Канадские экологи обнаружили антидепрессанты и опиоиды в небольших речных рыбах, обитающих в нижнем течении рек ниже городских водоотводных сооружений. Исследования выявили, что самцы накапливают значительно больше нейроактивных соединений, чем самки. Это различие связано с тем, что во время нереста самки высвобождают накопленные жирорастворимые токсины вместе с икрой.
В городскую канализационную систему регулярно сбрасываются остатки лекарственных средств и наркотиков. Существующие очистные сооружения не могут полностью удалить эти соединения, что приводит к их попаданию в реки. Ранее было известно о наличии нейроактивных веществ в воде, но точная оценка их накопления в тканях диких рыб представляла собой техническую проблему. Малые размеры рыб и высокое содержание сложных липидов в их организме влияли на результаты масс-спектрометрического анализа. В связи с этим, для получения данных исследователям приходилось измельчать большое количество особей, что приводило к потере информации о поле и индивидуальных особенностях каждого животного.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Pollution, для решения этой проблемы была разработана новая методика извлечения. В качестве образца исследователи выбрали три вида рыб-дартеров (этеостом) — донных обитателей, размеры которых не превышают десяти сантиметров. Эти рыбы ведут малоподвижный образ жизни, не мигрируют и добывают пищу в иле, что делает их отличными природными индикаторами локального загрязнения.
Экологи провели отлов по 15 особей каждого вида как выше, так и ниже по течению от места сброса сточных вод с очистных сооружений в реку Гранд-Ривер. Затем каждую рыбу подвергли заморозке с использованием жидкого азота, измельчили в порошок и поместили в ультразвуковую ванну, охлажденную до –30 градусов Цельсия. Низкая температура позволила затвердеть и отфильтровать животные жиры, которые могли бы помешать анализу. Полученный очищенный экстракт исследовали методом жидкостной хроматографии, который обеспечивает возможность обнаружения молекул в чрезвычайно малых концентрациях – от 0,02 нанограмма на грамм ткани.
В ходе анализа воды было обнаружено 19 из 26 контролируемых нейроактивных веществ. Тем не менее, в тканях рыб постоянно фиксировалось накопление всего четырех соединений: широко применяемого антидепрессанта венлафаксина (вместе с его метаболитом), а также сильных опиоидов — фентанила и метадона. В рыбе, пойманной ниже по течению от места сброса сточных вод, концентрация фармакологических веществ была в несколько раз выше, чем у рыб, обитающих в незагрязненных районах реки.
Анализ тканей выявил существенную разницу между самцами и самками. Самцы, живущие вблизи очистных сооружений, содержали значительно большие концентрации фентанила и венлафаксина по сравнению с самками. Исследователи объясняют это явление икрометанием. Вылов рыбы осуществлялся весной, сразу после нерестового периода. Учитывая, что антидепрессанты и опиоиды обладают жирорастворимыми свойствами, самки при производстве икры переносят токсины из организма в икринки, богатые жирами. В результате концентрация токсинов в теле самки уменьшается, однако будущие мальки оказываются подвержены воздействию химических веществ на самых ранних этапах своего развития.
Изучение показало, что соединения, воздействующие на нервную систему и поступающие из городских сточных вод, легко попадают в водные пищевые цепи и скапливаются в тканях животных. Специально созданная методика микроанализа предоставляет экологам надежный способ оценить, как загрязнение фармацевтическими препаратами влияет на биохимию диких популяций, рассматривая каждого отдельного представителя.