MERCURY IN FISH: BIOCHEMICAL INDICATION

Н.Н. Немова, Л.А. Лысенко, О.В. Мещерякова, В.Т. Комов

Abstract


The review addresses the results of original research and published data on mercury accumulation in fish inhabiting small lakes of NorthWestern Russia and on the effects of concomitant factors, mainly acidification and humification of water, on the bioavailability and biomagnification of various forms of mercury. Mercury effects on fish and the mechanisms of biochemical response reactions to mercury are discussed. Biochemical indication of mercury accumulation based on estimating markers that reflect fish condition and required to reveal possible risks to human health associated with fish consumption.

Keywords


fish, mercury, biochemical indication, response reaction.


Как процитировать материал

References


Артамонова В.Г., Дадали В.А., Полканова Е.К. Современные аспекты ртутных интоксикаций и проблемы реабилитации // Ртуть. Комплексная система безопасности (материалы научно-техн. конф.). – СПб., 1999. – С. 10–14.

Богдан В.В., Немова Н.Н., Руоколайнен Т.Р. Влияние ртути на состав липидов печени и мышц окуня Perca fluviatilis // Вопросы ихтиологии. – 2002. – Т. 42. – № 2. – С. 259–263.

Бондарева Л.А., Немова Н.Н., Кяйвяряйнен Е.И. и др. Влияние пищевой интоксикации солями ртути на активность цистеиновых протеиназ в тканях крыс // Известия АН. Сер. биол. – 2003. – № 1. – С. 37–40.

Израэль Ю.А. Эффективный путь сохранения климата на современном уровне – основная цель решения климатической проблемы // Метео рология и гидрология. – 2005. – Т. 10. – С. 5–9.

Кашулин Н.А. Ихтиологические основы биоиндикации загрязнения среды тяжелыми металлами: Автореф. дис. докт. биол. наук. – Петрозаводск, 2000. – 42 с.

Кашулин Н.А., Лукин А.А., Амундсен П.-А. Рыбы пресных вод субарктики как биоиндикаторы техногенного загрязнения. – Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 1999. – 142 с.

Комов В.Т. Природное и антропогенное закисление малых озер Северо-Запада России: причины, последствия, прогноз. Автореф. дис. докт. биол. наук. – СПб., 1999. – 46 с.

Комов В.Т. Причины и последствия антропогенного закисления озер: Курс лекций. – Нижний Новгород : Вектор-ТиС, 2007. – 112 с.

Комов В.Т., Степанова И.К. Гидрохимическая характеристика озер Дарвинского заповедника // Структура и функционирование экосистем ацидных озер. – СПб. : Наука, 1994. – С. 31–42.

Комов В.Т., Степанова И.К., Гремячих В.А. Содержание ртути в мышцах рыб из водоемов Северо-Запада России: причины интенсивного накопления и оценка негативного эффекта на состояние здоровья людей // Актуальные проблемы водной токсикологии. – Борок : ИБВВ РАН, 2004. – С. 99–123.

Мещерякова О.В., Груздев А.И., Немова Н.Н. Сравнительная оценка углеводного метаболизма у окуней (Perca fluviatilis L.) из водоемов с разным содержанием гуминовых кислот // Известия АН. Сер. биол. – 2004. – Т. 31. – Вып. 1. – С. 15–20. 183

Моисеенко Т.И. Водная экотоксикология: теоретические и прикладные аспекты. – М. : Наука, 2009. – 400 с.

Моисеенко Т.И., Шарова О.Н. Физиологические механизмы деградации популяций рыб в закисленных водоемах // Экология. – 2006. – № 4. – С. 287–293.

Назаренко И.И., Кислоева И.В., Кашина Л.И. и др. Атомно-абсорбционное определение ртути в водах после сорбционного концентрирования на полимерном тиоэфире // Журн. аналит. хим. – 1986. – Т. 11. – С. 1385–1390.

Немова Н.Н., Кяйвяряйнен Е.И, Крупнова М.Ю. и др. Активность внутриклеточных протеолитических ферментов в тканях речного окуня Perca fluviatilis с различным содержанием ртути // Вопр. ихтиологии. – 2001. – Т. 41. – С. 704–707.

Немова Н.Н. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб. – М. : Наука, 2005. – 164 с.

Немова Н.Н., Высоцкая Р.У. Биохимическая индикация состояния рыб. – М. : Наука, 2004. – 214 с.

Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. – М. : ВНИРО, 1999. – 304 с.

