Исследовано суммарное содержание каротиноидов в некоторых органах двустворчатых моллюсков среднего течения реки Урал выше лагеря «Дубки»», у водозабора и под автодорожным мостом в районе города Оренбурга. Отмечено неравномерное распределение каротиноидов по органам моллюсков и исследуемым станциям: максимальная концентрация определена в гепатопанкреасе, минимальная — в мантии, что, по-видимому, определяется неодинаковой метаболической активностью данных тканей. Наибольшее содержание каротиноидов в тканях моллюсков отмечено на станции «Автодорожный мост».
Ключевые слова: антиоксидантная защита, каротиноиды, моллюск Unio pictorum
В настоящее время известно, что гидробионты морских и пресных водоёмов отличаются от наземных организмов значительным разнообразием вторичных метаболитов [1,3]. К веществам такого типа относятся каротиноиды.
Наблюдается широкое распространение и разнообразие каротиноидов в растительном и животном мире, при этом необходимо отметить важную роль этих соединений для протекания нормальных биохимических процессов [4]. Согласно данным литературы, содержание этой группы соединений в организме фильтраторов в 5–6 раз превышает таковое у других систематических групп гидробионтов и является их специфической особенностью [1,2].
Установлено, что каротиноиды проявляют антиоксидантное, иммуномодулирующее, противоопухолевое действие. Присутствие в каротиноидах большого количества двойных связей и придаёт им высокую биологическую активность, которая, например, проявляется в торможении процессов перекисного окисления липидов [2,5].
Следует отметить, что животные, и в частности моллюски, не способны синтезировать каротиноиды, их поступление зависит только от содержания данных соединений в пище.
В связи с выше сказанным представилось актуальным исследовать изменение удельного содержания каротиноидов в различных тканях пресноводного двустворчатого моллюска вида Uniopictorum.
Материалы и методы исследования
В эксперименте использовали моллюсков вида Uniopictorum, относящихся к классу двустворчатых (Bivalvia), надотряду жаберных (Autobranchia), отряду унионид (Unionidae). Данный вид относится к группе биофильтраторов, питающихся взвешенными в воде частицами органических веществ и мелким планктоном.
Моллюсков отбирали с 3-х станций: станция № 1 «река Урал выше лагеря «Дубки»», станция № 2 «Водозабор», станция № 3 «Автодорожный мост».
Сбор моллюсков производили в середине июля, так как именно в данное время они наиболее активны.
Определения удельного содержания каротиноидов проводили в мантии, жабрах и гепатопанкреасе моллюсков для этого из образцов готовили гомогенат с разведением дистиллированной водой 1:3. Далее в пробирку с подготовленной смесью этилового спирта и аскорбиновой кислоты (25 % раствор) вносили 1мл полученного гомогената. После предварительного прогрева проб до 70⁰С в течение 5 минут в смесь приливали 1 мл 10н раствора гидроксида калия и инкубировали в течение 30 минут при 70⁰С для омыления липидов, мешающих определению каротиноидов. По окончании инкубации пробы охлаждали под струёй холодной воды, прибавляли 4 мл гексана и встряхивали смесь в течение одной минуты до однородной эмульсии. После этого центрифугировали её в течение 15 минут при 1000 об/мин для отделения гексановой фракции, содержащей каротиноиды.
Удельное содержание каротиноидов определяли в гексановой фракции супернатанта спектрофотометрическим методом (в контроле — гексан) при длине волны 450нм для β-каротина. Содержание восстановленных каротиноидов типа β-каротина определяли по формуле:
Скар — содержание каротиноидов в ткани, мг/г сырой ткани;
Е450 — оптическая плотность раствора при длине волны 450нм;
М — масса навески ткани, использованной в анализе, в г.
Результаты исследования и их обсуждение
Общее удельное содержание каротиноидов максимальным было в тканях моллюсков со станции № 3 и составило 6,8766 мг/г, наименьшее их количество было обнаружено в тканях моллюсков, собранных на станции № 1, и составило 3,5200 мг/г. Возможно это объясняется тем, что станция № 3 «Автодорожный мост», а именно донные отложения этой станции, подвергаются большей антропогенной нагрузке, чем остальные. (рис.1)
Рис. 1. Суммарное содержание каротиноидов
В настоящее время известно, что удельное содержание каротиноидов в организмах моллюсков, обитающих в более загрязнённых территориях, выше, чем в организмах моллюсков, тех же видов, живущих в относительно чистых водоёмах [8,9].
