Белковый обмен

Многогранная физиологическая роль тканевых и сывороточных белков, а также способность чутко отражать изменения интенсивности и направленности обменных процессов, в частности пластического обмена, позволяют использовать их в качестве важнейшего биохимического показателя функционального состояния организма, как в норме, так и при воздействии токсических веществ.

В серии опытов, выполненной на леще (Abramis brama) и налиме (Lota lota), подвергнутых воздействию фенола в течение 4-х суток, было установлено снижение содержания общего сывороточного белка. Однако в целом обнаруженная у подопытных рыб гипопротеинемия была незначительна. Она указывает скорее на направленность изменений белкового обмена.

Значительно более выраженные, а главное, скоротечные изменения концентрации общего сывороточного белка были отмечены у молоди осетровых, отравленной различными пестицидами. Согласно полученным данным, пестициды оказывают существенное влияние на уровень гипопротеинемии как в острых, так и в подострых опытах.

Возможно, снижение сывороточного белка в опытах с пестицидами связано с перераспределением белка между тканями и кровью или снижением процессов биосинтеза белка печенью. Нельзя исключить в качестве причины столь резкой гипопротеинемии и нарушение водно-солевого обмена, вследствие которого могло произойти «разжижение» крови.

Безусловно, концентрация общего сывороточного белка является важным интегральным, показателем белкового обмена, его направленности и интенсивности. Однако для более глубокого понимания характера воздействия токсикантов на белковый обмен у рыб большое значение имеет исследование относительного содержания белковых фракций (альбуминов и глобулинов) по сравнению с их количеством у контрольных (здоровых). Опыты на севрюгах, отравленных пестицидами, содержание альбуминов (25,6%) оказалось заметно ниже, чем у здоровых рыб (34,3%), а содержание глобулинов, напротив, выше (74,3%), чем у контрольных рыб (65,7%). В соответствии с этим альбумин-глобулиновый коэффициент у подопытных рыб (0,35) на 34% ниже, чем у контрольных (0,53). Еще более существенные различия между подопытными и контрольными севрюгами обнаружились при сопоставлении у них относительного содержания отдельных фракций глобулинов. Так, относительное содержание α-глобулинов у отравленных рыб (13,8%) в 2 с лишним раза выше, чем у здоровых (6,4%), а содержание β-глобулинов в три с лишним раза выше (27,3% и 8,0% соответственно), в то же время содержание высокомолекулярных (наименее подвижных) белков β2-глобулинов + γ-глобулинов у отравленных севрюг (33,1%) значительно ниже, чем у здоровых (51,1%).

Имеются указания нa изменения содержания сывороточных и тканевых белков у рыб и под влиянием других токсических веществ, в частности хлорорганических пестицидов, четыреххлористого углерода, хлорофоса и др.

Хотя мышечные белки по фракционному составу и количественному содержанию более стабильны, чем сывороточные белки, но и они претерпевают изменения под влиянием различных токсических веществ. Некоторые тяжелые металлы, например, такие как медь, хром, олово, кадмий, снижают содержание растворимых мышечных белков у рыб. Снижается оно и под влиянием нефтяного загрязнения. Вообще токсическое действие тяжелых металлов и нефтепродуктов проявляется в изменении содержания не только мышечных, но и сывороточных белков рыб. Воздействие на рыб ртути и свинца, например, вызывает снижение концентрации общего сывороточного белка и альбуминов, но приводит к увеличению концентрации глобулинов.

Таким образом, изменение скорости и интенсивности биосинтеза белка – один из реальных механизмов воздействия токсических веществ на обмен веществ рыб, а изменение концентрации общего сывороточного или тканевого белка – хороший биохимический показатель как острого, так и хронического отравления рыб.

Другим важнейшим биохимическим показателем токсического действий различных групп веществ на белковый обмен может служить уровень содержаняи аммиака в крови и тканях, прежде всего в мозговой ткани.

Как известно, рыбы (наряду с ракообразными) относятся к группе аммониотелических животных, у которых конечным продуктом катаболизма белков и аминокислот является аммиак: Аммиак и его водный раствор аммоний высокотоксичны. В нормальных условиях образующийся в различных тканях аммиак детоксицируется с помощью глютаминовой кислоты. Взаимодействие аммиака и глютаминовой кислоты ведет к образованию глютамина, который поступает в печень, где от него отщепляется аммиак. Нарушение этих тонко сбалансированных процессов образования и детоксикация аммиака в центральной нервной системе приводит к развитию двигательного возбуждения и судорожного состояния.

