Аннотация
Высокая токсичность ртути (Hg) представляет опасность для окружающей среды и человека, однако исследования концентрации этого металла у организмов наземных экосистем немногочисленны. Также мало внимания экотоксикологи уделяют изучению роли антиоксидантных витаминов в защите клетки от токсичных металлов. Республика Карелия является одним из северо-западных регионов России, биогеохимические особенности которого могут способствовать увеличению подвижности и биодоступности Hg в пищевых цепях. Цель работы состояла в определении концентрации Hg в печени, почках, мышце и шерсти копытных млекопитающих Республики Карелия (дикого кабана Sus scrofa L. и лося Alces alces L.) и анализе взаимосвязей между уровнем этого токсичного металла и содержанием некоторых низкомолекулярных антиоксидантов – восстановленного глутатиона, ретинола и α-токоферола. Отмечены видовые и тканевые особенности изученных показателей у кабанов и лосей. Подтверждены обнаруженные другими исследователями наблюдения о том, что всеядные виды по сравнению с растительноядными накапливают в своём организме больше Hg, а также, что этот токсичный металл преимущественно аккумулируется в почках, тогда как мышцы содержат его минимальное количество. Концентрация Hg в большинстве проб печени и почки кабанов и во всех исследуемых пробах этих же органов лосей находились в пределах норм, зарегистрированных для домашних свиней и оленей, соответственно. Зафиксированные нами уровни Hg в тканях и шерсти кабанов и лосей, в основном, были сопоставимы или ниже уровней этого металла, отмеченных у животных из других регионов России и других стран мира. У кабанов и лосей Карелии статистически значимых взаимосвязей между уровнем Hg и содержанием исследуемых антиоксидантов во внутренних органах обнаружено не было. Лоси характеризовались более высоким содержанием α-токоферола в организме, чем кабаны, что является особенностью данного вида растительноядных копытных млекопитающих. Результаты исследования свидетельствуют об относительно низком уровне загрязнения ртутью наземных экосистем Карелии.
Литература
WHO (2017) Ten chemicals of major health concern. http://www.who.int/ipcs/assessment/public_health/chemicals_phc/en/index.html
Kalisińska E (ed.). (2019) Mammals and birds as bioindicators of trace element contaminations in terrestrial environments: an ecotoxicological assessment of the Northern Hemisphere. – Springer.
Gworek B, Dmuchowski W, Baczewska-Dąbrowska AH (2020) Mercury in the terrestrial environment: A review. Environ Sci Eur 32(1): 1–19. https://doi.org/10.1186/s12302-020-00401-x
UKHSA (2022) Elemental Mercury and Inorganic Mercury: Toxicological Overview. https://www.gov.uk/government/publications/mercury-properties-incident-management-and-toxicology/elemental-mercury-and-inorganic-mercury-toxicological-overview#ref4
Scheuhammer AM, Meyer MW, Sandheinrich MB, Murray MW (2007) Effects of environmental methylmercury on the health of wild birds, mammals, and fish. Ambio 36:12–17. https://doi.org/10.1579/0044-7447(2007)36[12:EOEMOT]2.0.CO;2
Isaksson C (2010) Pollution and its impact on wild animals: a meta-analysis on oxidative stress. EcoHealth 7(3):342–350. https://doi.org/10.1007/s10393-010-0345-7
Lushchak VI (2011) Environmentally induced oxidative stress in aquatic animals. Aquatic Toxicol 101(1):13–30. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2010.10.006
Defo MA, Pierron F, Spear PA, Bernatchez L, Campbell PGC, Couture P (2012) Evidence for metabolic imbalance of vitamin A2 in wild fish chronically exposed to metals. Ecotoxicol Environ Safety 85:88–95. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2012.08.017
Rodríguez-Estival J, Martinez-Haro M, Monsalve-González L, Mateo R (2011) Interactions between endogenous and dietary antioxidants against Pb-induced oxidative stress in wild ungulates from a Pb polluted mining area. Sci Total Environ 409:2725–2733. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.04.010
Rodríguez-Estival J, Taggart MA, Mateo R (2011) Alterations in vitamin A and E levels in liver and testis of wild ungulates from a lead mining area. Arch Environ Contam Toxicol 60(2):361–371. https://doi.org/10.1007/s00244-010-9597-z
Engin KN (2009) Alpha-tocopherol: looking beyond an antioxidant. Mol Vision 15:855.
