Ученые МГУ выявили в нефти особо токсичный компонент
Новый токсичный полиароматический углеводород (ПАУ) в составе нефти — метилированное производное фенантрена, 3-метил-фенантрен, выявили ученые МГУ, 21 мая сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу университета.
Опасность данного соединения, содержащегося в нефти, состоит в способности подавлять электрическую активность миокарда позвоночных животных, в том числе рыб. Поэтому всякое загрязнение водоемов нефтепродуктами создает угрозу для водных организмов и промысловых видов рыб.
В большей степени это касается арктических видов рыб, таких как навага, которые нерестятся вблизи берегов, где в России находится значительное количество месторождений нефти и газа. Эта рыба является промысловой, ее в больших объемах добывают для потребления людьми. Также метилированные производные ПАУ загрязняют атмосферу, создавая опасность для здоровья человека.
Авария танкера Exxon Valdez в 1989 году и взрыв на нефтедобывающей платформе Deepwater Horizon в 2010 продемонстрировали токсическое влияние нефтепродуктов на морских обитателей. Произошло резкое увеличение смертности молоди рыб, а также были отмечены разнообразные аномалии развития, например, искривления позвоночника, пороки развития глаз (микрофтальм), дефекты развития челюсти и ряд других.
Эти явления исследовались физиологами и токсикологами во всем мире, которые посчитали ответственными за эти явления содержащиеся в нефти полиароматические углеводороды (ПАУ), представляющие собой полициклические, частично водорастворимые органические молекулы.
В число этих ПАУ входит фенантрен, признанный опасным соединением. Доказано, что он тератогенен — способен нарушать эмбриональное развитие плода. Однако было доказано, что такому действию этого вещества предшествуют гораздо более быстрые по времени и фатальности кардиотоксические эффекты.
Фенантрен оказывает прямое воздействие на ионные каналы мембран клеток, блокируя проведение возбуждения, вызывая аритмии, что снижает сократимость миокарда и в итоге нарушает кровоснабжение тканей организма, приводя в тяжелых случаях к смерти животного.
Однако при разливах нефти в природную водную среду, помимо фенантрена, попадают различные ПАУ, значительную часть которых составляют метилированные соединения. Проведенные ранее исследования показали, что и другие ди- и трициклические ПАУ, в том числе флюорен, оказывают неблагоприятное воздействие на работу сердца рыб.
Научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ Татьяна Филатова отметила:
«Важно понимать, насколько такая модификация молекулярной структуры, как метилирование, влияет на токсический потенциал ПАУ. Мы провели детальное исследование и механистически охарактеризовали влияние 3-метил-фенантрена на работу сердца рыб на молекулярном и тканевом уровне».
Исследование влияния 3-метил-фенантрена на работу сердца важной промысловой рыбы Арктических морей — наваги (Eleginus nawaga), провела на базе Беломорской биологической станции МГУ им. Н. А. Перцова группа ученых под руководством профессора биологического факультета МГУ Дениса Абрамочкина.
В электрофизиологической лаборатории биостанции методом пэтч-клампа (локальной фиксации потенциала) проводилась регистрация электрической активности и ионных токов (калиевых, натриевых и кальциевых) в отдельных клетках сердца рыб.
Кроме того, влияние 3-метил-фенантрена на сердце наваги было определено на тканевом уровне с помощью метода оптического картирования: электрическую активность регистрировали с помощью потенциалчувствительного флюоресцентного красителя. Также для регистрации сократительной активности изолированного сердца рыбы были использованы механочувствительные датчики.
В результате было установлено, что 3-метил-фенантрен уже в низких концентрациях (1–3 мкмоль/л) подавлял практически все основные ионные токи электрической активности сердца рыбы, блокируя его нормальную функцию. Причем такое воздействие 3-метил-фенантрена проявлялось при более низких концентрациях, чем его родительского соединения — фенантрена.
При этом механизм воздействия этих соединений, оставаясь токсическим, был различен. 3-метил-фенантрен не снижал, как фенантрен, амплитуду входящего кальциевого тока, обеспечивающего сокращение миокарда, а ускорял его инактивацию, что в итоге также приводило к уменьшению количества кальция, попадающего в клетку, и снижению сократимости миокарда.
«Наше исследование демонстрирует высокую чувствительность наваги к 3-метил-фенантрену. Необходимо обратить пристальное внимание на алкилированые производные ПАУ и переоценить риски от загрязнения ископаемым топливом для водных экосистем», — указала Татьяна Филатова.
Результаты исследования были представлены в статье «3-метилфенантрен (3-MP) нарушает электрическую и сократительную активность сердца полярной рыбы трески наваги (Eleginus nawaga)», опубликованной в журнале Chemosphere.
