Биохимические аспекты ихтиотоксикологии

Еще в начале 60-х годов нами была предпринята попытка привлечь внимание отечественных ихтнотоксикологов к возможности использования биохимических показателей для ранней диагностики токсического процесса у рыб, т. е. до проявления клипической картины отравления и тем более гибели рыб. Особые надежды мы возлагали на возможность использования биохимических индикаторов для выявления токсического эффекта малых (пороговых) концентраций ядовитых веществ. В случае положительного решения этого вопроса открывались новые перспективы в решении центральной задачи ихтиотоксикологии — определении ПДК токсических веществ, поступающих в рыбохозяйственные водоемы. Напомним, что именно пороговые концентрации, т. е. минимальные концентрации, вызывающие нарушение нормальной жизнедеятельности рыб, являются той отправной точкой экспериментального анализа, который должен привести к установлению ПДК токсикантов, не оказывающих токсического эффекта при неопределенно долгом контакте рыб с этими веществами.

Приступая к разработке биохимического подхода к решению важнейших задач ихтиотоксикологии, таких, как ранняя диагностика отравлений, установление пороговых и предельно допустимых концентраций, мы понимали, что решение двух последних задач возможно только на основе вскрытия биохимических механизмов токсического действия различных групп веществ, т. е. первичных и вторичных биохимических изменений в организме, обусловленных воздействием токсиканта. Знание токсикодииамики того или иного вещества, механизмов его действия на организм рыб позволяет выбирать адекватные методы для оценки пороговых и предельно допустимых концентраций этих веществ и тем самым значительно сокращать время проведения экспериментов, направленных на выявление ПДК. токсических веществ.

Исходя из этого, нами проведен цикл исследований, выполненных в 1963-1964 гг. в Институте биологии водохранилищ АН СССР иа модели фенольной интоксикации налимов, лещей и карасей, а затем в 1965-1966 гг. в Центральном институте осетрового хозяйства — на севрюге и русском осетре. Для оценки характера и глубины биохимических изменений в организме рыб под влиянием токсических веществ были, использованы показатели, характеризующие белковый (концентрация общего сывороточного белка и его отдельных фракций, коллоидная устойчивость сывороточных белков, концентрация аммиака в мозге) и углеводный обмен (сахар крови), а также содержание аскорбиновой кислоты в мозге, активность сывороточной и мышечной холинэстеразы.

Некоторые результаты этих исследований [184, 185, 195] были представлены в первом издании настоящей книги [163]. Вопреки ожиданиям биохимический подход к решению основных проблем ихтиотоксикологии и водной токсикологии встретил у отдельных иследователей [329, 332] негативное отношение. Так, Н. С. Строганов писал: «Основными показателями токсичности водной среды должны быть плодовитость и качество потомства. Физиологические и особенно биохимические (разрядка наша — В. Л.) нарушения могут использоваться как показатели второстепенные, дополнительные к этим основным, в первую очередь в тех случаях, когда речь идет о грубом (?!) воздействии токсиканта» [329, с. 22-23]. К сожалению, подобные ничем не аргументированные представления сыграли отрицательную роль в деле организации биохимических исследований в токсикологических лабораториях и задержали их развитие почти на десятилетие. Только в середине 70-х годов эти исследования стали занимать важное место в работах ихтиотокси-кологов, а их плодотворность и перспективность теперь общепризнаны. Накопленный отечественными и зарубежными исследователями опыт однозначно свидетельствует о том, что различные группы токсикантов вызывают глубокие изменения биохимического состава и обмена веществ у рыб задолго до их гибели, а многие биохимические показатели могут быть использованы для диагностических целей.

ВЛИЯНИЕ ТОКСИКАНТОВ НА ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И БИОХИМИЧЕСКИЙ состав рыб

Белковый обмен

Многогранная физиологическая роль тканевых и сывороточных белков, а также способность чутко отражать изменения интенсивности и направленности обменных процессов, в частности пластического обмена, позволяют использовать их в качестве важнейшего биохимического показателя функционального состояния организма как в норме, так и при воздействии экстремальных раздражителей химической природы, в том числе и токсических веществ.

В первой серии опытов, выполненной нами совместно с Л. А. Петуховой весной и осенью 1963 г. на двух массовых видах рыб Рыбинского водохранилища — леще (Abramis brama) и налиме (Lota lota), в качестве токсиканта была использована сублетальная концентрация фенола (5 мг/л). Предварительными опытами было установлено, что увеличение концентрации фенола до 10 мг/л приводит к 100%-ной гибели налимов в среднем за 2 ч 45 мин и к 20%-ной гибели лещей за 14 ч. Опыты проводились по следующей схеме. Рыб помещали в 150-литровые плексигласовые аквариумы с раствором фенола на 24, 48, 96, 120 и 144 ч (по три особи на каждую временную точку). Растворы фенола аэрировали и меняли через каждые 24 ч. Опыты проходили при следующих условиях: температура 6-8°С, содержание кислорода 7,8-9,0 мг/л, рН 7,1-7,3, жесткость воды 9-10°Н. По истечении заданного срока (каждые 24 ч) путем каудоктомии брали кровь из хвостовых сосудов рыб и с помощью рефрактометра ИРФ-22 определяли содержание в ней общего сывороточного белка. В опытах использовано 68 налимов и 23 леща.

Результаты сравнительного изучения содержания общего сывороточного белка у двух резко различающихся по уровню двигательной активности видов рыб, подвергнутых воздействию фенола, представлены в табл. 12. Их анализ показывает, что выраженность отмеченных изменений зависит от длительности субтоксического воздействия.

Таблица 12