Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ОЦЕНКА ПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ ПЕПТИДНЫХ БИОРЕГУЛЯТОРОВ МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

Авторы:
Город:
Москва
ВУЗ:
Дата:
11 марта 2016г.

Введение.

В настоящее время недостаточно развиты технологии ремедиации водных объектов. Известно, что микро- и мезогидробионты такие как бактерии, простейшие, низшие ракообразные, участвуют в формировании природного механизма самоочищения водоемов (Никаноров, Трунов, 1999). Одновременно они являются одними из самых чувствительных к загрязнению организмов, на разнообразных ответных реакциях которых разрабатываются методы биотестирования (Олькова, 2014). Поэтому поиск безопасных биопротекторов, действующих в сверхмалых дозах на редуцентов и природных фильтраторов водной среды, является одним из новейших направлений развития методов биоремедиации водоемов.

Специалистами Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН и Института элементоорганических соединений РАН практически во всех тканях млекопитающих были обнаружены пептидно-белковые комплексы с доказанными биорегуляторными свойствами. Подобные вещества были обнаружены также в растениях и грибах (Ямсков и др., 2009; Ямскова и др. 2012).

От других молекул, участвующих в процессах регуляции, биорегуляторы данной группы отличаются своей способностью в низких дозах стимулировать восстановление и репарацию в патологически измененных тканях. Было установлено, что в основе механизма действия данных биорегуляторов лежит их способность влиять на основные биологические процессы – клеточную адгезию, миграцию, дифференцировку, пролиферацию, а также активировать клеточные источники регенерации в тканях тех органов, которые являются источниками их выделения. Биорегуляторы (БР) изучаемой группы были выделены в отдельную группу мембранотропных гомеостатических тканеспецифических биорегуляторов (МГТБ), благодаря сходству их физико-химических свойств и характера биологической активности (Ямскова и др., 2012).

Активность биорегуляторов данной группы характеризуется наличием тканевой, но отсутствием видовой специфичности (Ямскова и др. 2012). Этот факт в совокупности с положительными результатами в отношении их различных биостимулирующих свойств, показанных для водных позвоночных и млекопитающих (Ямскова и др., 2012) позволил предположить активность МГТБ и для более низкоорганизованных форм жизни и, соответственно, расширить возможности их применения.

Целью данной работы была оценка протекторных свойств пептидно-белковых биорегуляторов группы МГТБ методами биотестирования по ответным реакциям Daphnia magna, Paramecium caudatum и тест-системы Эколюм (на основе бактерий Escherichia coli) в условиях загрязнения тяжелыми металлами.

Материалы и методы.

Исследовалось протекторное действие биорегуляторов животного и растительного происхождения, выделенных из сыворотки крови крупного рогатого скота и чистотела Chelidonium majus соответственно. Тестировали водные среды, загрязненные сульфатом меди с концентрацией ионов меди равной 0,39 и 0,039 мг/дм3, что соответствует 0,1 и 0,01 ПДК для питьевых вод или 10 и 100 ПДК для вод рыбохозяйственных водоемов. По аттестованным методикам оценивались следующие реакции тест-организмов: смертность и изменение плодовитости низших ракообразных Daphnia magna, хемотаксическая реакция инфузорий Paramecium caudatum и биолюминесценция бактериальной тест-системы «Эколюм» (ФР.1.39.2007.03222, 2007; ФР.1.39.2015.19242, 2015; ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04, 2010).

Результаты и их обсуждение.

При биотестировании было выявлено, что биорегуляторы изменяют ответные реакции организмов на тяжелые металлы. Результаты представлены в таблице.


Таблица 1  

Влияние биорегуляторов на токсический эффект меди (II)




 

 

 

Вариант

Результаты биотестирования

Плодовитость

D. magna, % к контролю

Индекс и группа токсичности по

P. caudatum, у.е.

Индекс и группа токсичности

по тест-системе

«Эколюм», у.е.

 

 

 

0,1 ПДК

п. (Cu2+)

Без добавок

0

(гибель особей)

0,56±0,02

II группа

31,4±7,2

II группа

Сывороточный биорегулятор

0

(гибель особей)

0,41±0,05*

II группа

23,7±1,6

II группа

Биорегулятор из чистотела

0

(гибель особей)

0,44±0,09*

II группа

24,8±9,9

II группа

 

 

0,01

ПДК п.

(Cu2+)

Без добавок

100

0,24±0,02

I группа

8,0±0,9

I группа

Сывороточный биорегулятор

114,5

0,09±0,03**

I группа

0**

I группа

Биорегулятор из чистотела

115,5

0,18±0,04

I группа

13,5±0,8**

I группа

Примечание: * - отличия достоверны  по  сравнению с раствором, содержащим 0,1 ПДК п.   (Cu2+)  без добавок; ** - отличия достоверны по сравнению с раствором, содержащим 0,01 ПДК п. (Cu2+) без добавок.



Концентрация меди равная 0,1 ПДК для питьевых вод (10 ПДКр.-х.) оказывала летальное действие на рачков

D.   magna. Добавка биорегуляторов не позволила снизить токсический эффект.

В экспресс-биотестах по реакциям простейших и бактериальной тест-системы было выявлено протекторное действие как сывороточного, так и растительного БР. При добавке сывороточного БР индекс токсичности Т для инфузорий снизился в 1,4 раза; при добавке БР из чистотела – в 1,3 раза. Несмотря на достоверные отличия опытных значений от контрольных, группа токсичности не изменилась. По тест-системе «Эколюм» получены аналогичные результаты: оба БР снизили токсический эффект в 1,3 раза.

Для дафний концентрация равная 0,01 ПДКп. оказалась витальной. Средняя плодовитость в чистой контрольной среде  составила 9,1 особей для одной взрослой дафнии, в то время как медь  в относительно невысокой концентрации действовала как эссенциальный микроэлемент, стимулируя плодовитость до 11 особей, а на фоне биорегуляторов животного и растительного происхождения до 12,6 и 12,7 особей на взрослого рачка соответственно. Таким образом, БР стимулировали способность к размножению рачков в среднем на 15%, что показано в таблице. Кроме того, без добавки БР в первой половине эксперимента наблюдалось отставание развития рачков и небольшое количество молоди, а значительный и единственный пик плодовитости рачков был смещен к концу эксперимента, что свидетельствует о нарушении процессов жизнедеятельности. Добавка биорегуляторов приблизила динамику рождаемости к контрольным показателям в незагрязненном варианте.

В процессе исследования воздействия на инфузорий меньшей концентрации меди, протекторный эффект БР из сыворотки крови оказался максимальным: индекс Т снизился в 2,7 раза. Однако, протекторное действие БР из чистотела напротив ослабилось. Для бактериальной тест-системы «Эколюм» добавка БР из чистотела даже увеличила индекс токсичности.

Выявленные закономерности в целом согласуются с научными данными, полученными ранее о действии изучаемых биорегуляторов. Показано, что БР, выделенный из чистотела, угнетает деление клеток злокачественных опухолей: он на 90-95% блокировал рост перевивной лимфосаркомы у мышей in vivo, а также снижает активность патогенных микроорганизмов (амеб и лямблий). Сывороточный БР обладает широким спектром действия. В первую очередь он направлен на репарацию соединительных и эпителиальных тканей. Известно его действие в отношении восстановления хрящевой, костной ткани, а также кожи, эпителия желудочно-кишечного тракта, роговицы глаза и др. Такое полифункциональное действие говорит о его выраженных протекторных и регенеративных свойствах (Ямскова и др., 2012; Рыбакова и др., 2014; Yamskova et al., 2007).

Заключение.

Проведенные исследования показали, что сывороточный биорегулятор и биорегулятор из чистотела оказывают протекторное действие на живые организмы относительно низкого уровня организации, однако он оказался не столь выраженным, как в отношении позвоночных животных.

При воздействии летальной дозы меди снизить еѐ токсический эффект для  D.  magna практически не удалось. Максимальное защитное действие от химического стресс-фактора наблюдали при моделировании витального, совместимого с жизнью, загрязнения. Из этого следует, что практическое применение мембранотропные гомеостатические тканеспецифические БР могут найти в ремедиационных мероприятиях водоемов, характеризующихся относительно невысоким уровнем загрязнения, но при этом опасными биоаккумуляционными процессами, а также последующей негативной трансформацией видовой структуры обитателей водоема.

Наиболее стабильное протекторное действие показано для сывороточного БР, тогда как препарат, выделенный из чистотела действует неоднозначно.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект № 15-34-5038715) ««Оценка протекторных свойств пептидных биорегуляторов для гидробионтов методами биотестирования».

 

Список литературы

1.     Никаноров А.М., Трунов Н.М. Внутриводоемные процессы и контроль качества природных вод / Под ред. А.И. Бедрицкого. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1999. 150 с.

2.     Олькова А.С. Биотестирование в научно-исследовательской и природоохранной практике России // Успехи современной биологии, 2014. Том 134. № 6, С. 614-622.

3.     ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм», 2010. 22 с.

4.     Рыбакова Е.Ю., Краснов М.С., Ильина А.П., Ямскова В.П., Ямсков И.А. Влияние биорегуляторов, выделенных из сыворотки крови и костной ткани млекопитающих, на состояние регенератов хвостов тритонов при роллерном органотипическом культивировании in vitro // Фундаментальные исследования. 2014. №5. часть 2. с. 283-289.

5.     ФР.1.39.2007.03222. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. М.: «АКВАРОС». 2007. 51 с.

6.     ФР.1.39.2015.19242 (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.2-98 (ред. 2015 г.)). Методика определения токсичности проб природных, питьевых, хозяйственно-питьевых, хозяйственно-бытовых сточных, очищенных сточных, талых, технологических вод экспресс-методом с применением прибора серии «БИОТЕСТЕР». С.-Пб.: ООО «Спектр-М», 2015. 22 с.

7.     Ямсков И.А., Благодатских И.В., Краснов М.С. и др. Физико- химические свойства биологически активных в микродозах регуляторных белков, выделенных из различных тканей млекопитающих // Изв.АН Сер. Хим. 2009. № 3. С. 623-628.

8.     Ямскова В.П., Краснов М.С., Ямсков И.А. // Новые экспериментальные и теоретические аспекты в биорегуляции. Механизм действия мембранотропных гомеостатических тканеспецифических биорегуляторов. Saarbrucken: Lambert Academic Publishing. 2012. P. 136.

9.     V.P. Yamskova, M.S. Krasnov, E.Yu. Rybakova, V.V. Vecherkin, A.V. Borisenko, I.A. Yamskov ―Analysis of regulatory proteins from bovine blood serum that display  biological activity at ultra low doses: 2. Tissue localization and role in wound healing‖, pp. 71-78 // In the book ―Biochemical Physics Frontal Research‖, Ed. by S.D. Varfolomeev, E.B. Burlakova, A.A. Popov and G.E. Zaikov, Hauppauge NY, Nova Science Publishers Inc, p. 127 , 2007.