Актуальність дослідження зумовлена впливом важких металів на гідроекосистеми внаслідок зростання антропогенного навантаження. Зокрема, інтенсивне надходження іонів кобальту з промисловими стічними водами спричиняє перевищення їхніх безпечних концентрацій у локальних водоймах. Незважаючи на те, що кобальт є есенціальним мікроелементом, дія його підвищених доз чинить токсичний ефект на біоту, індукуючи дестабілізацію ліпідного профілю, розвиток оксидативного стресу та порушення функціонування антиоксидантної системи. Важкі метали здатні накопичуватися в тканинах риб і провокувати системні патофізіологічні зміни, тому комплексне дослідження компенсаторних реакцій та біохімічних маркерів риб за умов інтоксикації кобальтом є необхідним для з’ясування фундаментальних механізмів метаболічної адаптації водних організмів.
Наукова новизна та теоретичне значення дослідження полягають у тому, що вперше:
– встановлено закономірності перебудови ліпідного складу, інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів та функціонування антиоксидантної системи у карася та щуки за дії іонів кобальту. Доведено, що вища екологічна резистентність карася корелює з меншою кількістю вірогідних відхилень у ліпідному складі та більш стабільною роботою антиоксидантної системи порівняно з щукою;
– охарактеризовано систему «ліпіди – пероксидне окиснення ліпідів – антиоксидантний захист», що дозволяє описати механізм токсичності Co²⁺ як єдиний процес;
– з’ясовано, що головними мішенями пероксидного окиснення ліпідів виступають поліненасичені жирні кислоти: докозагексаєнова у карася та ейкозапентаєнова у щуки, що призводить до їх виснаження та зниження харчової цінності рибної продукції;
– доведено, що в умовах стресу пул неестерифікованих жирних кислот поповнюється переважно за рахунок деструктивного фосфоліпазного гідролізу структурних мембранних фосфоліпідів, а не шляхом класичного ліполізу резервних триацилгліцеролів;
– розширено уявлення про функціонування антиоксидантної та детоксикаційної систем риб за умов хронічного токсичного навантаження.
Практичне значення полягає у тому, що згадані вище показники можуть слугувати чутливими біомаркерами оксидативного стресу у риб та використовуватися у системах біомоніторингу водного середовища. Результати дослідження доцільно використовувати у практиці рибного господарства для оцінки фізіологічного стану риб та моделювання наслідків антропогенної трансформації середовища на їх метаболічні процеси і продуктивність. Виявлені зміни жирнокислотного складу можуть бути враховані при оцінці харчової та біологічної цінності рибної продукції за дії кобальту. Встановлені механізми взаємозв’язку між процесами пероксидного окиснення ліпідів, перебудовою жирнокислотного складу та активністю антиоксидантної системи можуть бути корисні у подальших експериментальних дослідженнях для оцінки дії інших екотоксикантів та пошуку ефективних шляхів корекції оксидативного стресу.
Результати роботи також можуть бути впроваджені у навчальний процес при викладанні дисциплін «Біохімія», «Гідробіологія», «Водна токсикологія», «Експериментальна екологія», «Екологічний моніторинг» для здобувачів закладів вищої освіти природничих спеціальностей.
У першому розділі дисертації здійснено теоретичне узагальнення наукових даних щодо біологічної ролі кобальту та його впливу на гідробіонтів. На основі аналізу фахової літератури охарактеризовано вплив важких металів на ліпідний обмін та механізми розвитку окисного стресу.
У другому розділі дисертації наведено загальну схему експериментального дослідження та охарактеризовано використанні біохімічні та аналітичні методи.
У третьому, четвертому, п’ятому та шостому розділах викладено результати дослідження і аналіз впливу підвищених концентрацій іонів кобальту на процеси його накопичення у зябрах, печінці та м’язах карася і щуки, зміни загального вмісту ліпідів, фракційного складу неполярних ліпідів, фосфоліпідів і жирних кислот, показники стану антиоксидантної системи та пероксидного окиснення ліпідів, що може використовуватися для оцінки стану організму риб.
У роботі підтверджено перспективність використання біохімічних маркерів (фракцій холестеролу, фосфатидилхоліну, сфінгомієліну, фосфатидилетаноламіну, поліненасичених жирних кислот, вмісту глутатіону, активності глутатіон-S-трансферази та інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів) для оцінки токсикологічного статусу водних екосистем. Доведено, що щука виступає чутливими біоіндикатором ранніх стадій забруднення водойм кобальтом, тоді як карась є репрезентативним видом для оцінки загального адаптаційного потенціалу іхтіофауни за умов хронічного навантаження.
