Цитофизиологические особенности крови промысловых рыб Волго-Каспийского канала

Вид материала

Микроядра как элемент структурной патологии эритроцитов периферической крови рыб
Микроядра в эритроцитах периферической крови судака
Практические рекомендации
Основные публикации по теме исследования

Подобный материал:

1 2 3

Глава 4. Микроядра как элемент структурной патологии эритроцитов периферической крови рыб

Исследование характера и частоты возникновения микроядер в эритроцитах периферической крови рыб Волго-Каспийского канала показало, что в эритроцитах рыб присутствуют относительно крупные, так и мелкие микроядра (рис 4.1.1). При этом в одной клетке отмечались по 1 - 2 и более микроядер. Однако наиболее часто присутствовали клетки с одним микроядром, помимо основного ядра. Учет клеток с микроядрами, различающимися по форме и их количеству, не проводился.

Вероятность встречаемости эритроцитов с МЯ в периферической крови при спонтанном мутагенезе, составляет 0,5-1,0%. (Ильинских, 1992; 2009). Проведенный анализ показал превышение частоты встречаемости эритроцитов с МЯ в периферической крови судака и леща по сравнению с уровнем, наблюдаемым при спонтанном мутагенезе (рис. 4.1.2.).


а	б	в
Рисунок 4.1.1 Микроядра в эритроцитах периферической крови судака (а - относительно крупное, б - мелкое, в - 2 микроядра в одном эритроците)

В летний период исследований 2007 и 2008 гг. содержание клеток с микроядрами в эритроцитах судака было достоверно выше, чем в осенний период (при p<0,001). В эритроцитах леща отмечена та же тенденция – более высокая доля клеток с микроядрами в весенний период (рис. 4.1.2.).

Рисунок 4.1.2.

Сезонная изменчивость частоты встречаемости эритроцитов с микроядрами в крови судака и леща В-К канала

Сезонные различия доли клеток с микроядрами связаны с различием генотоксического воздействия загрязнения воды В-К канала в весенние и осенние месяцы года. Кроме того, сезонная динамика присутствия эритроцитов с микроядрами в периферической крови может быть обусловлена изменениями клеточного метаболизма рыб. Установлены достоверные различия в крови рыб по содержанию клеток с микроядрами, связанные с развитием их половых продуктов. Количество эритроцитов с микроядрами у рыб с гонадами II стадии зрелости достоверно выше по отношению к таковым, имеющим III (преднерестовую) и VI-II (после нереста) стадии зрелости гонад. Осенью рыба, отметавшая икру, характеризовалась меньшим количеством всех цитологических нарушений в периферической крови. Обнаружены достоверные половые различия частоты встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови рыб. За период исследования количество клеток с микроядрами у самок судака и леща было достоверно выше по сравнению с самцами (р<0,001). При статистическом анализе полученных результатов была обнаружена обратная корреляционная зависимость частоты встречаемости клеток с микроядрами и вероятности встречаемости клеток с другими признаками цитопатологических нарушений (R ± m_r = -0, 58±0,11 при р<0, 05).

Зависимость доли эритроцитов с МЯ и эритроцитов с другими нарушениями структуры ядра может быть выражена графически в виде кривой (рис. 4.1.3), соответствующей распределению Пуассона. Микроядра в ряде случаев могут образовываться в процессе освобождения клетки от «лишнего» хроматина, когда клетка после мутационного воздействия «пытается» восстановить ядерный аппарат (Ильинских Н.Н., 1992; Чеботарева Ю.В., 1996). В изменившихся условиях клетка переходит на новый уровень своего функционирования, и «старается» сохранить своё стабильно-динамическое состояние без особых повреждений

Рисунок 4.1.3.

Зависимость присутствия эритроцитов с микроядрами от вероятности других нарушений структуры ядра в эритроцитах судака (2007-2008гг.)

Образование микроядер в данном случае можно рассматривать как результат (и вариант) адаптивных процессов. Такие нарушения в структуре клетки как конденсация ядра (кариопикноз) с последующим его растворением (кариолизис) или распадом на конденсированные глыбки (кариорексис) можно рассматривать как начальные стадии повреждения клетки. Чем больше клеток с предшествующими повреждениями, тем меньше клеток с микроядрами.

Таким образом, формирование клеток с микроядрами может рассматриваться в качестве индикатора, указывающего на развитие патологических изменений вследствие действия повреждающих факторов. Образование микроядер в клетках может представлять собой проявление реализации компенсаторно-приспособительных процессов клетки.

Анализ взаимосвязи частоты возникновения микроядер с состоянием показателей периферической крови рыб, с гидрохимической и токсикологической характеристиками воды В-К канала

При статистической оценке гематологических и цитогенетических данных обнаружена корреляционная взаимосвязь между количеством эритроцитов и количеством лейкоцитов в литре крови по отношению к уровню микроядер в эритроцитах крови рыб. Установлена положительная взаимосвязь между частотой образования эритроцитов с МЯ и долей лейкоцитарных клеток. У особей судака в летний период при высоком содержании эритроцитов с МЯ обнаружено повышенное количество Мн в лейкоформуле крови (R = +0,42, р<0,01). Обнаружена положительная корреляционная зависимость между содержанием эритроцитов с МЯ в крови леща и количеством Пэф и Пбф в лейкоформуле крови (R = +0,58 и R = +0,51 соответственно, при р<0,01). У самок леща обнаружена положительная взаимосвязь высокой степени между количеством клеток с МЯ и Нф (R= + 0,77; при р < 0,01). Обнаружена прямая положительная корреляционная зависимость высокой степени между количеством клеток с микроядрами и содержанием особо опасных металлов в воде В-К канала. Величина коэффициента корреляции между количеством клеток с микроядрами и содержанием ртути у судака R=+0,88, леща - R=+0,73; молибдена R=+0,65 и R=+0,71 соответственно. В составе соединений минеральных форм азота в воде В-К канала в период 2006-2008 гг. преобладала нитратная форма. Проведённый анализ показал прямую корреляционную зависимость между уровнем эритроцитов с микроядрами у рыб и нитратной формой азота в воде. Обнаружена прямая корреляционная зависимость между количеством эритроцитов с микроядрами в крови судака и леща и концентрацией нефти в воде Главного банка в точке отбора проб – Волго–Каспийском канале, главном судоходном русле с большой антропогенной нагрузкой (R=+0,45; R=+0,60 соответственно; при р < 0,01).

