Одним из уникальных естественных водоемов планеты со своеобразными условиями среды является Каспийское море. Однако длительный сброс промышленных сточных вод в реки, впадающие в Каспий, смывы с сельхозполей ядохимикатов и удобрений, попадание в воду нефти и нефтепродуктов при её добыче в море и прибрежных районах, во время транспортировки и эксплуатации водного транспорта значительно ухудшили экологическую обстановку в этом регионе [1, с. 55; 2, с. 49].
Многие гидробионты, являющиеся ценнейшими реликтовыми видами, чувствительно реагируют на загрязнение воды. В первую очередь на воздействия антропогенных факторов откликаются гематологические показатели рыб. Исследование крови разных видов рыб позволяет определить сдвиг в гематологическом статусе и установить их физиологическое состояние и состояние среды обитания. От характера отклика зависит способность организма приспосабливаться к условиям окружающей среды, адаптироваться и приобретать устойчивость к влиянию различных факторов среды, в том числе неблагоприятных воздействий [3, с. 6; 4, с. 1]. В большей степени загрязнение моря сказалось на органах осетровых, следствием чего стал феномен «расслоения» мышц, значительные отклонения функциональных показателей крови и структурные нарушения в печени и почках, выявляемых гистологическими методами. В такой ситуации основную нагрузку берет на себя печень, которая является функциональным депо многих металлов и характеризуется высокой метаболической активностью, в которой происходит фильтрация и трансформация веществ [5, с. 1]. Развитие промышленности, сельского хозяйства и интенсификация добычи нефти в Каспийском регионе в будущем может привести к повторению экологической ситуации 80-х годов. Можно полагать, что лишь всесторонний анализ многолетних данных исследования осетровых, полученных при разных уровнях загрязнения водной среды, позволит раскрыть и понять механизмы реакций организма рыб, объяснить изменения в обменных процессах и морфофункциональном состоянии различных тканей и органов [6, с. 139; 7, с. 67].
В связи с этим целью настоящей работы явилась оценка реакции органов и крови рыб семейства осетровые на условия их обитания.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в весенний период 2014 и 2016 гг. Объектом исследования послужили особи севрюги (Acipenser stellatus), выловленные устье р. Сулак. Кровь брали прижизненно. Инструменты предварительно обрабатывали антикоагулянтами (толуолом). Полученную кровь переносили в пробирку с толуолом для проведения подсчета эритроцитов и лейкоцитов. При подсчете общего количества форменных элементов использовали камеру Горяева. Обработка гистологических материалов проводилась по общепринятым методикам. При исследованиях оценивались микроструктура печени, почек, мышц. Для изготовления гистологических препаратов (парафиновые срезы, 5 мкм) использовали стандартные методики. Для окраски срезов применяли гематоксилин эозин [8 с. 34; 9, с. 7]. При морфометрическом анализе тканей использовали микроскоп «Биомед», со встроенным видеоокуляром.
Результаты исследования и их обсуждение
Нами проведен сравнительный гистогематологичекий анализ рыб семейства осетровые (Acipenser) в естественных водоемах (р. Сулак) в весенний период 2014 и 2016 гг. Согласно полученным данным, количество клеток красной крови у севрюги в 2014 г. составило 0,71×106/мкл. Показатели оказались на 23 % больше, чем в 2016 г. Количество эритроцитов за периоды исследований оказались ниже литературных данных 1,6×106/мкл. Концентрация гемоглобина в крови у севрюги была на уровне 79 г/л. Полученные данные оказались относительно меньше результатов в 2016 г. (89,47 г/л) и ниже условной нормы, указанной в литературе – 113 г/л [10, с. 94].
В содержании элементов белой крови семейства осетровые, на примере севрюги, было обнаружено, что среднее содержание общего количества лейкоцитов в крови составило 31,62 тыс/мкл. При исследованиях количества лейкоцитов в 2016 г. выявили повышение их количества в два раза. По сравнению с литературными показателями (38,0–61,0 тыс/мм3) прослеживается слабовыраженная лейкопения у севрюги в первый год исследования и лейкоцитоз во второй год. Наряду с этим в сравнительном аспекте исследован лимфоцитарный профиль особей севрюги (табл. 1). Отмечено, что преобладающими клетками являются лимфоциты, а также повышенное количество эозинофилов в первый и второй год исследований.
Таблица 1
Показатели периферической крови севрюги (Acipenser stellatus)
|
Показатели и единицы измерения |
Период исследований |
|
|
март 2014 г. |
март 2016 г. |
|
|
Эритроциты, 106/мкл |
0,71 ± 0,01 |
0,55 ± 0,022 |
|
Гемоглобин, г/л |
79,0 ± 1,40 |
89,47 ± 1,30 |
|
ЦП |
0,32 ± 0,03 |
0,47 ± 0,02 |
|
СГЭ, кг/эр |
0,030 ± 0,009 |
0,021 ± 0,008 |
|
Лейкоциты, 103мкл |
31,62 ± 1,31 |
66,47 ± 1,01 |
|
Лимфоциты, % |
77,89 ± 0,80 |
70,08 ± 1,43 |
|
Моноциты, % |
0 |
0 |
|
Палочкоядерные эозинофилы, % |
6,92 ± 0,36 |
8,0 ± 0,58 |
|
Сегментоядерные эозинофилы, % |
3,56 ± 0,50 |
8,7 ± 1,15 |
|
Палочкоядерные нейтрофилы, % |
5,03 ± 0,40 |
6,06 ± 0,51 |
|
Сегментоядерные нейтрофилы, % |
6,50 ± 0,44 |
8,0 ± 0,81 |
В адаптационных процессах особей севрюги к окружающей среде непосредственное участие принимает важная система детоксикации организма – печень. Она выполняет более 100 функций, в том числе накопление и последующую нейтрализацию отравляющих веществ различной природы [11, с. 96].
При изучении гистоструктуры печени была зафиксирована дезорганизация структурных элементов, очаги деструкции и некрозы клеток. Ядра клеток имели округлую форму, в отдельных клетках наблюдалось слабое окрашивание, эксцентричное их положение. На микропрепаратах просматривались кариопикноз и кариолизис. Ткань печени с дистрофическими изменениями отдельных гепатоцитов, в клетках которых находились мелкозернистые включения, возможно, указывают на жировую дистрофию (рис. 1). Таким образом, можно отметить, что у особей севрюги наблюдалась жировая дистрофия печени.
а) б)
Рис. 1. Микропрепарат печени севрюги (Acipenser stellatus), обитающей в естественных водоемах: а) 2014 г., б) 2016 г., х600. 1 – гепатоциты; 2 – жировые включения; 3 – сосуды
Сравнительный анализ структуры печени особей севрюги, выловленных из естественных водоемов в весенний период 2016 г., показал, что морфология клеток печени аналогична предыдущей картине. Контуры клеток и ядер четко различались, однако выявлены клетки с разрушенной протоплазмой гепатоцитов. В таких клетках иногда выявлялись ядра с выпячиваниями. Гепатоциты были плотно окружены зернистыми включениями, заполняющими весь препарат и свидетельствующими о зернистой дистрофии. Клетки печени располагались на препарате рыхло и хаотично, что могло привести к нарушению балочной структуры органа. Выявлены гепатоциты нескольких видов: одни имели темно-синие ядра, расположенные по центру, часть гепатоцитов содержала светлые ядра, иногда встречались безъядерные клетки.
Необходимо отметить, что цитоплазма клеток, а также межклеточное пространство было заполнено жировыми пустотами (оптические структуры, оставшиеся после растворения жировых включений в спиртах при приготовлении гистологических препаратов). У части клеток появление подобных дистрофических микрокапель приводило к смещению ядра к периферии (рис. 1).
Таким образом морфологические исследования печени севрюги свидетельствуют о том, что этот орган продолжает испытывать нагрузки.
Действие различных биологических и абиотических факторов оказывает влияние и на мезонефрос осетровых рыб. Почечная ткань исследованных особей севрюги в весенний период 2014 г. преимущественно представлена проксимальными канальцами с разрушенной структурой, а также с дистрофией отдельных клеток эпителия канальцев. Эпителий извитых канальцев местами дискламирован. Дистальные канальцы сохраняли свою картину, изменений в их строении отмечено не было. Общая структура почек сохранена. Выявлялись сосудистые клубочки различных форм (рис. 2). Гистологическая картина почек севрюги, исследованных в 2016 г., представлена почечными капсулами и заключенными в них сосудистыми клубочками. Сосудистые клубочки, в свою очередь, были образованы компактно упакованными капиллярными петлями. Клубочки капилляров были окружены мочевым пространством. Мезонефральные тельца варьировали по форме: имели округлые и в большинстве случаев вытянутые формы. Встречались сильно вытянутые к полюсам тельца эллипсоидной конфигурации. Проксимальные канальцы правильных форм, без морфометрических нарушений. Ядра в клетках канальцев располагались базально и были без патологических нарушений. Азур-эозином окрашивались в синий цвет (рис. 2).
а) б)
Рис. 2. Микропрепарат почки севрюги (Acipenser stellatus), обитающей в естественных водоемах: а) 2014 г., б) 2016 г., х600. 1 – проксимальный каналец; 2 – дистальный каналец
а) б)
Рис. 3. Микропрепарат мышцы севрюги (Acipenser stellatus) в естественных водоемах: а) 2014 г., б) 2016 г., х600. 1 – ядра; 2 – волокна, 3 – лимфоциты
Дегенеративные изменения в проведенных нами исследованиях показали, что у севрюги в красных мышечных волокнах наблюдались изменения, связанные с проникновением лимфоидных элементов из кровеносных сосудов и лимфы в пространства между мышечными волокнами. При этом виде патологии прежде всего нарушалась сарколемма миоцитов, поскольку в зоне контакта с лимфоидными клетками она подвергалась лизису протеолитическими ферментами этих клеток. В дальнейшем лимфоциты проникали вглубь мышечного волокна и полностью разрушали его и отдельные волокна прерывались (рис. 3).
