Способ биоиндикации состояния двухстворчатых моллюсков в условиях техногенного загрязнения среды обитания

Изобретение относится к экотоксикологии, а именно к исследованию особенностей развития оксидативного стресса у двухстворчатых моллюсков, и может быть использовано для выявления влияния техногенного загрязнения среды на состояние популяций речных и морских моллюсков. Для этого пробы гепатопанкреаса двухстворчатых моллюсков из загрязненных водоемов гомогенизируют в 10-кратном объеме 50 мМ трис-буфера рН 7,8, содержащего 2 мМ этилендиаминтетроацетат. Затем проводят анализ на содержание малонового диальдегида (МДА) и 4-гидроксиалкенов для определения уровня перекисного окисления липидов. Состояние моллюсков оценивают по результатам определения уровня окислительных повреждений липидов гепатопанкреаса по сравнению с контрольными образцами, взятыми из условно чистых водоемов. Изобретение обеспечивает возможность выявить на разных стадиях интоксикации нарушения метаболического баланса клеток, индуцированного действием загрязнителей водной среды. 3 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к биологии, экологии, экотоксикологии, в частности к исследованию особенностей развития оксидативного стресса у моллюсков, и может быть использовано для характеристики состояния популяций речных и морских моллюсков, обитающих в условиях техногенного загрязнения среды.

Наиболее близким объектом того же назначения, что и заявляемое изобретение, является известный способ оценки воздействия загрязнителей водной среды на численность популяций моллюсков, основывающийся на биологическом анализе, в ходе которого определяется соотношение малакофауны разных классов и различных групп сапробности в биотопах водоемов. Существенным недостатком прототипа является то, что изменения малакофауны не проявляются на ранних стадиях воздействия и не могут служить биомаркерами состояния моллюсков в условиях их обитания в загрязненной среде [1].

В основу изобретения поставлена задача выявить метаболические нарушения, позволяющие дифференцировать степень неблагоприятного влияния техногенного загрязнения на состояние речных и морских моллюсков на различных, в том числе и ранних, стадиях интоксикации.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении чувствительности способа определения состояния моллюсков в условиях их обитания в загрязненной среде, что дает возможность дифференцировать степень нарушений и использовать его на различных, в том числе и ранних, стадиях интоксикации.

Заявленный технический результат достигается тем, что предварительно получают контрольные пробы гомогенатов гепатопанкреаса моллюсков, обитающих в условно чистых водоемах, которые гомогенизируют (на холоде) в 10-кратном объеме 50 мМ трис-буфера рН 7,8, содержащего 2 мМ этилендиаминтетроацетат (ЭДТА), проводят определение в них уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ), затем те же самые исследования проводят с биологическим материалом, который получен из гепатопанкреаса моллюсков, взятых из загрязненной среды, выполняют сравнительный анализ, по количеству продуктов, образующихся в результате реакции малонового диальдегида (МДА) и 4-гидроксиалкенов с тиобарбитуровой кислотой или N-метил-2-фенилиндолом, оценивают степень неблагоприятного влияния техногенного загрязнения среды на состояние моллюсков.

Содержание конечных продуктов ПОЛ является одним их основных показателей генерации оксидативного стресса, возникающего под воздействием загрязнителей водной среды, который может быть локальным, умеренным и сильным, приводящим к структурно-функциональным нарушениям и к гибели клеток [2]. Определение ПОЛ проводят в гепатопанкреасе - органе с высоким индексом потребления кислорода и высокой антиоксидантной защитой, поэтому этот показатель может служить объективным биологическим маркером состояния моллюсков в условиях их обитания в загрязненной среде.