Петросян В.С. Глобальное загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями // Россия в окружающем мире: 2006 (Аналитический ежегодник) / Отв. ред. Н.Н. Марфенин. – М. : МНЭПУ ; Авант, 2007. – 320 с.

Руднева И.И. Влияние антропогенного загрязнения на биохимические показатели черноморских рыб // Современное состояние ихтиофауны Черного моря. – Севастополь, 1995. – C. 168–188.

Смирнов Л.П., Суховская И.В., Немова Н.Н. Влияние различных факторов среды на низкомолекулярные пептиды рыб: Обзор // Экология. – 2005. – Т. 36. – № 1. – С. 41–47.

Степанова И.К., Комов В.Т. Накопление ртути в рыбе из водоемов Вологодской области // Экология. – 1997. – Т. 28. – № 4. – С. 196– 202.

Суховская И.В., Смирнов Л.П., Немова Н.Н., Комов В.Т. Влияние ртути на фракционный состав низкомолекулярных пептидов мускулатуры речного окуня Perca fluviatilis // Вопросы ихтиологии. – 2001. – Т. 41. – С. 699– 703.

Трахтенберг И.М., Иванова Л.А. Современные представления о воздействии ртути на клеточные мембраны // Гигиена и санитария. – 1984. – № 5. – С. 59–63.

Amirbahman A., Reid A.L., Haines T.A. et al. Association of methylmercury with dissolved humic acids // Environ. Sci. Technol. – 2002. – Vol. 36. – P. 690–695.

Bagger S., Breddam K., Byberg B.R. Binding of mercury(II) to protein thiol groups: a study of proteinase K and carboxypeptidase Y // J. Inorg. Biochem. – 1991. – Vol. 42. – P. 97–103. 184

Bakir F., Damluji S.F., Amin Zaki I. Methylmercury poisoning in Iraq: an interuniversity report // Science. – 1973. – Vol. 181. – P. 230–241.

Benoit J.M., Gilmour C.C., Heyes A. et al. Geochemical and biological controls over methylmercury production and degradation in aquatic ecosystems // Biogeochemistry of Environmentally Important Trace Elements / Cai Y., Braids O.C. (Eds.). – Washington, DC : American Chemical Society, 2002.

Berlin M., Zalups R.K., Fowler B.A. Mercury // Handbook on the Toxicology of Metals, 3rd edition / G.F. Nordberg, B.A. Fowler, M. Nordberg, L.T. Friberg (Eds.) – New York : Elsevier, 2007.

Bloom N.S. On the chemical form of mercury in edible fish and marine invertebrate tissues // Can. J. Fish. Aquat. Sci. – 1992. – Vol. 49. – P. 1010–1017.

Boening D.W. Ecological effects, transport, and fate of mercury: a general review // Chemosphere. – 2000. – Vol. 40. – P. 1335–1351.

Bose S., Ghosh P., Bhattacharya S. Distribution kinetics of inorganic mercury in the subcellular fractions of fish liver // Sci. Total Environ. – 1993. – Suppl. Pt. 1. – P. 533–538.

Ceccatelli S., Dar E., Moors M. Methylmercury-induced neurotoxicity and apoptosis // Chem. Biol. Interact. – 2010. – Vol. 188. – P. 301–308.

Celo V., Lean D.R., Scott S.L. Abiotic methylation of mercury in the aquatic environment // Sci. Total Environ. – 2006. – Vol. 368. – Р. 126– 137.

Clarkson T.W., Magos L. The toxicology of mercury and its chemical compounds // Crit. Rev. Toxicol. – 2006. – Vol. 36. – P. 609–662.

Committee on Human Biomonitoring for Environmental Toxicants, National Research Council of the United States National Academies of Science. Human biomonitoring for environmental chemicals. – Washington : National Academies Press, 2006.

den Besten P.J., Munawar M. Ecological testing of marine and freshwater ecosystems: synthesis and recommendations // Ecotoxicological testing of marine and freshwater ecosystems: Emerging techniques, Trends and Strategies / P.J. den Besten, M. Munawar (Eds.). – Boca Raton, FL : CRC Press, 2005. – 296 p.

Di Giulio R.T., Benson W.H., Sanders B.M., Van Veld P.A. Biochemical mechanisms: metabolism, adaptation, and toxicity // Fundamentals of aquatic toxicology, 2nd Edition / Gary M. Rand (Ed.). – Taylor and Francis, 1995. – P. 523–561.

