Биология внутренних вод, 2020, № 1, стр. 97-101

Один из конечных продуктов ПОЛ – МДА. Образование МДА происходит в результате свободно-радикального окисления полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов клеточных мембран АФК (Барабой и др., 1992; Владимиров и др., 1991; Зенков и др., 2001; Канунго, 1982; Меншикова и др., 2008; Тарусов, 1957; Harman, 1956). МДА – высокотоксическое соединение, вызывающее полимеризацию белков, разрушение ДНК, сульфгидрильных антиоксидантов, модификацию липидного слоя клеточных мембран. Как следствие, происходит подавление генерации высокоэнергетических соединений митохондриями, в частности, аденозинтрифосфата, необходимого для обеспечения жизнедеятельности клеток, темпов роста, развития целостного организма (Журавлев, Пантюшенко, 1989; Кольтовер, 2000; Метлицкий и др., 1984; Хэм, Кормак, 1982).

В настоящее время огромное внимание уделяется изучению изменения содержания МДА в организме и оценке влияния АФК на метаболические процессы, структурную целостность клеток, тканей и органов, появление патологий и преждевременное старение (Бельчева и др., 2014; Зенков и др., 2001; Канунго, 1982; Меньшикова и др., 2008; Скулачев, 2009; Тодоров И., Тодоров Г., 2003; Физиологические…, 1982; Abele et al., 2009; Hole et al., 1995).

В стационарных условиях во всех клетках живого организма в небольших количествах постоянно образуются свободные радикалы или АФК. Они участвуют в процессах клеточного метаболизма, и их негативное влияние на клетки нейтрализуется ферментными и неферментными антиоксидантами или антиоксидантным ферментным комплексом (Солдатов и др., 2007). При воздействии негативных стресс-факторов происходит активация процессов окислительного стресса, связанная с избыточным накоплением АФК, и, как следствие, нарушение динамического равновесия окислительно-восстановительного баланса (или редокс-потенциала), обеспечиваемое прооксидант-антиоксидантной системой (Меньшикова и др., 2008).

Исследования по изучению влияния окислительного стресса на уровень ПОЛ по данным содержания МДА в тканях моллюсков в основном проводят на морских видах, которые используются в качестве биомаркеров в экологических и экотоксикологических исследованиях для оценки качества условий среды обитания и характера реагирования на токсиканты (Бельчева и др., 2014; Тоцкий и др., 2013; Экотоксикологические…, 2016).

Для беспозвоночных характерно большее разнообразие процессов старения, чем для позвоночных. Этому способствует наличие всего спектра вариации продолжительности жизни: от полной недетерминированности до строгой детерминированности (Комфарт, 1967; Скулачев, 2009; Hole et al., 1995; Viarengo et al., 1989). На мидиях и морских гребешках показано, что с возрастом активируются процессы ПОЛ, снижается способность антиоксидантной системы инактивировать АФК и содержание антиоксидантов в тканях (Бельчева и др., 2014; Черноморские…, 2014; Hole et al., 1995; Viarengo et al., 1989). Информация о возрастных изменениях у пресноводных видов моллюсков отсутствует.

Авторы исследовали уровень содержания МДА в тканях и органах двустворчатого моллюска Anodonta cygnea (L., 1758) разных возрастных групп. Выбор данного вида обусловлен тем, что A. сygnea относится к широко распространенным обитателям пресноводных экосистем (Алимов, 1967; Соколова и др., 2015; Старобогатов, 1988) и играет важную роль в очищении водоемов от биогенных и абиогенных загрязнителей. Вид обитает в прибрежных водах и разных по загрязнению экосистемах при широком диапазоне изменчивости экологических факторов. Кроме того, установлено, что разновозрастные и разноразмерные двустворчатые моллюски различаются содержанием в тканях иммунных комплексов и МДА, интенсивностью инвазии водяными клещами из рода Unionicola Haldeman, 1842 (Соколова и др., 2015). Поскольку заражение водяными клещами регистрировали только у крупных особей, сделано предположение, что высокий уровень инвазии у старших возрастных A. сygnea обусловлен снижением адаптивного потенциала, супрессией метаболических процессов и нарушением окислительно-восстановительного потенциала. Выдвинутое нами положение послужило основой для оценки уровня содержания МДА в тканях двустворчатого моллюска разного возраста.

Материалом для исследования послужили 23 половозрелые особи A. cygnea, собранные в декабре 2014 г. на р. Суноге Ярославской обл. Моллюсков разделили на шесть возрастных групп от 4 до 9 лет. Возраст определяли по дугообразному рисунку на створках раковин (Власов, 1935).

У моллюсков препарировали жабры, мышцы и гепатопанкреас, из которых готовили гомогенаты на дистиллированной воде в соотношении 1 : 6 (масса к объему). Гемолимфу отбирали с помощью шприца из заднего аддуктора моллюска и центрифугировали при 600 g в течение 15 мин. Интенсивность ПОЛ в тканях оценивали по накоплению МДА. Концентрацию МДА определяли в гомогенатах тканей на основе учета количества продуктов ПОЛ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой и дающих с ней окрашенный комплекс. Интенсивность окрашивания оценивали спектрофотометрически по изменению максимума поглощения при 535 нм. Содержание МДА вычисляли с учетом коэффициента молярной экстинкции 1.56 × 10⁵ (М см) и выражали в наномолях на 1 г ткани (Андреева и др., 1988).

