Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2020, T. 56, № 2, стр. 108-118

ВВЕДЕНИЕ

Система антиоксидантной (АО) защиты – один из важнейших элементов формирования адаптаций гидробионтов в условиях окислительного стресса (ОС). Эта система обеспечивает неспецифический отклик организма на окислительный стресс, возникающий при действии самых разных экологических и антропогенных факторов в водной среде, ее показатели широко применяются в оценке состояния здоровья водных организмов и среды в целом [14, 28, 30, 36]. Двустворчатые моллюски-фильтраторы – одни из наиболее устойчивых гидробионтов к действию ОС разного генеза. Выявлена высокая способность двустворчатых моллюсков к детоксикации активных форм кислорода (АФК) [25, 32, 36, 40], что связывают с эффективностью их защитных систем, и в том числе АО системы. Состояние АО комплекса и перекисного окисления липидов (ПОЛ) двустворок зависит как от эндогенных процессов, так и от факторов внешней среды [28, 31, 36]. Особенности системы АО защиты и соотношение ее показателей с уровнем ПОЛ в значительной мере определяют устойчивость этих животных к окислительному стрессу [24, 28, 36, 40]. В этой связи актуально сравнительное исследование АО комплекса и ПОЛ у двустворчатых моллюсков с высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам, – в частности, у черноморских мидии Mytilus galloprovincialis, анадары Anadara kagoshimensis, сердцевидки Cerastoderma glaucum. Это массовые эврибионтные моллюски, широко распространенные в Азово-Черноморском бассейне и других районах Мирового океана, играющие важную роль в морских экосистемах [12, 26, 43].

Моллюски рода Cerasroderma отличаются высокой выживаемостью в неблагоприятных условиях, выдерживают значительные колебания солености – 5–38‰ и температуры – 0–25°С, а также гипоксию, обсыхание и другие неблагоприятные воздействия [19, 26]. C. glaucum населяет биотопы с высокой загрязненностью [2], превосходит других бентосных животных по устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами [25, 32], органическими поллютантами [41], что во многом связывают с высокой активностью АО ферментов СОД и каталазы [25, 32].

Анадара длительно выживает при аноксии [34, 43], в среде с крайне низким уровнем кислорода в течение 5–7 дней [43]. АО комплекс анадары более эффективен по сравнению с мидией и устрицей Черного моря, что выражается в более высоком содержании глутатиона и активности глутатионпероксидазы в ноге, повышенной активности СОД и каталазы в жабрах и в более низком уровне ПОЛ во всех исследованных тканях [21, 23], а также активном участии в АО защите анадары как ферментного, так и низкомолекулярного звена [24].

Мидия Mytilus sp. достаточно устойчива к действию широкого ряда поллютантов, комплексного влияния загрязнения и гипоксии, включена в программы биомониторинга для оценки качества водной среды, для чего разработан ряд широко применяемых биомаркеров, таких как СОД, каталаза, глутатионтрансфераза [28, 30, 33, 36, 42]. В гипоксических условиях мидия способна переходить к анаэробному обмену, хотя и при более высоком уровне кислорода в среде, чем для анадары [43].

Состояние АО комплекса и ПОЛ у моллюсков в естественных условиях обитания имеет, как правило, выраженную тканевую и видовую специфику [5, 6, 23, 24]. Так, установлены специфические особенности АО системы и ПОЛ у мидии, анадары и устрицы Черного моря [21, 23, 24], ряда видов дальневосточных моллюсков [5], анадары и мидии Средиземного моря [43]. Вызывает интерес и то, что выраженные различия АО параметров показаны и у моллюсков одного и того же или близких видов – в тканях трех цветовых морф мидии M. galloprovincialis [13], двух видов дрейссен из Рыбинского водохранилища [6]. У близкородственных видов сердцевидок C. glaucum и C. edule были выявлены различия в потреблении ими кислорода, а также в поведении и выживаемости в экстремальных условиях при обсыхании, аноксии [19]. В отношении влияния загрязнения подчеркивается, что разная аккумулирующая способность (на примере трех видов моллюсков C. edule, Crassostrea gigas и Ruditapes philippinarum) также может быть связана с физиологическими различиями между этими видами и может служить индикатором стресса у этих животных [17].

