Biochemical and Morphofunctional Effects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons on River Snail Viviparus viviparus of the Central Part of Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A toxicological experiment was conducted to evaluate the effects of elevated concentrations of PAHs (with benzo[a]pyrene and naphthalene as examples) on the morphofunctional state and activity of hepatopancreatic and muscle acid phosphatases of the Viviparus viviparus L. mollusk. The observed changes in the specific activity of the mollusk's muscle and hepatopancreatic acid phosphatases indicated a metabolic disorder, which was further confirmed by assessing the morphofunctional state of the tissues. The activity of limnetic mollusks' acid phosphatase may be a marker of freshwater pollution with toxic compounds in ecological and biochemical monitoring.

About the authors

T. S Droganova

Federal State University of Education

Email: tatyanadroganova@gmail.com
Moscow, Russia

G. D Lesnov

National Research Centre "Kurchatov Institute"

Moscow, Russia

L. V Polikarpova

Federal State University of Education

Moscow, Russia

D. A Areshidze

Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Federal state budgetary scientific institution "Petrovsky National Research Centre of Surgery"

Moscow, Russia

S. V Novikov

Federal State Unitary Enterprise Scientific and Technical Center for Radiation and Chemical Safety and Hygiene of the Federal Medical and Biological Agency of Russia

Moscow, Russia

N. V Vasiliev

Federal State University of Education

Moscow, Russia

References

  1. Браун А.Д., Моженок Т.П. 1987. Неспецифический адаптационный синдром клеточной системы. Л.: Наука.
  2. Дроганова Т.С., Коничев А.С., Петренко Д.Б. и др. 2017. Влияние фторида натрия и фторуксусной кислоты на активность кислой ДНКазы, кислой фосфатазы и спектр растворимых белков гепатопанкреаса живородки речной // Вестн. Москов. гос. областного ун-та. Серия: Естественные науки. № 4. С. 36. https://doi.org/10.18384/2310-7189-2017-4-36-45
  3. Дроганова Т.С., Поликарпова Л.В., Тишина Е.А. и др. 2022. Влияние ионов Zn2+ на активность кислых нуклеаз пресноводных моллюсков // Изв. Российской академии наук. Сер. биол. № 2. C. 219. https://doi.org/10.31857/S1026347022020056
  4. Исуев А.Р., Исмаилова С.И., Магомедов М.М. 2008. Влияние полициклических ароматических углеводородов и полихлорированных бифенилов на созревание икры и эмбрионально-личиночное развитие карпа (Cyprinus сarpio L.) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. № 6. C. 71.
  5. Коцур Д.А., Варакина Ю.И., Сорокина Т.Ю. и др. 2024. Снижение жизнеспособности и изменение соотношения полов у потомства Danio rerio в результате воздействия 2,2',5,5'-тетрахлорбифенила (ПХБ 52) на производителей в преднерестовый период // Биология внутр. вод. Т. 17. № 6. С. 1027. https://doi.org/10.31857/S0320965224060153
  6. Мамбеталиева Ч.Ш. 2009. Источники возникновения полиароматических углеводородов и пути их распространения в объектах окружающей среды и пищевых продуктах (аналитический обзор) // Медицина Кыргызстана. № 3. С. 47.
  7. Уваева Е.И., Шимкович Е.Д. 2017. Биоиндикационное значение популяционных характеристик живородок (Mollusca, Gastropoda, Viviparidae) в водоемах Центрального Полесья // Уч. записки Казан. унта. Серия Естественные науки. Т. 159. № 3. С. 521.
  8. Хочачка П., Сомеро Дж. 1988. Биохимическая адаптация: Пер. с англ. М.: Мир.
  9. Цветков И.Л., Коничев А.С. 2006. Экологическая биохимия гидробионтов. М.: Изд-во МГОУ.
  10. Abdel-Shafy H.I., Mansour M.S.M. 2016. A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: source, environmental impact, effect on human health and remediation // Egyptian J. Petroleum. V. 25. № 1. P. 107. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.03.011
