Физиологические эффекты кадмия на модели виргинских устриц (crassostrea virginica) - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Физиологические эффекты кадмия на модели виргинских устриц (crassostrea virginica)Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Защита диссертации состоится «27 » января 2012 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д-220.034.02 при ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э.При этом его относят как к группе «новых» микроэлементов (кадмий, ванадий, кремний, олово, фтор), так и, наряду с Pb, Sn и Rb, к условно необходимым микроэлементам и в низких концентрациях он способен стимулировать рост (Авцын А.П. и др., 1991; Скальный А.В., 2004). В последние годы возрос интерес отечественных исследователей к кадмию, рассмотрены его физиологические эффекты на сельскохозяйственных животных (Савчук С.В., 2003; Матиосов А.Д., 2004; Артемьева О.А., 2005; Кияева Е.В., 2010). Механизмы действия кадмия охватывают большое число критических физиологических, в первую очередь клеточных, функций. Оценить дыхательные функции виргинских устриц при воздействии кадмием. Изучить состояние систем защиты первой группы (металлотионеины и П-гликопротеины) и репарации клеточных повреждений у виргинских устриц при воздействии кадмием.Работа выполнена на кафедре патологической физиологии Казанской государственной академии ветеринарной медицины в течение 2006-2011 гг. Экспериментальная часть проведена в лаборатории физиологии и токсикологии морских организмов Университета Северной Каролины (США). Устриц, предварительно адаптированных в течение 12-14 суток, разделили случайным образом на две группы (контрольную и опытную, содержавшуюся в искусственной морской воде с 50 мкг/л кадмия хлорида). После измерения дыхания на целом организме, отдельных тканях и изолированных клетках, жабры и гепатопанкреас устриц замораживались в жидком азоте для дальнейших анализов. Длительность активного дыхания оценивалась, как % времени, которое устрицы провели с открытой раковиной при активной вентиляции мантийной полости, к общей продолжительности измерений - 7-97 ч. При характеристике дыхания в изолированных жабрах, их небольшой фрагмент (0,1-0,14 г) переносили на пластиковую решетку с размером ячеек 1х1 мм (для максимального контакта поверхности ткани с инкубационной средой) и помещали в соответствующую камеру, где находилось 3 мл инкубационной среды с антибиотиками.При содержании устриц в воде с кадмия хлоридом кадмий распределялся в жабрах и в гепатопанкреасе неравномерно. При инкубации клеток с 50 мкг/л кадмия хлорида содержание этого металла в клетках гепатопанкреаса составило 324,56±10,83 нг/106 клеток; а в клетках жабер - 155,75± 10,83 нг/106 клеток. Экспозиция с кадмия хлоридом не вызывала изменений в скорости дыхания устриц (р>0,05) и относительной длительности активности (р>0,05); парциальное давление кислорода в гемолимфе возрастало (P<0,01). Концентрация же АМФ в клетках жабер устриц, содержащихся в воде с кадмия хлоридом, была ниже, чем в контрольной группе (р0,05); также не изменялась концентрация L-аргинина в клетках жабер и гепатопанкреаса (р>0,05). При содержании в воде с кадмия хлоридом соотношение АДФ/АТФ в клетках жабер и гепатопанкреаса устриц не изменялось (р>0,05), тогда как сумма аденилатов увеличивалась (р0,05).Повышенное содержание кадмия в изолированных клетках гепатопанкреаса в сравнении с клетками жабер «противоречит» данным, полученным in vivo, когда кадмия было больше в жабрах. Интенсивность дыхательных процессов устриц при экспозиции устриц с 50 мкг/л CDCL2 может меняться разнонаправлено (т.е. либо возрастать, либо падать), тогда как дыхательные процессы в тканях и клетках однозначно активизируются. Скорость потребления кислорода в жабрах увеличивается в 1,5 раза, а клеток - в 1,4 раза. Инкубация клеток с кадмия хлоридом увеличивает как общую (от 1,29±0,15 до 1,75±0,18 мкмоль О2/ мин 106 клеток), так и митохондриальную (от 1,20 ±0,11 до 1,69±0,24 мкмоль О2/ мин 106 клеток) скорость дыхания. Возрастает активность гексокиназы, альдолазы и цитратсинтазы, но снижается или не изменяется концентрация конечных продуктов метаболизма (L-аланина - от 10,4 до 5,12 мкмоль/г в жабрах и от 9,6 до 6,2 мкмоль/г в гепатопанкреасе; ацетата - от 1,48 до 0,84 мкмоль/г в жабрах; концентрация сукцината сохраняется на том же уровне в обеих тканях), что свидетельствует об ингибировании отдельных метаболических путей.