ТКАНЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОСТИ ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗЫ У СИГОВ

Е.В. Борвинская, Л.П. Смирнов, И.В. Суховская

Учреждение Российской академии наук Институт биологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, Россия e-mail: suhovskaya@krc.karelia.ru

Состояние водных экосистем в большей степени, чем наземных, зависит от факторов среды, потому что гидробионты особо чувствительны к нарушению ее химического состава.

В настоящее время непрерывно растет список работ по изучению влияния различных факто - ров среды, главным образом, антропогенного происхождения, на активность GST у гидробионтов. Тем не менее, в научном сообществе до сих пор не выработано единого мнения и ведется активная дискуссия о целесообразности использования GST как биомаркера загрязнения водной среды (Mdegela et al., 2006a;b; Stephensen et al. 2000). Это связано с тем, что в некоторых экспериментах по воздействию ксенобиотиков на гидробионтов не было отмечено достоверных изменений актив-

ности фермента, или полученные результаты были противоречивы (van der Oost et al. 2003; Porte et al. 2002; Sanchez et al. 2005; Filho et al. 2001, Krca et al., 2007). C другой стороны, свойства, изофер­ментный состав и принадлежность к той или иной группе у представителей семейства GST, выяв­ленных у рыб, до сих пор практически не изучены, хотя исследования в этой области могли бы вне­сти вклад в разрешение споров о применимости GST как биомаркера и понимание причин противо­речивости получаемых разными авторами результатов (Blanchette et al., 2007; Vieira et al., 2008).

При использовании глутатион-8-трансферазв качестве молекулярных биомаркеров необходи­мо учитывать, что в зависимости от объекта исследования на активность GST могут оказывать влияние некоторые факторы, не соотносящиеся с химическим загрязнением. В частности, опреде­ленная вариабельность показателей активности у различных видов гидробионтов может быть обу­словлена физиологическими изменениями, связанными с годовым циклом, половой принадлежно­стью, возрастной динамикой и органоспецифичностью фермента (Kopecka, Pempkowiak, 2008; Ruus et al., 2002; Napierska et al., 2005; 2006). Поэтому для каждого отдельного вида - индикатора необ­ходимо учитывать естественную вариабельность GST в природной среде для более корректной ди­агностики стрессового воздействия.

Для оценки возможности использования глутатиона-трансферазы как одного из показателей состояния гидробионтов нами была исследована активность GST в органах сига (Coregonus lavaretus pallasi) из экологически чистой природной зоны Карелии. Половозрелые сиги (возраст от 4 до 8 лет) были отловлены в августе 2008 в озере Тумасозеро (бассейн Белого моря, Карелия), ко­торое по причине слабой заселенности площади водосбора характеризуется отсутствием антропо­генного загрязнения.

Анализ полученных результатов показал отсутствие зависимости между возрастом рыб (от 4 до 8 лет) и активностью GST. Значительное влияние (рис.1) на активность оказывает половая при­надлежность рыб и органная специфичность.

Рис. 1. Влияние органной и половой специфичности на относительную активность глутатиона-трансферазы

По величине активности GST органы сига можно расположить в сле-дующем порядке: печень > мышцы > гонады. Разные уровни активации фермента, прежде всего, определяются особыми де- токсификационными требованиями различных тканей. В печени, как в главном органе детокси-фи- кации, через который проходят основные потоки ксенобиотиков посту-пающих в организм, была отмечена максимальная активность фермента.

Значительные половые различия были выявлены нами в печени и го-надах сигов. Увеличение относительной активности GST в печени самок сига (и более чем двукратное увеличение активно­сти в расчете на сырой вес ткани) может свидетельствовать о более значительном адаптационном потенциале и, соответственно, большей устойчивости самок по сравнению с самцами к хроническо­му воздействию загрязнителей.

Заметное падение относительной активности GST (в 2,2 раза) на фоне значительного повыше­ния общего содержания белка наблюдается в гонадах самок по сравнению с самцами. Вероятно, это связано с тем, что обмен веществ в созревающей икре направлен в сторону активного накопления питательных белков, тогда как другие пути метаболизма значительно замедляются. В свою очередь, повышенная активность GST в гонадах самцов свидетельствует о высоком уровне синтетических процессов в этих тканях, что может сопровождаться активной продукцией эндогенных метаболи­тов. Также можно предположить, что благодаря наличию прочной оболочки у икринок, снижается

потребность половых продуктов самок в защите от негативного воздействия чужеродных веществ.

