Біологічні системи: теорія та інновації

Хронічний вплив низької концентрації сечовини на вміст каротиноїдних пігментів в організмі Lymnaea stagnalis

Лідія Музика*, Галина Киричук

lidiya.muzyka@ukr.net

Завантажити статтю
Анотація

Сечовина є одним із поширених азотовмісних забруднювачів прісноводних екосистем і за тривалого надходження у водойми може порушувати перебіг метаболічних процесів в організмі гідробіонтів. Оскільки каротиноїди виконують функцію неферментативних антиоксидантів, зміни їхнього вмісту відображають розвиток оксидативного стресу та слугують чутливими біохімічними маркерами токсичного впливу. Метою роботи було з’ясувати особливості впливу низької концентрації сечовини на вміст β-каротину та ксантофілів у гемолімфі, гепатопанкреасі, мантії та нозі Lymnaea stagnalis. Дослідження проводили на статевозрілих неінвазованих молюсках, яких утримували у середовищі із сечовиною у концентрації, що відповідала двом гранично допустимим концентраціям для водойм рибогосподарського призначення (2 ГДКрибогосп.), протягом 2, 7, 14 і 21 доби. Вміст каротиноїдів визначали спектрофотометрично, а результати опрацьовували із застосуванням двофакторного дисперсійного та кореляційного аналізів. Встановлено, що за короткострокової експозиції сечовини (2 доби) вміст β-каротину у мантії та нозі L. stagnalis збільшувався у 1,93-2,88 раза (p < 0,01-0,05). Водночас вміст ксантофілів у цих органах достовірно знижувався на 50,73-56,68 %, тоді як у гепатопанкреасі значущих відмінностей не встановлено. Збільшення тривалості експозиції до 14-21 доби супроводжувалося системним зниженням вмісту β-каротину (на 25,94-69,24 %; p < 0,001-0,05) та ксантофілів (на 38,89-88,41 %) у гепатопанкреасі, мантії та нозі L. stagnalis, що, ймовірно, пов’язано з посиленням прооксидантних процесів і використанням каротиноїдів у реакціях нейтралізації вільних радикалів. Кореляційний аналіз виявив статистично значущий негативний зв’язок між впливом сечовини та вмістом β-каротину і ксантофілів, що свідчить про виснаження каротиноїдного резерву за токсичного навантаження. Отже, хронічний вплив сечовини у досліджуваній концентрації спричиняє тканинно-специфічні зміни каротиноїдного профілю L. stagnalis, які відображають перехід від компенсаторно-адаптаційних реакцій до виснаження неферментативної ланки антиоксидантної системи. Отримані результати можуть бути використані природоохоронними та рибогосподарськими організаціями для екотоксикологічної оцінки впливу азотовмісних забруднювачів на прісноводні екосистеми, а вміст β-каротину та ксантофілів – як інформативний біохімічний маркер такого впливу

Ключові слова

прісноводні молюски; β-каротин; ксантофіли; оксидативний стрес; азотовмісні сполуки