Такой подход и определил цель нашего исследования – выявить особенности и провести сравнительный анализ активности АО ферментов супероксиддисмутазы и каталазы, а также содержания продуктов ПОЛ в тканях трех видов черноморских двустворчатых моллюсков, устойчивых к окислительному стрессу, – сердцевидки, анадары и мидии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом исследования служили половозрелые особи двустворчатых моллюсков – сердцевидки C. glaucum (Bivalvia: Cardiidae), анадары A. kagoshimensis (Bivalvia: Arcidae) и мидии M. galloprovincialis (Bivalvia: Mytilidae) с длиной раковины 26–29, 30–34 и 55–58 мм соответственно. Моллюски были собраны в начале–середине мая 2018 г. в прибрежной зоне бухты Казачья (район Севастополя, Черное море). Особей каждого вида собирали в их природных местообитаниях: сердцевидку – на мелководье, в нескольких метрах от уреза воды, на глубине 0.5–0.7 м на илисто-песчаном грунте, а анадару и мидию – в более глубокой части бухты на глубине 2.0–2.5 м; анадару собирали со дна, а мидию – как со дна, так и с твердых субстратов (прибрежные скалы). Особей сердцевидки и анадары выкапывали с помощью перфорированной емкости, так как моллюски были немного погружены в грунт. Температура воды на малой глубине, где собирали сердцевидку, составила 17.4°С, а на большей глубине, где обитали анадара и мидия, – 16.6°С. Концентрация кислорода для этих местообитаний составила 0.85–0.9 мл О₂/л и 2.9–3.1 мл О₂/л соответственно. Измерения проводили с помощью кислородомера Starter 300D (производство Ohaus, США).

Известно, что показатели АО комплекса и ПОЛ весьма чувствительны к сезонным колебаниям параметров водной среды – температуры, концентрации кислорода, солености, содержания поллютантов и др., а также к изменениям в физиологическом состоянии моллюсков и, в первую очередь, к состоянию нереста [28, 31, 38]. Как было показано нами ранее [38], физиолого-биохимические изменения в организме мидии при нересте оказывают влияние на состояние АО комплекса и ПОЛ моллюска – в большей степени гепатопанкреаса, чем жабр. Многие двустворчатые моллюски относятся к видам, нерестящимся круглогодично с большей или меньшей интенсивностью. Однако наиболее активный нерест у моллюсков происходит в определенные сезоны года – пики нереста: у мидии – в марте–апреле и октябре–ноябре [15], у анадары – с июня по сентябрь [16], у сердцевидки интенсивный гаметогенез – в марте–начале апреля, а первый вымет гамет – в середине мая, второй – в августе [10]. Поэтому для унификации величин абиотических факторов, а также во избежание влияния активного нерестового состояния на АО комплекс и уровень ПОЛ в тканях моллюсков, их собирали почти одновременно в короткий промежуток времени в начале–середине мая: особей сердцевидки – в самом начале мая, до начала активного вымета гамет; мидию и анадару – в середине мая, когда у этих моллюсков еще не наступает пик нереста.

После сбора моллюсков содержали в аквариумах с проточной морской водой в течение двух суток для снятия стресса после транспортировки. Исследуемые ткани моллюсков – гепатопанкреас, жабры и мышечную ткань (ногу) – гомогенизировали при температуре 0–4°С с использованием ледяной бани. Гомогенаты центрифугировали при 3200 g в течение 15 мин с помощью рефрижераторной центрифуги К-23D (Германия). В приготовленных супернатантах определяли активность АО ферментов – супероксиддисмутазы (СОД) по реакции ингибирования восстановления нитросинего тетразолия в присутствии НАДН и феназинметасульфата, длина волны 540 нм [11]. Активность каталазы измеряли по интенсивности желтой окраски в результате реакции остаточных количеств пероксида водорода (после взаимодействия с ферментом) с молибдатом аммония при длине волны 410 нм [3]. Активность СОД выражали в мкмоль НАДН в минуту на 1 мг белка, каталазы – в мкмоль пероксида водорода в минуту на 1 мг белка. Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по накоплению продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-активных продуктов), при длине волны 532 нм, их содержание выражали в микромолях малонового диальдегида (МДА) на 1 г сырой ткани [35]. Содержание белка определяли по методу Лоури с реактивом Фолина–Чокальтеу [29].