При статистической обработке данных вычисляли средние значения и их ошибку. Корреляционную связь между возрастом моллюсков и уровнем МДА определяли по Спирмену. Достоверность различий оценивали при p ≤ 0.05.

Результаты исследования показали, что с повышением возраста моллюсков уровень МДА увеличивается в гемолимфе, жабрах и гепатопанкреасе в 2.5, 1.7 и 2.2 раза соответственно и постепенно снижается в мышцах моллюсков от четырех до восьми лет (табл. 1). Достоверные различия МДА между особями четырех и семи–девяти лет зафиксированы в гемолимфе и гепатопанкреасе. Выявлена высокая корреляционная связь между возрастом моллюска и уровнем МДА: положительная в гемолимфе (+0.84), жабрах (+0.73) и гепатопанкреасе (+0.90) и отрицательная – в мышцах (–0.85). Самый низкий уровень МДА зафиксирован в гемолимфе, высокий – в гепатопанкреасе и жабрах.

Аналогичные данные изменения уровня ПОЛ в гемолимфе, жабрах и гепатопанкреасе получены при исследовании морских двустворчатых моллюсков: Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819), M. edulis, M. trossulus (L., 1758), Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853), Geukenia demissa (Dillwyn, 1817), Perna viridis (L., 1758), Anadara broughtonii (Shrenk, 1867) и Modiolus kurilensis (Lamarck, 1799) (Черноморские…, 2014). Авторы показали, что у более взрослых особей снижается содержание α-токоферола и активность антиоксидантных ферментов при одновременном повышении активности ПОЛ и накоплении пигмента старения (липофусцина) в тканях гепатопанкреаса. Снижение содержания антиоксидантов приводит к активации ПОЛ и накоплению МДА и, как следствие, к снижению адаптивного потенциала и ускорению темпов старения многоклеточных животных (Барабой, 1991; Зенков и др., 2001; Меньшикова и др., 2008; Fiho, 1996; Harman, 1956; Radi, Matkovics, 1988; Winston, 1991).

Обнаруженное различие содержания антиоксидантов в тканях исследуемых органов свидетельствует о разной интенсивности происходящих метаболических и биоэнергетических процессов, связанных с синтезом высокоэнергетических соединений (АТФ). Вероятно, это обусловлено их структурно-функциональными особенностями и уровнем содержания антиоксидантного ферментного комплекса.

Гемолимфа двустворчатых моллюсков состоит из гуморальных и клеточных компонентов и представляет собой защитно-транспортную циркуляторную систему в составе тканей внутренней среды, ответственную за поддержание гомеостаза. Форменным элементам гемолимфы – гемоцитам и амебоцитам – принадлежит ведущая роль в поддержании иммунного гомеостаза и реализации иммунного ответа, транспортировке продуктов метаболизма к тканям и органам (Анисимова, 2013; Заварзин, 1953; Присный, Кулько, 2012; Черников и др., 2013; Cheng, 1981; Wootton, Pipe, 2003).

Гепатопанкреас у моллюсков сочетает в себе свойства печени и поджелудочной железы, выполняет функции пищеварения, нейтрализации токсических соединений, поступающих в организм с пищевыми массами, биоаккумуляции и детоксикации различных химических соединений (Черноморские…, 2014). Существует мнение, что при старении в клетках печени существенно снижается энергетическая функция митохондрий в результате нейтрализации продуктами ПОЛ супероксиддисмутазы (Физиологические…, 1982).

Жабры находятся в вентилирующей мантийной полости моллюска и выполняют функции фильтрации и газообмена между гемолимфой и мантийной жидкостью. При взаимодействии с водной средой жабры испытывают значительную окислительную нагрузку по сравнению с другими тканями (Гостюхина и др., 2005; Солдатов и др., 2007; Viarengo et al., 1989). Кроме того, жабры, подобно выделительной системе у рыб и млекопитающих, участвуют в элиминации продуктов метаболизма из организма. Высокие величины содержания МДА, выявленные в жабрах Anodonta сygnea старших возрастных групп, связаны не только с качеством воды, но и с более интенсивной элиминацией конечных продуктов метаболизма ПОЛ, поступающих из тканей и органов.

Мускулатура ноги двустворчатых моллюсков состоит из гладких мышечных волокон. Она выполняет функцию двигательной активности, которая в осенне-зимний период снижается до минимума и отличается низкой долей содержания структур, осуществляющих генерацию АФК (Гидулянов, 2014).

Выводы. Выявлены основные закономерности изменения уровня МДА в тканях A. cygnea с возрастом. Показана связь уровня МДА со структурно-функциональными особенностями исследуемых тканей. Характер изменения содержания МДА у разных возрастных групп A. cygnea отражает общие закономерности старения вида и соответствует общей теории старения (Harman, 1956).