Динамика изменения количества аммиака в мозге у карасей по ходу развития фенольной интоксикации показала серьезные сдвиги в белковом обмене организма, обусловленные воздействием фенола на центральную нервную систему рыб. Опытным путем доказано, что в головном мозге рыб происходит резкое повышение концентрации аммиака во время двигательного возбуждения и судорог, характерных для фенольной интоксикации. Иными словами, биохимические изменения в головном мозге рыб во время сильнейшего двигательного возбуждения аналогичны имеющим место у теплокровных животных. Сходство биохимических изменений в головном мозге рыб и теплокровных, проявляющееся в увеличении содержания высокотоксичного аммиака, является следствием нарушения детоксикации аммиака у рыб в системе дикарбоновые кислоты – аммиак – глютамин.

Аналогичные изменения характерны для токсикозов, вызванных действием тяжелых металлов (свинец, кадмий). Важно отметить, что зарегистрированные изменения в системе глютаминовая кислота – аммиак – глютамин имеют место при действии на рыб тяжелых металлов в концентрациях, близких к ПДК, что позволяет содержание свободного аммиака в мозговой и других тканях рыб использовать в качестве биохимического показателя реакции организма рыб на токсические воздействия различных групп химических веществ, в том числе фенола, нефти, ртути, свинца, кадмия.

Аминокислоты. Аминокислоты – основные структурные элементы белков, динамика их содержания в различных органах и тканях также может служить показателем нарушения белкового обмена при токсикозах.

Анализ данных по изменению количества свободных и связанных аминокислот в различных органах и тканях рыб под влиянием токсикантов, позволяет сделать следующие выводы: в процессе интоксикации рыб суммарное содержание свободных аминокислот увеличивается в крови, печени, головном мозге, кишечнике и мышцах, причем, в мышцах эти изменения менее выражены и подчас более разнонаправлены, чем в других органах. Колебания аминокислотного состава органов и тканей отравленных рыб могут вызываться разными причинами, в том числе угнетением синтеза белка, нарушением трансаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования, и, наконец, усилением распада белков, ведущего к увеличению суммарного содержания свободных аминокислот.

Интересны данные по исследованию концентрации специфических аминокислот коллагена в мозговой жидкости у рыб, подвергшихся токсическому воздействию некоторых пестицидов. Коллаген относится к группе протеиноидов (белковоподобных веществ) и является основным органическим компонентом, структурной основой опорных тканей, таких, как соединительная, хрящевая и костная. Чрезвычайно своеобразен аминокислотный состав коллагена. В молекулу коллагена наряду с аминокислотами входят аминокислоты, содержащие аминогруппу NH, а не аминогруппу NH₂, как все аминокислоты – это гидроксипролин и гидроксилизин, которые в белках не обнаружены. Обе аминокислоты и свободном виде не встречаются и образуются внутри уже построенного коллагена. Исследованиями установлено, что содержание гидроксипролина и коллагена позвоночника, являясь чувствительным индикатором роста, снижается у рыб, подвергнутых длительному токсическому влиянию сублетальлых концентраций токсафена и ароклора. Это происходит значительно раньше, чем удается обнаружить снижение темпа роста. Так, отравление токсафеном приводит к замедлению темпа роста ручьевой форели, через 3–4 дня после снижения содержания гидроксипролина. В опытах на толстоголовом гольяне (Pimephales promelas) показано, что количество гидроксипролина в коллагене позвоночника достоверно снижается при концентрациях токсафена в 2–3 раза меньших, чем концентрации, вызывающие замедление роста Снижение концентрации гидроксипролина ведет к замедлению синтеза коллагена и повышению минерализации позвоночника, что внешне проявляется в симптоме «сломанная спина».

Из представленных в этом разделе данных можно сделать вывод, что многие токсические вещества вызывают существенное нарушение нормального хода белкового метаболизма у рыб. В связи с этим ряд показателей белкового обмена (концентрация общих сывороточных и тканевых белков, содержание свободного аммиака в тканях, фонд свободных аминокислот и концентрация коллагена) могут быть использованы для прогнозирования исхода токсического процесса и оценки степени токсичности веществ с выраженным гепатотропным действием.

Дата добавления: 2014-11-29