Измерения оптической плотности растворов проводили на спектрофотометре СФ-2000. Активность ферментов измеряли при температуре 25°С. Статистическую обработку выполняли с помощью пакета программ Past3. Объем выборок составлял 12–16 особей. Нормальность распределения оценивали по W-критерию Шапиро-Уилка. Достоверность полученных различий рассчитывали с помощью U-критерия Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при значении р ≤ 0.05. Результаты представлены как средняя ± ошибка средней (M ± m).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сердцевидка отличалась наименьшим содержанием ТБК-активных продуктов – во всех исследованных тканях эта величина была в 4.5–16 раз ниже (p ≤ 0.001), чем у анадары и мидии (рис. 1). Значение этого показателя уменьшалось в ряду моллюсков мидия – анадара – сердцевидка. Наибольшие отличия наблюдались между сердцевидкой и мидией – в 10–16 раз (p ≤ 0.001), при этом наиболее выраженные – в гепатопанкреасе, а наименьшие – между мидией и анадарой – 1.8–2.1 раза (p ≤ 0.05–0.01) (все ткани).

Рис. 1.

Содержание ТБК-активных продуктов в тканях сердцевидки Cerastoderma glaucum, анадары Anadara kagoshimensis, мидии Mytilus galloprovincialis (1 – гепатопанкреас, 2 – жабры, 3 – нога; А – сердцевидка, Б – анадара, В – мидия; отличия достоверны при p ≤ 0.05–0.001: a – между всеми видами, b – между сердцевидкой и анадарой, c – между сердцевидкой и мидией, d – между мидией и анадарой).

Наибольшую активность обоих исследованных ферментов зарегистрировали в жабрах сердцевидки. Активность СОД была в 5.8–11.6 раза выше (p ≤ 0.001) по сравнению с жабрами двух других видов (рис. 2). При этом, как и в случае ТБК-активных продуктов, наиболее выраженные отличия найдены между сердцевидкой и мидией (11.6 раза) (p ≤ 0.001), в то время как жабры мидии и анадары отличались по этому показателю только вдвое (p ≤ 0.05).

Рис. 2.

Активность СОД в тканях сердцевидки Cerastoderma glaucum, анадары Anadara kagoshimensis, мидии Mytilus galloprovincialis. Обозначения – как на рис. 1.

В гепатопанкреасе сердцевидки активность СОД превышала таковую у анадары в 3.3 раза (p ≤ 0.05), а у мидии – в 1.5 раза, но в этом случае отличия не были достоверными. Сердцевидка отличалась наиболее высокой активностью СОД и в ноге – в 2.1 и 4.7 раза больше (p ≤ 0.05–0.01), чем у мидии и анадары соответственно.

Самая высокая активность каталазы из трех исследованных тканей зафиксирована в жабрах моллюсков каждого из видов, она снижалась в ряду сердцевидка – анадара – мидия (рис. 3). Как и в случае других показателей, наибольшие отличия по каталазе в жабрах обнаружены между сердцевидкой и мидией – в 3.1 раза (p ≤ 0.01), а между остальными моллюсками – в 1.7–1.8 раза (p ≤ 0.05). Активность фермента была выше у сердцевидки и в ткани ноги – в 1.7–2.0 раза (p ≤ 0.05) по сравнению с особями других двух видов. В отличие от жабр и ноги, в гепатопанкреасе моллюсков всех исследованных видов каталаза проявляла близкую активность, значимых отличий не установлено.

Рис. 3.

Активность каталазы в тканях сердцевидки Cerastoderma glaucum, анадары Anadara kagoshimensis, мидии Mytilus galloprovincialis. Обозначения – как на рис. 1.

Для дополнительной оценки эффективности системы СОД-каталаза было рассчитано соотношение величин активности этих ферментов (табл. 1). Наиболее высокие значения коэффициента отмечены у сердцевидки во всех исследованных тканях. В жабрах сердцевидки коэффициент в 3.5–3.8 раза выше, чем у анадары и мидии, а в гепатопанкреасе – в 4.4 раза больше по сравнению с анадарой. В остальных случаях отличия были меньше – в 1.4–2.4 раза.

