Effect of cadmium ions on the activity of lysosomal proteases in muscles of rainbow trout Oncorhynchus mykiss (0+) | Влияние ионов кадмия на активность лизосомальных протеиназ в мышцах радужной форели Oncorhynchus mykiss (0+)

English. The effect of cadmium chloride 5 mcg/L MAC and 25 mcg/L 5MAC) on the activity of proteolytic lysosomal proteases (cathepsin D and cathepsin B) was studied in the muscles of the yearlings rainbow trout for different exposure time. At the starting stage of intoxication (3 days of exposure MAC), cadmium ions did not have a noticeable effect on the activity of cathepsin D, and a 5 times increase in the concentration of cadmium caused an increase in its activity relative to the control group. After 10 days of exposure at MAC, activity of cathepsin D decreased in the fish muscles compared to the control group. The increase in cathepsin D activity at 5MAC at the 3-d day is possibly related with the increase of the lysosomal membranes labialisation under the cadmium chloride exposure (acidification of the medium), whereas further decrease of the activity on the 10th day indicates activation of the lysosomal membrane protection mechanisms. Cysteine-dependent lysosomal protease cathepsin B in trout muscles was shown to have another response to cadmium under the same experimental conditions. The maximum activity of this enzyme was on the 3rd day of exposure at the concentration of cadmium chloride corresponding to 1MAC (5 mcg/l). Then, the activity of the enzyme decreased with an increase of toxicant concentration (25 mcg/L, 3 days) and exposure time (1MAC, 10 days) in comparison to the control. The obtained data confirm that elevated doses of cadmium can inhibit some lysosomal proteases, which, eventually, can disturb a balance between protein synthesis and degradation in the organism. The research contributes to the understanding of the role of lysosomal proteases in the realization of the protective function of lysosomes.

Russian. Изучено влияние хлорида кадмия (5 мкг/л (ПДК) и 25 мкг/л (5 ПДК) при разных сроках экспозиции на активность протеолитических ферментов лизосом (катепсины D и B) в мышцах сеголетков радужной форели, содержащихся в аквариальных условиях. На начальном этапе интоксикации (экспозиция 3 сут, ПДК) ионы кадмия не оказывают заметного влияния на действие катепсина D, а при увеличении концентрации соли кадмия в 5 раз (3 сут) отмечено повышение его активности по сравнению с таковой в контрольной группе. Экспозиция соли кадмия в течение 10 сут в концентрации, соответствующей 5 ПДК, привела к снижению активности катепсина D в мышцах исследуемых рыб по сравнению с контрольными образцами. Рост активности катепсина D на третьи сутки эксперимента (5 ПДК), возможно, связан с лабилизацией лизосомальных мембран под действием хлорида кадмия (закисление среды), а отмеченное в дальнейшем понижение активности данного фермента (10 сут, ПДК) отражает включение механизмов защиты мембран. Несколько иные зависимости обнаружены в изменении активности катепсина В (цистеинзависимая протеиназа лизосом) в мышцах форели в тех же экспериментальных условиях. Так, на третьи сутки экспозиции при концентрации хлорида кадмия, соответствующей ПДК (5 мкг/л), отмечена максимальная активность данного фермента. С увеличением концентрации токсиканта (25 мкг/3 сут) и времени экспозиции (ПДК, 10 сут) уровень активности фермента в мышцах рыб снижался по сравнению с контролем. Полученные данные показывают, что при поступлении в организм в повышенных дозах соли кадмия могут выступать ингибиторами некоторых лизосомальных протеиназ, что приводит к изменению соотношения синтеза и деградации белков в организме. Проведенные исследования свидетельствуют об участии лизосомальных протеиназ в реализации защитной функции лизосом.