Eesti rannikumere reostuse hindamine kalade bioloogiliste kahjustuste kaudu : aruanne

Abstract

Töö eesmärkideks oli: 1) testida HELCOMi poolt soovitatud vee reostuse tuumik- biomarkereid: a. polütsükliliste aromaatsete süsivesinike (PAH) laguproduktide kontsentratsiooni ahvena, räime ja lesta sapis/uriinis, b. kalade punaliblede kahjustuste alusel hinnata Eesti rannikumere geno- ja tsütotoksilisust 2) nende biomarkerite alusel selgitada välja reostunumad ja vähemreostunud piirkonnad Soome lahe Eesti rannikumeres.

Toksiliste ainete füsioloogilised mõjud. Toksilised ained põhjustavad füsioloogilisi, sealhulgas biokeemilisi ja käitumuslikke muutusi kõigil eluslooduse organiseerituse tasemetel: rakusisestest ensüümide aktiivsusest kuni koosluste liigilise mitmekesisuseni (van der Oost et al., 2002). Füsioloogiliste mõjude all peetakse klassikaliselt silmas organismi talitlust ja organite tööd. Näiteks üks alkoholitarbimise võimalikke füsioloogilisi efekte, maksatsirroos, kujutab endast funktsionaalsete maksarakkude kärbumist ja sidekoestumist. Mõju võib olla lühiajaline ja äge (akuutne) või pikaajaline ja tagasihoidlikum (krooniline). Organismi kokkupuutel toksilise ainega avalduvad esimesena muutused just organismi rakusisestel tasanditel, aja möödudes ning kokkupuute jätkudes järgnevad sellele muutused organite talitluses, mis võib lõppeda organismi või tervete populatsioonide surmaga. Pikemaajalise kokkupuute tulemuseks võib olla ka näiteks liigirühma viljatus, mis põhjustab populatsiooni arvukuses muutusi väga pika aja möödudes. Mingi liigi või liikide halva käekäigu tulemusena võib muutuda kogu ökosüsteem: populatsiooni hukkudes või arvukuse kahanedes avanevad vabad nišid uutele, oportunistlikele pioneerliikidele. Koosluste liigilise mitmekesisuse kohta annab infot regulaarne seire. Kõige kiiremini sisenevad organismidesse väikesed molekulid ja nii avalduvad nende toimed ka esimesena. Suuremate molekulide organismi sisenemine toimub aeglasemalt, kuid nende mõju on pikaajalisem ja võimalikud kahjustused püsivamad. Rasvlahustuvad ained (nt PAH) sisenevad organismi ja rakkudesse passiivse difusiooni teel otse ümbritsevast keskkonnast, näiteks õhuhingamisel kopsualveoolide kaudu või kaladel läbi lõpuste rakumembraanide. Keskkonnas leiduvate PAH mõju kaladele on võimalik hinnata kala sapis olevate PAH metaboliitide sisalduse järgi (Tuvikene, 1995; Tuvikene, 1997; Kreitsberg et al., 2010, 2012, 2013; Hedman et al., 2011; Kammann et al., 2013). PAH võivad organismides aktiveerida toksiliste ainete metabolismi ning sellist muundumist võimaldab üldiselt ensüümiperekond tsütokroom P4501A (Tuvikene, 1995). Biotransformatsiooni käigus, eelnimetatud muundumise korral, võivad tekkida reaktsioonivõimelised vaheproduktid. Neil vaheproduktidel on võime seonduda raku makromolekulidega, milledeks võivad olla RNA või DNA (Široká & Drastichová, 2004). Seondumisel võivad tekkida rakkudes ning kudedes erinevad tsüto- ja genotoksilised, kantserogeensed või mutageensed muutused. Selliseid reaktsioonivõimelisi vaheprodukte saab määrata just kala sapis (Tuvikene, 1997; Kreitsberg et al., 2010, 2012, 2013; Hedman et al., 2011; Kammann et al., 2013). Pikaajaline elamine PAHidega reostatud keskkonnas surub organismi immuunsüsteemi alla: väheneb makrofaagide hulk maksas ning T-lümfotsüütide aktiivsus. Nõrgestatud immuunsüsteemiga organism on vastuvõtlikum haigustele ja parasiitidele ning tema võime konkureerida toidu või sigimispartneri pärast kahaneb. Üheks olulisemaks indikaatororganiks on maks, kuna maks tegeleb pideva toksiliste ainete kehast eraldamise, neutraliseerimise ning mõju vähendamisega – ning just maksas avalduvad reostuse mõjud sageli kõige ilmsemalt. Maksas võivad toimuda toksiliste ainetega kokkupuute tulemusena mitmed füsioloogilised muutused nagu glükogeeni reservide ammendumine, nii sileda kui kareda endoplasmaatilise retiikulumi vohamine maksarakkudes ehk hepatotsüütides, mitokondrite ülespundumine, pigmendi kadumine, rakutuuma taandareng. Pikaajalise kokkupuute tulemusena püüavad rakud esmalt aktiivse jagunemise kaudu suurenenud reostuskoormusega hakkama saada – selle tagajärjel suureneb maksa massi suhe kehamassi (maksaindeks, ingl.k liver somatic index, LSI). Kui toksiliste ainete mõju jätkub, asendatakse mittefunktsioneeruvad maksarakud sidekoega ning maksa üldine talitlusvõime väheneb. Selle nähtuse üldnimetus on maksa sidekoestumine ehk tsirroos.