Dietz R., Sonne C., Basu N. et al. What are the toxicological effects of mercury in Arctic biota? // Sci. Total. Environ. – 2013. – Vol. 443. – P. 775–790.

Eto K. Minamata disease // Neuropathology. – 2000. – Vol. 20 (Suppl). – P. S14–S19.

Evans M.S., Lockhart W.L., Doetzel L. et al. Elevated mercury concentrations in fish in lakes in the Mackenzie River Basin: the role of physical, chemical, and biological factors // Sci. Total Environ. – 2005. – Vol. 351–352. – P. 479–500.

Fitzgerald W.F., Lamborg C.H. Geochemistry of mercury in the environment // Treatise on geochemistry, vol. 9 / Lollar B.S. (Ed.). – Amsterdam: Elsevier, 2003. – P. 107–148.

Gagne F., Marion M., Denizeau F. Metal homeostasis and metallothionein induction in rainbow trout hepatocytes exposed to cadmium // Fundam. Appl. Toxicol. – 1990. – Vol. 14. – P. 429–437.

Grandjean P., Budtz-Jrgensen E. Total imprecision of exposure biomarkers: implications for calculating exposure limits // Am. J. Ind. Med. – 2007. – Vol. 50. – P. 712–719.

Haines T.A., Komov V.T., Jagoe C.H. Mercury concentration in perch (Perca fluviatilis) as influenced by lacustrine physical and chemical factors in two regions of Russia // Mercury pollution: integration and synthesis / J. Watras, W. Huckabee (Eds.). – N.-Y. : Lewis Publishers, 1994.

Haines T.A., Komov V.T., Matey V.E., Jagoe C.H. Perch mercury content is related to acidity and color of 26 Russian lakes// Water Air Soil Pollut. – 1995. – Vol. 85. – P. 823–828.

Hall B.D., Bodaly R.A., Furge R.J.P. et al. Food as the dominant pathway of methylmercury uptake by fish // Water Air Soil Pollut. – 1997. – Vol. 100. – P. 13–24.

Hare M.F., Atchison W.D. Methylmercury mobilizes Ca++ from intracellular stores sensitive to inositol 1,4,5-trisphosphate in NG108-15 cells // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1995. – Vol. 272. – P. 1016–1023.

Harris H.H., Pickering I.J., George G.N. The chemical form of mercury in fish // Science. – 2003. – Vol. 301. – P. 1203.

Henriksen A., Lien L., Rosseland B.O. et al. Lake acidification in Norway: Present and predicted fish status // Ambio. – 1989. – Vol. 18. – P. 314–321.

Hintelmann H., Welbourn P.M., Evans R.D. Binding of methylmercury compounds by humic and fulvic acids // Water Air Soil Pollut. – 1995. – Vol. 80. – P. 1031–1034.

Hrenchuk L.E., Blanchfield P.J., Paterson M.J., Hintelmann H.H. Dietary and waterborne mercury accumulation by yellow perch: a field experiment // Environ. Sci. Technol. – 2012. – Vol. 46. – P. 509–516.

Huang C.F., Hsu C.J., Liu S.H., Lin-Shiau S.Y. Neurotoxicological mechanism of methylmercury induced by low-dose and long-term exposure in mice: Oxidative stress and down-regulated Na+/ K+-ATPase involved // Toxicol. Lett. – 2008. – Vol. 176. – P. 188–197.

Ioannides C., Parke D.V. The cytochrome P 450. Gene family of microsomal hemoproteins and their role in the metabolic activation on chemicals // Drug Metab. Rev. – 1990. – Vol. 27. – P. 1–85.

Kelly C.A., Rudd J.W., Holoka M.H. Effect of pH on mercury uptake by an aquatic bacterium: implications for Hg cycling // Environ. Sci. Technol. – 2003. – Vol. 37. – P. 2941–2946.

Kim M.-K., Zoh K.-D. Fate and transport of mercury in environmental media and human exposure // J. Prev. Med. Public Health. – 2012. – Vol. 45. – P. 335–343.

Leaner J.J., Mason R.P. Methyl mercury accumulation and fluxes across the intestine of channel catfish, Ictalurus punctatus // Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. – 2002. – Vol. 132. – No. 2. – P. 247–259.

Lysenko L., Kantserova N., Kivrinen E. et al. Biochemical markers of pollutant responses in macrozoobenthos from the White Sea: Intracellular proteolysis // Mar. Environ. Res. – 2014. – Vol. 96. – P. 38–44.

