Статья: Влияние высоких концентраций детергента Sarma на активность in vitro респираторного мерцательного эпителия Sinanodonta woodiana (lea, 1834)

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ДЕТЕРГЕНТА «SARMA» НА АКТИВНОСТЬ IN VITRO РЕСПИРАТОРНОГО МЕРЦАТЕЛЬНОГО ЭПИТЕЛИЯ SINANODONTA WOODIANA (LEA, 1834)

А.П. СТАДНИЧЕНКО, Ч.Е. КИРИЧУК, ²Е.И. УВАЕВА, ^!Д.А. ВИСКУШЕНКО

¹Житомирский государственный университет имени Ивана Франко, Житомир,

²Государственный университет «Житомирская политехника», Житомир

Исследовали влияние анионактивного детергента «Sarma» в высоких концентрациях на продолжительность работы и частоту биения in vitro ресничек мерцательного эпителия жаберного аппарата самцов, самок и гермафродитных особей беззубки китайской Sinanodonta woodiana (Lea, 1834). Детергент «Sarma» в концентрациях 3 и 6 мг/дм³ в среде пребывания беззубки удлиняет продолжительность локомоции ресничек и увеличивает частоту их биения. Исследованный детергент в диапазоне концентраций 12-48 мг/дм³ способствует сокращению значений обеих показателей в 1,2-6,2 и в 1,1--8,3 раз соответственно в сравнении с нормой.

Ключевые слова: беззубка, СМС, респираторный эпителий.

анионактивный детергент sarma мерцательный жаберный sinanodonta woodiana

В настоящее время антропогенный прессинг на гидросферу привел к загрязнению природных вод компонентами как промышленных, так и хозяйственно-бытовых стоков [4, 10, 18]. Среди них опасными для гидробионтов являются поверхностно-активные вещества (ПАВ) -- компоненты синтетических моющих средств (СМС), функцией-мишенью которых у всех жабродышащих животных является мерцательный эпителий их жаберного аппарата. Степень поражения последнего под влиянием поверхностно-активных веществ (ПАВ) обусловливается как концентрацией этого токсиканта, так и физиологическим статусом особей, подвергшихся его воздействию [13, 15--17].

Начало XXI ст. в Украине ознаменовалось появлением и быстрым распространением (сперва в Северном Причерноморье - в Килийской дельте Дуная, несколько позже - в Закарпатье) беззубки китайской Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) - вида-иммигранта, проникшего сюда, скорее всего, по дунайскому инвазионному коридору [11, 20--22]. Этот моллюск юго-восточноазиатского происхождения отличается широкой экологической валентностью, чем и обусловлено его успешное быстрое расселение, особенно в последние десятилетия, в пресных континентальных водоемах (как проточных, так и стоячих) разных континентов [14, 23--26]. Успешность существования появившихся в Украине популяций этого вида-вселенца в значительной мере будет зависеть от степени устойчивости его к загрязнению детергентами заселенных им поверхностных вод. Насколько существенной для китайской беззубки является роль этого антропогенного фактора свидетельствует тот факт, что при действующих в настоящее время ПДК, принятых для ПАВ (0,5 мг/дм³ - для анионактивных и 0,1 мг/дм³ - для неионогенных), содержание их в природных водах к настоящему времени в ряде регионов Украины превышено в десятки и сотни раз [9].

Выяснение этого вопроса важно в том отношении, что у этой беззубки, как и у всех остальных Bivalvia, от уровня активности респираторного эпителия зависят все важнейшие функции ее жизнеобеспечения. На сегодня установлено только влияние ПАВ на частоту сердцебиения у этого моллюска разных условий температурного режима [5].

Цель работы - выяснить особенности влияния на продолжительность работы и частоту биения in vitro ресничек фронтального мерцательного эпителия жаберного аппарата woodiana при воздействии на нее детергента «Sarma» в высоких концентрациях.