ОБСУЖДЕНИЕ

Состояние АО комплекса и содержание продуктов ПОЛ у исследованных моллюсков имело выраженную видовую и тканевую специфику. Как уже отмечалось, наиболее значительные отличия установлены в жабрах моллюсков. Интенсивность ПОЛ в жабрах исследованных видов снижалась в ряду мидия – анадара – сердцевидка. Наибольшая активность СОД и каталазы установлена в жабрах сердцевидки – как по сравнению с собственными тканями, так и с жабрами анадары и мидии. Выявленные различия, очевидно, обусловлены как экологическими и физиолого-биохимическими особенностями моллюсков, так и антропогенным влиянием.

Экологические и физиолого-биохимические особенности. Тканевая специфика активности АО ферментов у анадары и сердцевидки была близкой, несмотря на более низкие абсолютные значения у анадары: в жабрах активность СОД и каталазы – наибольшая по сравнению с остальными их тканями. Это свидетельствует об активном участии этих ключевых АО ферментов в защите жабр анадары и сердцевидки от окислительного стресса, так как жабры моллюсков-фильтраторов, как известно, наиболее уязвимы при действии окислительного стресса разного происхождения [30, 39]. Высокая активность СОД и каталазы отличает моллюсков этих двух видов от мидии, у которой, по нашим данным, активность исследованных ферментов в жабрах, напротив, – наименьшая. Установленные отличия могут быть связаны, в первую очередь, с условиями обитания и образом жизни моллюсков.

Выявленные особенности подчеркивает особую структуру АО системы анадары и сердцевидки, ведущих сходный образ жизни. Моллюски этих двух видов обитают на поверхности дна и способны периодически зарываться в верхний слой донных осадков [12, 26]. В отличие от них, мидия населяет как донные биотопы (иловая морфа), так и твердые субстраты на разных глубинах (скаловая морфа) [12]. Вероятно, жабры анадары и сердцевидки испытывают высокую окислительную нагрузку, что может быть обусловлено сочетанным действием накапливающихся поллютантов и дефицитом кислорода в донных осадках – факторов, способствующих усилению свободно-радикальных процессов [28, 30, 39]. Возможно, эти условия определили более высокую АО активность в жабрах анадары и сердцевидки, несмотря на более низкий уровень ПОЛ у них по сравнению с мидией.

Особенности организации АО системы и уровня ПОЛ у сердцевидки, установленные нами, возможно, связаны с особыми условиями обитания моллюска – на мелководном участке в непосредственной близости от берега. Показано [19], что даже в условиях обитания в приливно-отливной зоне C. glaucum, в отличие от близкородственного вида C. edule, предпочитает обитать на самом низком литоральном уровне – так, более 50% собранных моллюсков были найдены в первых 3 м от уреза воды на побережье Англии в весенний период. Очевидно, моллюск хорошо приспособлен к среде с частыми флуктуациями абиотических параметров, и в первую очередь, температуры и концентрации кислорода. Так, показана большая адаптированность литоральных моллюсков к обитанию в прибрежье с высокой вариабельностью параметров среды, чем у сублиторальных особей, что проявляется в высокой устойчивости к гипоксии и переходе к анаэробиозу [14]. Это дополнительно объясняет наличие высокоэффективного АО комплекса и низкого уровня ПОЛ у исследованной нами сердцевидки.

Анадара также может зарываться в слой донных осадков и испытывать повышенную окислительную нагрузку, как и сердцевидка, но этот моллюск имеет свои особенности АО защиты. Как известно, анадара содержит в гемолимфе гемоглобин [43], что способствует обеспечению моллюска кислородом, а следовательно, и большей выживаемости особей этого вида, чем других моллюсков, даже при очень низком содержании кислорода в воде [12, 34, 43]. Кроме того, анадара, в отличие от ряда черноморских моллюсков (мидии, устрицы), имеет высокоэффективный АО комплекс, в структуре которого высокую активность проявляют как низкомолекулярное, так и ферментное звено [21, 23, 24], а также систему каротиноидов, совместно с АО комплексом осуществляющую ряд АО функций [22].

