Введение. Процесс перекисного окисления липидов протекает в три стадии: инициация, развитие и обрыв цепи. Инициация последовательного окисления полиненасыщенных жирных кислот клеточной мембраны в перекисное соединение происходит в результате свободнорадикальной атаки активных форм кислорода, обладающей достаточной реактивностью для отщепления атома водорода от метиленовой (-СН₂ — ) группы. Так как атом водорода имеет только один электрон, при отделении Н˙ неспаренный электрон остается на углероде (-СН-). В биологических мембранах происходит отрыв атома водорода в α-положении по отношению к двойной связи у полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов. Наличие двойной связи в жирной кислоте ослабляет связь С-Н в смежных углеродных атомах и тем самым облегчает отщепление Н˙. Чем длиннее ненасыщенная боковая цепь жирной кислоты, тем сильнее она может подвергаться перекисному окислению [1]. Радикал с углеродом в центре претерпевает молекулярную перегруппировку с образованием диена, содержащего сопряженные двойные связи, который в дальнейшем соединяется с кислородом и образует радикал пероксила, способный отделить атом водорода от другой жирной кислоты, начиная, таким образом, цепную реакцию. Возникающие свободные радикалы кислорода атакуют остатки полиненасыщенных жирных кислот в липидах с образованием жирнокислотных радикалов, которые, взаимодействуя с молекулярным кислородом, превращаются в перекисные радикалы. Этот перекисный радикал органического соединения в дальнейшем взаимодействует с новыми остатками жирных кислот с образованием гидроперекиси и новых радикалов[2, 3].

Перекисное окисление липидов представляет собой процесс, связанный с активацией кислорода, особенность которого заключается в том, что молекула кислорода присоединяется к свободному радикалу. В результате образуется новый радикал – перекисный радикал органического соединения (гидропероксид). Далее происходит взаимодействие этого радикала с новой молекулой органического соединения.

К продуктам цепной реакции перекисного окисления липидов относятся разновидности гидроперекисей и циклических перекисей. Гидроперекиси относят к первичным продуктам перекисного окисления липидов. При распаде гидроперекисей наряду с ионом гидроксила образуется алкоксильный радикал, разрушающий структуру молекулы жирной кислоты на фрагменты разной величины. При трансформации пероксидов полиненасыщенных жирных кислот образуются вторичные продукты перекисного окисления липидов, к которым относится малоновый диальдегид [6].

Цель работы – исследовать динамику ключевых показателей липидного обмена и перекисного окисления липидов в тканях легочных пресноводных моллюсков в зависимости от сезона года и местообитания.

Методы и материалы. При проведении исследований использовались легочные пресноводные моллюски – прудовик обыкновенный (Lymnaea stagnalis) 108 особей. Моллюски собирались из водоемов четырех районов Витебской области (таблица 1). В каждой исследовательской подгруппе содержалось по 9 моллюсков. Сбор осуществлялся в осенний (октябрь), весенний (апрель) и летний (июль) сезоны. Особи собирались вручную.

Таблица 1

Места сбора моллюсков

Определение содержания общего холестерола и триглицеридов в гемолимфе легочных моллюсков проводили спектрофотометрически [5]. У моллюсков количественное установление продуктов перекисного окисления липидов (ТБК-ПВ) проводили по методу Uchiyama и Mihara [6], определение ГSН проводили по методу Beutler [7]. Активность каталазы определяли по реакции с молибдатом аммония [8]. Математическую обработку полученных результатов проводили методами параметрической и непараметрической статистики с использованием пакета статистических программ Microsoft Excel 2012, STATISTICA 6.0.

Эксперимент. Для объетивного биомониторинга с использованием живых объектов необходимо учитывать сезонные изменения в ключевых показателях метаболизма, поэтому актуальным является определение динамики показателей липидного обмена и перекислого окисления липидов у моллюсков с последующей оценкой различий в антропогенном влиянии, обусловленных местом обитания.

Моллюски, обитающие в водоёмах Витебской области, характеризовались следующей динамикой содержания общего холестерола, триглицеридов в гепатопанкреасе, продуктов перекисного окисления липидов в зависимости от времени года, местообитания (рисунки 1-5).

Рисунок 2 – Сезонная динамика содержания триглицеридов в гепатопанкреасе L. stagnalis, обитающих в водоёмах Витебской области

Рисунок 3 – Сезонная динамика содержания ТБК-ПВ в гепатопанкреасе L. stagnalis, обитающих в водоёмах Витебской области

Рисунок 4 – Сезонная динамика активности каталазы в гепатопанкреасе L. stagnalis, обитающих в водоёмах Витебской области

Рисунок 5 – Сезонная динамика содержания восстановленного глутатиона в гепатопанкреасе L. stagnalis, обитающих в водоёмах Витебской области

Особенности липидного обмена легочных пресноводных моллюсков связаны c физиологическими особенностями, а также с экологическими характеристиками исследуемых водоёмов и их прибрежных зон.

