Ribogospod. nauka Ukr., 2015; 3(33): 18-33
DOI: https://doi.org/10.15407/fsu2015.03.018
УДК [597-1.05:597.553.2]:[546.19+546.49]

pdf35

ВЛИЯНИЕ  НЕЭССЕНЦИАЛЬНЫХ  ЭЛЕМЕНТОВ  (РТУТЬ,  МЫШЬЯК) НА  ОРГАНИЗМ  ЛОСОСЕВЫХ (SALMONIDAE) РЫБ  (ОБЗОР)

И. И. Грициняк, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , Институт рыбного хозяйства НААН, г. Киев
Д. А. Янович, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , Львовский национальный университет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С.З. Гжицкого, г. Львов
В. В. Бех, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , Институт рыбного хозяйства НААН, г. Киев

Цель. Проблема загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами на протяжении последних лет приобрела значительную актуальность как вследствие их значительного распространения в окружающей среде, так и в результате широкого спектра их токсического действия на организм рыб. В современной научной литературе вопросам влияния тяжелых металлов, в том числе ртути и мышьяка, на организм рыб уделяется много внимания. Вместе с этим, исследования в указанном направлении проводятся в основном на карповых рыбах, в то время как физиолого-биохимические механизмы влияния тяжелых металлов на организм лососевых рыб изучены в меньшей степени. В связи с этим, важное научно-практическое значение имеют работы, освещающие источники поступления тяжелых металлов в водные экосистемы, особенности их действия в организме лососевых рыб на субклеточном, клеточном и органо-тканевом уровне, а также возрастные и видовые особенности их влияния. Целью данной работы было обобщение указанных вопросов.

Результаты. В работе охарактеризовано влияние ртути и мышьяка на организм лососевых рыб на молекулярно-генетическом, клеточном и органо-тканевом уровнях. Статья содержит характеристику условий, при которых в эксперименте наблюдалось токсическое либо летальное действие указанных ксенобиотиков на разные виды лососевых рыб. 

Научная новизна. В статье обобщены доступные в литературе данные касательно влияния ртути и мышьяка на организм лососевых рыб. Акцентировано внимание на источниках попадания указанных поллютантов в поверхностные водоемы, физиолого-биохимических механизмах их влияния на организм лососевых рыб, а также факторах, определяющих степень их токсичности. Приведены летальные концентрации ртути и мышьяка для лососевых рыб в зависимости от длительности эксперимента, видовых и возрастных особенностей.

Практическая значимость. Представленные в обзоре данные могут быть использованы для раскрытия и объяснения физиолого-биохимических механизмов адаптации лососевых рыб к загрязнению водоемов тяжелыми металлами, диагностики патологий лососевых рыб, обусловленной токсическим влиянием ртути и мышьяка, и комплексной оценки факторов, влияющих на степень токсичности указанных поллютантов в естественных условиях.

