Histopatološke spremembe v škrgah, jetrih, ledvicah in mišicah Ictalurus Punctatus, zbranih iz onesnaženih območij rek

edmund.chen@wecistanche.com

CISTANCHE BO IZBOLJŠAL DELOVANJE LEDVIC/LEDVIC

Povzetek

Neobdelane odpadne vode in industrijski odpadki iz mesta Faisalabad se odvajajo v reko Chenab skozi glavni odtok Chakbandi (CMD). Ta projekt je načrtovan za raziskovanje učinkov tega onesnaženja sladke vode na telo rib Ictalurus punctatus. Vzorci te vrste rib so bili zbrani gorvodno in dolvodno od vhoda CMD v reko Chenab. ribje škrge, jetra,ledvicain mišice iz dorzolateralnih predelov rib so bile podvržene histopatologiji. Za kontrolo so bile uporabljene gojene ribe in ribe iz gorvodnih območij. Ribe, zbrane iz onesnaženih poskusnih mest, so pokazale znatne poškodbe izbranih organov. Škržna tkiva so pokazala nenormalnost v obliki dviga primarnega epitelija, fuzije, vakuolizacije, hipertrofije in nekroze. Medtem ko so jetrna tkiva podvržena degeneraciji hepatocitov, nekrozi, mitohondrijskim zrnatim hepatocitom in sinusoidni dilataciji.Ledvicatkiva kažejo na povečan bowmen prostor in zožene glomerule ter degenerirane nefrone. V mišičnih tkivih rib iz onesnaženih območij so opazili edem, nekrozo in atrofijo. Ribe iz gorvodnega območja so pokazale zraščene škržne lamele, infiltracijo vnetnih celic, hipertrofijo in vakuolacijo v hepatocitih.Ledvicatkivih je pokazala prisotnost jedrnih tubularnih celic, destruktivnihledvičnatubulih, krvavitev in nekroza na tubulnem epiteliju. Intramiofibrilne prostore so opazili tudi v mišicah. Vzorci kontrolnih rib niso pokazali sprememb v škrgah, jetrih,ledvica, in mišice. Ta študija je pokazala močno povezavo med stopnjo poškodbe tkiva in onesnaženostjo okolja. Sedanje ugotovitve prav tako prisilijo k globalnim opozorilom, da zaščitimo svoja vodna telesa in ribe, da rešimo človeško populacijo.

Ključne besede:ledvično tkivo;ledvice;ledvični tubuli;ledvična telesca;ledvična

1. Uvod

Voda je onesnažena zaradi komunalnih in industrijskih odpadkov. V Pakistanu ima dostop do čiste pitne vode v urbanih območjih 56 odstotkov prebivalcev, na podeželju pa 45 odstotkov (Farooq et al., 2008). V Pakistanu je bilo površinskim vodam dodanih približno 2000 milijonov galon odpadne vode na dan (Martin et al., 2006). V Pakistanu je registriranih približno 6634 industrij, od katerih jih 1228 velja za izjemno onesnažene. Reka Chenab sprejema onesnaževala v obliki odplak in industrijskih odpadkov iz različnih okrožij in okolice skozi različne odtoke. Mesto Faisalabad dodaja kanalizacijo in industrijske odpadke v reko Chenab prek CMD. Onesnaženje neposredno posreduje ljudem bolezni, kot so bolezni dihal, driska, kardiovaskularne in nevrološke bolezni (Ullah et al., 2014). S hranjenjem z onesnaženo hrano se škodljive snovi biološko kopičijo v prehranski verigi (Kim et al., 2016). Te kemikalije preko prehranjevalne verige dosežejo ljudi in vodijo do biomagnifikacije. Som je okrasna riba z visoko kakovostjo hrane, vrednostjo in tudi dober vir vitamina D (Miller in Mitchell, 2009). Somi živijo na dnu in najraje živijo na peščenih in prodnatih tleh. Histološke variacije delujejo kot biomarker kontaminacije sladke vode. Neposredne in posredne učinke na živalska tkiva je mogoče določiti s histopatologijo (Paithane et al., 2012; Schwaiger et al., 2004). Ta projekt je bil načrtovan za oceno učinkov onesnaženosti sladke vode na mišice, škrge,ledvice, in jetra Ictalurus punctatus s histopatologijo.