В жабрах мидии наименьшая активность СОД, но более высокий уровень ТБК-активных продуктов, по сравнению с анадарой и сердцевидкой, отражает более напряженное состояние АО комплекса этого моллюска. Подобные отличия указанных параметров между мидией и анадарой были показаны и ранее [23, 24, 31]. Очевидно, в жабрах мидии процессы ПОЛ преобладают над АО активностью, и имеет место высокая окислительная нагрузка. Возможно, это связано с адаптацией мидии к обитанию не только на дне, но и на твердых субстратах на глубинах с более активным водообменом, чем на дне и в придонном слое воды [12]. Вероятно, в этих условиях более высокое содержание кислорода в воде могло обусловить и повышенную интенсивность свободно-радикальных процессов у мидии.

Моллюски рода Mytilus отличаются высоким содержанием гликогена, запасаемого не только в гепатопанкреасе, но и в периферических тканях – мышцах, жабрах, мантии [4]. В случае необходимости гликоген может превращаться в глюкозу. Как установлено нами ранее, содержание глюкозы в гепатопанкреасе и ноге мидии существенно выше, чем у анадары [24]. Роль глюкозы в метаболических процессах может быть двоякой – являясь основным энергетическим субстратом, в высоких концентрациях глюкоза может способствовать усилению ПОЛ в процессе липоксигеназного и полиольного пути ее окисления. Кроме того, в физиологических условиях глюкоза сама подвергается окислению под действием АФК с образованием ряда продуктов ПОЛ [1]. Возможно, эти процессы также оказали влияние на более высокий уровень ПОЛ во всех тканях мидии, чем у анадары и сердцевидки, а также привели на этом фоне и к более высокой активности СОД в гепатопанкреасе и ноге мидии, чем у анадары.

Как бентосные организмы, все исследованные моллюски периодически сталкиваются с влиянием гипоксии, ставшей широко распространенным явлением в Мировом океане [14], и в том числе, в Черном море [12]. Обитание моллюсков исследованных видов в одной бухте, но в разных биотопах, вероятно, также повлияло на состояние их АО комплекса и ПОЛ.

Как известно, на мелководных участках прибрежных акваторий гипоксические зоны являются более сложной средой обитания для гидробионтов, чем аналогичные зоны в более глубоководной части моря, так как адаптация в этих условиях происходит при более высокой температуре, нередко остром дефиците кислорода и постоянных колебаниях других абиотических параметров [14]. Это требует от организма высокой эффективности систем адаптации к стрессу, и в том числе АО системы. Как уже отмечалось, концентрация кислорода на мелководье, где обитает сердцевидка, составила, по нашим данным, 0.85–0.9 мл О₂/л, а в более глубокой части бухты, где собирали особей мидии и анадары, – 2.9–3.1 мг О₂/л при температуре воды 17.4 и 16.6°С соответственно. Столь низкое насыщение воды кислородом на мелководье, вероятно, обусловлено более высокой температурой и практически полным отсутствием перемешивания воды (“стоячая” вода) в сочетании с действием загрязняющих веществ [8, 9]. Более высокая активность СОД во всех исследованных тканях сердцевидки, а каталазы – в ее жабрах и ноге, чем в аналогичных тканях анадары и мидии, указывает на особое состояние АО комплекса C. glaucium. Эти отличия становятся еще более значимыми, если учесть существенно меньшее содержание ТБК-активных продуктов во всех тканях сердцевидки в сравнении с особями других двух видов. Такое соотношение параметров АО системы и ПОЛ у сердцевидки может иметь следующую трактовку:

– вероятно, высокая активность ферментов явилась ответной реакцией на интенсивную генерацию АФК в силу влияния условий обитания на мелководных участках, описанных выше. На этом фоне более низкий уровень ТБК-активных продуктов, чем у мидии и анадары, позволяет судить о том, что равновесие между АО активностью и ПОЛ сдвинуто в сторону АО защиты;

– можно рассматривать выявленное состояние и как видоспецифическую особенность C. glaucium, которая, вероятно, является результатом длительной адаптации моллюсков этого вида к обитанию на мелководье в приливной зоне с частыми флуктуациями параметров водной среды. Высокую конституциональную АО активность считают признаком эффективной адаптации гидробионтов к состоянию ОС [36].