Ключевые слова: водные экосистемы, ртуть, мышьяк, лососевые рыбы, токсичность, биомагнификация, метаболизм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев В. И. Биогеохимия и рыбоводство / Воробьев В. И. — Саратов : Литера, 1993. — 224 с.
2. Остроумова И. Н. Биологические основы кормления рыб / Остроумова И. Н. — [2 изд., испр. и доп.]. — СПб. : ГосНИОРХ, 2012. — 564 с.
3. Комаровский Ф. Я. Ртуть и другие тяжелые металлы в водной среде: миграции, накопление, токсичность для гидробионтов (Обзор) / Ф. Я. Комаровский, Л. Р. Полищук // Гидробиологический журнал. — 1981. — № 5. — С. 71—82.
4. Мур Дж. Тяжелые металлы в природных водах / Дж. Мур, В. Рамамурти. — М., 1987. — 285 с.
5. Коновалов Ю. Д. Ртуть в организме рыб (Обзор) / Ю. Д. Коновалов // Гидробиологический журнал. — 1999. — № 2. — С. 74—89.
6. Сухенко С. А. Ртуть в водохранилищах: новый аспект антропогенного загрязнения биосферы : аналит. обзор / Сухенко С. А. ; СО РАН. Институт водных и экологических проблем. — Новосибирск, 1995. — 59 с. — (Серия : Экология ; вып. 36).
7. Перевозников М. А. Тяжелые металлы в пресноводных экосистемах / М. А. Перевозников, Е. А. Богданова. — СПб., 1999. — 228 с.
8. Hendricks J. D. Adventitious toxins / J. D. Hendricks // Fish nutrition / [eds. J. E. Halver, R. W. Hardy]. — [3-rd edn.]. — San Diego : Academic Press, 2002. — P. 601—649.
9. Gochfeld M. Case of mercury exposure, bioavailability and absorbtion / M. Gochfeld // Ecotoxicology of Environment Safety. — 2003. — Vol. 56. — P. 174—179. http://dx.doi.org/10.1016/S0147-6513(03)00060-5
10. Моисеенко Т. И. Водная экотоксикология. Теоретические и прикладные аспекты / Моисеенко Т. И. ; Институт водных проблем РАН. — М. : Наука, 2009. — 400 с.
11. Handy R. D. Dietary exposure to toxic metals in fish / R. D. Handy // Toxicology of aquatic pollution: physiological, molecular and cellular approaches / [ed. E. W. Taylor]. — Cambridge : Cambridge University Press, 2009. — P. 29—60.
12. Немова Н. Н. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб / Немова Н. Н. — М. : Наука, 2005. — 168 с.
13. Заботкина Е. А. Влияние ртути, содержащейся в кормах, на состояние периферической крови рыб / Е. А. Заботкина, В. Т. Комов, И. К. Степанова // Проблемы охраны здоровья рыб в аквакультуре : науч.-практ. конф. : тезисы. — М. : Россельхозакадемия, 2000. — С. 59—60.
14. Baatrup E. Cytochemical demonstration of mercury deposits in trout liver and kidney following methyl mercury intoxication — differentiation of 2 mercury pools by selenium / E. Baatrup, G. Danscher // Ecotoxicology and Environment Safety. — 1987. — Vol. 14. — P. 129—141. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(87)90055-8
15. Boudou A. Experimental study of trophic contamination of Salmo gairdneri by 2 mercury-compounds – HgCl2 and CH3HgCl — analysis at the organism and organ levels / A. Boudou, F. Ribeyre // Water Air Soil Pollution. — 1985. — Vol. 26. — P. 137—148. http://dx.doi.org/10.1007/BF00292064
16. Kidd K. Mercury / K. Kidd, Batchelar K. // Homeostasis and toxicology of non-essential metals / [eds. Wood C. M., Farrell A. P., Brauner C. J.]. — London ; Waltham ; San Diego : Academic Press, 2012. — P. 237—295.
17. Wobeser G. Acute toxicity of methylmercury chloride and mercuric chloride for rainbow trout (Salmo gairdneri) fry and fingerlings / G. Wobester // Journal of the Fisheries Research Board of Canada. — 1975. — Vol. 32. — P. 2005—2013. http://dx.doi.org/10.1139/f75-236
18. Long-term effects of methylmercuric chloride on three generations of brook trout (Salvelinus fontinalis): toxicity, accumulation, distribution, and elimination / J. M. McKim, G. F. Olson, G. W. Holcombe [et al.] // Journal of the Fisheries Research Board of Canada. — 1976. — Vol. 33. — P. 2726—2739. http://dx.doi.org/10.1139/f76-324
19. The effects of mercury on reproduction of fish and amphibians / W. J. Birge, J. A. Black, A. G. Westerman [et al.] // The Biogeochemistry of Mercury in the Environment. Vol. 3 / [ed. J.O Nriagu]. — Amsterdam : Elsevier, 1979. — P. 629—655. — (Environmental Health Series).
20. Быкова А. В. Влияние загрязнения водоемов соединениями ртути на гидробионтов / А. В. Быкова // Рыбохозяйственное использование внутренних водоемов : обзорная информация. — М. : ЦНИИТЭИРХ, 1974. — 22 с.
21. Gill T. S. Use of the fish enzyme system in monitoring water quality: effects of mercury on tissue enzymes / T. S. Gill, H. Tewari, J. Pande // Comparative Biochemistry and Physiology. — 1990. — Vol. 97C. — Р. 287—292. http://dx.doi.org/10.1016/0742-8413(90)90143-w
22. Tissue contaminants and associated transcriptional response in trout liver from high elevation lakes of Washington / P. W. Moran, N. Aluru, R. W. Black [et al.] // Environmental Science and Technology. — 2007. — Vol. 41. — P. 6591—6597. http://dx.doi.org/10.1021/es070550y
23. Servizi J. A. Effects of selected heavy metals on early life of sockeye and pink salmon / J. A. Servizi, D. W. Martens // Progress report of International Pacific Salmon Fisheries Commission, № 39. — New Westminster, Canada, 1978.
24. Алабастер Дж. Критерии качества воды для пресноводных рыб / Дж. Алабастер, Р. Ллойд ; [пер. с англ. Ерофеева М. П., Кожин С. В., Кузнецов В. В., Цвылев О. П.]. — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 344 с.
25. Метелев В. В. Водная токсикология / Метелев В. В., Канаев А. И., Дзасохова Н. Г. ― М. : Колос, 1971. ― 248 с.
26. Коновалов Ю. Д. Связывание кадмия и ртути белками и низкомолекулярными тиоловыми соединениями рыб / Ю. Д. Коновалов // Гидробиологический журнал. — 1993. — № 1. — С. 42—51.
27. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / [ред. Т. В. Гусева]. — М. : ФОРУМ ; ИНФРА-М, 2007. — 192 с.
28. McIntyre D. O. Arsenic / D. O. McIntyre, T. K. Linton // Homeostasis and toxicology of essential metals / [eds. Wood C. M., Farrell A. P., Brauner C. J.]. — London ; Waltham ; San Diego : Academic Press, 2012. — P. 298—348.
