HEAVY METALS AND STRUCTURE OF TESTES AND UTERUS OF APODEMUS FLAVICOLLIS FROM AREA OF NUCLEAR POWER STATION
1Jančová, A., 2Massányi, P., 3Drábeková, J.
1Katedra zoológie a antropológie, UKF, Nábrežie Mládeže 91, 949 01 Nitra, [email protected]
2Katedra fyziológie živočíchov, SPU, Tr. A. Hlinku 2, 949 01 Nitra
3Katedra matematiky, SPU, Tr. A. Hlinku 2, 949 01 Nitra
Abstract
In testes and uterus of individuals Apodemus flavicollis coming from vicinity of nuclear power station Mochovce there was an AAS method used to discover relatively low average concentrations of Cu, Fe, Mn, Zn and Cd. Copper, zinc and cadmium were accumulated in higher level in testes when compared with uterus. The levels of iron and manganese were higher in uterus.
Microscopically picture of testes showed normally formed structures without pathological changes, what was also confirmed by quantitative morphometric analysis. Relative volume of epithelium of Apodemus flavicollis is 67.552 %, lumen was 24.688 % and stroma 7.760 %. The tubular diameter was 142.5 µm. An average number of sperm elements on the surface of the sample 10 000 µm2 was 90.53.
In the yellow-necked mouse the relative volume of the endometrium is 61.5045 % and of the myometrium 38.4955 %, the stroma forms the highest relative volume (83.515%). The relative volume of surface epithelium is 13.651% and glandular epithelium forms 2.834%. The results of analysis indicate that vicinity of nuclear power station Mochovce is not highly contaminated with heavy metals and it is not risky for health condition of small mammals.
Key words: heavy metals, cadmium, copper, iron, manganese, zinc, Apodemus flavicollis, testes, uterus
Úvod
Účinky ťažkých kovov na drobné cicavce boli študované v rozličných situáciách. Laboratórne experimenty realizovali KRAMÁROVÁ et al. (2000), LUKÁČ et al. (2004). Jedince z prostredia so silným priemyselným znečistením analyzovali GDULA-ARGASIŃSKA et al. (2004), DAMEK-POPRAWA & SAWICKA-KAPUSTA (2004), JANČOVÁ et al. (2006). Množstvo prác je zo sídelných aglomerácií, pre ktoré je charakteristická vysoká záťaž emisiami z dopravy (IERADI et al., 1996; KOMARNICKI, 2000).
Pre lepšie poznanie a pochopenie vplyvu ťažkých kovov na biologické systémy je potrebné získať čo najviac informácií o ich pohyblivosti a akumulácii v konkrétnych ekosystémoch. Dôležitou súčasťou skúmania vplyvu emisií na živočíšny organizmus je aj patologicko-anatomické a histologické posúdenie zmien parenchymatóznych orgánov (GÁLOVÁ et al., 2001).Najmä obličky, pečeň a pohlavné orgány, sú mimoriadne senzitívne a už pri určitej záťaži a nízkej toxicite vykazujú štruktúrne zmeny alebo funkčné poruchy. Cieľom práce je zistiť koncentrácie ťažkých kovov v orgánoch Apodemus flavicollis a vykonať kvantitatívnu analýzu mikroskopickej štruktúry semenníkov a maternice.
Materiál a metodika
Analyzované vzorky boli odobraté zo semenníkov a maternice ryšavky žltohrdlej (Apodemus flavicollis, Rodentia). Jedince boli získané pomocou teriologických metód z lesného prostredia v blízkosti Jadrovej elektrárne Mochovce. Boli adultné, v dobrej telesnej kondícii a neboli pozorované žiadne chorobné procesy ani patologicko-anatomické zmeny. Koncentrácie Cu, Fe, Mn, Zn a Cd boli stanovené pomocou metódy atómovej absorpčnej spektrofotometrie. Koncentrácie jednotlivých prvkov boli prepočítané a vyjadrené v mg.kg-1. Histologické preparáty boli zhodnotené subjektívne a následne kvantitatívne pomocou mikrofotografií, s využitím morfometrických metód (UHRÍN & KULÍŠEK, 1980). V semenníkoch sme zhodnotili relatívny objem (%) semenotvorného epitelu, lumenu a intersticiálneho väziva, priemer semenotvorných kanálikov a počet spermatogénnych elementov na jednotke plochy. V maternici sme kvantifikovali relatívny objem (%) endometria a myometria a v endometriu relatívny objem (%) epitelu, žliaz a väziva.
Zo získaných kvantitatívnych hodnôt sme vypočítali základné variačno-štatistické ukazovatele a určili korelačné koeficienty.