Peraza AM, Ayala-Fierro F, Barber DS, Casarez E, Rael L (1998) Effects of micronutrients on metal toxicity. Environ Health Persp 106:(Suppl.1):1–27. https://doi.org/10.1289/ehp.98106s1203
Debier C, Larondelle Y (2005) Vitamins A and E: metabolism, roles and transfer to offspring. Br J Nutr 93:153–174. https://doi.org/10.1079/BJN20041308
Alpsoy L, Yildirim A, Agar G (2009) The antioxidant effects of vitamin A, C, and e on aflatoxin B 1-induced oxidative stress in human lymphocytes. Toxicol Industr Health 25:121–127. https://doi.org/10.1177/0748233709103413
Pereira AA, van Hattum B, Brouwer A (2012) Hepatic retinoid levels in seven fish species (teleosts) from a tropical coastal lagoon receiving effluents from iron-ore mining and processing. Environment Toxicol Chem 31:408–416. https://doi.org/10.1002/etc.740
Wayland M, Smits JEG, Gilchrist HG, Marchant T, Keating J (2003) Biomarker responses in nesting, common eiders in the Canadian arctic in relation to tissue cadmium, mercury and selenium concentrations. Ecotoxicol 12:225–237. https://doi.org/10.1023/A:1022506927708
Lavoie RA, Jardine TD, Chumchal MM, Kidd KA, Campbell LM (2013) Biomagnification of mercury in aquatic food webs: a worldwide meta-analysis. Environ Sci Technol 47(23):13385–13394. https://doi.org/10.1021/es403103t
Zillioux EJ, Porcella DB, Benoit JM (1993) Mercury cycling and effects in freshwater wetland ecosystems. Environ Toxicol Chem 12:2245–2264. https://doi.org/10.1002/etc.5620121208
Medvedev N (1999) Levels of heavy metals in Karelian wildlife, 1989–91. Environ Monit Assess 56:177–193. https://doi.org/10.1023/A:1005988511058
Eltsova L, Ivanova E (2021) Total mercury level in tissues of commercial mammalian species (wild boar, moose) of the Russky Sever National Park (North-West of Russia). In E3S Web of Conferences (Vol. 265, p. 05009). EDP Sciences
Степанова ИК, Комов ВТ (1996) Ртуть в абиотических и биотических компонентах озер Северо-Запада России. Экология 3:198–203. [Stepanova IK, Komov VT (1996) Mercury in abiotic and biotic components of lakes in Northwestern Russia. Ecology 3:198–203. (In Russ)].
Prosekov AYu, Altshuler OG, Kurbanova MG (2021) Quality and Safety of Game Meat from the Biocenosis of the Beloosipovo Mercury Deposit (part 2). Food Proc: Techniq Technol 51(4):654–663. https://doi. org/10.21603/2074-9414-2021-4-654-663
Горбунов АВ, Ляпунов СМ, Ермолаев БВ (2019) Распределение ртути в природных и урбанизированных средах Карелии. Экология человека 4:10–17. [Gorbunov AV, Lyapunov SM, Yermolaev BV (2019) Distribution of mercury in natural and urban environments of Karelia. Hum Ecol 4:10–17. (In Russ)].
Немова НН (2005) Биохимическая адаптация накопления ртути у рыб. М.: Наука, 164 с. [Nemova NN (2005) Biochemical adaptation of mercury accumulation in fish. M.: Nauka, 164 p. (In Russ)].
Zaitseva IA, Baishnikova IV, Panchenko DV, Kalinina SN, Ilyina TN, Antonova EP (2023) The Content of Retinol, α-Tocopherol and Glutathione in Tissues of the Wild Boar (Sus scrofa L.) Inhabiting the Northwest of Russia. J Evol Biochem Physiol 59(3):744–755. https://doi.org/10.1134/S0022093023030092
Matschke GH (1967) Aging European wild hogs by dentition. J Wildl Manag 31(1):109–113.