ЦИТУВАТИ
Muzyka, L., & Kyrychuk, G. (2026). Chronic effect of low urea concentration on the content of carotenoid pigments in Lymnaea stagnalis. Biological Systems: Theory and Innovation, 17(3), 94-105. https://doi.org/10.31548/biologiya/3.2026.94
Використані джерела
  1. Arandia-Gorostidi, N., Jaffe, A.L., Parada, A.E., Kapili, B.J., Casciotti, K.L., Salcedo, R.S.R., Baumas, C.M.J., & Dekas, A.E. (2024). Urea assimilation and oxidation support activity of phylogenetically diverse microbial communities of the dark ocean. The ISME Journal, 18(1), article number wrae230. doi: 10.1093/ismejo/wrae230.
  2. Cong, M., Li, Y., Xu, H., Lv, J., Wu, H., & Zhao, Y. (2021). Ammonia nitrogen exposure caused structural damages to gill mitochondria of clam Ruditapes philippinarum. Ecotoxicology and Environmental Safety, 222, article number 112528. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112528.
  3. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-en.pdf.
  4. Convention on the Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, March). Retrieved from https://treaties.un.org/doc/publication/unts/volume%20993/volume-993-i-14537-english.pdf.
  5. Ge, H., Liang, X., Liu, J., Cui, Z., Guo, L., Li, L., Sun, Y., Dong, Z., & Wei, M. (2021). Effects of acute ammonia exposure on antioxidant and detoxification metabolism in clam Cyclina sinensis. Ecotoxicology and Environmental Safety, 211, article number 111895. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.111895.
  6. Gruszecki, W.I., & Strzałka, K. (2005). Carotenoids as modulators of lipid membrane physical properties. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease, 1740(2), 108-115. doi: 10.1016/j.bbadis.2004.11.015.
  7. Hu, X., Ma, W., Zhang, D., Tian, Z., Yang, Y., Huang, Y., & Hong, Y. (2025). Application of natural antioxidants as feed additives in aquaculture: A review. Biology, 14(1), article number 87. doi: 10.3390/biology14010087.
  8. Jia, R. (2025). Natural antioxidants and aquatic animal health. Antioxidants, 14(2), article number 185. doi: 10.3390/antiox14020185.
  9. Kyrychuk, G.Ye. (2022). Proceedings of the XIII all-Ukrainian scientific and practical conference “biological research – 2022”. Zhytomyr: PE “Euro-Volyn”.
  10. Liao, Y., Zhang, B., Wang, D., Jiang, D., Zhu, C., Deng, S., Chen, H., Li, G., & Shi, H. (2025). Metabolism, function, molecular mechanism, and application of carotenoids in coloration of aquatic animals. Reviews in Aquaculture, 17(2), article number e70016. doi: 10.1111/raq.70016.
  11. Lim, K.C., Yusoff, F., Karim, M., & Natrah, F.M.I. (2023). Carotenoids modulate stress tolerance and immune responses in aquatic animals. Reviews in Aquaculture, 15(2), 872-894. doi: 10.1111/raq.12767.
  12. Ma, W., Zeng, W., Zhang, D., Zhou, Y., Huang, Y., & Hong, Y. (2025). Oxidative stress in aquaculture: Pathogenic mechanisms and preventive strategies in farmed aquatic animals. Current Issues in Molecular Biology, 47(11), article number 873. doi: 10.3390/cimb47110873.
  13. Ojha, A., Manna, T., Kumar, A., Shit, P., Mete, M., Das, D., & Bandyopadhyay, T.K. (2025). Urease: Kinetic and thermodynamic mechanisms and their diverse applications. Exon, 2(3), 224-242. doi: 10.69936/en14y0025.
  14. Pasenkiewicz-Gierula, M., Hryc, J., & Markiewicz, M. (2024). Dynamic and energetic aspects of carotenoids in-and-around model lipid membranes revealed in molecular modelling. International Journal of Molecular Sciences, 25(15), article number 8217. doi: 10.3390/ijms25158217.
  15. Shah, F.I., Imran, H., Akram, F., Khalid, T., & Shehzadi, S. (2026). Marine carotenoids: Unlocking advanced antioxidant mechanisms and therapeutic applications for oxidative stress. Molecular Biotechnology, 68, 969-986. doi: 10.1007/s12033-025-01420-w.
  16. Song, J., Maurelli, O.V.J., Yeats, M.S., Thompson, N.F., Banks, M.A., & Calla, B. (2025). Sex-specific transcriptome signatures in Pacific oyster hemolymph. Genes, 16(9), article number 1033. doi: 10.3390/genes16091033.
  17. Yun, S.C., Jeong, H., Lee, J.-S., Kim, J.-H., Kim, I.-C., Maszczyk, P., Yang, Z., Hagiwara, A., & Lee, J.-S. (2026). A review of ammonia toxicity on aquatic organisms: Species-specific responses, microbial shifts, and environmental interactions. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 300, article number 110388. doi: 10.1016/j.cbpc.2025.110388.
  18. Zbyradowski, M., Duda, M., Wisniewska-Becker, A., Heriyanto, Rajwa, W., Fiedor, J., Cvetkovic, D., Pilch, M., & Fiedor, L. (2022). Triplet-driven chemical reactivity of β-carotene and its biological implications. Nature Communications, 13, article number 2474. doi: 10.1038/s41467-022-30095-z.
  19. Zhang, L., Wang, G., Huang, S., Gong, X., & Wang, Y. (2023). Research progress on the mechanism of carotenoid absorption, metabolism and deposition in animals in aquature: A review. Journal of Dalian Fisheries University, 38(6), 1072-1082. doi: 10.16535/j.cnki.dlhyxb.2023-053.
  20. Zhang, T., Xu, D., Zhou, Y., Ma, X., & Wen, H. (2024). Acute ammonia stress affects the immune response, oxidative stress, ammonia transport and detoxication in the hepatopancreas of freshwater mollusk Solenaia oleivora. Toxicology and Applied Pharmacology, 493, article number 117138. doi: 10.1016/j.taap.2024.117138.
  21. Zhuang, C., Yuan, J., Du, Y., Zeng, J., Sun, Y., Wu, Y., Gao, X.-H., & Chen, H.-D. (2022). Effects of oral carotenoids on oxidative stress: A systematic review and meta-analysis of studies in the recent 20 years. Frontiers in Nutrition, 9, article number 754707. doi: 10.3389/fnut.2022.754707.
  22. Zou, Y., Chen, W., Xia, B., Xiang, Y., Shen, Z., Han, Y., & Xue, S. (2023). Ammonia toxicity in the bighead carp (Aristichthys nobilis): Hematology, antioxidation, immunity, inflammation and stress. Toxics, 11(3), article number 243. doi: 10.3390/toxics11030243.