Реакция в организме животных

Подобно растениям тяжелые металлы в организмах животных также способны встраиваться в активные центры ферментов, инактивируя их и нарушая биохимические реакции в организме. Основную роль в защите организмов животных в условиях поступления ксенобиотиков играют оксидазы со смешанной функцией, активность которых стимулирует широкий набор токсичных соединений. Осуществляемые этими ферментами реакции сопровождаются генерацией супероксидных радикалов и других активных форм кислорода. Это явление носит название окислительного стресса.

При нарушениях или перегрузке молекулярных механизмов инактивации радикалов может произойти усиление процессов свободнорадикального окисления и накопление продуктов перекисного окисления липидов, повреждающих биомембраны (Арчаков, 1975). К числу антирадикальных и антиперекисных систем принадлежат эндогенные антиоксиданты — витамины А, С и Е.

Наличие окислительного стресса установлено у птенцов мухоловки-пеструшки, выросших в гнездах близ металлургического завода на севере Швеции. Повышение уровней ПОЛ и активности каталазы обусловлено воздействием Fe и РЬ. Увеличение интенсивности ПОЛ отмечали в печени птенцов большой синицы и мухоловки-пеструшки на загрязненных территориях на Среднем Урале (Бельский и др., 1995). Средний уровень ПОЛ в печени обоих видов на фоновой территории в 1,3—1,5 раза меньше, чем в зонах загрязнения. Интенсивность ПОЛ хорошо коррелирует с содержанием металлов в скелете г = = 0,56…0,60 (Pb, Zn, Си) (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Зависимость интенсивности перекисного окисления липидов в печени слетков большой синицы от концентрации свинца в скелете.

Поступление многих ксенобиотиков в организм теплокровных животных стимулирует также генерацию активных форм кислорода. При нарушении или перегрузке молекулярных механизмов инактивации этих радикалов возможно усиление процессов свободнорадикального окисления и накопление продуктов перекисного окисления липидов. Блокировка этих процессов осуществляется в организме за счет эндогенных антиоксидантов — витаминов, А и Е. Истощение ресурсов эндогенных протекторов, связанное с накоплением продуктов перекисного окисления липидов у теплокровных в условиях химического загрязнения, ведет к нарушению структуры биомембран и ферментных систем метаболизма токсикантов, т. е. к проявлению признаков интоксикации. Наиболее четко биохимические нарушения можно диагностировать у животных, постоянно обитающих в условиях токсического воздействия. В качестве примера приведем данные, полученные при изучении птенцов в период их гнездового развития на химически загрязненных территориях.

В печени птенцов большой синицы в зонах загрязнения интенсивность перекисного окисления липидов почти в два раза превышает аналогичный показатель на чистых участках. Подобная картина выявлена у слетков мухоловки-пеструшки. Указанные уровни хорошо коррелируют с накоплением Pb, Zb, Си в скелете. Для этих же видов отмечено достоверное почти двукратное снижение уровней витаминов Е и, А в печени птенцов на загрязненных участках. Последние показатели также прямо коррелируют с содержанием свинца, меди, кадмия в скелете (Бельский и др., 1995).

Оценивая роль биохимических отклонений, вызванных токсичностью среды обитания, необходимо иметь в виду, что животные с наиболее серьезными отклонениями элиминируются из популяции. Анализируемые выборки животных в этом случае отражают результаты отбора, обусловленного как внутрипопуляционными механизмами, так и качеством среды обитания. В этом отношении данные для птенцов наиболее удачны, поскольку упомянутые факторы отбора в гнездовой период у птиц выражены в наименьшей степени. В то же время возможно прямое токсическое влияние, вызванное накоплением токсикантов в организме птенцов, особо значимое в этот период жизни.

Несмотря на вероятную в нашем случае прямую обусловленность биохимических отклонений поступлением токсикантов в организмы, рассматриваемые показатели нельзя однозначно считать показателями эффектов надорганизменного уровня, т. е., иначе говоря, экотоксикологических эффектов. Возможно другое. Появление в популяции особей с биохимическими отклонениями неизбежно ведет к избирательной элиминации их из популяции. Именно поэтому, в отличие от лабораторного эксперимента, в природных условиях часто не удается диагностировать наличие специфических токсических проявлений. Исключение составляют данные, приведенные выше, когда каждый случай гибели птенцов регистрируется. Для взрослых птиц и млекопитающих высокая защищенность природных популяций (в результате элиминации пораженных особей), несомненно, отражает явление популяционной адаптации. В этом случае экотоксикологический эффект будет определяться не выраженностью биохимических отклонений, а вызванными ими структурными изменениями за счет снижения, к примеру, численности групп животных, наиболее чувствительных к токсиканту.