  11. Andersch M.A., Szczypinski A.J. 1947. Use of P-Nitrophenylphosphate as the Substrate in Determination of Serum Acid Phosphatase // Amer. J. of Clinical Pathol. V. 17. I. 7. P. 571. https://doi.org/10.1093/ajcp/17.7_ts.571
  12. Ayala D.C., Morin D., Buckpitt A.R. 2015. Simultaneous quantification of multiple urinary naphthalene metabolites by liquid chromatography tandem mass spectrometry // PLoS ONE. V. 10(4). P. 12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121937
  13. Bhagat J., Ingole B.S., Shyama S.K. 2017. Effects of benzo( k)fluoranthene, a polycyclic aromatic hydrocarbon on DNA damage, lipid peroxidation and oxidative stress in marine gastropod Morula granulate // Chem. and Ecol. V. 33(9). P. 869. https://doi.org/10.1080/02757540.2017.1384470
  14. Brette F., Machado B., Cros C. et al. 2014. Crude oil impairs cardiac excitation-contraction coupling in fish // Science. V. 343(6172). P. 772. https://doi.org/10.1126/science.1242747
  15. da Silva A.Z., Zanette J., Fernando Ferreira J. et al. 2005. Effects of salinity on biomarker responses in Crassostrea rhizophorae (Mollusca, Bivalvia) exposed to diesel oil // Ecotoxicol. Environ. Saf. V. 62(3). P. 376. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2004.12.008
  16. Hazen E.L., Carlisle A.B., Wilson S.G. et al. 2016. Quantifying overlap between the Deepwater Horizon oil spill and predicted bluefin tuna spawning habitat in the Gulf of Mexico // Sci. Rep. V. 22(6). https://doi.org/10.1038/srep33824
  17. Hose J., McGurk M., Marty G. et al. 1996. Sublethal effects of the (Exxon Valdez) oil spill on herring embryos and larvae: morphological, cytogenetic, and histopathological assessments, 1989–1991 // Can. J. Fish and Aquat. Sci. V. 53. № 10. Р. 2355. https://doi.org/10.1139/f96-174
  18. Jewett S.C., Dean T.A., Woodin B.R. et al. 2002. Exposure to hydrocarbons 10 years after the Exxon Valdez oil spill: evidence from cytochrome P4501A expression and biliary FACs in nearshore demersal fishes // Mar. Environ. Res. V. 54(1). Р. 21. https://doi.org/10.1016/s0141-1136(02)00093-4
  19. LeBlanc G.A. 1980. Acute toxicity of priority pollutants to water flea (Daphnia magna) // Bull. Environ. Contam. Toxicol. V. 24(5). P. 684. https://doi.org/10.1007/BF01608174
  20. Livingstone D.R. 1993. Biotechnology and pollution monitoring: use of molecular biomarkers in the aquatic environment // J. Chem. Tech. Biotechnol. V. 57(3). P. 195. https://doi.org/10.1002/jctb.280570302
  21. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. 1951. Protein measurement with Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. V. 193. № 1. P. 265. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6
  22. Mager E.M., Esbaugh A.J., Stieglitz J.D. et al. 2014. Acute embryonic or juvenile exposure to Deepwater Horizon crude oil impairs the swimming performance of mahi-mahi (Coryphaena hippurus) // Environ. Sci. & Technol. V. 48(12). P. 7053. https://doi.org/10.1021/es501628k
  23. Marty G.D., Hose J.E., McGurk M.D. et al. 1997a. Histopathology and cytogenetic evaluation of Pacific herring larvae exposed to petroleum hydrocarbons in the laboratory or in Prince William sound, Alaska, after the Exxon Valdez oil spill // Can. J. Fish and Aquat. Sci. V. 54(8). P. 1846. https://doi.org/10.1139/f97-091
  24. Marty G.D., Short J.W., Dambach D.M. et al. 1997b. Ascites, premature emergence, increased gonadal cell apoptosis, and cytochrome P4501A induction in pink salmon larvae continuously exposed to oil-contaminated gravel during development // Can. J. Zool. V. 75(6). P. 989. https://doi.org/10.1139/z97-120
  25. Narbonne J.F., Garrigues P., Ribera D. et al. 1991. Mixed-function oxygenase enzymes as tools for pollution monitoring: field studies on the French coast of the Mediterranean Sea // Comp. Biochem. Physiol. C., Comp. Pharmacol. Toxicol. V. 100(1–2) P. 37. https://doi.org/10.1016/0742-8413(91)90118-d
