Strona główna

Ekofizjologiczne reakcje populacji troci wędrownej w odpowiedzi na stres zanieczyszczenia środowiska


Pobieranie 12.73 Kb.
Data20.06.2016
Rozmiar12.73 Kb.
Ekofizjologiczne reakcje populacji troci wędrownej w odpowiedzi na stres zanieczyszczenia środowiska

Kierownik projektu: Dr hab. prof. AP Natalia Kurhalyuk, Kierownik Zakładu Fizjologii Zwierząt oraz dr Mariusz Kasprzak z Akademii Pomorskiej w Słupsku


Współpraca:
Koło Naukowe Fizjologów Zwierząt ”Oxygen”, Instytut Biologii i Ochrony Środowiska Akademii Pomorskiej w Słupsku,
mgr Bożena Sikora, mgr Marcin Miller, Park Krajobrazowy Dolina Słupi,
Teodor Rudnik, Zarząd Okręgu PZW w Słupsku,
dr hab. prof. UMK Piotr Kamiński, Zakład Ekologii i Ochrony Środowiska Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu,
 dr Halyna Tkachenko, Zakład Higieny i Toksykologii, Uniwersytet Lwowski im. Króla Danyla Halytzkego we Lwowie, Ukraina.
Troć wędrowna Salmo trutta trutta jest jednym z najcenniejszych - obok łososia atlantyckiego - przedstawicieli ichtiofauny występujących na terenie Pomorza. Gatunek ten ma olbrzymie znaczenie dla wędkarzy i rozwijającej się turystyki wędkarskiej w regionie. Troć wędrowna znacząco wzbogaca różnorodność biologiczną naszych rzek. Troć jest najpowszechniej występującym gatunkiem ryb łososiowatych w dorzeczu Słupi, który rozwija się w środowisku słono - i słodkowodnym.
O tym, że zjawiska naturalnego tarła ryb anadromicznych nabiera w dorzeczu Słupi coraz większego znaczenia świadczyć może porównanie wyników liczenia gniazd uzyskanych w 2000 roku w wyniku realizacji projektu „Salmon” oraz wyników uzyskanych w 2003 r z badań wolontariuszy. W 2000 roku na rzekach Skotawie, Kwaczej oraz Glaźnej naliczono w sumie 36 gniazd tarłowych, zaś na tych samych odcinkach w 2003 roku przy słabym ciągu tarłowym aż 127 gniazd. Ten 3,5 krotny wzrost ilości gniazd można uznać za fakt potwierdzający celowość podejmowanych badań.
Założenia badawcze
Głównym celem naszych badań będzie poszukiwanie ekofizjologicznych zależności występujących pomiędzy różnymi stadiami rozwojowymi troci ( np: parr, smolt, dojrzałe płciowo tarlaki i potarłowe kelty) rozwijających się w środowisku morskim i słodkowodnym oraz stopniem zachodzącym u nich bioakumulacji metali ciężkich w odpowiedzi na stres zanieczyszczenia środowiska.
Badania nasze umożliwią ocenę kondycji fizjologicznej cennych gatunków ryb żyjących w naszym regionie. W ramach tych badań będziemy mieli za zadanie określenie ekofizjologicznych reakcji populacji troci wędrownej w warunkach stresu środowiskowego, spowodowanego podwyższoną koncentracją metali ciężkich i destabilizacją gospodarki pierwiastkami fizjologicznymi w dorzeczu rzeki Słupi i obszarów jej zlewni.
Oczekiwane wyniki
Analiza koncentracji pierwiastków fizjologicznych i metali ciężkich w wątrobie i skrzelach troci, pozwoli na poznanie udziału tych tkanek w metabolizmie. Równocześnie prowadzone analizy poziomu tionein w wątrobie uzupełnią ten obraz procesów biochemicznych, umożliwiając wyciagnięcie szczegółowych wniosków.
Reakcje te kształtują się jako rozwijające się prawidłowości przebiegu równowagi prooksydacyjno- antyoksydacyjnej we krwi, co ma też swoje odbicie w funkcjonowaniu wątroby. Analizy poziomu aktywności enzymów antyoksydacyjnych, oksydacyjnej modyfikaci białek, funkcjonowania błon komórkowych, parametrów hematologicznych oraz zawartości reaktywnych substancji kwasu tiobarbiturowego TBARS, prowadzone będą we krwi i wybranych narządach ryb. Pozwoli to na ocenę pro- i antyoksydacyjnego bilansu we krwi ryb w zależności od etapu rozwojowego.
Badania, które chcemy przeprowadzić, oprócz poznania stanu faktycznego, umożliwią działania ochroniarskie skutkujące dalszym zwiększeniem ilości tego gatunku ryb w Słupi.
Krótki przegląd literatury tematu badawczego
Wiadomo, że zresorbowany metale ciężkie i inne pollutanty organiczne znajdujące się w widzie, (kadm, na przykład) kumuluje się najpierw w erytrocytach, w połączeniu z niskocząsteczkowymi białkami. Głównymi narządami kumulacji takich metali są wątroba i nerki, a w dalszej kolejności trzustka.