Заключение

Исследование цитофизиологических особенностей крови судака и леща В-К канала выявило наиболее существенные отклонения в структуре клеток крови, позволяющие диагностировать изменения, связанные с проявлением хронического токсикоза рыб. Установлено достоверное влияние сезонного фактора на физиологическое состояние рыб, состояние гематологических показателей, их изменение. В крови судака отмечено снижение содержания гемоглобина в осенний период. В периферической крови леща отмечено недостаточное содержание гемоглобина относительно «условной нормы», значение этого показателя повышалось от весны к осени. Количество эритроцитов в пересчете на литр крови у обоих видов рыб снижалось осенью. СГЭ в осенний период исследования у особей рыб повышался на 2,8 пг у судака, и на 13,8 пг - у леща. От весны к осени в крови леща увеличивалось абсолютное количество лейкоцитов (×10⁹ в л.) в 1,2 раза. Установлено, что изменение ряда гематологических показателей проявляется в зависимости от зрелости гонад. По мере созревания гонад наблюдается повышение гемоглобина, СГЭ, количество лейкоцитов в пересчете на литр крови. После нереста (VI-II СЗГ) отмечено снижение гемоглобина, СГЭ и СОЭ. У самок после нереста возросло количество Нф в 1,4 раза, Мн в 1,5 раза. В среднем у самок отмечено повышенное количество моноцитов (0,64%) по сравнению с самцами (0,18%). У самок, находящихся на II СЗГ и в среднем количество гемоглобина выше. У самцов рыб ниже, чем у самок количество эритроцитов и лейкоцитов в пересчете на литр крови. Анализ лейкоформулы крови промысловых рыб выявил отклонения в соотношении лейкоцитарных клеток. В большинстве случаев отмечен лимфоцитоз на фоне низкого уровня фагоцитарных клеток (моноцитов и палочкоядерных нейтрофилов), чаще регистрировались нейтрофилы на стадии молодой клетки, обладающей незначительной функциональной активностью. Подобная трансформация системы белой крови может являться реакцией организма на постоянную стрессовую ситуацию. Проведённые исследования свидетельствуют о проявлении хронического токсикоза промысловых видов рыб в показателях цитофизиологических особенностей крови и патологических изменениях форменных элементов в их динамике в условиях высокой антропогенной нагрузки В-К канала. В крови рыб В-К канала со статистически значимой вероятностью обнаружены структурные изменения клеток красного ряда, отличающихся степенью проявления патоморфологических изменений. У исследованных особей рыб зарегистрированы разнообразные деструктивные нарушения в строении эритроцитов. К их числу относятся: пойкилоцитоз, нарушение осмотической резистентности мембраны эритроцитов, псевдоагглютинация. Характер отмеченных изменений связан с нарушениями эритроцитарной мембраны при контакте с физическими, механическими факторами и химическими компонентами загрязнения воды, обладающими повреждающим действием. Цитопатологический анализ клеток периферической крови рыб позволил выявить разнообразные деструктивные нарушения ядер клеток - кариопикноз, кариолизис, кариорексис, деформация ядер, инвагинация ядер и состояние клетки в стадии амитоза. Осенью отмечено снижение частоты встречаемости и интенсивности проявления деструктивных изменений в строении эритроцитов по сравнению с летним периодом. Снижение частоты встречаемости и интенсивности проявления цитопатологических изменений к осени может свидетельствовать: о некоторой стабилизации токсикологического состояния загрязнения воды в осенний период, о более благополучном физиологическом состоянии рыб в результате летнего нагульного периода. Разнообразие форм патологических изменений структуры эритроцитов, отмеченных в крови рыб и их высокое суммарное количество, указывает на наличие постоянного стрессорного воздействия комплекса экзогенных и эндогенных факторов на организм рыб, имеющего хронический характер.

Развитие деструктивных изменений сопровождается образованием микроядер в эритроцитах периферической крови судака и леща. Проведенный анализ обнаружил повышенный уровень частоты встречаемости эритроцитов с микроядрами в периферической крови судака и леща по сравнению с уровнем, наблюдаемым при спонтанном мутагенезе. Формирование клеток с микроядрами может рассматриваться в качестве индикатора, указывающего на развитие патологических изменений в структуре эритроцитов под действием генотоксических факторов загрязнения среды. Осенью доля эритроцитов с микроядрами снизилась в 1,8 раз (судак) и в 1,9 раз (лещ), что связано с общим снижением концентрации загрязняющих веществ в воде Волго-Каспийского канала. Установлена достоверная взаимосвязь уровня микроядерности эритроцитов с другими патологическими процессами, ведущими к нарушениям структуры ядра клетки (хроматинолиз, кариолиз, кариорексис). Оценка уровня клеток с микроядрами может служить индикатором состояния организма, его адаптационных возможностей, а также уровня возникновения цитопатологических изменений в клетке вследствие действия повреждающих факторов. Установлена достоверная прямая положительная корреляция частоты встречаемости эритроцитов с МЯ и содержанием ртути, молибдена, свинца, хрома в воде В-К канала. Патологические изменения клеток крови имеют характер ответной реакции на общее токсическое воздействие соединений тяжёлых металлов на организм рыб. Обнаружена прямая корреляционная зависимость между количеством эритроцитов с микроядрами в крови судака и леща и концентрацией нефти в воде в точке отбора проб В-К канала. Уровень клеток с микроядрами имеет устойчивые взаимосвязи с другими показателями, крови, характеризующими физиологическое состояние рыб, а также с показателями, характеризующими среду их обитания. Таким образом, оценка частоты встречаемости клеток с МЯ может служить индикатором физиологического состояния организма рыб, его адаптационных возможностей, а также уровня нарушений в ядрах клеток вследствие действия повреждающих факторов внешней и внутренней среды.

