Введение к работе
. Актуальность теми. Широкое применение в различных сферах народного хозяйства гербицидов, инсектицидов, фунгицидов, а также регуляторов роста растений, к числу которых относятся и дефолианты, наряду с очевидными полезными эффектами создает и ряд дополнительных проблем - загрязнение окружающей среды, побочное токсическое действие и т.д.
В основе неспецифического токсического действия пестицидов лежат функционально-морфологические изменения структурных элементов клетки и метаболические сдвиги, связанные с нарушением биохимических процессов. Одной из наиболее чутко реагирующих на внешние воздействия систем клетки является система энергообеспечения. В ряде работ высказывается мнение о митохондриях как наиболее вероятных "мишенях" большинства пестицидов (Ротенберг,1980; Abo-Khatwa et al.,1974; Hertel et al.,1981). Пестициды в значительной мере влияют на функциональное состояние митохондрий, изменение и угнетение окислительных процессов в итоге приводит к снижению энергетического потенциала клетки.
Изучение мембраноактивных свойств препаратов различных классов пестицидов ' на уровне энергетической системы клетки может рассматриваться как важный этап при первичной оценке неспецифической токсичности пестицидов. Потребность в подобной экспресс-оценке в настоящее время возрастает у химиков-синтетиков, токсикологов и гигиенистов. Доступной для изучения клеточной системой с типичным набором органелл и рецепторов ко многим биологически активным соединениям являются лимфоциты. Их состояние может отражать свойства клеток других тканей организма, кроме того, метаболическое состояние митохондрий в лимфоцитах можно исследовать такими же методами, как и метаболическое состояние изолированных митохондрий.
Цель и задачи работы. Целью данной работы явилось сопоставление особенностей действия различных групп пестицидов на энергетический обмен тимоцитов и функциональное состояние изолированных митохондрий.
В связи с этим основными задачами представленной работы явились :
- исследовать влияние ряда гербицидов, инсектицидов, фунгицидов, дефолиантов и антипротоэойпого препарата химкокцида на состояние энергетического метаболизма тимоцитов іфнс;
оценить прямое действие пестицидов на процессы дыхании и окислительного фосфорилирования изолированных митохондрий печени крыс;
изучить влияние некоторых пестицидов на транспорт кальция и проницаемость внутренней мембраны митохондрий для различных ионов.
на основе полученных результатов оценить адекватность использования препаратов изолированных митохондрий и суспензии тимоци-тов для оценки побочного токсического действия пестицидов.
Научная новизна работы. Изучение действия различных классов пестицидов на энергетический метаболизм животной клетки Показало, что большинство пестицидов является мембраноактивными соединениями, воздействующими на различные типы биологических мембран. Пестициды наруиают механизм трансформации энергии путем индукции ионной проводимости митохондриальных мембран, влияя на функционирование энергозависимых' ион-транспортирующих систем и изменения активности мембраносвяванных ферментов.
Впервые проведено исследование действия большой группы пестицидов на энергетику митохондрий в условиях целостной клетки с одновременной оценкой их эффекта на функциональное состояние изолированных митохондрий. ,
Установлено,что не все исследованные пестициды однонаправлен-но действуют на функции митохондрий в условиях клетки и в изолированном состоянии, однако в целом мембранотропные свойства пестицидов на клеточном уровне коррелируют с их токсикологическими характеристиками (коэффициент корреляции равен 0,76).
Все исследованные гербициды являются протонофорами в концентрации 100 мкМ и разобщителями окислительного фосфорилирования. В присутствии этих препаратов (кроме хлортолурона) усиливается повреждающее действие ионов кальция на мембрану митохондрий печени крыс. На уровне целой клетки помимо эффекта разобщения окислительного фосфорилирования отмечаются нарушения в работе электрон-транспортной цепи.
Мембраноактнвние свойства инсектицидов амбуша и токутиона коррелируют с показателями их токсичности JIlso- Пиретроидный препарат амбуш ингибируст дыхание суспензии митохондрий печени крыс, уменьшает кальциевую "емкость" и незначительно стимулирует проницаемость мембраны митохондрий для различных катионов, однако на уровне суспензии тнмоцитов амбуш не влияет на параметры дыхания.
- 5 -Токутион действовал как антимицин А-подобный ингибитор дыхания в случае изолированных митохондрий печени и суспензии тимоцитов. Кроме того, токутион обусловливает циклоспорин А-подобную стабилизацию внутренней мембраны митохондрий при повреждающем действии ионов кальция.
Среди исследованных фунгицидов - производных нафтохинона -сциталон, флавиолин, 3'3-бифлавиолин практически не влияют на дыхание на уровне клетки, в то время как юглон (1 мкМ) и 2-оксиюг-лон (100 мкМ) обладают менадионподобным действием, шунтируя дыхательную цепь изолированных митохондрий и митохондрий в условиях клетки.
Дефолианты обладают разнообразными по характеру и силе мемб-ранотропными свойствами. Б отношении энергетики целостной клетки классические дефолианты бутифос, дропп и бутил-каптакс исследованы впервые. Изучались также перспективные препараты хиназопин, этрел, геметрел, сихат, АМПБ, ТБАВ, АЦ1Ж, среди которых наименьшую токсичность в отношении клеточной энергетики проявили хиназопин и ТБАБ.
Епервые обнаружено, что антипротозойный препарат химкокцид (ХКЦ) является мембраноактивным соединением, модифицирующим энергетический обмен и проницаемость мембран, а также ингибирующим активность митохондриальной Н^-АТФазы.