Предложенный способ поясняется рисунками:

Рис. 1 - содержание конечных продуктов ПОЛ в гепатопанкреасе черноморской мидии (Mytilus galloprovincialis) в условиях загрязнения среды обитания нефтепродуктами:

ЧА - условно чистая акватория (контрольные пробы);

НП - природная среда, загрязненная нефтепродуктами (исследуемые пробы);

** - Ρ<0,01 - достоверность разницы в сравнении с контролем.

Рис. 2 - содержание конечных продуктов ПОЛ в гепатопанкреасе речной дрейссены (Dreyssena polymorpha) в условиях моделирования загрязнения водной среды мазутом:

K - отсутствие загрязнения (контрольные пробы);

МЗ - загрязнение мазутом (исследуемые пробы);

* - Ρ<0,05 - достоверность разницы в сравнении с контролем.

Рис. 3 - содержание конечных продуктов ПОЛ в гепатопанкреасе речной дрейссены (Dreyssena polymorpha) в условиях моделирования загрязнения водной среды ионами алюминия:

K - отсутствие загрязнения (контрольные пробы);

Al - загрязнение ионами алюминия (исследуемые пробы):

* - Ρ<0,05 - достоверность разницы в сравнении с контролем.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Проводят отбор особей из водной среды, содержащей загрязнители. Биологический материал получают извлечением гепатопанкреаса из тела моллюска. Извлеченный гепатопанкреас гомогенизируют (на холоду) в 10-кратном объеме 50 мМ трис-буфера рН 7,8, который содержит 2 мМ этилендиаминтетроацетат (ЭДТА). Уровень перекисного окисления липидов в гомогенатах измеряют с использованием тест-наборов (в частности, LPO-586, Oxis, Int. Inc., USA) методом, который основан на выявлении малонового диальдегида, образующегося при деградации липидов активными формами кислорода. Уровень малонового диальдегида (МДА) в гепатопанкреасе определяют по количеству образующихся тиобарбитурореактивных веществ (ТБК-активных продуктов). Обработку полученных данных проводят методом математической статистики для малых выборок. Относительное содержание ТБК-активных продуктов выражают в виде средней величины M±m, достоверность различий между группами оценивают с помощью t-критерия Стьюдента (Р<0,05) после проверки гипотез о нормальности распределения и различии между генеральными дисперсиями. По относительному содержанию ТБК-активных продуктов, выраженному в нмоль/мг ткани, судят об интенсивности перекисного окисления липидов, указывающего на степень метаболических нарушений в организме моллюсков.

Пример 1. Исследование токсических эффектов в условиях хронического загрязнения акватории Керченской бухты нефтепродуктами проводили в популяции черноморских мидий (Mytilus galloprovincialis), обитающих в природных условиях. В качестве контроля использовали особей того же вида гидробионтов из условно чистой акватории озера Донузлав, которая по результатам научных исследований является одной из самых перспективных акваторий Крыма для организации мидийных хозяйств. Пробы отбирали в сентябре 2011 г. Экспериментальная и контрольная группы мидий включали по 30 экземпляров взрослых (4 года) представителей вида Mytilus galloprovincialis.

Содержание конечных продуктов ПОЛ - одного из основных показателей генерации оксидативного стресса, было достоверно повышенным (на 74%) в гепатопанкреасе черноморских мидий, обитающих в Керченской бухте, по сравнению с моллюсками этого вида, собранными на условно чистых участках оз. Донузлав (рис. 1).

Пример 2. Исследовали эффект повышенной концентрации мазута на содержание конечных продуктов ПОЛ в гепатопанкреасе речных двухстворчатых моллюсков. В условиях моделирования хронического загрязнения мазутом использовали особей речной дрейссены (Dreyssena polymorpha) возрастом 4 года. Экспериментальная и контрольная группы моллюсков включали по 30 экземпляров Dreyssena polymorpha. Группы животных содержали в аквариумах объемом 180 литров. Присутствие мазута в среде обитания экспериментальной группы особей речной дрейссены поддерживали на уровне 50 мг/л в течение 28 дней. Подмену воды проводили 2 раза в неделю. Контрольная группа содержалась в чистой фильтрованной доочищенной воде (р. Днепр). Воздействие мазута индуцировало достоверное увеличение показателей оксидативного стресса в гепатопанкреасе особей речной дрейссены, у которых количество ТБК-активных продуктов было на 62% выше по сравнению с контрольной группой моллюсков, содержащихся в очищенной воде, что отражает активное протекание процессов биотрансформации в условиях повышенных концентраций органических ксенобиотиков (рис. 2).