Таким образом, нами была дана характеристика активности фермен-та глутатиоп-Б-трапсфе- разы у вида, встречающегося на территории Каре-лии - сига (Coregonus Iavaretus pallasi). Была вы­явлена органная и половая специфичность активности фермента. Полученные данные в дальней­шем могут быть использованы для оценки экологических ситуаций в водоемах и прогноза их даль­нейших изменений.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ «Ведущие научные школы Россий­ской Федерации» - 306. 2008.4; программа фундаментальных исследований ОБН РАН «Биологиче­ские ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга - 2009-2011» .

Литература

Кашулин Н.А., 2000.

Немова Н.Н., Высоцкая Р.У. 2004. Биохимическая индикация состояния рыб. М.: Наука. 215 с.

Немова Н.Н., 2005. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб. М.: Наука. 164 с.

Blanchette B., Feng X., Singh B.R., 2007. Marine Glutathione S-Transferases // Mar. Biotechnol. V. 9 № 5.

Р. 513-542.

Filho D.W., Torres M.A., Tribess T.B., Pedrosa R.C., Soares C.H.L., 2001. Influence of season and pollution

on the antioxidant defenses of the cichlid fish acara (Geophagus brasiliensis) // Braz. J. Med. Biol. Res. V. 34.

P. 719-726.

Krca S., Zaja R., Calic V., Terzic S., Grubesic M.S., Ahel M., Smital T., 2007. Hepatic biomarker responses to organic contaminants in feral chub (Leuciscus cephalus) - laboratory characterization and field study in the Sava River, Croatia // Environ. Toxicol. Chem. V. 26. № 12. Р. 2620-2633.

Mdegela R.H., Myburgh J., Correia D., Braathen M., Ejobi F., Botha C., Sandvik M., Skaare J.U., 2006а. Evaluation of the gill filament-based EROD assay in African Sharptooth Catfish (Clarias gariepinus) as a monitoring tool for waterborne PAH-type contaminants // Ecotoxicology. V. 15. P. 51-59.

Mdegela R.H., Braathen M., Correia D., Mosha R.D., Skaare J.U., Sandvik M. 2006b. Influence of 17α- ethynylestradiol on CYP1A, GST and biliary FACs responses in male African sharptooth catfish (Clarias gariepinus) exposed to waterborne Benzo[a]Pyrene // Ecotoxicology. V.15. № 8. P. 629-637.

Napierska D., Podolska M., 2005. Biomarkers of contaminant exposure: results of a field study with flounder (Platichthys flesus) from the southern Baltic Sea // Mar. Pollut. Bull. V. 50. № 7. P. 758 - 767.

Porte C., Escarpin E., Garcia de la Parra L.M., Biosca X., Albaiges J., 2002. Assessment of coastal pollution by combined determination of chemical and biochemical markers in Mullus barbatus // Mar. Ecol. Prog. Ser. V. 235. P. 205-216.

Sanchez W., Palluel O., Meunier L., Coquery M., Porcher J.-M., Ait-Aissa S., 2005. Copper-induced oxidative stress in three-spined stickleback: relationship with hepatic metal levels // Environ. Toxicol. Pharmacol. V. 19. P. 177-183.

Stephensen E., Svavarsson J., Sturve J., Ericon G., Adolfson-Erici M,. Forlin L., 2000. Biochemical indicators of pollution exposure in shorthorn sculpin (Myoxocephalus scorpius), caught in four harbours on the southwest coast of Iceland // Aquat. Toxicol. V. 48. P. 431-442.

van der Oost R., Beyer J., Vermeulen P.E., 2003. Fish Bioaccumulation and biomarkers in environmental risk assessment: a review // Environ. Toxicol. Pharmacol. V. 13. P. 57-149.

Vieira L.R., Sousa A., Frasco M.F., Lima I., Morgado F., Guilhermino L., 2008. Acute effects of Benzo[a]pyrene, anthracene and a fuel oil on biomarkers of the common goby Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae) // Sci. Total. Environ. V. 395. № 2-3. Р.87-100.