Тяжелые металлы – наиболее распространенная группа токсичных, трудноокисляемых загрязнений, присутствующих в сточных водах. Тяжелые металлы обладают одним очень важным свойством: они могут быть биологически активными. Вследствие этого, попадая в результате антропогенной деятельности в природные среды в миграционно-активном состоянии, они начинают мигрировать, включаясь в той или иной степени в биологический круговорот, и, при определенных биогеохимических условиях и концентрациях, начинают оказывать токсическое воздействие на живые организмы. Тяжелые металлы и их соли постоянно встречаются в сточных водах предприятий рудничного и шахтного производства, предприятий машиностроения и металлообработки, химической и нефтехимической промышленности, цветной металлургии и других отраслей. В результате хозяйственной деятельности человека в водоемы поступает большое количество металлов. Они даже в сравнительно малых концентра-циях могут оказывать токсическое воздействие на водные организмы. Гидробионты способны аккумулировать в тканях и органах металлы в концентрациях, во много раз превышающих их содержание в воде. (Саркисов Д.С.,1988; Никаноров А.М., Жулидов А.В., 1991). Наибольшей способностью накопления металлов обладают двустворчатые моллюски, а их малая миграционная активность позволяет использовать их как организмы-концентраторы в мониторинге загрязнения.

Для моделирования процесса хронической интоксикации моллюсков тяжелыми металлами, в частности, солями кадмия, в лабораторных условиях проводился эксперимент. В 4 стеклянных аквариума объемом 100 л (вода использовалась водопроводная) с постоянной аэрацией помещались после недельного карантина взрослые особи пресноводного моллюска Anodonta piscinalis, массового вида низовьев Волги, размером 10-12 см по 30 экземпляров в каждый аквариум: 1 аквариум – контрольный с чистой водой, 2 – экспозиция CdSO₄0,1 мг/л, 2 – экспозиция CdSO₄1,1 мг/л, 4 – реабилитационный аквариум с чистой водой. Температура воды в аквариумах поддерживалась на уровне 18°С; рН = 7,6; содержание кислорода – 8,7 мг/л; фоновое содержание кадмия в воде составляло 0,0003 мг/л.

Эксперимент по хронической интоксикации проводился в три этапа:1 – экспозиция кадмия 0,1 мг/л (100 ПДК) во 2 аквариуме; 2 – экспозиция кадмия 1,0 мг/л (1000 ПДК) в 3 аквариуме; 3 - реабилитация в 4 аквариуме. Контрольные особи выдерживались в 1 аквариуме. Моллюски кормились 2 раза в неделю в течение эксперимента сухим кормом (зоопланктон).

После каждого этапа эксперимента отбирались гистологические пробы тканей в трех повторностях. Особенный интерес представлял третий этап эксперимента, так называемая реабилитация моллюсков, которая в данном случае заключалась в помещении моллюсков, выживших после интенсивной кадмиевой интоксикации, в чистую проточную воду. Цель этого этапа состояла в выяснении регенеративных способностей тканей моллюсков. Исследовались ткани следующих органов: гепатопанкреаса, жабр, почечного мешка, гонад и мышечные волокна ноги и мантии.

Эксперимент показал, что интоксикация кадмием привела к некрозу эпителиальных и соединительных тканей всех исследованных органов. Эпителиальные ткани в очагах поражения отекали. Некрозу сначала подвергались отдельные участки, затем группы клеток, затем – участки органа и т.д. В участках омертвения возникали характерные изменения клеточного ядра – кариопикноз, кариолизис, и цитоплазмы – крупнокапельная дистрофия, вакуолизация, цитолиз. Вокруг пораженных участков отмечалось воспаление – местная приспособительная реакция организма, возникавшая в ответ на повреждение тканей.

В гепатопанкреасе кадмий вызывал обширный некроз гепатоцитов, особенно располагающихся внутри печеночных разветвлений. Наибольшие изменения произошли на верхушках почечных разветвлений: усиленная пролиферация эпителиальных клеток. Во время реабилитации пролиферация превращалась в беспорядочную гиперплазию эпителия.

В почечном мешке хроническая интоксикация кадмием привела к разрушению большинства эпителиальных клеток, выстилавших почечный мешок. В процессе реабилитации просматривались разрастания камбиальных клеток, состоящие из двух-трех слоев.

В мышечных волокнах ноги исчезла косая исчерченность в связи с появившейся дистрофией цитоплазмы клеток, появилась извитость миофибрилл, деструкция отдельных волокон в пучках. Реабилитация не привела к восстановлению сложной архитектоники мышц и практически свелась лишь к незначительным репаративным процессам камбиальных клеток.

Процессы, происходившие в мышцах мантии под влиянием кадмия, были аналогичны таковым в мышцах ноги - дискомплексация эпителиальных клеток, десквамация ресничного эпителия и кариопикноз. Также наблюдалась фрагментация мышечных волокон из-за лизиса отдельных миофибрилл. При реабилитации происходила незначительная регенерация эпителиальных клеток. В некоторых местах отмечалась пролиферация клеток соединительной ткани.

В жабрах под действием кадмия произошли значительные изменения: ресничный эпителий, покрывавший апикальные участки жаберных лепесточков, был десквамирован до базальной мембраны, иногда даже с разрушением самой базальной мембраны, так, что капилляры открывались во внешнюю среду. Капилляры были резко и неравномерно расширены, в них находились отдельные форменные элементы крови (состояние стаза). Реабилитация показала необратимость этих процессов.

Также необратимым изменениям подверглись гонады, особенно яичники. Там некротизировалось большинство фолликулярных клеток, а у оставшихся наблюдался полиморфизм и кариопикноз. В семенниках внутренняя по-верхность протоков не имела ресничек. Происходило рассасывание оболочек цист со сперматидами, и вдоль стенок отдельных ацинусов свободно лежали мелкие сперматогонии, которые чаще всего были с пикнотическими ядрами. В целом, большая часть половых продуктов подверглась резорбции.

Таким образом, проведенные эксперименты показали, что при хронической кадмиевой интоксикации процессы разрушения тканей в различных органах пресноводного моллюска Anodonta piscinalis практически необра-тимы. Реабилитация сводится лишь к гиперплазии эпителиальных клеток жабр, почечного мешка и печеночных разветвлений кишечника; в мышцах ноги и мантии наблюдались незначительные репаративные процессы в кам-биальных клетках и пролиферация клеток соединительной ткани.