Пример 3. Алюминий является наиболее распространенным металлом земной коры. Степень его аккумуляции в живых организмах ограничена водонерастворимостью большинства его естественных соединений. Однако нерастворимые соединения алюминия могут солюбилизироваться в кислой среде, и токсичные ионы Al3+ могут поступать в организм гидробионтов. Известно, что повышенное содержание алюминия провоцирует развитие различных патологий, вызванных, главным образом, нарушением окислительно-восстановительного баланса в тканях животных. В проведенном исследовании использовали 30 взрослых особей (4 года) речной дрейссены. Группа моллюсков содержалась в аквариуме емкостью по 180 литров. В аквариуме на протяжении 4 недель концентрация ионов Al3+ поддерживалась на уровне 10 мг/л путем подмены части воды, содержащей хлорид алюминия (AlCl3). Подмену воды проводили 2 раза в неделю. Контрольная группа моллюсков того же вида содержались в аквариумах с доочищенной речной водой.

При определении конечных продуктов перекисного окисления липидов в пищеварительной железе моллюсков, обитающих в аквариуме с повышенной концентрацией ионов Αl3+, выявлено достоверное увеличение этих соединений на 51% по сравнению с контрольной группой (рис. 3).

Токсические эффекты различных по природе загрязнителей ассоциированы с индукцией оксидативного стресса. Оксидативный стресс является одним из наиболее распространенных метаболических нарушений при действии неблагоприятных факторов и одним из главных индукторов структурно-функциональных нарушений в клетках, поэтому окислительные повреждения могут быть одним из основных механизмов реализации токсичных эффектов.

До настоящего времени изменения содержания перекисного окисления липидов в гепатопанкреасе не использовались в качестве индикатора состояния двухстворчатых моллюсков в условиях техногенного загрязнения водной среды. Предлагаемое решение задачи дает возможность использовать содержание конечных продуктов ПОЛ в качестве чувствительного и достоверного биомаркера состояния моллюсков в условиях загрязнения водной среды ксенобиотиками на различных стадиях интоксикации.

Источники информации

1. Романова Е.М. Информативность популяционных параметров моллюсков в оценке уровня загрязнения среды обитания / Е.М. Романова, О.А. Индирякова, А.П. Куранова // Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах: Тр. V Всерос. науч. конф. - T.I. - Краснодар, 2008. - С.25-28.

2. Ohkawa H. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, K. Yagi // Anal. Biochem - 1979. - Vol.95, №2. - P. 351-358.

Способ биоиндикации состояния двухстворчатых моллюсков в условиях техногенного загрязнения путем измерения содержания перекисного окисления липидов, отличающийся тем, что предварительно получают контрольные пробы гепатопанкреаса двухстворчатых моллюсков из условно чистых водоемов, которые гомогенизируют в 10-кратном объеме 50 мМ трис-буфера рН 7,8, содержащего 2 мМ этилендиаминтетроацетат, такие же пробы получают из гепатопанкреаса моллюсков, обитающих в загрязненных водоемах, проводят анализ содержания малонового диальдегида и 4-гидроксиалкенов для определения уровня перекисного окисления липидов, выполняют сравнительный анализ контрольных и экспериментальных проб, на основании которого делают выводы о наличии оксидативного стресса и степени неблагоприятного влияния загрязнителей водной среды на состояние моллюсков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экологии, а именно к оценке качества атмосферного воздуха населенных мест по состоянию эпифитной лихенофлоры. Для этого вычисляют индекс загрязнения воздуха (ИЗА) по жизненности лишайников в пределах 89%, сравнивая его с комплексным показателем, определяемым на учетной площадке, и коэффициента толерантности лихенофлоры по отношению к индексу загрязнения воздуха, который исчисляется по формуле ИЗА=(0,89-G/89)/0,298, где 0,89 - максимальная относительная жизненность лихенофлоры в чистом воздухе; G% - комплексный показатель жизненности лихенофлоры на площадке лихеноиндикации; 89% - теоретически возможное максимальное значение жизненности лихенофлоры в чистом воздухе, выраженное в процентах; 0,298 - коэффициент толерантности лихенофлоры к ИЗА.

