Воздействие металлов на энергетический метаболизм рыб
17.09.2024
В лаборатории эволюционной биогеохимии и геоэкологии Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН провели обзор исследований, демонстрирующих, как металлы воздействуют на энергетические процессы в организме рыб. В обзоре анализируются ключевые процессы энергетического метаболизма и освещаются серьёзные последствия загрязнения вод металлами для метаболизма рыб. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
В исследовании отмечается, что металлы, накапливаясь в окружающей среде, наносят значительный вред не только качеству вод, но и здоровью водных организмов. Притом сохраняющееся даже после прекращения работы источников загрязнения, хроническое полиметаллическое загрязнение вод становится серьёзной проблемой, приводящей к накоплению металлов в организме рыб и нарушению их биологических процессов. В работе приводится обзор ключевых процессов энергетического метаболизма (рис. 1).
Рисунок 1. Обзор важнейших метаболических путей: дыхательная цепь (A), гликолиз (Б), цикл трикарбоновых кислот (И) и система глутатиона (Г) (GSH — глутатион, GSSG — окисленный глутатион). Пунктирные стрелки показывают многоступенчатые реакции
«Одной из ключевых тем исследования является влияние токсичности металлов на производство аденозинтрифосфата (АТФ) и эмиссии активных форм кислорода (АФК). Окислительно-восстановительные реакции — «краеугольный камень» как в продукции АТФ, эмиссии АФК, активации антиоксидантных ферментов, так и в воздействии токсичности металлов», — прокомментировала ведущий научный сотрудник лаборатории эволюционной биогеохимии и геоэкологии доктор географических наук Наталья Анатольевна Гашкина.
Металлы могут нарушать функцию митохондрий, ответственных за выработку энергии в клетках, что приводит к дополнительным энергетическим затратам для организма, и могут имитировать условия гипоксии, нарушая окислительный метаболизм и усиливая анаэробный метаболизм (когда кислород не требуется для протекания гликолиза, т.е. окисления глюкозы). Помимо физиологических нужд дополнительные энергетические траты можно рассматривать как дополнительную меру воздействия токсичности металлов в контексте выживания (рис. 2). Организмы рыб вынуждены тратить больше энергии на борьбу с токсичностью металлов, тогда как снижение токсичной нагрузки может снизить энергетические затраты и позволить организмам перенаправить энергию на другие жизненно важные процессы, такие как рост, размножение.
Рисунок 2. Общая схема потоков энергии и влияющих условий (круги)
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ.
Источник: ГЕОХИ РАН.