Установлено, что активность СОД - ключевого антиоксидантного фермента, выше в 2.5-13.5 раз в икре, имеющей тонкую оболочку 3-5 нм (мидии, креветки, костистые рыбы). В яйцах акулы, имеющей толщину оболочки 4.7 нм, но претерпевающих развитие внутри организма в связи с живорождением, а также в цистах артемии, обладающих толстой защитной кутикулой, активность СОД ниже.
На этом основании можно предположить, что активность антиоксидантных ферментов в развивающейся икре гидробионтов индуцируется внешними факторами, в частности, интенсивностью поступления кислорода и других веществ, в том числе биологически активных соединений, растворенных в воде и проникающих через поры в оболочке в зародыш. Таким образом, в икре гидробионтов активность ферментов антиоксидантной системы в большей степени зависит от морфофизиологических и экологических характеристик, чем от филогенетической принадлежности вида. Это подтверждается также сходными значениями среднестатистических коэффициентов корреляции между активностью всех исследуемых ферментов, которые для икры моллюсков составили г= 0.58, для икры ракообразных г=0.58 и для икры рыб г=0.52. В целом между показателями ПОЛ и антиоксидантной системы в икре гидробионтов установлены значительные корреляции 0.51<г<0.81, что свидетельтвует о хорошо сбалансированной системе АОА и ПОЛ в раннем онтогенезе морских животных.
Можно заключить, что икра гидробионтов обладает различной приспособленностью к изменяющимся условиям среды благодаря различным механизмам или их сочетанию, в большей степени зависящих от экологических особенностей икры, чем от филогенетических, а именно:
- 1. Слабое развитие ферментной антиоксидантной системы компенсируется высоким уровнем низкомолекулярных антиоксидантов и хорошей защищенностью эмбриона от непосредственного контакта с внешней средой (цисты артемии, яйца акулы).
2. Пелагическая икра свободно плавает в толще воды, имеет короткое, зависящее от температуры, время развития (4 дня и менее), из нее вылупляются несформированные личинки, в связи с чем уровень воспроизводства достигается либо высокой плодовитостью (камбала, мидия), либо высокой энергетической обеспеченностью за счет триглицеридов (барабуля, ставрида). Демерсальная икра (бычки, собачки) развивается на донных субстратах, имеет более длительный период эмбриогенеза (12 дней) и из нее выклевываются вполне сформировавшиеся личинки, способные перейти на экзогенное питание уже в первые сутки.
В исследованиях установлено, что в пелагической икре мидий и камбалы уровень восков значительно выше, чем в демерсальной (18-37% против 2-11% соответственно), что способствует улучшению ее плавучести. В икре собачек и бычков преобладают триглицериды (30-59% против 23-37% в икре мидий и камбалы), что обеспечивает более длительный период эмбриогенеза и полное развитие личинок.
- 3. Липидный состав икры беспозвоночных и акулы менее гетерогенен по сравнению с липидным составом икры костистых рыб. У личинок эти различия нивелируются.
- 4. В процессе эмбриогенеза концентрация низкомолекулярных антиокеидантов в икре снижается, а активность антиоксидантных ферментов увеличивается, на основании чего можно заключить, что на ранних стадиях развития доминирующую роль в защите эмбрионов от окислительного стресса играют низкомолекулярные антиоксиданты, а в ходе дальнейшего развития ведущая роль принадлежит антиоксидантным ферментам, синтез которых интенсифицируется в результате последовательной экспрессии генов и увеличений потребления кислорода.
Таким образом, икра и личинки гидробионтов, благодаря сформированной на ранних стадиях эмбриогенеза неспецифической антиоксидантной защитной системе, проявляют устойчивость к факторам внешней среды за счет быстрого реагирования этой системы на неблагоприятные воздействия. Следовательно, параметры антиоксидантной системы могут служить адекватными биомаркерами для оценки состояния икры гидробионтов при действии различных, в том числе неблагоприятных факторов. В настоящее время одним из наиболее мощных факторов среды является антропогенное загрязнение, которое оказывает влияние на эволюцию. Особо токсическое действие оказывают ксенобиотики на икру гидробионтов, вызывая нарушения в развитии, аномалии, канцерогенез и гибель.
Однако в большей степени это затрагивает пусковые механизмы развития стрессовой реакции, показателями которой являются активность антиоксидантных ферментов и параметры ПОЛ. Нами было показано, что в икре бычка-кругляка и желто-красной собачки, экспонированной в воде с различными концентрациями ртути и тяжелых нефтяных фракций, происходит снижение содержания белка и изменение активности ферментов. Это может быть обусловлено ингибированием активности ферментов, ответственных за биосинтез белка в результате блокирования токсикантами их SH-групп, а также нарушением аминокислотного транспорта путем блокирования канатов межклеточного пространства. При этом установлены высокие корреляции (г>0.99) между концентрацией токсикантов в воде и концентрацией белка в икре рыб.