Výsledky
Koncentrácia medi, železa, mangánu, zinku a kadmia v semenníkoch a maternici
Apodemus flavicollis z oblasti Jadrovej elektrárne Mochovce je uvedená v tab. 1. Najvyššie
hladiny akumulácie boli zistené pri železe. Koncentrácie kadmia a mangánu boli nízke. Meď, zinok a kadmium sa vo väčšej miere akumulovali v semenníkoch v porovnaní s maternicou. Hladiny železa a mangánu boli vyššie v maternici.
Subjektívnym posúdením mikroskopických preparátov semenníkov A. flavicollis sme pozorovali normálne utváraný semenotvorný epitel, obsahujúci všetky vývojové štádiá pohlavných buniek. Kanáliky boli oválne, na ich stenách neboli pozorované žiadne zmeny.
Tab. 1 Koncentrácia vybraných prvkov v semenníkoch a v maternici A. flavicollis
Prvok Orgán Cu (mg.kg-1) Fe (mg.kg-1) Mn (mg.kg-1) Zn (mg.kg-1) Cd (mg.kg-1) Semenníky sd min max med 3,9413 3,4672 0,0440 8,4870 3,6170 239,2250 80,6869 168,6000 355,0000 216,6500 0,0013 0,0005 0,0010 0,0020 0,0010 77,4903 72,2332 39,6300 185,800 42,2655 0,0090 0,0034 0,0040 0,0110 0,0105 Maternica sd min max med 0,0077 0,0015 0,0060 0,0090 0,0080 471,7333 287,8126 221,8000 786,4000 407,0000 0,0103 0,0162 0,0010 0,0290 0,0010 51,6000 27,7230 29,4500 82,6900 42,6600 0,0077 0,0015 0,0060 0,0090 0,0080
x - priemerná hodnota; sd - smerodajná odchýlka; min – minimálna nameraná hodnota; max – maximálna nameraná hodnota; med – medián
Priestor medzi kanálikmi vypĺňalo úzke intersticiálne tkanivo, v ktorom sa nachádzali krvné cievy rôznej veľkosti. V semenníku A. flavicollis je zárodočný epitel zastúpený 67,552 %, lumen 24,688 % a väzivo 7,760 % (tab. 2).Priemer semenotvorných kanálikov bol 142,5 µm. Priemerný počet spermatogénnych elementov na ploche preparátu 10 000 µm2 bol
Tab. 2 Relatívny objem zárodočného epitelu, väziva a lumenu v semenníkoch A. flavicollis x ±s v% Epitel (%) 76,903 4,912 6,389 Väzivo (%) 8,311 1,573 18,909 Lumen (%) 14,786 5,985 40,434 Priemer kanálika (µm) 142,500 30,525 22,569 x – priemer, ±s – smerodajná odchýlka, v% - variačný koeficient
Zaznamenali sme silný negatívny korelačný vzťah medzi relatívnym objemom zárodočného epitelu a lumenom kanálikov A. flavicollis (-0,904). Znamená to, že zväčšovaním objemu epitelu sa zmenšuje objem lumenu. Epitel a väzivo sú v silnom negatívnom vzťahu a lumen s väzivom v slabom pozitívnom korelačnom vzťahu (tab. 3).
Tab. 3 Korelačné koeficienty medzi epitelom, lumenom, väzivom a priemerom kanálikov semenníkov A. flavicollis
Epitel Lumen Väzivo ∅ kanálika
Epitel 1,000 -0,904 -0,591 0,758
Lumen 1,000 0,191 -0,564
Väzivo 1,000 -0,677
∅ kanálika 1,000
Medzi priemerom lumenu kanálika a zárodočným epitelom A. flavicollis existuje silná pozitívna korelačná závislosť (0,758). Medzi priemerom kanálika a väzivom je silný negatívny vzťah (-0,677), čiže zvýšením priemeru kanálika sa podstatne zníži jeho väzivo. Silne negatívne závislý je vzťah medzi priemerom kanálika semenníka a jeho lumenom (0,564), zvýšením priemeru sa zníži jeho lumen.
Tab. 4 Percentuálne zastúpenie hlavných zložiek maternice A. flavicollis
x ±s v% Endometrium (%) Myometrium (%) 61,5045 38,4955 7,172 7,172 11,661 18,631 Epitel endometria (%) Žľazy endometria (%) Väzivo endometria (%) 13,651 2,834 83,515 4,875 1,121 5,996 35,710 39,572 7,179 x – priemer, ±s – smerodajná odchýlka, v% - variačný koeficient
Stenu maternice tvorilo normálne formované endometrium a myometrium. Na povrchu
endometria sa nachádzal povrchový epitel. V riedkom väzive sa vyskytovali maternicové
žľazy. Endometrium tvorilo 61,5045 % a myometrium 38,4955 % (tab. 4). V endometriu sme rozlíšili tri zložky: povrchový epitel, väzivo a žľazy. Najvýraznejšie zastúpenie malo väzivo (83,515%), nasledoval epitel (13,651%) a najnižší podiel mali žľazy (2,834%).