При изучении мышц севрюги в весенний период 2016 г. была выявлена некая ребристость в гистроструктуре органа, что придавало гистологической картине разорванный вид волокон. Ядра клеток имели периферическое положение и окрашивались в синий и светло-синий тона. Явных отклонений в микроструктуре мышц нами обнаружено не было (рис. 3).
Таким образом, гистогематологическая картина изученных особей осетровых рыб, обитающих в естественных водоемах, свидетельствует о патоморфологических нарушениях у гидробионтов. Для выявления причин морфофизиологических отклонений в периферическом русле и органах особей севрюги, выловленных в весенний период 2016 г., нами были взяты пробы воды из р. Сулак и проведен её химический анализ (табл. 2).
Таблица 2
Химический анализ воды из устья р. Сулак за весенний период 2016 г.
|
№ п/п |
Компонент |
Устье р. Сулак |
Морская |
ПДК |
|
1 |
Прозрачность, см |
>20 |
>20 |
– |
|
2 |
Цвет |
00 |
00 |
– |
|
3 |
Запах |
1 |
4 |
2 балла |
|
4 |
Взвешенные вещества, мг/л |
0 |
48 |
– |
|
5 |
Карбонаты (СО32-), мг/л |
0 |
0 |
– |
|
6 |
Гидрокарбонаты (HCO3-), мг/л |
195 |
232 |
– |
|
7 |
Фосфаты (PO43-), мг/л |
0,35 |
0,31 |
0,05–0,2 |
|
8 |
Кремний (SiO32-), мг/л |
0,25 |
0,14 |
1,0 |
|
9 |
Жесткость общая, мг-э/л |
4,3 |
6,3 |
– |
|
10 |
Жесткость временная, мг-э/л |
3,2 |
3,8 |
– |
|
11 |
Жесткость постоянная, мг-э/л |
1,1 |
2,5 |
– |
|
12 |
Кальций (Ca2+), мг/л |
20 |
28 |
180 |
|
13 |
Магний (Mg2+), мг/л |
40 |
59 |
– |
|
14 |
Общая минерализация, г/л |
8,7 |
15,2 |
– |
|
15 |
Железо общее (Fe2++ Fe3+), мг/л |
0 |
0 |
0,1 |
|
16 |
Медь (Cu2+), мг/л |
0,0004 |
0,0009 |
0,001 |
|
17 |
Цинк (Zn2+), мг/л |
0,0012 |
0,0008 |
0,01 |
|
18 |
Свинец (Pb2+), мг/л |
0,0006 |
0,0002 |
0,0006 |
|
19 |
Кадмий (Cd2+), мг/л |
0,0002 |
0,0001 |
0,005 |
|
20 |
Ртуть (Hg) ,мг/л |
0,00003 |
0,00001 |
0,0005 |
|
21 |
Азот аммонийный (NH4+), мг/л |
0,15 |
2,6 |
– |
|
22 |
Азот нитратный (NO3-), мг/л |
0 |
0 |
40 |
|
23 |
Азот нитритный (NO2-), мг/л |
0 |
0 |
0,08 |
|
24 |
Нефтепродукты, мг/л |
0,017 |
0,152 |
0,05 |
|
25 |
Поверхн.-активные в-ва (АПАВ), мг/л |
0,038 |
0,048 |
– |
|
26 |
Реакция воды (рН) |
7,3 |
6,9 |
6,5–8,5 |
Согласно литературным данным [11, с. 1], ПДК фосфат-ионов колеблется от 0,05 до 0,2 мг/дм3. Из таблицы видно, что в воде ПДК фосфат-ионов повышена, что является характерной чертой антропогенного пресса на биоценозы естественных водоемов [12].
Выводы
1. Изучение количественных показателей периферической крови особей севрюги, выловленных из естественных водоемов в весенний период 2014 г., выявило анемию, лейкопению и слабовыраженную эозинофилию. В микроструктуре органов выявлен некроз печеночной ткани и его жировая дистрофия, а также нарушения проксимальных канальцев почек и разволокнения мышечных волокон.
2. В весенний период 2016 г. установлено пониженное содержание эритроцитов на 29 %, а также повышение лейкоцитов в два раза по сравнению с результатами, полученными в весенний период 2014 г. Выявлены разрушения гепатоцитов и токсическая дистрофия печени. В мышцах и почках патоморфологические изменения не зафиксированы.
3. Одним из факторов вышеперечисленных изменений, возможно, является повышение ПДК фосфат-анионов в воде исследуемых водоемов.