Материал и методы исследования

Материал исследования - 342 особи У. м>ооЛапа (длина раковин - 12,9-16,1 см, высота - 8,6-9,7 см), собранных вручную в Килийской дельте Дуная у западной границы заповедника «Дунайские плавни» (Одесская обл.) в июне 2011 г. В лабораторию животных транспортировали обернутыми 6-ю слоями мокрой мешковины. В стационарных условиях их сразу же подвергли обязательной предшествующей токсикологическому эксперименту 15- суточной акклимации (объем аквариумов - 50-100 л, плотность посадки особей - 1 екз./10 л воды, температура воды - 20-22°С, pH - 7,4-8,6, оксигенизация - 8,5-9,3 мг 0₂/дм³) [19]. Обновление среды ежесуточное, как и кормление особей (растертый сухой корм для рыб).

Токсикологический эксперимент поставлен по стандартной методике [1]. Как токсикант использован детергент <^агша» (производитель - «Винницабытхим»), который является одним из наиболее востребованных в последние годы в Украине, включительно в Северном Причерноморье. Состав детергента, заявленный производителем: сульфаты (более 30%), карбонаты (5-15%), фосфаты (5-15%), анионные ПАВ (5-15%), неионогенные ПАВ (< 5%), кислородсодержащие отбеливающие вещества (5-15%), силикаты (5-15%), пеногаситель (< 5%), фосфонаты (< 5%), антисорбенты (< 5%), поликарбоксилаты (< 5%), энзимы, оптические отбеливатели, отдушка.

Ориентировочным опытом для У woodiana установлены значения (мг/дм³) ЬС₀=0,1 и ЬС1₀₀=100, а графически (методом скользящей кривой) - ЬС₅₀=50. В основном опыте задействовано СМС в 5-ти концентрациях в пределах ЬС₀-ЬС₅₀ (таблица). Экспозиция - 2 сут.

Продолжительность активности функционирования и частоту биения ресничек фронтального мерцательного жаберного эпителия определяли на временных микропрепаратах по стандартной методике [3], воспользовавшись микроскопом «Биолам» (»200 и »450) со сниженной степенью освещенности поля зрения (диафрагмирование осветителя). Пол моллюсков устанавливали по [21]. Результаты опыта обработаны методами базовой вариационной статистики [6].

Таблица

Влияние детергента «Sarma» на активность локомоции in vitro ресничек мерцательного эпителия жаберного аппарата Sinanodonta woodiana

Примечание: n - количество исследованных моллюсков, экз.; lim - минимальное и максимальное значения; M±m -- среднее значение показателя с погрешностью к среднему; CV - коэффициент вариации, %.

Результаты исследования и их обсуждение

При 3 мг/дм³ ПАВ в среде у всех подопытных А м>ооП1апа отмечена тенденция к возрастанию как длительности активности респираторного эпителия, так и частоты биения его ресничек. При 6 мг/дм³ токсиканта подобного рода сдвиги достигают уровня высокой статистической достоверности (р<0,01), составляя у самцов, самок и гермафродитов прирост (в %) для продолжительности активности 21,8, 27,5, 16,3 %, а для частоты биения - 22,2, 14,3, 11,7 % соответственно. Дальнейшее повышение концентрации детергента в среде (с 6 до 48 мг/дм³) сопровождается быстро нарастающим сокращением значений обоих обсуждаемых показателей: у самок - в 8,3 и 8,4 раза, у самцов - в 7,0 и 7,3, у гермафродитов - в 8,8 и 10,6 раза соответственно (р<0,01). Наименьшую степень сдвига значений этих показателей выявлено у самцов, а наибольшую - у гермафродитов.