29. Spehar R. L. Acute and chronic effects of water quality criteria-based metal mixtures on three aquatic species / R. L. Spehar, J. T. Fiandt // Environ. Toxicol. Chem. — 1986. — Vol. 5. — Р. 917—931. http://dx.doi.org/10.1002/etc.5620051008
30. Buhl K. J. Comparative toxicity of inorganic contaminants released by placer mining to early life stages of salmonids / K. J. Buhl, S. J. Hamilton // Ecotoxicol. and Environ. Saf. — 1990. — Vol. 20. — Р. 325—342. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(90)90010-3
31. Buhl K. J. Relative sensitivity of early life stages of Arctic grayling, coho salmon, and rainbow trout to nine inorganics / K. J. Buhl, S. J. Hamilton // Ecotoxicol. and Environ. Saf. —1991. — Vol. 22. — Р. 184—197. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(91)90058-W
32. Acute toxicity of selected toxicants to six species of fish / R. D. Cardwell, D. G. Foreman, T. R. Payne [et al.]. — Duluth, MN : United States environmental protection agency, 1976. — (EPA-600/3-76-008).
33. Mayer F. L. J. Manual of acute toxicity: interpretation and data base for 410 chemicals and 66 species of freshwater animals / F. L. J. Mayer, M. R. Ellersieck. — Washington, DC : United States Department of the Interior, 1986. — (Resource Publication ; № 160).
34. Rankin M. G. Acute and chronic toxicity of waterborne arsenite to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / M. G. Rankin, D. G. Dixon // Can. J. Fish. Aquat. Sci. — 1994. — Vol. 51. — Р. 372—380. http://dx.doi.org/10.1139/f94-038
35. Speyer K. R. Some effects of combined chronic arsenic and cyanide poisoning on the physiology of rainbow trout : MS thesis / K. R. Speyer. — Montreal : Concordia University, 1974.
36. McGeachy S. M. Effect of temperature on the chronic toxicity of arsenate to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / S. M. McGeachy, D. G. Dixon // Can. J. Fish. Aquat. Sci. — 1990. — Vol. 47. — Р. 2228—2234. http://dx.doi.org/10.1139/f90-247
37. Oladimeji A. A. Long-term effects of arsenic accumulation in rainbow trout, Salmo gairdneri / A. A. Oladimeji, S. U. Qadri, A. S. W. DeFreitas // Bull. Environ. Contam. Toxicol. — 1984. — Vol. 32. — Р. 732—741. http://dx.doi.org/10.1007/BF01607564
38. Cockell K. A. Chronic toxicity of dietary disodium arsenate heptahydrate to juvenile rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / K. A. Cockell, J. W. Hilton, W. J. Bettger // Arch. Environ. Contam. Toxicol. — 1991. — Vol. 21. — Р. 518—527. http://dx.doi.org/10.1007/BF01183873
39. Pedlar R. M. Accumulation and distribution of dietary arsenic in lake whitefish (Coregonus clupeaformis) / R. M. Pedlar, J. F. Klaverkamp // Aquat. Toxicol. — 2002. — Vol. 57. — Р. 153—166. http://dx.doi.org/10.1016/S0166-445X(01)00197-7
40. Toxicological effects of dietary arsenic exposure in lake whitefish (Coregonus clupeaformis) / R. M. Pedlar, M. D. Ptashynski, R. Evans [et al.]. // Aquat. Toxicol. — 2002. — Vol. 57. — Р. 167—189. http://dx.doi.org/10.1016/S0166-445X(01)00198-9
41. Arsenic as an endocrine disruptor: effects of arsenic on estrogen mediated gene expression in vivo and in cell culture / J. C. Davey, J. E. Bodwell, J. A. Gosse [et al.] // Toxicol. Sci. — 2007. — Vol. 98. — Р. 75—86. http://dx.doi.org/10.1093/toxsci/kfm013
42. Kotsanis N. Changes in selected haematological parameters at early stages of the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, subjected to metal toxicants: arsenic, cadmium and mercury / N. Kotsanis, J. Iliopoulou-Georgudaki, K. Kapata-Zoumbos // J. Appl. Ichthyol. — 2000. — Vol. 16. — Р. 276—278. http://dx.doi.org/10.1046/j.1439-0426.2000.00163.x
43. Arsenic speciation in the River Zenne, Belgium / W. Baeyens, A. De Brauwere, N. Brion [et al.] // Sci. Total Environ. — 2007. — Vol. 38. — Р. 409—419. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.05.044
44. Biomagnification of trace elements in the aquatic food web in the Mekong Delta, South Vietnam using stable carbon and nitrogen isotope analysis / T. Ikemoto, Phuc Cam T. N., N. Okuda [et al.] // Arch. Environ. Contam. Toxicol. — 2008. — Vol. 54. — Р. 504—515. http://dx.doi.org/10.1007/s00244-007-9058-5
45. Trophic transfer of arsenic and antimony in a freshwater ecosystem: A field study / J.-L. Culioli, A. Fouquoire, S. Calendini [et al.] // Aquat. Toxicol. — 2009. — Vol. 94. — Р. 286—293. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquatox.2009.07.016
46. Metabolism of inorganic arsenic to organoarsenicals in rainbow trout / A. A. Oladimeji, S. U. Quadri, G. K. H. Tam [et al.] // Ecotoxicology and environmental safety. — 1979. — Vol. 3. — P. 394—400. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(79)90029-0
47. McGeachy S. M. The impact of temperature on the acute toxicity of arsenate and arsenite to rainbow trout (Salmo gairdneri) / S. M. McGeachy, D. G. Dixon // Ecotoxicol. Environ. Saf. — 1989. — Vol. 17. — Р. 86—93. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(89)90012-2
48. Gailer J. Arsenic-selenium and mercury–selenium bonds in biology / J. Gailer // Coord. Chem. Rev. — 2007. — Vol. 251. — Р. 234—254. http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2006.07.018
49. Disposition of arsenobetaine in two marine fish species following administration of a single oral dose of [14C]arsenobetaine / H. Amlund, K. Ingebrigsten, K. Hylland [et al.] // Comp. Biochem. Physiol. — 2006. — Vol. C 143. — Р. 171—178. http://dx.doi.org/10.1016/j.cbpc.2006.01.007
50. Accumulation and elimination of dietary arsenobetaine in two species of fish, Atlantic salmon (Salmo salar L.) and Atlantic cod (Gadus morhua L.) / H. Amlund, K. A. Francesconi, C. Bethune [et al.] // Environ. Toxicol. Chem. — 2006. — Vol. 25. — Р. 1787—1794. http://dx.doi.org/10.1897/05-107R1.1

