Совместное влияние нефти и пониженной солености морской воды на липидный состав гепатопанкреаса беломорских мидий Mytilus edulis

Н.Н. Фокина, И.Н. Бахмет и Н.Н. Немова

Труды Зоологического института РАН, 2016, 320(3): 357–366 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2016.320.3.357

Резюме

Характер ответной реакции организма на действие загрязняющих веществ определяется влиянием различных абиотических и биотических факторов окружающей среды, которые могут оказывать синергичный или антагонистический эффект на процессы биодеградации, накопления, распространения и выведения ксенобиотиков из организма. Известно, что липофильные органические загрязняющие вещества, в том числе нефтяные углеводороды, могут накапливаться в богатых липидами тканях морских животных, при этом вызывая изменения в процессах синтеза и транспорта фосфолипидов и триацилглицеринов, а также в физико-химическом состоянии биологических мембран. В условиях аквариального эксперимента было изучено совместное влияние нефти и пониженной солености морской воды на липидный состав гепатопанкреаса беломорских мидий Mytilus edulis L. Воздействие пониженной солености морской воды (15‰) отразилось на спектре липидов гепатопанкреаса мидий, что свидетельствует о высоких энергетических затратах, направленных на акклимацию моллюсков к новым условиям среды. Однако характер ответной реакции липидного состава на действие нефти практически не зависел от окружающей солености, а определялся, главным образом, продолжительностью ее воздействия и концентрацией в воде. Значительное повышение соотношения холестерин/фосфолипиды в гепатопанкреасе мидий, отмеченное на 3 сутки экспериментального воздействия нефти, и последующее восстановление его исходного уровня, вероятно, свидетельствует о развитии компенсаторных защитных механизмов, обеспечивающих низкую проницаемость клеточных мембран гепатопанкреаса в условиях загрязнения. Обнаружено, что ведущим фактором, способствующим развитию компенсаторных модификаций спектра липидов гепатопанкреаса мидий, является воздействие нефти, преимущественно в высоких концентрациях. Компенсаторный эффект на уровне липидного состава мидий имеет, по-видимому, адаптивный характер и свидетельствует о развитии приспособительной реакции у мидий в ответ на действие нефти в различных концентрациях как при нормальной (25‰), так и при пониженной (15‰) солености морской воды.

Ключевые слова

гепатопанкреас, мидии Mytilus edulis, нефть, соленость, триацилглицерины, фосфолипиды, холестерин

Поступила в редакцию 15 января 2016 г. · Принята в печать 30 июня 2016 г. · Опубликована 23 сентября 2016 г.

Литература

Bakhmet I.N., Berger V.Ja. and Khalaman V.V. 2005. The effect of salinity change on the heart rate of Mytilus edulis specimens from different ecological zones. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 318(2): 121–126. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2004.11.023

Baussant T., Bechmann R.K., Taban I.C., Larsen B.K., Tandberg A.H., Bjørnstad A., Torgrimsen S., Naevdal A., Øysaed K.B., Jonsson G. and Sanni S. 2009. Enzymatic and cellular responses in relation to body burden of PAHs in bivalve molluscs: a case study with chronic levels of North Sea and Barents Sea dispersed oil. Marine Pollution Bulletin, 58(12): 1796–807. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2009.08.007

Baussant T., Ortiz-Zarragoitia M., Cajaraville M.P., Bechmann R.K., Taban I.C. and Sanni, S. 2011. Effects of chronic exposure to dispersed oil on selected reproductive processes in adult blue mussels (Mytilus edulis) and the consequences for the early life stages of their larvae. Marine Pollution Bulletin, 62(7): 1437–45. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.04.029

Bayne B.L. 1976. Marine mussels, their ecology and physiology. Cambridge University Press, Cambridge, 411 p.

Berger V.Ja. and Kharazova A.D. 1997. Mechanisms of salinity adaptations in marine molluscs. Hydrobiologia, 355: 115–126.