Состояние системы АО защиты и интенсивность ПОЛ, очевидно, связаны и с поведенческими особенностями моллюсков. Одним из факторов, способных опосредованно влиять на адаптацию к окислительной нагрузке, является степень подвижности моллюсков [20]. В нашем исследовании моллюски имели разную подвижность и соответствующие поведенческие реакции. В отличие от мидии, ведущей прикрепленный образ жизни, способность к зарыванию у сердцевидки и анадары, очевидно, помогает этим моллюскам избегать влияния многих неблагоприятных факторов – хищничества, резких колебаний физико-химических параметров среды и других [12, 26]. Причем особи C. glaucum даже в отличие от близкого вида C. edule находятся всегда погруженными в слой донных отложений [19]. Вместе с тем такое поведение требует приспособленности к обитанию в донных осадках, отличающихся накоплением загрязняющих веществ, дефицитом кислорода [30]. Возможно, указанные условия способствовали более высокой активности СОД и каталазы у сердцевидки (все ткани) и анадары (жабры) на фоне меньшей интенсивности ПОЛ, чем у мидии, не способной к избеганию стресс-факторов. Вероятно, мидия использует другие пути адаптации. Известно, что в условиях гипоксии мидия Mytilus sp. снижает свой метаболизм в 18–20 раз [4]. Возможно, это обусловило более низкую активность СОД и каталазы в жабрах мидии, особенно, если моллюск снизил интенсивность своего дыхания. При этом в гепатопанкреасе и ноге мидии, напротив, активность СОД значительно выше, чем у анадары, а каталазы – близка к активности фермента в гепатопанкреасе двух других видов и в ноге анадары, что соответствует и более высокому уровню ПОЛ у мидии. Вероятно, в гепатопанкреасе и ноге мидии сохраняется более высокая интенсивность обмена, чем в жабрах, что и отразилось в частичном сходстве состояния АО системы и ПОЛ у мидии с двумя другими видами.

Другим важным фактором устойчивости моллюсков в неблагоприятных условиях среды является их энергетический статус, что связано в значительной мере с условиями среды, подвижностью животных, а также их разной толерантностью к дефициту кислорода [7, 14]. В условиях загрязнения в гемолимфе мидии M. edulis и анадары A. inaquivalvis установлено одновременное снижение уровня АТФ на 30–40% и энергетического заряда [7]. Интересно, что эти процессы наряду с АО активностью и интенсивностью ПОЛ имели тканевые особенности. Так, в жабрах мидии содержание АТФ после снижения при гипоксии быстро восстанавливалось до исходного уровня при возврате к нормоксии. В мышечной ткани моллюска, напротив, уменьшение уровня АТФ на 40–50% в первые часы гипоксии сохранялось и далее – при длительной аноксии [37]. Как известно, к росту генерации АФК может вести как избыток, так и недостаток кислорода в среде [14]. В связи с этим возможное падение уровня макроэргов у исследованной нами мидии в условиях дефицита кислорода могло способствовать усилению генерации супероксидного радикала и, как следствие, более высокой активности СОД в ноге мидии, в отличие от анадары, а также в отличие от жабр самой мидии, где ресурс АТФ может быстро нормализоваться [37].

Более высокая активность СОД и каталазы в тканях сердцевидки, чем у анадары и мидии, возможно, также отчасти связана с подвижностью и энергетикой моллюска. Для высокоподвижных моллюсков при дефиците кислорода показано быстрое снижение уровня АТФ и энергетического заряда в ноге, в то время как у малоподвижных моллюсков эти параметры сохранялись на высоком уровне [27]. Сердцевидку относят к малоподвижным моллюскам [26], что позволяет ожидать в ее ноге высокий энергетический потенциал и интенсивность обмена веществ. Это, в свою очередь, могло способствовать большей активности СОД и каталазы в ноге сердцевидки, чем у двух других видов. Подтверждением высокой эффективности исследованных АО ферментов в ноге служит также низкое содержание ТБК-активных продуктов в этом и других органах C. glaucum, выявленное нами.