Diskusia
Hladiny kovov, ktoré boli zistené v samčích aj samičích pohlavných orgánoch Apodemus
flavicollis sú pomerne nízke. Stopové množstvá vysoko rizikového prvku kadmia (0,0090
mg.kg-1; 0077 mg.kg-1) svedčia o nízkej kontaminácii oblasti týmto xenobiotikom.
V orgánoch a v tele drobných zemných cicavcov rodov Apodemus, Clethrionomys,
Microtus, Peromyscus sa priemerné koncentrácie Zn pohybujú v intervale 22,1 – 309 mg.kg-1
a priemerné koncentrácie Cu v intervale 0,4 – 23,7 mg.kg-1 (ŠUMBERA et al., 2003). Priemerná koncentrácia Zn v semenníkoch (77,4903 mg.kg-1) a aj v maternici (51,600 mg.kg-1) ryšavky žltohrdlej sa nachádza v blízkosti spodnej hranice publikovaného intervalu. Koncentrácia Cu v semenníkoch dosiahla opäť nízku hodnotu (3,9413 mg.kg-1) a v maternici to bolo len
stopové množstvo (0,0077 mg.kg-1). V oblasti so silne narušenými zložkami životného prostredia boli v semenníkoch a v maternici A. flavicollis zistené vyššie hladiny Fe (259,143 mg.kg-1; 618,5 mg.kg-1) a aj Mn (0,171 mg.kg-1; 2,272 mg.kg-1) (JANČOVÁ et al., 2006).
Mikroskopický obraz semenníkov a maternice ukázal neporušené štruktúry. Neboli pozorované žiadne patologické procesy a kvantitatívne ukazovatele korešpondujú s prácami viacerých autorov.
BÁBIKOVÁ et al. (2006) pre potkany línie Wistar uvádzajú, že semenotvorný epitel tvoril 72,50 %, lúmen kanálika 11,49 % a inresticiálne väzivo 16,03 %. Podľa TOMANA et al. (2006) je relatívny objem semenotvorného epitelu potkanov 77,49 %, myší 79,95 % a chrčkov 72,48 %. Relatívny objem semenotvorného epitelu laboratórnych myší je 89,13 %, interstícium 10,87 % a priemer kanálikov 272,06 µm (LUKÁČ et al., 2006). MASSÁNYI et al. (1997) uvádzajú, že počas roku sa relatívny objem semenotvorného epitelu zajaca poľného pohyboval v rozmedzí 57,34 - 73,38 %, väziva od 6,33% do 34,03% a lumenu od 8,63 % do 24,16 %, v závislosti od mesiaca (sezóny), t.j. pohlavnej aktivity.
Priemer semenotvorných kanálikov chrčkov je 166,24 µm (TOMAN et al., 2006), holandských králikov 196 – 206 µm (PAUFLER & FOOTE, 1969), potkana 253,6 µm (MASSÁNYI et al., 1991), králika 118,69 µm (TOMAN, 1994). Z toho vyplýva, že priemer
výrazne kolíše v závislosti od druhu, ale že existuje i veľká vnútrodruhová variabilita. V epiteli lišiaka obyčajného sa nachádza v priemere 49,37 ± 6,73 spermatogénnych buniek na 10 000 µm2 (M
ASSÁNYI et al., 1996b).
MASSÁNYI (1996a) zistil u králikov nasledujúce zastúpenie: endometrium 48,73 % a myometrium 51,27 %. Epitel endometria predstavoval 5,87 %, žľazy 5,78 % a väzivo 88,35
%. U zajaca poľného endometrium formuje stenu maternice v rozmedzí 22,86 % - 43,05 % a
myometrium 56,95 % - 77,14 % (MASSÁNYI &TOMAN, 1997). Analýza endometria ukázala, že povrchový epitel sa pohybuje v rozmedzí 3,06 - 9,45 %, žľazový epitel 8,55 - 35,4 % a najvýraznejšie je zastúpené väzivo tvoriace 61,32 - 88,39 % relatívneho objemu endometria.
