Порошок листьев нима (Azadirachta indica) смягчает окислительный стресс и патологические изменения, вызванные токсичностью свинца у нильской тилапии (Oreochromis niloticus)

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9170 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

В этом исследовании изучались клинические и патологические симптомы отравления свинцом, передающегося через воду, у дикой нильской тилапии, собранной из загрязненной свинцом территории (канал Мариоттея: Pb = 0,6 ± 0,21 мг/л), а также у выращенной рыбы после 2 недель экспериментального воздействия свинца. ацетат (5–10 мг/л) в дополнение к оценке эффективности лечения порошком листьев нима (NLP) в смягчении симптомов токсичности свинца. Всего 150 рыб (20 ± 2 г) были разделены на пять групп (по 30 рыб/группа в трех повторностях). G1 был назначен отрицательным контролем без какой-либо обработки. Группы (2–5) подвергались воздействию ацетата свинца в течение 2 недель в концентрации 5 мг л-1 (G2 и G3) или 10 мг л-1 (G4 и G5). В течение периода воздействия свинца все группы выращивались в одинаковых условиях, тогда как G3 и G5 обрабатывались 1 г л-1 НЛП. Токсичность свинца вызывала фрагментацию ДНК и перекисное окисление липидов, а также снижала уровень глутатиона и экспрессию фермента синтеза гема дельта-аминолевулиновой кислоты дегидратазы (ALA-D) у дикой тилапии, G2 и G4. НЛП могло облегчить окислительный стресс, стимулируемый свинцом в G3, и показало незначительный эффект в G5. Патологические данные, включая гиперплазию эпителия жабр, отек жабр и мышц, дегенерацию и некроз печени и мышц, а также лейкоцитарную инфильтрацию во всех органах, напрямую коррелировали с концентрацией свинца. Таким образом, водное применение НЛП в дозе 1 г/л снижало окислительный стресс и снижало патологические изменения, вызванные токсичностью свинца.

Считается, что аквакультура является практическим способом замены и сохранения истощенных запасов и исчезающих видов рыб, а также преодоления разрыва между производством и человеческим спросом1,2,3. С 1970-х годов в аквакультуре значительно увеличилось количество производимых морепродуктов, однако перед отраслью все еще остается ряд проблем. На эффективность работы аквакультуры влияют различные взаимосвязанные факторы, такие как водная среда, питание и выращиваемые поголовья. Устойчивая аквакультура построена на максимизации этих переменных4. В последнее время появился интерес к использованию устойчивых и экологически чистых методов для повышения эффективности аквакультуры и смягчения воздействия экологических стрессоров5.

В течение очень долгого времени лучшими методами увеличения роста, развития, иммунитета и лечения инфекций были химиотерапия и антибиотики. Однако дальнейшее использование традиционной химиотерапии в аквакультуре сдерживалось рядом негативных последствий для естественного иммунитета и экологии рыб6,7. Экологичные подходы стали доступны для сектора аквакультуры в качестве альтернативы8,9,10,11. Экзогенные ферменты, полезные микроорганизмы и лекарственные растения являются идеальной тактикой для здоровья и продуктивности водных организмов12,13,14,15. Водная среда является накопителем многих загрязнителей окружающей среды16,17,18. Свинец является нефундаментальным элементом, который попадает в водную экосистему из различных источников, таких как горнодобывающая промышленность и промышленные процессы19,20. Свинец — это окислительно-восстановительный неактивный металл, который может накапливаться в тканях и органах водных организмов и сохраняться в воде и отложениях в течение длительного времени21,22,23. Окислительный стресс является центральным механизмом токсичности, стимулируемой свинцом. Увеличение образования активных форм кислорода (АФК), превышающее возможности антиоксидантной системы, вызывает перекисное окисление липидов в клеточных мембранах различных органов, окисление белков и ДНК, дезактивацию ферментов, изменения в экспрессии генов и изменения окислительно-восстановительного статуса клеток24,25. Структуры антиоксидантной системы рыб включают ферменты и низкомолекулярные антиоксиданты26. Супероксиддисмутаза (SOD), каталаза (CAT), глутатионпероксидаза (GPx) и глутатион-s-трансфераза (GST) являются основными антиоксидантными ферментами и служат важными маркерами окислительного стресса2,4,27. Кроме того, снижение уровня глутатиона (GSH) и окисленного дисульфида глутатиона (GSSG) выполняет решающую функцию в неферментативной антиоксидантной защите28. Свинец модифицирует систему кроветворения, ингибируя синтез гемоглобина и ограничивая основные ферменты на пути синтеза гема. Он также снижает продолжительность жизни циркулирующих эритроцитов за счет повышения хрупкости клеточных мембран29. Свинец подавляет три ключевых фермента, необходимых для синтеза гема, наиболее известным из которых является дегидратаза дельта-аминолевулиновой кислоты (ALA-D), также называемая порфобилиногенсинтазой. АЛК-Д представляет собой цитозольный фермент, который катализирует вторую фазу синтеза гема путем образования порфобилиногена из дельта-аминолевулиновой кислоты (АЛК)30,31. Хотя ALA-D экспрессируется во всех тканях, эритроциты и печень имеют самые высокие уровни экспрессии32,33. Снижение уровня регуляции или инактивация фермента ALA-D используется клинически для измерения уровня токсичности свинца29,34,35. Загрязнение воды приводит к различным патологическим изменениям в тканях рыб, тяжесть которых может быть связана со степенью загрязнения воды36,37. Два органа, которые больше всего страдают, — это жабры, которые вступают в прямой контакт с загрязнителями воды, и печень, которая участвует в детоксикации. Биоаккумуляция тяжелых металлов может также влиять на другие органы38,39,40.