Различно также содержание каротиноидов в отдельных тканях. Наибольшим содержанием β–каротина характеризовался гепатопанкреас 2,7224 мг/г, меньше β-каротина в жабрах 1,3511 мг/г и еще меньше в мантии 0,4685 мг/г [7]. (рис.2)
По содержанию β-каротина в гепатопанкреасе, жабрах и мантии станции распределились следующим образом: больше всего β–каротина в тканях моллюсков со станции № 3 < № 2 < № 1.
Рис. 2. Содержание каротиноидов в некоторых тканях моллюсков
Разница в содержании каротиноидов в отдельных тканях моллюсков в общем согласуется с таковою при анализе литературных данных, которые говорят о том, что чем метаболически более активная ткань, тем больше в ней каротиноидов [6,7,10,11]. Гепатопанкреас включает в себя печень, которая остро реагирует на загрязнение среды, так как выполняет барьерную функцию. Жабры осуществляют дыхание моллюска и первыми принимают газообразные и растворённые токсические вещества, хотя и в меньшей степени, чем печень [10]. Наименьшую роль в обезвреживании загрязнителей играет мантия, вследствие этого, вероятно, содержание в ней β-каротина наименьшее.
Таким образом, удельное содержание каротиноидов в организме моллюсковзависит от интенсивности загрязнения среды их обитания. Разные ткани моллюсков характеризуются различнымиконцентрациями каротиноидов, что связано с их метаболической активностью.
Литература:
- Бедова, П. В. Использование моллюсков в биологическом мониторинге состояния водоемов / П. В. Бедова, Б. И. Колупаев // Экология. — 1998 — № 5. — С. 410–411.
- Ведутенко В. В., Писаренко Л. М., Касаикина О. Т. ПАВ — супрамолекулярные катализаторы реакции -каротина с гидропероксидами // XI Междунар. конф. по химии органических и элементоорганических пероксидов: Тез. докл. (Москва, 24–26 июня 2003 г.) — М., 2003 — С. 129–130.
- Гордзялковский, А.В., Макурина О. Н. Водные моллюски — пермпективные объекты для биологического мониторинга / Вестник СамГМУ. — 2006. — № 7. — С. 37–44.
- Довженко Н. В. Реакция антиоксидантной системы двустворчатых моллюсков на воздействие повреждающих факторов среды: автореф. дисс. …канд. биол. наук. — Владивосток, 2006–22 с.
- Карнаухов, В. Н. Биологические функции каротиноидов / В. Н. Карнаухов. — М.: Наука, 1988–240 с.
- Пузаткина Е. А. Изучение реакции организма переднежаберных моллюсков в ответ на действие токсического фактора/ Е. А. Пузаткина // Принципы и способы сохранения биоразнообразия. — Йошкар-Ола, 2004 — С. 168.
- Пузаткина Е. А. Изменение физиолого-биохимических показателей Unio pictorium в загрязненной водной среде / Е. А. Пузаткина // Третьи Вавиловские чтения. Ч.2. — Йошкар-Ола, 1999 — С. 176–177.
- Пузаткина Е. А. О связи удельной концентрации каротиноидов со способностью подключения анаэробного дыхания/ Е. А. Пузаткина, Б. И. Колупаев // Журн. эволюционной биохимии и физиологии– 2000 — Т. 36, № 1. — С.85–88.
- Пузаткина Е. А. О способности Unio pictorum к переходу на анаэробный метаболизм/ Т. Н. Голованова, Е. А. Пузаткина // Экология и генетика популяций. — Йошкар-Ола, 1998 — С. 208–210.
- Степанов, А. М. Биоиндикация на уровне экосистем / А. М. Степанов // Биоиндикация и биомониторинг. — М., 1991 — С.59–64.
- Шульмана Г. Е., Солдатова А. А. Черноморские моллюски: элементы сравнительной и экологической биохимии / Институт биологии южных морей НАН им. А. О. Ковалевского — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014–323 с.