Mason R.P., Reinfelder J.R., Morel F.M. Bioaccumulation of mercury and methylmercury // Water Air Soil Pollut. – 1995. – Vol. 80. – P. 915– 921.

Mozaffarian D., Rimm E.B. Fish intake, contaminants, and human health evaluating the risks and the benefits // JAMA. – 2006. – Vol. 296. – P. 1885–1899.

Myers G.J., Davidson P.W., Strain J.J. Nutrient and methyl mercury exposure from consuming fish // J. Nutr. – 2007. – Vol. 137. – P. 2805–2808.

Nathanson M.H., Mariwalla K., Ballatori N., Boyer J.L. Effects of Hg2+ on cytosolic Ca2+ in isolated skate hepatocytes // Cell. Calcium. – 1995. – Vol. 18. – No. 5. – P. 429–439.

Nemova N., Kaivarainen E., Krupnova M. et al. The effect of mercury and acidity on biochemical indices of freshwater fish // The Biological Essentiality of Macro and Trace Elements. – Jena, 2000. – P. 814–818.

Nolde N., Drobne D., Horvat M., Jereb V. Reduction and methylation of mercury in the terrestrial isopod Porcellio scaber (Crustacea) and its environment // Environ. Toxicol. Chem. – 2005. – Vol. 24. – P. 1697–1704.

Pacyna E.G., Pacyna J.M., Steenhuisen F., Wilson S. Global anthropogenic mercury emission inventory for 2000 // Atmos. Environ. – 2006. – Vol. 40. – P. 4048–4063.

Porcella D.B. Mercury in the Environment: Biogeochemistry // Mercury Pollution: Integration and Synthesis / C.J. Watras (Ed.). – London– Tokyo : Lewis Publishers, 1994. – P. 3–19.

Rana S.V.S., Singh R., Verma S. Mercuryinduced lipid peroxidation in the liver, kidney, brain and gills of a fresh water fish, Channa punctatus // Japan. J. Ichthyol. – 1995. – Vol. 43. – P. 255–259.

Schindler D.W. Changes caused by acidification to the biodiversity: productivity and biogeochemical cycles of lakes // Acidification of freshwater ecosystems: implications for the future. – N.-Y., 1994. – P. 153–164.

Sheehan M.C., Burke T.A., Navas-Acien A., Breysse P.N., McGready J., Fox M.A. Global methylmercury exposure from seafood consumption and risk of developmental neurotoxicity: a systematic review // Bull. World Health Organ. – 2014. – Vol. 92. – P. 254–269.

Shenker B.J., Guo T.L., Shapiro J.M. Induction of apoptosis in human T-cells by methyl mercury: temporal relationship between mitochondrial dysfunction and loss of reductive reserve // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 1999. – Vol. 157. – P. 23–35. 185

Simmons-Willis T.A., Koh A.S., Clarkson T.W., Ballatori N. Transport of a neurotoxicant by molecular mimicry: The methylmercury-lcysteine complex is a substrate for human Ltype large neutral amino acid transporter (LAT) 1 and LAT2 // Biochem. J. – 2002. – Vol. 367. – P. 239– 246.

Sonesten L. Fish mercury levels in lakes – adjusting for Hg and fish-size covariation // Environ. Pollut. – 2003. – Vol. 125. – P. 255–265.

Spry D.J., Wiener J.G. Metal bioavailability and toxicity to fish in low-alkalinity lakes: a critical review // Environ. Pollut. – 1991. – Vol. 71. – P. 243–304.

Steinberg C.E.W. Ecology of humic substances in freshwater. – Berlin-HeidelbergNY : Springer-Verlag, 2003. – 440 p. 186

Svobodova Z., Dusek L., Hejtmanek M. et al. Bioaccumulation of mercury in various fish species from Orlik and Kamyk water reservoirs in the Czech Republic // Ecotoxicol. Environ. Safety. – 1999. – Vol. 43. – No. 3. – P. 231–240.

United Nations Environment Programme. The global atmospheric mercury assessment: sources, emissions and transport. – Geneva : United Nations Environment Programme, 2008. – P. 13–62.

WHO. Environmental health criteria 101: Methylmercury. Geneva, Switzerland: World Health Organization, 1993. – 144 p.

Winfrey M.R., Rudd J.W.M. Environmental factors affecting the formation of methylmercury in low pH lakes: A review // Environ. Toxicol. Chem. – 1990. – Vol. 9. – P. 853–869.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v6i2.215

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"