Záver
V semenníkoch a maternici jedincov Apodemus flavicollis pochádzajúcich z okolia Jadrovej elektrárne Mochovce boli pomocou metódy AAS zistené pomerne nízke priemerné koncentrácie Cu, Fe, Mn, Zn a Cd. Meď, zinok a kadmium sa vo väčšej miere akumulovali v semenníkoch v porovnaní s maternicou. Hladiny železa a mangánu boli vyššie v maternici. Mikroskopický obraz semenníkov aj maternice ukázal normálne formované štruktúry, bez patologických zmien, čo potvrdila i kvantitatívna morfometrická analýza.
Výsledky analýz naznačujú, že okolie Jadrovej elektrárne Mochovce nie je vysoko kontaminované ťažkými kovmi a nie je zdravotne rizikové pre drobné cicavce.
Poďakovanie
Práca bola finančne podporená grantovým projektom VEGA 1/2364/05 a CGA VI/2/2006.
Literatúra
BÁBIKOVÁ, L., TOMAN, R., HLUCHÝ, S., MASSÁNYI, P., LUKÁČ, N., GOLIAN, J., ŠIŠKA, B.,
2006: Rizikové faktory potravového reťazca. SPU Nitra, 42 – 44.
DAMEK-POPRAWA,M.,SAWICKA-KAPUSTA,K., 2004: Environmental Research 96, 72 – 78.
GÁLOVÁ, J., UHRÍN, V., PIVKO, J., PAVLÍK, V., GALLO, M., 2001: Zb. prác z medzinárodnej
vedeckej konf. „Rizikové faktory potravového reťazca“. SPU Nitra, s. 34-36.
GDULA-ARGASIŃSKA, J., APPLETON, J., SAWICKA-KAPUSTA, K., SPENCE, B., 2004:
Environmental Pollution 131, 71 – 79.
IERADI, L.A., CRISTALDI, M., MASCANZONI, D., CARDARELLI, E., GROSSI, R., CAMPANELLA,
L., 1996: Environmental Pollution 92, 3, 323 – 328.
JANČOVÁ, A., MASSÁNYI, P., NAĎ, P., KORÉNEKOVÁ, B., SKALICKÁ, M., DRÁBEKOVÁ, J.,
BALÁŽ,I., 2006: Ekológia 25, 1, 19 – 26.
KOMARNICKI, G.J.K., 2000: Chemosphere 41, 1593 – 1602.
KRAMÁROVÁ, M., MASSÁNYI, P., RENON, P., TOMAN, R., KOVÁČIK, J., 2000: Slov. Vet. čas.,
25, 2: 108 – 110.
LUKÁČ, N., BÁRDOS, L., MASSÁNYI, P., KRAMÁROVÁ, M., BULLA, J., TOMAN, R., STAWARZ,
LUKÁČ, N., MASSÁNYI, P., TOMAN, R., SLÁDEČKA, A., 2004: Rizikové faktory potravového reťazca IV. Nitra: SPU, s. 155 – 159.
MASSÁNYI,P., 1996a: VŠP Nitra, 70.
MASSÁNYI, P., HLUCHÝ, S., LUKÁČ, N., SLAMEČKA, J., JURČÍK, R., 1996b: Chov zveri
v meniacich sa spoločenských a ekologických podmienkach. Nitra VÚŽV, s. 259 - 261.
MASSÁNYI, P., JANOVIČOVÁ, O., BAKITOVÁ, Ľ., PAŠKA, J., TOMAN, R., 1991: Poľnohospodárstvo,
37, 9 - 10, s. 830 - 848.
MASSÁNYI, P., LUKÁČ, N., HLUCHÝ, S., SLAMEČKA, J., JURČÍK, R., 1997: Acta Sc. Nat. Brno,
31, 3 - 4, s. 60 - 66.
MASSÁNYI,P.,TOMAN,R., 1997: Záverečná správa, VÚŽV Nitra.
PAUFLER,S.K.,FOOTE,R.H., 1969: J. Reprod. Fert., 19, 309 – 319.
ŠUMBERA,R.,BARUŠ,V.,TENORA,F., 2003: Folia Zool. 52, 2: 149 – 153.
TOMAN,R., 1994: DDP, VŠP, Nitra, 153s.
TOMAN,R.,MASSÁNYI,P.,LUKÁČ,N.,BÁBIKOVÁ,L.,CAPCAROVÁ,M., 2006: Rizikové faktory potravového
reťazca. SPU Nitra, 311 – 317.
UHRÍN,V.,KULÍŠEK, V., 1980: Živočíšna výroba, 25,s. 935-942.
Kontaktná adresa: RNDr. Alena Jančová, PhD., Katedra zoológie a antropológie, Nábrežie Mládeže 91, FPV UKF, 949 01 Nitra
INDUKCIA ESTRU OVIEC KOMBINÁCIOU FLUOROGESTÓN ACETÁTU A