Moore CD, Fahlman A, Crocker DE, Robbins KA, Trumble SJ (2015) The degradation of proteins in pinniped skeletal muscle: viability of post-mortem tissue in physiological research. Conserv Physiol 3(1):1–8. https://doi.org/10.1093/conphys/cov019
Назаренко ИИ, Кислоева ИВ, Кашина ЛИ (1986) Атомно-адсорбционное определение ртути в водах после сорбционного концентрирования на полимерном тиоэфире. Журн аналитич хим 11(8):1385–1390. [Nazarenko II, Kisloeva IV, Kashina LI (1986) Atomic adsorption determination of mercury in waters after sorption concentration on a polymer thioether. J Analytical Chem 11(8):1385–1390. (In Russ)].
Скурихин ВН, Двинская ЛМ (1989) Определение α-токоферола и ретинола в плазме крови сельскохозяйственных животных методом микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии. Сельскохозяйственная биология 4:127–129. [Skurihin VN, Dvinskaya LM (1989) Determination of α-tocopherol and retinol in the blood plasma of farm animals using microcolumn high-performance liquid chromatography. Agricult Biol 4:127–129. (In Russ)].
Sedlak J, Lindsay RH (1968) Estimation of total, protein-bound, and nonprotein sulfhydryl groups in tissue with Ellman's reagent. Anal Biochem 25:192–205
Lowry OH, Rosenbrough NJ, Farr AL, Randan RJ (1951) Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem 193(1):265–275.
Унгуряну ТН, Гржибовский АМ (2011) Краткие рекомендации по описанию, статистическому анализу и представлению данных в научных публикациях. Экология человека 5:55–60. [Unguryanu TN, Grzhibovskii AM (2011) Brief recommendations for the description, statistical analysis and presentation of data in scientific publications. Hum Ecol 5:55–60. (In Russ)].
Wisconsin Veterinary Diagnostic Laboratory (WVDL) (2015) Normal range values for WVDL Toxicology.
Данилов ПИ (2017) Охотничьи звери Карелии (экология, ресурсы, управление, охрана). Петрозаводск: Карельский научный центр, 388 с. [Danilov PI (2017) Game animals of Karelia (ecology, resources, management, protection). Petrozavodsk: Karel Sci Centr, 388 p. (In Russ)].
Ballari SA, Barrios-García MN (2014) A review of wild boar (Sus scrofa) diet and factors affecting food selection in native and introduced ranges. Mammal Rev 44(2):124–134. https://doi.org/10.1111/mam.12015
Филонов КП (1983) Лось. М.: «Лесная промышленность», 248 с. [Filonov KP (1983) Moose. M.: «Lesnaya promyshlennostʼ», 248 s. (In Russ.)]
Squadrone S, Robetto S, Orusa R, Griglione A, Falsetti S, Paola B, Abete MC (2022) Wildlife hair as bioindicators of metal exposure. Biol Trace Elem Res 200(12):5073–5080. https://doi.org/10.1007/s12011-021-03074-6
Tomza-Marciniak A, Pilarczyk B, Drozd R, Pilarczyk R, Juszczak-Czasnojć M, Havryliak V, Podlasinska J, Udała J (2023) Selenium and mercury concentrations, Se: Hg molar ratios and their effect on the antioxidant system in wild mammals. Environment Pollut 322:121234. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121234
Lazarus M, Crnić AP, Bilandžić N, Kusak J, Reljić S (2014) Cadmium, lead and mercury exposure assessment among Croatian consumers of free-living game. Archiv Industr Hygien Toxicol 65(3). https://doi.org/10.2478/10004-1254-65-2014-2527
Piskorovà L, Vasilkovà Z, Krupicer I (2003) Heavy Metal Residues in Tissues of Wild Boar (Sus scrofa) and Red Fox (Vulpes vulpes) in the Central Zemplin Region of the Slovak Republic. Czech J Anim Sci 48:134–138.
