THE APPLICATION OF THE NOVEL INTEGRATIVE INDEX OF OXIDATIVE STRESS IN THE ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL IMPACT ON FRESHWATER MOLLUSKS

Abstract

The adverse environmental impacts cause the oxidative stress responsein the aquatic animals. However, depending on the severity and duration of impact, this response can be highly different. The aim of this study was the analysis of available results of the evaluation of antioxidant activities in the freshwater mollusks in the sense of the successfulness of the oxidative stress response. The recently proposed integrative index ‘Preparation to the oxidative stress’ (POS) was applied. Three populations of bivalve mollusks from the basin of the river Dniester were compared during three seasons, and in their ability to withstand heating (25o C and 30o C during 14 days) and exposure to ionizing radiation (14 days after the acute exposure to 2 mGy). The musselswere sampled in the low disturbed pristine site, highly polluted agricultural region and the cooling pond of the nuclear power plant with the constantly elevated temperature. The parameters for the calculation of POS included superoxide dismutase activity, catalase activity, glutathione S-transferase activity, glutathione concentration, and metallothionein (from its thiol groups) concentration. The values were calculated as the magnitude of change (as % change) in comparison to the corresponding control (less disturbed field group or nonexposed group). Three criteria for POS were applied. The number of the positive and negative changes and their limits were indicated. The analysis have shown that the POS responses were in the limits of adaptive ability in all studied cases. However, the results of POS calculation allowed the distinguishing of the responses that arerealized in the field and experimental exposures of mollusks.The most distinct responses were shown for the glutathione (mainly positive changes) whereas the metalothionein level was mainly oppressed, particularly under the heating. The depressive direction was estimated in the cases of extreme temperatures, irradiation and, mainly for the mollusks from the highly polluted sites. The key importance of POS as a survival strategy of the mussels exposed to adverse impact depending on the life historyis evident.

Несприятливі чинники довкілля викликають у водних тварин реакцію окисного стресу. Проте, залежно від сили та тривалості дії чинника, ця реакція може сильно відрізнятися. Метою роботи був аналіз отриманих результатів оцінки антиоксидантних активностей у прісноводних молюсків з точки зору успішності реакції окисного стресу. Було застосовано нещодавно запропонований інтегральний індекс «Приготування до окисного стресу» (ПОС). Порівнювали три популяції двостулкових молюсків з басейну ріки Дністер упродовж трьох сезонів за їх здатністю витримувати вплив нагрівання (25oC та 30oC упродовж 14 діб) та іонізуюче випромінювання (14 діб після одноразової експозиції до 2 мГр). Для дослідження молюски відбирали в умовно чистій місцевості, сільськогосподарській місцевості із високим рівнем забруднення та у ставі-охолоджувачі атомної електростанції з постійно підвищеною температурою води. Параметри для розрахунку ПОС включали загальну супероксиддисмутазну активність, каталазну та глутатіонS-трансферазну активність, концентрацію глутатіону та металотіонеїнів (визначену за вмістом тіолів). Значення були розраховані як величина відхилення (% відхилення) у порівнянні з відповідним контролем (референтна місцевість у польовому дослідженні або група, що не піддавалась впливу чинника у лабораторних умовах). Розрахунок ПОС включав три критерії оцінки вірогідних відхилень від контролю: фіксували кількість позитивних та негативних змін та їх діапазон. Аналіз показав, що реакції ПОС були в межах адаптивної здатності у всіх досліджених ситуаціях. Результати обчислення ПОС дозволили розрізнити чотири стадії реакції окисного стресу, що реалізуються в молюсків у польових та експериментальних умовах. Найпомітніші зміни були відзначені для глутатіону (здебільшого позитивні), тоді як рівень металотіонеїну був переважно пригніченим, особливо за впливу нагрівання. Депресивне спрямування реакції ПОС було встановлено у випадках впливу екстремальної температури, іонізуючої радіації, особливо для молюсків із сильно забруднених територій. Очевидною є вирішальна роль ПОС як стратегії виживання молюсків за умови впливу несприятливих чинників залежно від їх життєвої історії.