CISTANCHE BO IZBOLJŠAL LEVIČNE/LEDVIČNE BOLEZNI

2. Material in metode

2.1. Nabava rib

Glavni odtok Chakbandi (CMD) dodaja velike količine strupenih kemikalij iz različnih industrij in kanalizacijskih odpadkov v vodnjak reke Chenab, ki zadostuje za zmanjšanje produktivnosti vode s spreminjanjem parametrov kakovosti vode, potrebnih za rast vodne flore in favne. Ribe so bile ulovljene iz reke Chenab v Pakistanu v njeni dolžini 30 km gorvodno do odlagališča odpadkov CMD in 30 km dolvodno proti Head Trimu na zemljepisni širini 31,570 stopinje S in zemljepisni dolžini 72,534 stopinje E. Vzorce somov je na teh območjih (04 mesta) pobral z uporabo zabodnih mrež. Ribe za nadzor so bile zbrane v ribji valilnici Muzafarghar. Ti primerki so bili pripeljani v raziskovalni laboratorij, Oddelek za zoologijo,

2.2. Vzorčenje vode

Vzorce vode smo zbrali z vsakega mesta nabiranja rib v 1,5L polietilenske steklenice za vodo s pomočjo vzorčevalnika vode. Ti vzorci vode so bili prepeljani v ribiški raziskovalni laboratorij in v 24 urah analizirani na izbrane težke kovine (Boyd, 1981). Koncentracija kovin je bila zaznana s kovinskimi kompleti (Spectroquant Analysis System, Merck) in z uporabo atomskega absorpcijskega spektrofotometra z dušikovim oksidom/acetilenom (serija 2000, High-Technologies Corporation, Chiyoda, Tokio, Japonska).

2.3. Histopatologija

Za histopatologijo je bil sprejet naslednji postopek (Sultana et al., 2016). škrge, jetra,ledvica, so bila mišična tkiva fiksirana v serumu 4-6 ur. Raztopina za fiksiranje je bila sestavljena iz absolutnega alkohola, formaldehida in ledocetne kisline v razmerju (60 ml: 30 ml: 10 ml). Po fiksaciji so bile rezine tkiva označene in izpostavljene dehidraciji v alkoholnih naraščajočih stopnjah. Tkiva smo očistili in vložili v kalupe s parafinskim voskom za 45 do 60 minut pri 58 stopinjah v pečici. Mehurčki so bili odstranjeni in voščeni bloki z vdelanimi tkivi so bili zamrznjeni za strjevanje. Tkiva so bila z mikrotomom razrezana na 25-mikronske rezine. Odseke smo čez noč postavili v pečico pri 37 stopinjah. Tkiva so bila obarvana z barvilom s hematoksilinom in kontrastno obarvana z eozinom. Ti odseki so bili nameščeni s kanadskim balzamom, pokrovno stekelce pa je bilo nameščeno na objektnih stekelcih in postavljeno v inkubator za eno noč. Predmetna stekelca smo pregledali pod mikroskopom in fotografirali pri 10X-60X. Histopatološke spremembe so opazili s primerjavo s kontrolo in nedavno literaturo.

CISTANCHE BO IZBOLJŠAL OKUŽBO LEDVIC/LEDVIC

3. Rezultati in razprava

Ugotovljeno je bilo, da so vsi parametri kakovosti vode, analizirani dolvodno CMD, dovolj višji od dovoljenih meja, ki jih je opredelila WHO (2013) (tabela 1). Poskusni primerki so pokazali več sprememb na škrgah, jetrih,ledvicain strukturo mišic. Škrge delujejo kot ovira pred toksini, zmanjšujejo vnos toksinov in njihovo povečanje v drugih organih. Zaradi rednega stika z vodo so škrge neposredno izpostavljene onesnaženju. Vzorci somov, zbrani iz reke Chenab dolvodno CMD, so pokazali zlitje sekundarnih lamel, vakuolizacijo in hipertrofijo v škrgah (slika 1). Med dvigovanjem primarnega epitelija (slika 2) in spojenih škržnih lamel so opazili infiltracijo vnetnih celic in hipertrofijo pri somih, zbranih iz reke Chenab gorvodno do vhoda v CMD (slika 3). Kontrolni vzorec Ictalurus punctatus je pokazal normalno histologijo škrg, kar kaže na primarne lamele škrg, ki so sestavljene iz sluznice, epitelija in škržnega loka (slika 4) ter škržnega epitelija, sestavljenega iz epitelijskih celic (slika 5). Krvne kapilare in stebričaste celice so bile prav tako vidne kot normalne v sekundarnih lamelah (slika 6).

Jetra so glavni organ, ki opravlja presnovne funkcije. Težke kovine se kopičijo v jetrih in v njih povzročajo različne anomalije. Histopatologija jeter spodnjega vzorca je pokazala degeneracijo hepatocitov in povečano število mitohondrijev (slika 7). Ista tkiva so pokazala nekrozo in sinusoidno dilatacijo (slika 8). Vakuolizacijo v hepatocitih so opazili tudi pri vzorcih somov, zbranih gorvodno do vhoda CMD v reko Chenab (slika 9). Vzorci kontrolnih rib so pokazali normalne hepatocite, jetrne arterije in žolčne kanale z izrazitimi lobuli (slika 10).Ledviceimajo pomembno vlogo pri izločanju in homeostazi. vendarledvicatkiva soma, zbrana dolvodno od CMD, so pokazala povečan prostor za strelce in zožen glomerul (slika 11).Ledvicatkiva zgornjih vzorcev so pokazala jedrske tubularne celice in destruktivneledvičnatubule (Slika 12) in krvavitev (Slika 13). Kontrolni vzorec je pokazal normalne nefrone z normalnimiledvičnatelesca, normalne Bowmenove kapilare, ki obdajajo glomerul in tvorijo normalne glomerulne snope (slika 14).