К настоящему времени установлено, что пребывание моллюсков в средах, содержащих ПАВ, в зависимости от их концентрации, продолжительности воздействия и уровня резистентности к ним этих гидробионтов, сопровождается развитием у них патологического процесса - отравления, каждая из стадий которого характеризуется присущим ей симптомокомплексом [15, 17]. Настоящим исследованием выявлено, что 3 и 6 мг/дм³ ПАВ в среде провоцируют развитие у А. м>оо^апа отравление в форме стадии стимуляции, свидетельством чего являются как приведенные выше данные о возрастании активности ее респираторного эпителия, так и проявление у отравленных особей быстрой защитной физиологической реакции в виде интенсификации ослизнения фронтального жаберного эпителия, замедляющей диффундирование детергента внутрь особей.

В среде, содержащей 12 мг/дм³ токсиканта, у беззубок развивается депрессивная стадия патологического процесса. Симптомы начального ее этапа («ранняя» депрессия) - значительное (на 4,34-8,17%) сокращение продолжительности работы мерцательного эпителия у всех, без исключения, категорий исследованных моллюсков. Частота биения ресничек при этом существенно сокращается только у самок (на 6,86 %), тогда как у самцов и гермафродитов она составляет лишь 0,19 и 0,70% соответственно. Наблюдается возрастание ослизнения 2078-2357. Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. Сер. Бюл., 2020, № 1-2 (79) 79 эпителия жабр, появление рассыпанной мелкозернистой пастозности покровных тканей мантии и ноги, указывающее на начало развития оводнения, а значит и отечности последних. Степень повреждаемости особей на этой стадии их отравления, однако, такова, которая обеспечивает 100%-ную их выживаемость вплоть до конца экспозиции (на данном этапе эксперимента).

При 24 мг/дм³ ПАВ через 9-12 ч. с начала опыта состояние беззубок соответствует обычному для завершения стадии депрессии («поздняя» депрессия). Для нее характерны патологические изменения респираторного эпителия и кровотечения, быстрое возрастание отечности мягких тканей и ослабления тактильной чувствительности. Тем не менее, к завершению 1-ых суток опыта все особи все еще сохраняли жизнеспособность. Полагают [2, 7, 8], что это связано с их переходом на анаэробный способ использования основного энергетического субстрата - гликогена. Эта адаптация позволяет беззубкам некоторое время выжить в условиях аноксии. При этом, однако, на неповрежденных участках респираторного эпителия продолжительность его работы сокращается вдвое, а частота биения ресничек - втрое. Ко второй половине суток от начала опыта у всех подопытных особей отмечаются выраженные симптомы следующей стадии отравления - сублетальной. Для нее характерны тотальная деструкция респираторного эпителия, обширные разлитые отеки мягкого тела, полное обездвиживание особей, обильное одномоментное опорожнение кишечника. К завершению срока экспозиции у 22,8% особей отмечено развитие завершающей стадии процесса отравления - летальной (в форме «истинного шока»).

При 48 мг/дм³ ПАВ у всех подопытных особей стремительно развивается состояние, соответствующее переходу от «поздней» депрессии в течение 0,5--1,0 сут. в быстро следующее друг за другом сублетальную и летальную стадии. К завершению срока экспозиции смертность подопытных беззубок составляет 98--100%.

Характер изменений показателей продолжительности активности и частоты биения ресничек мерцательного эпителия беззубки в зависимости от уровня содержания детергента в среде их пребывания полностью соответствуют концепции Г. Селье [12], согласно которой небольшие напряжения («эустрессы») в противовес перенапряжениям («дистрессам») оптимизируют жизненную активность организмов, повышая их адаптационные возможности в относительно новых условиях существования. В нашем исследовании эустресс проявлялся при детергента в концентрациях 3 и 6 мг/дм³, тогда как превышающие их концентрации вызывали дистресс.

Исходя из полученных результатов, поскольку к последней четверти XX ст. уровни содержания в природных водах Украины анионактивных и неионогенных ПАВ превысили значения установленных для них ПДК в 40--200 раз, возможность выживания в них адвентивного вида X м>оо^апа является весьма сомнительной, особенно если учесть, что детергенты очень долго сохраняются в водоемах не разлагаясь.