Изобретение относится к экологии, а именно способу одновременного определения пестицидов разных химических классов в биологическом материале. Для этого печень рыбы гомогенизируют с безводным сульфатом натрия и гидроцитратом натрия, экстрагируют ацетонитрилом, встряхивают и отстаивают.

Изобретение относится к аналитической химии и касается способа определения селена в воде. Сущность способа заключается в том, что к анализируемому раствору добавляют 0,4 мл раствора 3%-ного щелочного борогидрида натрия восстановителя, закрывают пробкой, встряхивают и оставляют на 5 мин для восстановления селена до селеноводорода.

Изобретение относится к ветеринарной эпизоотологии, в частности к способу прогнозирования фасциолеза жвачных животных. Способ включает обследование пастбища.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий по условиям прочности и предназначено для контроля процесса трещинообразования хрупких тензоиндикаторов при изменении уровня напряженности в исследуемых зонах конструкции.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для раннего прогнозирования качества корнеобразования срезанных зеленых черенков плодово-ягодных культур.

Изобретение относится к области биохимии и касается способа получения аналитической тест-системы (MRM-теста) для мультиплексной идентификации и количественного измерения содержания интересующих белков в биологическом образце по содержанию соответствующих им протеотипических маркерных пептидов, включающего выявление уникальных для белка протеотипических маркерных пептидных последовательностей; отбор по меньшей мере двух маркерных протеотипических пептидных последовательностей белка; предсказание фрагментов пептидов; предсказание MRM-теста в виде перечня маркерных пептидов, их фрагментов и наилучших параметров детекции; синтез маркерных пептидов; определение профиля переходов синтетических маркерных пептидов; оптимизацию MRM-теста в соответствии с полученными профилями; очистку пептидов; подготовку биологического образца; идентификацию белка в биологическом образце с заколом синтетических пептидов; определение значений времени удержания маркерных пептидов с внесением установленных значений в MRM-тесты; проведение мультиплексных калибровочных измерений; количественное измерение содержания маркерных пептидов в биологическом образце; и суждение о содержании интересующих белков в биологическом образце.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу определения микропримесей мышьяка и сурьмы в лекарственном растительном сырье. Способ заключается в переводе соединений мышьяка и сурьмы в соответствующие гидриды путем восстановления смесью, содержащей 40%-ный раствор иодида калия, 10%-ный раствор аскорбиновой кислоты, 4 M раствор соляной кислоты и цинк металлический.

Группа изобретений относится к области экологии и воздухотехнического оборудования и предназначена для измерения качества воздуха. Для измерения качества воздуха осуществляют отбор проб воздуха с первой частотой выборки, чтобы получить множество проб качества воздуха при использовании первого датчика.

Изобретение относится к судебной медицине, а именно к определению использования гладкоствольного оружия для нанесения огнестрельных повреждений. Предложенный способ включает выделение частиц на преграде, изучение их визуально, помещение выделенных частиц на предметное стекло в 2-3 капли дистиллированной воды, при нагревании до температуры плавления парафина на поверхности воды образуется прозрачная тонкая пленка, а при охлаждении формирующиеся кусочки приобретают первоначальные физико-механические свойства парафина, что свидетельствует об использовании гладкоствольного оружия для нанесения огнестрельных повреждений.
Наверх