Анализ «уровня микроядерности эритроцитов» может применяться для экспресс-оценки физиологического состояния организма рыб, а также выявления зон обитания организмов, подвергавшихся воздействию загрязняющих веществ. Данные цитофизиологических показателей крови, патологических изменений форменных элементов крови могут служить одним из объективных критериев оценки физиологического состояния организма рыб в динамике лет и сезонов и могут быть использованы для ранней диагностики развития патологического процесса организма рыб в условиях повышенной антропогенной нагрузки. Изучение морфологических изменений элементов крови, оценка цитофизиологических особенностей и изменений клеток крови является необходимым элементом наблюдения за состоянием популяций рыб, как в рыбоводной практике, так и при прогнозировании динамики популяций в естественных условиях.

ВЫВОДЫ

В результате анализа цитофизиологических особенностей крови промысловых рыб Волго-Каспийского канала, исследования динамики патологических изменений форменных элементов крови, установлено:

Существует относительно высокий общий уровень патологии клеток, разнообразие форм патологических изменений периферической крови рыб Волго-Каспийского канала, указывающие на наличие постоянного стрессорного воздействия комплекса экзогенных и эндогенных факторов на организм. Установлено достоверное влияние сезонного фактора, стадий зрелости гонад и семенников, а также пола особей на физиологическое состояние рыб и изменение показателей крови.
Осенью доля клеток с нарушениями их морфологической структуры снижается, что обусловлено общим снижением концентрации загрязняющих веществ в воде В-К канала и сезонными изменения клеточного метаболизма рыб. Количество особей рыб с патологическими изменениями морфологической структуры клеток крови также коррелирует с содержанием тяжелых металлов в воде канала. Доля особей леща с присутствием явления кариорексиса в эритроцитах в 2006, 2007, 2008 гг. составила 12%, 24,5% и 59,5% соответственно, количество особей судака с нарушением в структуре ядра (кариорексис) в 2006 г. составило 20%, в 2007г. – 38,5%, в 2008 г. – 66%.
Выявлено повышение количества лимфоцитов относительно общего количества лейкоцитарных клеток и «условной» нормы во все сезоны исследования. Содержание нейтрофилов, чаще регистрируемых на стадии миелоцита, снижается от весны к осени у судака на 0,37 % и леща на 1,65 %.
Частота встречаемости эритроцитов с микроядрами в крови рыб зависит от сезона года, гидрохимического и токсикологического состояния воды В-К канала. Осенью доля эритроцитов с микроядрами снижается (в 1,8 раз в крови судака и в 1,9 раз - леща), что связано со снижением концентрации загрязняющих веществ в воде В-К канала. Обнаружена прямая положительная корреляция между количеством клеток с микроядрами и содержанием ртути (судак R=+0,88, лещ R=+0,73), а также молибдена (судак R=+0,65, лещ R=+0,71).
Установлена прямая положительная корреляция между количеством эритроцитов с МЯ и долей лейкоцитарных клеток в периферической крови. У особей судака в летний период исследования при высоком уровне эритроцитов с МЯ отмечено повышенное количество моноцитов в лейкоформуле крови (R=+0,42, р<0,01). Обнаружена прямая положительная корреляция между содержанием эритроцитов с МЯ и количеством псевдоэозинофилов (R=+0,58) и псевдобазофилов (R=+0,51) в лейкоформуле крови леща при р < 0,01.

Практические рекомендации

Количество клеток с микроядрами имеет устойчивую взаимосвязь с другими показателями крови, отражающими физиологическое состояние организма рыб, и отражает состояние среды их обитания, поэтому:

Показатель «уровень микроядер в эритроцитах периферической крови промысловых рыб» может быть использован в качестве объективного критерия для дифференциальной диагностики результатов нормального процесса гемопоэза или патологического его течения.
Доля эритроцитов с микроядрами в периферической крови рыб рекомендуется для применения в качестве индикатора экспресс-оценки состояния популяций рыб, а также для оценки состояния среды их обитания.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

Кузина Т.В. Анализ гематологических показателей судака Волго-Каспийского канала /Т.В. Кузина // Естественные науки. – Астрахань, 2009.- №4 (29)- С. 96-100.
Кузина Т.В.. Образование микроядер в эритроцитах промысловых рыб Волго-Каспийского канала / Т.В. Кузина // Естественные науки. – Астрахань, 2010.- №4 (33). – С. 124 -129.
Кузина Т.В. Изменения структуры ядра эритроцитов периферической крови промысловых рыб Волго-Каспийского канала. / Т.В. Кузина // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». – М. : Изд-во МГОУ, 2011 - № 2. – С. 50-57.