Высокой активности АО ферментов у сердцевидки, возможно, способствуют и поведенческие реакции этого моллюска. Так, показано, что при острой аноксии на воздухе у C. edule наблюдали частые широкие открывания створок, в то время как особи C. glaucum, напротив, держали их плотно сомкнутыми длительное время – до 3 ч – с редкими открываниями [19]. Это означает, по-видимому, переход к анаэробному обмену, что может вести к усилению продукции АФК и продуктов ПОЛ [14]. Особенностью исследованной нами сердцевидки, обитавшей в условиях гипоксии на мелководье, явилась высокая тканевая активность СОД и каталазы, эффективно удаляющих продукты ПОЛ в больших концентрациях. Возможно, ткани сердцевидки имеют преадаптацию к окислительному стрессу в виде базально высокой активности АО ферментов, что необходимо моллюску для выживания в условиях гипоксии, а также частых колебаний концентрации кислорода на литорали, и что определяет низкий уровень ТБК-активных продуктов в ее тканях. Важную роль такой преадаптации АО системы отмечают у многих гидробионтов [36].

Влияние антропогенных факторов. Все исследованные моллюски – донные животные [12], в силу чего могут подвергаться комплексу неблагоприятных воздействий, и в том числе – антропогенному влиянию. Один из таких факторов, приводящих к развитию или усилению окислительного стресса, – накопление загрязняющих веществ в донных осадках [8, 28, 30]. В частности, для донных осадков б. Казачья установлена относительная чистота в отношении ряда поллютантов, но в отдельных участках выявлено локальное загрязнение тяжелыми металлами (ртутью), ПХБ, нефтяными продуктами [8], а также локальное ухудшение бактериологического состояния бухты [9]. Это позволяет рассматривать загрязнение как один из факторов, влияющих на АО систему и ПОЛ изученных моллюсков. Повреждающее действие поллютантов реализуется, как правило, через механизмы радикальных реакций с участием АФК [28, 31, 40]. В ответ на усиление генерации АФК активность АО ферментов в тканях гидробионтов может увеличиваться, чтобы скомпенсировать дисбаланс, вызванный окислительным повреждением [31, 36, 40]. СОД и каталаза – ключевые ферменты АО комплекса, инактивирующие супероксидный радикал и пероксид водорода в больших концентрациях [28]. Следовательно, высокую активность этих энзимов можно рассматривать как один из факторов адаптации к окислительному стрессу в условиях антропогенного загрязнения вод [28, 30, 31]. Наиболее выражены эти процессы у моллюсков-фильтраторов в жабрах, служащих основным барьером между организмом и водной средой [30], особенно у особей зарывающихся видов – сердцевидки и анадары. По нашим данным, именно в жабрах этих видов активность СОД и каталазы наиболее высока.

В качестве примера эффектов поллютантов на состояние АО системы и ПОЛ моллюсков можно выделить действие тяжелых металлов. Например, у сердцевидки C. edule установлена высокая степень биоаккумуляции ртути по сравнению с двумя другими видами – Crassostrea gigas и Ruditapes philippinarum [17]. Предполагают, что при накоплении поллютантов стресс, ослабляющий защиту организма, может приводить к снижению эффективности вентиляции и, следовательно, увеличению времени открытия створок с последующим интенсивным контактом мягких тканей сердцевидки с растворенными в воде металлами. Очевидно, это может вести к росту уровня АФК и, как следствие, активации СОД и каталазы в тканях моллюска.

В гепатопанкреасе и мантии мидии M. galloprovincialis при умеренном загрязнении вод тяжелыми металлами выявлен рост активности СОД и каталазы в 2–3 раза на фоне усиления ПОЛ [42]. В акваториях с разной степенью загрязнения в гепатопанкреасе мидии выявлено увеличение активности каталазы и СОД, а в жабрах – каталазы, что авторы объясняют адаптивной реакцией тканей моллюска, так как уровень ПОЛ был неизменным [18]. Между активностью каталазы и содержанием ТБК-активных продуктов в тканях мидии отмечали обратную зависимость, что указывает на важную роль фермента в АО защите моллюска. В сильно загрязненных водах существенный рост активности СОД отмечали только в жабрах мидии, но не в гепатопанкреасе, что объясняют прямым действием поллютантов на активацию АО защиты жабр [18]. Подчеркивается, что оба эти фермента, обезвреживающие АФК в высоких концентрациях, чрезвычайно важны в тканях моллюсков в условиях окислительного стресса при загрязнении [18, 42]. Однако в случае высокого уровня загрязнения отмечают и снижение активности СОД и каталазы вплоть до крайне низких величин [28], что отражает неспособность организма противостоять окислительному стрессу.