  26. Nayak S., Dash S.N., Pati S.S. et al. 2021. Lipid peroxidation and antioxidant levels in Anabas testudineus (Bloch) under naphthalene (PAH) stress // Aquaculture Res. V. 52(11). P. 5739. https://doi.org/10.1111/are.15450
  27. Nelson D., Heuer R.M., Cox G.K et al. 2016. Effects of crude oil on in situ cardiac function in young adult mahi–mahi (Coryphaena hippurus) // Aquat. Toxicol. V. 180. P. 274. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2016.10.012
  28. Norcross B.L., Hose J.E., Frandsen M., Brown E.D. 1996. Distribution, abundance, morphological condition, and cytogenetic abnormalities of larval herring in Prince William Sound, Alaska, following the Exxon Valdez oil spill // Can. J. Fish Aquat. Sci. V. 53. P. 2376. https://doi.org/10.1139/f96-212
  29. Nusetti O., Marcano L., Zapata Vivenes E. et al. 2004. Immunological and antioxidant enzyme responses in the pearl oyster Pinctada imbricata (Mollusca: Pteridae) exposed to sublethal levels of fuel oil № 6 // Interciencia. V. 29. P. 324–328 + 291.
  30. Onyena A.P., Manohar C.S., Nkwoji J.A. et al. 2024. Characterization of the molecular differential responses in marine benthic macroinvertebrates exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons // Aquat. Ecol. V. 58. P. 263. https://doi.org/10.1007/s10452-023-10064-4
  31. Osman G., Galal M., Abul-Ezz A. et al. 2017. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHS) accumulation and histopathological biomarkers in gills and mantle of Lanistes carinatus (Molluscs, Ampullariidae) to assess crude oil toxicity // Punjab Univ. J. Zool. V. 32(1). Р. 39.
  32. Pajaro-Castro N., Caballero-Gallardo K., Olivero-Verbel J. 2017. Toxicity of naphthalene and benzene on Tribolium castaneum Herbst // Int. J. Environ. Res. and Publ. Health. V. 14(6). № 667. https://doi.org/10.3390/ijerph14060667
  33. Parra-Luna M., Martin-Pozo L., Hidalgo F., Zafra-Gomez A. 2020. Common sea urchin (Paracentrotus lividus) and sea cucumber of the genus Holothuria as bioindicators of pollution in the study of chemical contaminants in aquatic media. A revision // Ecol. Indicators. V. 113. № 106185. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106185
  34. Rummel A.M., Trosko J.E., Wilson M.R., Upham B.L. 1999. Polycyclic aromatic hydrocarbons with bay-like regions inhibited gap functional intercellular communication and stimulated MAPK activity // Toxicological Sciences: an official journal of the Society of Toxicology. V. 49(2). P. 232. https://doi.org/10.1093/toxsci/49.2.232
  35. Schaeffer D.J. 1993. Planarians as a model system for in vivo tumorigenesis studies // Ecotoxicol. and Environ. Safety. V. 25. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1006/eesa.1993.1001
  36. Stieglitz J.D., Mager E.M., Hoenig R.H. et al. 2016. Impacts of Deepwater Horizon crude oil exposure on adult mahimahi (Coryphaena hippurus) swim performance // Environ. Toxicol. Chem. V. 35(10). Р. 2613. https://doi.org/10.1002/etc.3436
  37. Willett K.L., Wilson C., Thomsen J., Porter W. 2000. Evidence for and against the presence of polynuclear aromatic hydrocarbon and 2,3,7,8-tetrachloro-p-dioxin binding proteins in the marine mussels, Bathymodiolus and Modiolus modiolus // Aquat. Toxicol. V. 48. P. 51. https://doi.org/10.1016/S0166-445X(99)00025-9
  38. Yancheva V., Velcheva I., Iliev I. et al. 2020. Histochemical and biochemical alterations in zebra mussel Dreissena polymoprha (Pallas, 1771) after cadmium and polyaromatic hydrocarbons exposure // Acta Zool. Bulgarica. V. 15. P. 155.
  39. Yu H. 2002. Environmental carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons: photochemistry and phototoxicity // J. Environ. Sci. Health. C. Environ. Carcinog. Ecotoxicol. Rev. V. 20(2). P. 149. https://doi.org/10.1081/GNC-120016203

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».