W nerkach metale ciężkie gromadzą się zwłaszcza w części korowej. W narządach tych wiążą się ze specyficznymi białkami (tioneina - metalotioneina) o niskiej masie cząsteczkowej i dużej zawartości grup sulfhydrylowych - SH. Białko to może związać do 11% toksycznych metali (w stosunku do swej masy). Związane z tioneiną mogą być transportowany w organizmie, gdyż to niskocząsteczkowe białko może pokonywać bariery błon komórkowych. Wiązanie ich przez metalotioneinę można uważać za swoisty mechanizm detoksykacyjny. Warto przy tym zaznaczyć, że duże stężenie metali ciężkich pierwiastek ten stymuluje syntezę tioneiny.
Dotychczasowy stan wiedzy potwierdza wpływ różnych pierwiastków chemicznych, głównie metali ciężkich, na wystąpienie aberracji chromosomowych obserwowanych w limfocytach, zmianę poziomu enzymów antyoksydacyjnych powodujących stres oksydacyjny oraz indukowania apoptozy (Davies 1995; Crack Taylor, 2005).
Pollutanty dostają się bezpośrednio do ekosystemu i kumulują się w glebie, wodzie gruntowej, następnie trafiają do organizmów roślinnych, zwierzęcych i, poprzez łańcuch pokarmowy, do organizmu człowieka (Arabi, Alaeddini 2005). Tam nie pozostają obojętne. W zależności od stężenia w organizmie, wpływają na zakłócenie homeostazy, co może prowadzić do wzrostu liczby wolnych rodników i innych reaktywnych form tlenu (ROS) (Park et Al 2000; Muriel 2007). Oddziałują również na materiał genetyczny indukując różnorodne aberracje chromosomowe, wymianę chromatyd siostrzanych, powstawanie mikrojąder. Wynikiem tych zmian są mutacje, które mogą prowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu bądź zakłócać określone funkcje i procesy, jak również wprowadzać komórkę w stan apoptozy (Stohs, Bagchi 1995).
Różnokierunkowe zależności poziomu metali we krwi zwierząt i ich kondycji fizycznej, wyrażanej zawartością hemoglobiny i hematokrytu, potwierdzają różne źródła (Dawson, Bortolotti 1997a,b,c, Hermann et al. 1998, Snoeijs et al. 2005). Szczególnie podkreśla się efekty dawki dobowej metali na poziom lipidów. Współzależności te są wzmacniane przez różnokierunkowe interakcje metali, zwłaszcza toksycznych, z wapniem. Są one też źródłem oddziaływań na układ immunologiczny, co przejawia się jego różnymi odpowiedziami fizjologicznymi.
Metodyka badań
Krew i tkanki z narządów ryb będą pobierane do badania poziomu procesów stresu oksydacyjnego przez pomiar stężenia aldehydu malonowego (MDA), ostatniego produktu rozpadu lipidu, powodowanego przez stres oksydacyjny. Intensywność procesów lipoperoksydacji lipidów będzie mierzona przez badanie produktów, reagujących z kwasem 2-tiobarbiturowym (TBARS) wedlug Timirbulatova i Seleznieva (1981). Krew i tkanki (wątroba, oskrzela, nerki, mięśnie) będą użyte do oznaczania aktywności najważniejszych enzymów antyoksydacyjnych: katalazy (CAT), dysmutazy nadtlenkowej (SOD) i ceruloplazminy (Ravin 1961). Aktywność katalazy będzie oznaczana za pomocą amonu molibdenowego, według metody Koroliuka et al. (1988). Aktywność dysmutazy nadtlenkowej będzie oznaczana za pomocą kwercetyny, metodą Kostiuka et al. (1990). Metoda oznaczania aktywności ceruloplazminy, oparta na stopniu utlenienia przez ceruloplazminę substratu p-fenilendiaminy do końcowego zabarwionego na fioletowo produktu (zasada Bandrowskiego); według Ravina (1961).
Aktywność peroksydazy glutationowej i reduktazy glutationowej będzie oznaczana spektrofotometycznie (Jaskot et al. 1983). Poziom GSH będzie mierzony według Sedlaka i Lindsay’a (1968). Reduktaza glutationowa będzie określana metodą Tietza (1969), zmodyfikowaną przez Griffith’a (1991), z winylem pirydynowym.
Ponadto we krwi będą oznaczane produkty zaawansowanej oksydacji białek (Witko-Sarsat et al. 1996), peroksydacyjna zdolność erytrocytów (Gzegotskyi et al. 2004), oksydacyjna modyfikacja białek (Levine et al. 1990, zmodyfikowana według Dubininej et al. 2000) oraz antyoksydacyjna aktywność osocza i erytrocytów (Galaktionova et al. 1998).


©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość