WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Интенсивность перекисного окисления липидов и состояние системы детоксикации ксенобиотиков у гидробионтов при воздействии пестицидов двух химических классов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гвозденко Елена Сергеевна

Интенсивность перекисного окисления липидов и состояние системы детоксикации ксенобиотиков у гидробионтов при воздействии пестицидов двух химических классов

03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону

2007

Работа выполнена на кафедре биохимии и микробиологии Государственного образовательного учреждения высшего и профессионального образования «Ростовский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

В.В. Внуков

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Горошинская И.А.;

доктор биологических наук, профессор

Хоружая Т.А.

Ведущая организация: Научно-исследовательский Институт Питания Российской Академии Медицинских Наук (г.Москва)

Защита диссертации состоится «26» апреля 2007г. в 10.00 час. на заседании диссертационного совета Д.212.208.07. по биологическим наукам в Южном Федеральном Университете (344006, г.Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ауд._____)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного Федерального Университета (344006, г.Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан «___» _____________ 200_г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук В.В. Бабенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Антропогенное воздействие на биосферу является глобальной экологической проблемой. Одним из важных антропогенных химических факторов, вызывающих неблагоприятные изменения окружающей природной среды, являются пестициды, которые вносятся в окружающую среду для решения сельскохозяйственных задач и способны циркулировать и накапливаться в ней. Передаваясь по трофическим цепям, они попадают в организм человека и могут создавать угрозу его здоровью.

Общие молекулярные механизмы действия пестицидов на живые организмы изучены недостаточно, несмотря на то, что известно большое количество вызываемых ими эффектов. Теоретические исследования и изучение этих механизмов определяется несколькими причинами. Во-первых, это позволит создавать более мощные антидоты, что уменьшит риск отравлений при несчастных случаях. Во-вторых, позволит создать новые, более эффективные пестициды, которые будут наносить меньший вред окружающей среде. Кроме того, понимание молекулярных механизмов действия пестицидов является необходимой предпосылкой для разработки научных основ и методов регламентации химических веществ.

С точки зрения современной науки, в реакции живого организма на токсическое действие ксенобиотиков одно из важнейших мест занимает усиление процессов свободно-радикального окисления, приводящее к активации перекисного окисления липидов (ПОЛ) в разных тканях позвоночных и беспозвоночных животных – млекопитающих, птиц, рыб, ракообразных, моллюсков. Регуляция ПОЛ осуществляется согласованной и сбалансированной работой систем антиоксидантной защиты и биотрансформации (детоксикации) ксенобиотиков, представляющих собой единую, энергозависимую, синхронно функционирующую систему, которая обеспечивает удаление потенциально опасных соединений, обладающих высоким деструктивным потенциалом. Поэтому при исследованиях воздействий ксенобиотиков на живые организмы необходим системный подход, позволяющий оценивать состояние всех взаимосвязанных звеньев защиты организма.

В настоящее время начинают использоваться и постоянно создаются пестициды новых поколений. К пестицидам будущего относят несколько химических классов соединений. Одним из направлений синтеза новых пестицидов является химическая модификация арилоксифеноксипропионовых кислот. Еще более перспективны гетероциклические соединения разных рядов, в том числе,- пестициды, принадлежащие к химическому классу тиазолов (неоникотиноидов). В литературе практически нет сведений о потенциальной опасности и механизмах токсического действия пестицидов этих классов.

В этой связи важным является изучение ранних проявлений пестицидной интоксикации в дозах малой интенсивности, а поиск селективных, доступных методов биоиндикации их токсического эффекта становится актуальным направлением современной биохимии.

Следует отметить, что представители одного и того же класса химических соединений зачастую обладают разными токсическими свойствами, хотя на первых стадиях их воздействия ответные реакции у разных живых организмов происходят на основе общих молекулярных механизмов токсичности.

На основании всего вышеизложенного, исследование первичных механизмов токсического действия пестицидов, относящихся к классу арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов, на уровень свободно-радикальных процессов, интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и системы их регуляции у гидробионтов разных систематических групп, выбор наиболее чувствительных тест-обьектов и информативных биохимических показателей пестицидного загрязнения является актуальными теоретическими и практическими задачами.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась комплексная оценка уровня свободно-радикальных процессов, интенсивности перекисного окисления липидов, активности антиоксидантных ферментов, состояния глутатионовой системы и активности некоторых ферментов детоксикации в организмах гидробионтов при воздействии пестицидов, относящихся к классам производных арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов (неоникотиноидов).



Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

  1. Определить уровень свободно-радикальных процессов методом люминол-Н2О2–хемилюминесценции (ХЛ) и интенсивность процессов ПОЛ по содержанию одного из молекулярных продуктов - малонового диальдегида (МДА) - в условиях интоксикации указанными пестицидами гидробионтов.
  2. Изучить активность антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы - у этих тест-объектов при воздействии пестицидов двух классов.
  3. Исследовать состояние глутатионовой системы (уровень глутатиона – GSH, актив­ность глутатионтрансферазы – ГСТ и глутатионредуктазы - ГР) у вышеназванных тест-объектов в тех же условиях.
  4. Оценить активность ферментов детоксикации – карбоксил- и ацетил- эстераз – у исследованных гидробионтов при пестицидной интоксикации.
  5. Исследовать зависимость изменений изученных биохимических показателей от тест-объекта и химического класса пестицидов.
  6. Найти маркеры токсического воздействия пестицидов и оценить их перспективность для диагностических целей.

Научная новизна работы. В работе впервые показано, что воздействие пестицидов, относящихся к классам производных арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов, на организмы гидробионтов сопровождается изменениями уровня свободно-радикальных процессов, интенсивности процесса ПОЛ, активности антиоксидантных ферментов и ферментов детоксикации, активацией глутатионовой системы, которую можно считать маркером пестицидного воздействия. Выявлена видоспецифичность ответных реакций тест-объектов и зависимость от химической природы пестицида интенсивности ПОЛ и активности ферментов детоксикации.

Теоретическая и практическая значимость. В работе впервые проведена оценка интенсивности процессов ПОЛ, состояния антиоксидантной и глутатионовой систем, а также системы детоксикации ксенобиотиков в тканях гидробионтов в условиях пестицидной интоксикации на ранних стадиях ее развития. Проведен сравнительный анализ этих процессов у моллюсков, карповых рыб, амфибий. Результаты исследований позволяют сформулировать целостное представление о роли свободно-радикальных процессов (СРП), состояния систем детоксикации и антиоксидантной защиты в развитии ответной реакции гидробионтов на действие производных арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов. Разработаны основы для своевременной эколого-токсикологической диагностики интоксикации гетероциклическими пестицидами указанных групп, что позволяет оценивать химическое поражение на разных стадиях патологического процесса. Описаны основные закономерности формирования первичных адаптивных реакций в организмах гидробионтов в ответ на воздействие пестицидов группы производных арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов на уровне минимальных летальных концентраций. Полученные в работе данные о принципиальном сходстве изменений интенсивности свободно-радикальных процессов и ПОЛ, состояния глутатионовой системы (ГС) и активности антиоксидантных ферментов у различных представителей гидробионтов позволяют использовать водные объекты с разным уровнем биологической организации для мониторинга пестицидной интоксикации.

Практическая значимость работы состоит в определении токсикометрических параметров и дозоэффективных зависимостей воздействия изученных пестицидов на моллюсков, карповых рыб, амфибий; выявлении наиболее чувствительных тест-объектов при интоксикации производными арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолами. Разработан комплекс оптимизированных для водных тест-объектов методик, которые можно применять в качестве биохимических тестов пестицидного отравления у гидробионтов разных систематических групп.

Наиболее информативные биохимические параметры, характеризующие наличие в организмах разных систематических групп развитие патологического процесса, могут быть использованы в качестве мониторных тестов при оценке пестицидной интоксикации и разработке предельно допустимых концентраций пестицидов других химических классов. Полученные результаты рекомендуются для проведения эколого-токсикологического мониторинга водных экосистем.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. На уровне минимальных летальных концентраций производные арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов вызывают изменение интенсивности СРП и ПОЛ.
  2. Пестицидная интоксикация сопровождается преимущественной активацией важнейших антиоксидантных ферментов – СОД и каталазы во всех исследуемых организмах гидробионтов.
  3. Интоксикация пестицидами классов производных арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов приводит в большинстве случаев к ингибированию ферментов детоксикации в организмах гидробионтов.
  4. С первых суток воздействия производными арилоксифеноксипропионовых кислот и тиазолов у гидробионтов происходит значительная активация компонентов глутатионовой системы, что указывает на развитие компенсаторных процессов.
  5. Показатели глутатионовой системы (содержание глутатиона, активность глутатионтрансферазы, а также активность глутатионредуктазы) являются маркерами токсического действия пестицидов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на международной конференции «Свободные радикалы кислорода и оксида азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2003), на международной научной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, 2005), на 4-й национальной научно-практической конференции с международным участием «Активные формы кислорода, оксида азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2005), на заседании кафедры биохимии и микробиологии РГУ (Ростов-на-Дону, 2006).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ 35%, 0,87 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания постановки экспериментов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Работа содержит 27 таблиц и иллюстрирована 13 рисунками. Список использованной литературы включает 156 наименований, в том числе 74 зарубежных источника.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись гидробионты средних и высоких уровней трофических цепей водных биоценозов. Исследованы представители следующих систематических групп водных организмов:

– зообентос: брюхоногие моллюски – роговая катушка Coretus corneus;

– ихтиофауна: карповые рыбы – обыкновенный карп Cyprinus carpio;

– бесхвостые амфибии: головастики шпорцевой лягушки Xenopus laevis.

Токсическими агентами выступали следующие пестициды:

химический класс производных арилоксифеноксипропионовых кислот: гербициды Фюзилад форте 150 г/л к.э. и Фуроре супер 7,5 эмв.;

химический класс тиазолов: инсектициды Актара 40% и Тиаклоприд (действующее вещество инсектицида Калипсо).

Токсическую нагрузку создавали на уровне ЛК16 (концентрация вещества, при действии которой гибель составляет 16%) каждого пестицида для соответствующего тест-объекта. ЛК16 является аналогом пороговой концентрации (термин широко распространен в токсикологии), т.е., малотоксична. Изучение воздействия таких концентраций представляет особый интерес, поскольку оно позволяет прогнозировать опасность сублетальных уровней загрязнения водоемов по ранним реакциям организмов.

Поскольку особый интерес представляют ранние стадии формирования ответных реакций организмов, эксперимент был организован в виде острого опыта продолжительностью 4 суток. Отборы проводились через 24, 48 и 96 часов после внесения токсикантов в аквариумы.

При работе с головастиком, а также с жабрами и печенью карпа готовили цельный 5% гомогенат, при работе с катушкой - 10% гомогенат на физиологическом растворе, содержащем 0,1% Тритон Х-100. Кровь карпа получали из хвостовой вены; после свертывания от тромба центрифугированием отделяли сыворотку крови.

Исследования проводили по следующим показателям: определяли содержание молекулярного продукта ПОЛ – малонового диальдегида (МДА) (Стальная, Гаришвили, 1977) и интенсивности хемилюминесценции (ХЛ) в системе Н2О2-люминол (Левин, 1988). Исследовали активность ферментов антиоксидантной защиты – супероксиддисмутазы (СОД) (Fried, 1975 и Черемисина и др., 1994), каталазы (КТ) (Королюк и др., 1988). Состояние ГС определяли по содержанию восстановленного глутатиона (GSH) (Ellman, 1959), активности ферментов глутатион-S-трансферазы (ГSТ) (Habig et.al., 1974) и глутатионредуктазы (ГР) (Юсупова, 1989). Состояние системы детоксикации ксенобиотиков оценивали по активности ацетилэстеразы (АЭ) (Покровский, Арчаков, 1968) и карбоксилэстеразы (КЭ) (Временные методические указания, 1987). Содержание белка (ОБ) определяли по методу Лоури (Lowry et.al.,1951).

Полученные в экспериментах резуль таты подвергали статистической обработке (Лакин, 1973). Средние значения сравнивали по t-критерию Стьюдента для малых выборок, оценивая резко отклоняющиеся варианты по критерию Шовене (Кокунин, 1975).

Общая схема проведения исследований приведена на схеме.

Изученные показатели

Объекты исследования

Головастик шпорцевой лягушки

Моллюск роговая катушка

Карп

Печень

Жабры

Сыворотка крови

ПОЛ

ХЛ

+

+

МДА

+

+

+

+

Антиоксидантные ферменты

СОД

+

+

+

+

Каталаза

+

+



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.