Содержание ОХС и ТГ у прудовика обыкновенного имеет сходную сезонную динамику: наименьший уровень в весенний период, что связано с неблагоприятными природно-экологическими условиями для жизнедеятельности, более высокие летом и осенью (рисунки 1-2).

Река Витьба имеет выраженные признаки антропогенного воздействия. Наличие на ее берегах зон отдыха усугубляет это воздействие. На берегах и в воде реки можно наблюдать много мусора. На дне реки обнаружен черный ил, что свидетельствует о большом количестве органических веществ в воде. Вода имеет желтоватый оттенок и легкий болотный запах, что является начальными признаками эвтрофикации водоема.

Озеро Афанасьевское Дубровенского района подвергается сильной антропогненной нагрузке, так как используется для мелиорации земель, что приводит к загрязнению воды и береговой зоны водоема.

Озеро Дубровское находятся относительно далеко от крупных промышленных центров и крупных автомагистралей, отличается чистой водой, лишенной вредных примесей.

Озеро Будовесть Шумилинского района подвергается слабой антропогенной нагрузке, т.к. не используется в промышленных и сельскохозяйственных целях и в него не осуществляется сброс сточных вод.

Результаты, представленные на рисунках 3-5, показывают, что сезонные изменения условий окружающей среды оказывают влияние на антиоксидатную систему легочных моллюсков, приводят к активации процессов перекисного окисления липидов в весенний и осенний периоды года, что доказывается увеличением содержания ТБК-ПВ во всех экспериментальных группах. Изменения содержания ТБК-ПВ имеют сезонный характер. Установлено, что наибольшее содержание данного показателя фиксируется в весенний период, наименьшие значения – в летний период сбора моллюсков. Полученные изменения в концентрации ТБК-ПВ имеют однотипный характер во всех исследуемых районах сбора моллюсков: самое высокое значение в весенний период, среднее значение в осенний период, наименьшее значение в летний период (рисунок 3).

Активность каталазы гепатопанкреаса Lymnaea stagnalis также имела сезонный характер изменений (рисунок 4). Выявлено: активность каталазы выше весной, что связано с усилением неблагоприятного воздействия факторов внешней среды обитания и возрастанием окислительного стресса. Динамика изменений активности каталазы уменьшается в последовательности весна → осень → лето, что свидетельствует о повышении активности антиоксидантной системы в весеннее время года из-за необходимости в утилизации большего количества пероксид водорода, образующегося при активации окислительных процессов.

В летной период сбора у моллюсков содержание восстановленного глутатиона меньше, чем весной и осенью (рисунок 5). Установлено: содержание восстановленного глутатиона в летнее время имеет самые низкие показатели, т.к. в это время степень неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды минимальна. Показатели в весеннее и осеннее время превышают значения в летнее время сбора. Однако весной вследствие низкой температуры и недостатка пищи моллюски испытывают стресс и значение показателей выше, чем в осеннее время сбора.

Результаты. Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

1) изменения показателей липидного обмена L. stagnalis, обитающих в природных водоёмах Витебской области характеризуются следующими сезонной динамикой: содержание общего холестерола и триглицеридов у прудовика обыкновенного в весенний период ниже по сравнению с содержанием данных показателей в гепатопанкреасе в летний и осенний периоды;

2) установлено, что уровни ТБК-ПВ в гепатопанкреасе моллюсков изменяются однотипно во всех исследуемых водоемах: самые низкие значения летом. Содержание ТБК-ПВ оказалось более высоким в проточных водоемах. При исследовании активности каталазы в гепатопанкреасе моллюсков выявлена аналогичная сезонная динамика: Содержание восстановленного глутатиона в гепатопанкреасе моллюсков изменяется аналогично.

3) при проведении системно-экологического анализа изменений биохимических показателей Lymnaea stagnalis было выявлено, что сезон года и место обитания оказывают существенное воздействие на обмен веществ у пресноводных моллюсков, что ускоряют или замедляют процессы жизнедеятельности данных организмов. Были изучены биохимические показатели моллюсков из следующих водоемов Витебской области: р. Витьба (г.Витебск), оз. Афанасьевское (д. Шеки), оз. Будовесть (а/г Башни), оз. Дубровское (д. Дубровка). Наиболее чистыми водоемами, обладающими более благоприятной средой для обитания изучаемых организмов, являются озера Будовесть, Дубровское и Афанасьевское, а менее пригодным для жизни является река Витьба.