Мета. Проблема забруднення водних екосистем важкими металами впродовж останніх років набула значної актуальності як внаслідок значного поширення їх в навколишньому середовищі, так і за широкого спектру їхньої токсичної дії на організм риб. В сучасній науковій літературі питанню впливу важких металів, зокрема ртуті та миш’яку, на організм риб, приділяється багато уваги. Разом з тим, дослідження у вказаному напрямі проводяться в основному на коропових рибах, в той час як фізіолого-біохімічні механізми впливу важких металів на організм лососевих риб вивчені меншою мірою. У зв’язку з цим, важливе науково-практичне значення мають роботи, що висвітлюють джерела надходження важких металів у водні екосистеми, особливості їхньої дії в організмі лососевих риб на субклітинному, клітинному, та органо-тканинному рівнях, а також вікові та видові особливості їхнього впливу. Метою даної роботи було узагальнення згаданих вище питань.

Результати. У роботі висвітлено вплив ртуті та миш’яку на організм лососевих риб на молекулярно-генетичному, клітинному та органо-тканинному рівнях. Стаття містить характеристику умов, за яких в експерименті було досягнуто токсичної або летальної дії вказаних ксенобіотиків на різні види лососевих риб.

Наукова новизна. В статті узагальнено наявні у літературі дані стосовно впливу ртуті і миш’яку на організм лососевих риб. Акцентовано увагу на джерелах потрапляння вказаних полютантів у поверхневі води, фізіолого-біохімічних механізмах їхнього впливу на організм лососевих риб, а також чинниках, що визначають ступінь їхньої токсичності. Наведено летальні концентрації ртуті та миш’яку для лососевих риб залежно від тривалості досліду, видових та вікових особливостей.

Практична значимість. Представлені в огляді дані можуть бути використані для розкриття та пояснення фізіолого-біохімічних механізмів адаптації лососевих риб до забруднення водойм важкими металами, діагностики патології лососевих риб, обумовленої токсичним впливом ртуті і миш’яку, а також комплексної оцінки чинників, що впливають на ступінь токсичності вказаних полютантів у природних умовах. 

Ключові слова: водні екосистеми, ртуть, миш’як, лососеві риби, токсичність, біомагніфікація, метаболізм.