je lahko posledica povečane encimske respiratorne aktivnosti. Podobnost v rezultatih so ugotovili Vasanthi et al. (2013) v primeru Magill cephalus zaradi onesnaženja s težkimi kovinami v estuariju Ennore. Skladnost rezultatov so ugotovili Marchand et al. (2012), Rajeshkumar et al. (2015) in Sina et al. (2015). Paralelizem v rezultatih so ugotovili Abdel-Moneim et al. (2012) ohišje obvestil Orechomius. Poudaril je, da je prišlo do vakuolizacije hepatocitov in nekroze v parenhimskih tkivih zaradi kontaminirane vode s težkimi kovinami treh različnih lokacij namakanja Al-Hassa. Vnetje poslabša pretok portalne venske krvi, kar lahko privede do dilatacije sinusoida.

Histopatologijaledvicapokazala nekrozo na tubulnem epiteliju, destruktivnoledvičnatubuli, krvavitev, povečan bowmen prostor in zožen glomerul. O podobni študiji sta poročala tudi Camargo in Martinez (2007) v primeru prochliodus lineatus zaradi antropogenih dejavnosti kmetijskih, industrijskih in gospodinjskih odplak v potok Apertados. Nekroza tubularnega epitelija je lahko posledica toksina, poškodbe in okužbe, ki je povzročila neregulirano celično smrt. Podobne rezultate so dobili Sarasquete et al. (2003) v primeru Mugil in Barbus. Poudarili so, da je krčenje glomerulov in dvig prostora kapsule Bowman nastalo zaradi naključnega izpusta lindana v reko Barbate. Dhevakrishnan in Zaman (2012) v primeru L. Rohita sta poudarila, da degeneracija vledvičnatubulih, nekrozo in degeneracijo glomerula je povzročila neobdelana industrijska voda, medtem ko je krvavitev lahko povzročena zaradi malformacijeledvičnaarterijo ali že obstoječoledvičnatumorji. Študijo je opisal Mohamed (2009) v primeru Tilapia zillii in Solea Vulgaris, ki je opazil degeneracijo v ledvičnih tubulih, krvavitev, nekrozo v žariščnem območju in atrofijo v glomerulih, ki so jih povzročili kmetijski, industrijski in gospodinjski odpadki, izpuščeni v jezero Qarun leta Egipt. O podobnih ugotovitvah je poročal tudi Yokote (1982) v primeru Cyprinus Carpio, ko je bil izpostavljen odplakam.

CISTANCHE BO IZBOLJŠAL LEDVIČNE/LEDVIČNE BOLEČINE

V teh študijah je mišično tkivo soma pokazalo intramiofibrilni prostor, degeneracijo, edem, nekrozo in atrofijo v mišicah. O podobnih anomalijah sta poročala tudi El-Shebly in Elbaghdady (2011) pri intenzivni tilapiji nohtov, kjer sta izpostavila žariščna področja nekroze, atrofije in vakuolarne degeneracije v mišičnem snopu zaradi onesnaženja reke Nil z nafto. Zadebelitev in ločitev mišičnega snopa z notranjim edemom, vakuolno degeneracijo, atrofijo in žariščnim območjem nekroze je nastala zaradi onesnažene vode s težkimi kovinami v ribnikih v Ludhiani, o čemer so poročali Ullah et al. (2014) v primeru C. Carpio. O podobnih anomalijah so poročali Patnaik et al. (2011) v primeru C. Carpio. Edem je lahko posledica infiltracije tekočine v mišično tkivo, kar povzroči otekanje mišic. Mohamed (2009) je poročal tudi o naslednjih anomalijah, ki so posledica različnih onesnaževal. Dhevakrishnan in Zaman (2012) sta proučevala več histopatoloških sprememb v zvezi z L. Rohita. Poudarili so, da je zaradi industrijskega onesnaženja nastala nekroza, intramuskularni edem in skrajšanje mišičnega snopa. Ibrahim (2013) je v primeru Clarias gariepinus zaradi onesnažene vode iz odtoka El-Rahawy v Egiptu opazil edem, razcepitev mišic in hialinsko degeneracijo. Te ugotovitve bodo v pomoč pri ocenjevanju okoljskega spremljanja in načrtovanju strategij za ublažitev ekotoksikoloških vplivov povečanega onesnaženja sladke vode, vodne favne, zlasti rib in posredno ljudi.