Berger V.Ja. 2005. On the minimal terms of triggering the processes of phenotypic adaptation. Doklady Biological Sciences, 400(1): 57–60. https://doi.org/10.1007/s10630-005-0043-8

Bussell J.A., Gidman E.A., Causton D.R., Gwynn-Jones D., Malham S.K., Jones M.L.M., Reynolds B. and Seed R. 2008. Changes in the immune response and metabolic fingerprint of the mussel, Mytilus edulis (Linnaeus) in response to lowered salinity and physical stress. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 358(1): 78–85. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2008.01.018

Capuzzo J.M. and Leavitt D.F. 1988. Lipid composition of the digestive glands of Mytilus edulis and Carcinus maenas in response to pollutant gradients. Marine Ecology Progress Series, 46: 139–145. https://doi.org/10.3354/meps046139

Dzogbefia V.P., Kling D. and Gamble W. 1978. Polychlorinated biphenyls in vivo and in vitro modifications of phospholipid and glyceride biosynthesis. Journal of Environmental Pathology and Toxicology, 1: 841–856.

Engelbrecht F.M., Mari F. and Anderson J.T. 1974. Cholesterol determination in serum. A rapid direction method. South African Medical Journal, 48(7): 250–256.

Fokina N.N., Nefedova Z.A., Nemova N.N., Ruokolainen T.R. and Bakhmet I.N. 2013. Effects of various salinity on the White Sea blue mussels Mytilus edulis lipid composition. Proceedings ZIN, 317: 55–63. [In Russian].

Fokina N.N., Bakhmet I.N., Shklyarevich G.A. and Nemova N.N. 2014. Effect of seawater desalination and oil pollution on the lipid composition of blue mussels Mytilus edulis L. from the White Sea. Ecotoxicology and environmental safety, 110: 103–109. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.08.010

Fokina N.N., Shklyarevich G.A., Ruokolainen T.R. and Nemova N.N. 2016. Effect of low salinity on intertidal blue mussels, Mytilus edulis L., from the White Sea: lipids and their fatty acid composition as a biochemical marker. In: M. Snyder (ed). Aquatic Ecosystems: Influences, Interactions and Impact on the Environment. Nova Science Publishers Inc, New York: 87–124. https://doi.org/10.5772/67811

Folch J., Lees M. and Sloan-Stanley G.H. 1957. A simple method for the isolation and purification of total lipids animal tissue (for brain, liver and muscle). The Journal of Biological Chemistry, 226: 497–509. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)64849-5

Gabbott P.A. 1983. Developmental and seasonal metabolic activities in marine mollusks. In: K.M. Wilbur (ed). The Mollusca. Vol. 2. Environmental Biochemistry and Physiology. Academic Press, New York: 165–217. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-751402-4.50012-1

Gagnaire B., Frouin H., Moreau K., Thomas-Guyon H. and Renault T. 2006. Effects of temperature and salinity on haemocyte activities of the Pacific oyster, Crassostrea gigas (Thunberg). Fish and shellfish immunology, 20(4): 536–547. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2005.07.003

Hannam M.L., Bamber S.D., Moody A.J., Galloway T.S. and Jones M.B. 2010. Immunotoxicity and oxidative stress in the Arctic scallop Chlamys islandica: effects of acute oil exposure. Ecotoxicology and Environmental Safety, 73(6): 1440–8. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2010.06.012

Kato N., Kawai K. and Yoshida A. 1982. Effects of dietary polychlorinated biphenils and protein level on liver and serum lipid metabolism of rats. Agricultural and Biological Chemistry, 46: 703–708. https://doi.org/10.1080/00021369.1982.10865132

Lavado R., Janer G. and Porte C. 2006. Steroid levels and steroid metabolism in the mussel Mytilus edulis: the modulating effect of dispersed crude oil and alkylphenols. Aquatic Toxicology, 78(1): S65–72. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2006.02.018

