жирнокислотного складу ліпідів мозку риб свідчить про значну різницю у відносному вмісті окремих жирних кислот у загальних ліпідах мозку коропа при підвищені концентрації у воді іонів токсикантів. Зокрема, при наявності у воді іонів свинцю спостерігається зміна напрямків обміну жирних кислот в бік зростання рівня їх ненасиченості: при 2 ГДК воно відбувається за рахунок збільшення відносного вмісту С22-поліненасичених жирних кислот, а при 5 ГДК – жирних кислот С18-поліненасиченого ряду. При дії солей марганцю в концентрації, що відповідає 2 ГДК, у загальних ліпідах мозку риб значно зростає відносний вміст С20- і С22-поліненасичених жирних кислот (P

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020