Статьи в научных сборниках, журналах и материалах конференций

Самсукова Т. В. (Кузина Т.В.) Микроядерное тестирование состояния воздушной среды / Т.В. Самсукова, Е.В. Щепетова, В.В. Савин, Е.С. Лебедева // Материалы межвузовской конференции молодых ученых РГПУ. Герценовские чтения. - СПб. Изд-во «ТЕССА», 2005. - Выпуск 5.- С.36-38.
Самсукова Т.В. (Кузина Т.В.) Оценка генотоксического влияния загрязнения атмосферного воздуха методом микроядерного тестирования / Т.В. Самсукова, Е.В. Щепетова, Н.В. Марченко, Е.С. Уланова // Материалы межвузовской конференции молодых ученых РГПУ. - Герценовские чтения.- СПб: Изд-во «ТЕССА», 2006. - Выпуск 6. – С. 43-44.
Самсукова Т. В. (Кузина Т.В.) Оценка состояния атмосферного воздуха территорий Кировского района г. Астрахани методом микроядерного тестирования / М.Ф. Козак, Е.В. Щепетова, Т.В. Самсукова /Материалы IX Международной конференции: «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря». – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2006. - С. 251-255.
Самсукова Т. В. (Кузина Т.В.) Частота встречаемости эритроцитов с микроядрами в периферической крови судака Stizostedion luciperca Волго-Каспийского канала / Т.В. Самсукова // Материалы докл. XIII Международной молодежной школы-конференции. – Рыбинск, 2007. – С. 168-174
Самсукова Т. В. (Кузина Т.В.) Взаимосвязь частоты встречаемости эритроцитов с микроядрами в периферической крови судака при отклонениях по гематологическим показателям / Т.В. Самсукова // Материалы X Международной научно-практической конференции, посвященной 450-летию Астрахани.- Астрахань, 2008.- С.107-109.
Самсукова Т.В. (Кузина Т.В.) Гематологические показатели судака (Stizostedion luciperca) Волго-Каспийского канала / Т.В. Самсукова // Материалы Международной научно-практической конференции «Комплексный подход к проблеме сохранения и восстановления биоресурсов Каспийского бассейна». – Астрахань, 2008. – С. 280-284.
Кузина Т.В. Анализ патологических форм эритроцитов крови судака (Stizostedion luciperca) Волго-Каспийского канала / Т.В. Кузина // Материалы 1-ой международной телеконференции «Фундаментальные медико-биологические науки и практическое здравоохранение». – Томск, 2010. – С. 105-107
Kuzina T.V. Analysis of hematological parameters of zander (Stitostedium lucioperca) of the Volga Caspian channel / T.V. Kuzina // Biological research. – Astrakhan, № 1, 2009. – P. 6-10.
Кузина Т.В. Использование цитогенетических и цитогематологических показателей рыб в системе комплексного биологического мониторинга / Т.В. Кузина // Международная научно-практическая конф. «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс»: Докл. молодых ученых в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», «У.М.Н.И.К.» /Астрахан. гос. техн. ун-т. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2010. – Т.2. – С.122-124.
Кузина, Т. В. Цитогенетические нарушения в эритроцитах промысловых видов рыб Волго-Каспийского канала / Т.В. Кузина // Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии: /Материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи. – Астрахань, Издательский дом «Астраханский университет», 2010. – С.300-303.
Кузина, Т.В. Гематологические показатели судака Stizostedion luciperca Волго-Каспийского канала / Т.В. Кузина // Материали за 6-а международна научна практична конференция, «Научният потенциал на света». - София : «Бял ГРАД-БГ» ООД. – 2010, Том.6. - С.52-57.
Кузина, Т. В. Цитогенетическое исследование клеток крови и оценка иммунного статуса судака р. Волги / Т.В. Кузина // Экология и жизнь: Сборник статей XIX Международной научно-практической конференции. – Пенза. Приволжский Дом знаний. - 2010. – С.22-24.

Blog

Цитофизиологические особенности крови промысловых рыб Волго-Каспийского канала