Существенно более высокое содержание ТБК-активных продуктов во всех изученных тканях мидии по сравнению с сердцевидкой и анадарой позволяет предположить и более высокий естественный уровень ПОЛ и окислительных процессов у мидии, чем у других исследованных видов. Особенно ярко это проявляется при загрязнении. Иллюстрацией проявления видовых особенностей сердцевидки и мидии в условиях загрязнения может служить реакция АО системы их жабр на действие тяжелых металлов. У сердцевидки активность СОД, каталазы и уровень ПОЛ были неизменны, что объясняют эффективной работой металлотионеинов, поддерживающих АО активность на высоком уровне [25]. Вероятно, это является адаптивной реакцией АО комплекса сердцевидки на загрязнение. По мнению F. Regoli и M. Giuliani [36], высокая активность АО ферментов является признаком эффективной защиты от внешнего ОС, а низкая, напротив, – снижения защитного потенциала организма. У мидии, напротив, выявлено увеличение этих показателей [33], что указывает, по мнению авторов, на развитие у мидии интенсивного окислительного стресса в ответ на действие тяжелых металлов.

Анализ величин рассчитанных коэффициентов СОД/КАТ выявил следующее. Обращает на себя внимание сходство значений коэффициента в гепатопанкреасе и ноге как у сердцевидки, так и у мидии, в то время как у анадары, напротив, практически одинаковые между собой коэффициенты получены в гепатопанкреасе и жабрах. Возможно, это связано с наличием у анадары гемоглобина, что отличает этого моллюска от сердцевидки и мидии. Вероятно, гемоглобин, во многом определяющий кислородный режим тканей анадары, способствует более сбалансированному соотношению активности СОД и каталазы в этих наиболее физиологически активных тканях моллюска, чем у других двух видов. Выявленные нами более высокие величины коэффициента СОД/КАТ на фоне существенно более низкого уровня ТБК-активных продуктов во всех тканях сердцевидки по сравнению с анадарой и мидией позволяют сделать вывод о более высокой эффективности тандема СОД-каталаза у сердцевидки. Наибольшие отличия коэффициента, полученные для жабр, подчеркивают особую значимость эффективной АО защиты для этого органа.

Таким образом, установлены видовые и тканевые особенности активности СОД и каталазы, а также уровня продуктов ПОЛ в тканях сердцевидки, анадары и мидии – моллюсков с высокой устойчивостью к окислительному стрессу. Наиболее эффективная организация АО комплекса выявлена у сердцевидки, имеющей повышенную устойчивость к окислительному стрессу. Это выражалось в более высокой активности СОД (все ткани) и каталазы (жабры, нога), а также существенно более низком содержании ТБК-активных продуктов (все ткани), чем у анадары и мидии.

Анадара отличалась меньшей активностью ферментов, чем у сердцевидки, за исключением каталазы в гепатопанкреасе, но превосходила мидию по активности обоих ферментов в жабрах. Уровень продуктов ПОЛ во всех тканях анадары выше, чем у сердцевидки, но меньше, чем у мидии. Состояние АО системы анадары отражает достаточно высокую устойчивость этого моллюска к окислительному стрессу.

Мидия уступала сердцевидке в активности СОД и каталазы (все ткани), а анадаре – только в жабрах. На этом фоне уровень ТБК-активных продуктов был существенно выше во всех тканях мидии, чем у моллюсков двух других видов. Это указывает на более высокую чувствительность мидии к окислительному стрессу, особенно жабр моллюска.

Выявленные особенности соотношения активности СОД и каталазы с уровнем продуктов ПОЛ в тканях исследованных моллюсков отражают адаптации их организма к окислительному стрессу, периодически возникающему в донных биотопах Черного моря.