Demirbaş Y, Erduran N (2017) Concentration of selected heavy metals in brown hare (Lepus europaeus) and wild boar (Sus scrofa) from central Turkey. Balk J Wildl Res 4:26–33. https://doi.org/10.15679/bjwr.v4i2.54
Bilandzić N, Sedak M, Dokic M, Simic A (2010) Heavy Metal Concentrations in Tissues of Wild Boar of Continental Croatia. Int J Environ Protect 2:6–9.
Бондарев АЯ (2012) Токсиканты в организмах волка и некоторых других млекопитающих Алтайского края. Вестник Алтайского государственного аграрного университета 91(5):44–49. [Bondarev AYa (2012) Toxicants in the organisms of the wolf and some other mammals of the Altai Territory. Bull Altai State Agr Univ 91(5):44–49. (In Russ)].
Курченко ГА (2002) Оценка содержания ртути в органах животных и окружающей среде [Белгородская обл.]. Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал 1:5–5. [Kurchenko GA (2002) Assessment of mercury content in animal organs and the environment [Belgorod region]. Environment Saf Agricult. Abstract J 1:5–5. (In Russ.)]
Agrawal S, Flora G, Bhatnagar P, Flora SJS (2014) Comparative oxidative stress, metallothionein induction and organ toxicity following chronic exposure to arsenic, lead and mercury in rats. Cell Mol Biol 60(2):13–21. http://cellmolbiol.org/index.php/CMB/article/view/530
Hussain S, Atkinson A, Thompson SJ, Khan AT (1999) Accumulation of mercury and its effect on antioxidant enzymes in brain, liver, and kidneys of mice. J Environ Sci Health B 34(4):645–660. https://doi.org/10.1080/03601239909373219
Sauer JM, Waalkes MP, Hooser SB, Baines AT, Kuester RK, Sipes IG (1997) Tolerance induced by all-trans-retinol to the hepatotoxic effects of cadmium in rats: role of metallothionein expression. Toxicol Appl Pharmacol 143(1):110–119. https://doi.org/10.1006/taap.1996.8050
Alasia D, Emem-Chioma P, Ojeka S (2020) An evaluation of the mitigating effects of α-tocopherol (vitamin E) and ascorbic acid (vitamin C) on the renal function and histology of adult male albino Wistar rats with sub-acute lead acetate exposure. Occup Dis Environ Med 8:35–49. https://doi.org/10.4236/odem.2020.82003
Ильина ТН, Руоколайнен ТР, Белкин ВВ, Баишникова ИВ (2011) Токоферол в физиологических адаптациях млекопитающих различного экогенеза. Труды Карельского научного центра РАН 3:49–56. [Ilʼina TN, Ruokolainen TR, Belkin VV, Baishnikova IV (2011) Tokoferol v fiziologicheskih adaptatsiyah mlekopitayushchih razlichnogo ekogeneza [Tocopherol in physiological adaptations of mammals of different ecogenesis]. Proc Karelian Sci Center RAS 3:49–56. (In Russ.)]
Combs Jr GF, McClung JP (2016) The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health. Academic press.
Traber MG (2013) Mechanisms for the prevention of vitamin E excess. J Lipid Res 54:2295–2306. https://doi.org/10.1194/jlr.R032946
Vertuani S, Angusti A, Manfredini S (2004) The antioxidants and pro-oxidants network: an overview. Curr Pharm Des 10:1677–1694. https://doi.org/10.2174/1381612043384655
Tesoriere L, Bongiorno A, Pintaudi AM, D'Anna R, D'Arpa D, Livrea MA (1996) Synergistic interactions between vitamin A and vitamin E against lipid peroxidation in phosphatidylcholine liposomes. Arch Biochem Bioph 326(1):57–63. https://doi.org/10.1006/abbi.1996.0046
Majchrzak D, Fabian E, Elmadfa I (2006) Vitamin A content (retinol and retinyl esters) in livers of different animals. Food Chem 98(4):704–710. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.06.035