Lehtonen K.K., Leiniö S., Schneider R. and Leivuori M. 2006. Biomarkers of pollution effects in the bivalves Mytilus edulis and Macoma balthica collected from the southern coast of Finland (Baltic Sea). Marine Ecology Progress Series, 322: 155–168. https://doi.org/10.3354/meps322155

Lima I., Moreira S.M., Osten J.R., Soares A.M. and Guilhermino L. 2007. Biochemical responses of the marine mussel Mytilus galloprovincialis to petrochemical environmental contamination along the North-western coast of Portugal. Chemosphere, 66(7): 1230–42. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.07.057

Lysenko L., Sukhovskaya I., Borvinskaya E., Krupnova M., Kantserova N. and Nemova N. 2015. Detoxification and protein quality control markers in the mussel Mytilus edulis (Linnaeus) exposed to crude oil: Salinity-induced modulation. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 167: 220–227. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2015.10.006

Lysenko L.A., Kantserova N.P., Käiväräinen E.I., Krupnova M.Ju. and Nemova N.N. 2012. Osmotic balance in marine organisms: adaptation through protein degradation. Comparative Biochemistry and Physiology – Part A: Molecular and Integrative Physiology, 163: S29–S30. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2012.05.088

McDowell J.E., Lancaster B.A., Leavitt D.F., Rantamaki P. and Ripley B. 1999. The effect of lipophilic organic contaminants on reproductive physiology and disease processes in marine bivalve molluscs. Limnology and Oceanography, Special Issue – Multiple Stressors in Aquatic Environment, 44: 903–909. https://doi.org/10.4319/lo.1999.44.3_part_2.0903

Nechev J.T., Khotimchenko S.V., Ivanova A.P., Stefanov K.L., Dimitrova-Konaklieva S.D., Andreev S. and Popov S.S. 2002. Effect of diesel fuel pollution on the lipid composition of some wide-spread Black Sea algae and invertebrates. Zeitschrift für Naturforschung C, 57(3–4): 339–43. https://doi.org/10.1515/znc-2002-3-401

Nemova N.N., Fokina N.N., Nefedova Z.A., Ruokolainen T.R. and Bakhmet I.N. 2013. Modifications of gill lipid composition in littoral and cultured blue mussels Mytilus edulis L. under the influence of ambient salinity. Polar Record, 49(03): 272–277. https://doi.org/10.1017/S0032247412000629

Pagliarani A., Bandiera P., Ventrella V., Trombetti F., Pirini M. and Borgatti A.R. 2006. Response to alkyltins of two Na+–dependent ATPase activities in Tapes philippinarum and Mytilus galloprovincialis. Toxicology in vitro, 20: 1145–1153. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2006.02.006

Pierce S.K. 1982. Invertebrate cell volume control mechanisms: a coordinated use of intracellular amino acids and inorganic ions as osmotic solute. The Biological Bulletin, 163(3): 405–419. https://doi.org/10.2307/1541452

Sidorov V.S., Lizenko E.I., Bolgova O.M. and Nefedova Z.A. 1972. Lipids of fishes. 1. Metods of analisis. In: Lososevye (Salmonidae) Karelii. Vyp.1. Jekologija. Parazitofauna. Biohimija. KFAN SSSR, Petrozavodsk: 150–163. [In Russian].

Tedengren M., Arner M. and Kautsky N. 1988. Ecophysiology and stress response of marine and brackish water Gammarus species Crustacea, Amphipoda to changes in salinity and exposure to cadmium and diesel oil. Marine Ecology Progress Series, 47(2): 107–116. https://doi.org/10.3354/meps047107

Tedengren M. and Kautsky N. 1986. Comparative study of the physiology and its probable effect on size in blue mussels (Mytilus edulis L.) from the North Sea and the northern Baltic proper. Ophelia, 25(3): 147–155. https://doi.org/10.1080/00785326.1986.10429746