Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Современный этап развития биологических наук характеризуется осмыслением результатов достаточно длительного периода существования биогеоценозов, примечательной особенностью которого является тотальная химизация во всех сферах жизни. Она включает производственную деятельность и сопряженное с этим антропогенное загрязнение жизненного пространства (Кожин А.А., Закруткин В.Е., 1997; Лебедев Г.П., Филиппов В.П., 1997). Платой за технический прогресс, в основе которого лежит стремление в предельно сжатые сроки получить максимальную выгоду для обеспечения благополучия и жизненного комфорта, является насыщение почв, вод, воздушного бассейна биоцидами, разнородными экотоксикантами, а также биогенными веществами в необычных для всего живого чрезвычайно высоких концентрациях (Любчен-ко П.Н., 1996; Литвинов Н.Н., 1996, 1997; Гоженко А.И. с соавт., 1997). Следствием включения агрессивных химически активных соединений в состав растительных и животных организмов, депонирования их в почвах, по сути объединяющих биогеоценозы, является трансформация характера форм жизни, ее качества и продолжительности (Воробьева А.И., 1990; Дуева Л.А., Мизерницкий Ю.Л., 1997; Сулейманов Р.А., 1997; Шарафут-динова Н.Х., 1997). Нагрузка химическими соединениями внесла свои коррективы в эволюционный естественно - исторический процесс развития различных биологических популяций. Это прослеживается на всех уровнях биологической иерархии (Никитин Е.Д., Турусов Э.В., 1993). Поступление в организм чужеродных соединений - токсификация служит не только фактором повреждения индивида, его дестабилизации. За счет распространения по пищевым цепям, биоаккумуляции происходит резкое изменение биосферы (Измеров Н.Ф., 1997; Леменовский Д.А., 1997; Сотников В.И., 1997). Вымирание отдельных видов животных, хронизация процессов, широкое распространение онкопатологии, аллергических состояний, врожденных аномалий развития - результат техногенного - физического и хи-
мического - загрязнения среды проживания (Тюрюканов А.Н., Федоров В.М., 1996). Естественный, запрограммированный природой процесс развития, характеризующийся определенными временными параметрами, приобрел революционный характер с присущими ему кризисными ситуациями, квалифицированный В.И.Вернадским как кризис биосферы. Антропогенное загрязнение окружающей среды вызывает загрязнение биогеоценозов, служит фактором дестабилизации здоровья, ухудшения качества жизни.
В связи с этим актуальным является выяснение механизмов параме-таболического действия, обусловленного химической активностью различных ксенобиотиков и биогенных элементов в концентрации, соответствующих фону техногенного загрязнения, на молекулярные, клеточные объекты, биосистемы растительного и животного организма.
ЦЕЛЬ настоящего исследования заключается в изучении молекулярных механизмов действия биогенных и абиогенных ксенобиотиков на биологические объекты разного уровня организации для выбора средства защиты от повреждающего действия экотоксикантов.
ЗАДАЧИ:
-
Провести тестирование устойчивости различных биообъектов к действию наиболее распространенных экотоксикантов.
-
Изучить характер повреждающего действия ряда органических и неорганических токсикантов на биосистемы организма человека и животных разного уровня структурной организации.
-
Дать сравнительную оценку метаболических эффектов в растительных объектах при действии агрессивных химических факторов.
-
Изучить физико-химические параметры, химический состав Sily-bum marianum. Обосновать перспективу применения природных композиций из этого источника в качестве средства защиты от повреждающего действия экотоксикантов.
-
Выяснить характер влияния Натурсила на организм животных и человека с оценкой метаболических, морфологических, токсикологических аспектов действия.
-
Обобщить результаты исследований и выявить характерные особенности хемомодулирующего действия экотоксикантов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые осуществлено изучение широкого спектра химических элементов s-, d- и р-семейств на каталитическое действие дегидрогеназ в полиферментной полисубстратной системе, а также на препарат гомогенного фермента. Найдены хронозависимые эффекты ингибирующего действия элементов s-семейства. Выявлена специфика действия d-элементов с высоким аффинитетом к малатдегидрогеназе из скелетных мышц норок. Установлено, что элементы d-семейства - никель и медь, широко использующиеся в химической промышленности региона, характеризуются выраженным угнетающим действием на дегидрогеназ-ную активность. В условиях полиферментной, полисубстратной системы токсические действия компонентов промышленных выбросов менее выражены. Новыми являются сведения о гашении прямого химического действия токсикантов на ферментный белок в многокомпонентной модельной системе. Установлено, что пятиокись ванадия и фенол, постоянные составляющие фона техногенного загрязнения с прочной корреляционной связью с заболеваемостью системы пищеварения и болезнями крови, оказывают повреждающее действие на биоструктуры. Механизм действия состоит в деструкции мембран, активации свободно-радикального окисления, что расценивается нами как первичное неферментативное прямое повреждающее действие с последующим включением параметаболических и ферментативных процессов. Получены новые сведения о перестройке в метаболизме сосны обыкновешгай под влиянием загрязнителей химических производств. Установлен новый факт резистентности Silybum marianum к дей-
ствию экотоксикантов. Обоснована впервые возможность применения гидрофобной фракции плодов расторопши в качестве экопротектора с мем-браностабилизирующим действием.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты проведенных исследований являются основанием для применения в качестве биологических тест-систем в практике определения токсичности различных соединений и использование индивидуальных белков гомогенатов тканей растений и животных в условиях in vitro. Целесообразно в зоне максимального техногенного напряжения избегать посадок сосны обыкновенной в связи с установленным усилением прооксидантных процессов под воздействием экотоксикантов.
Медико-биологические исследования свойств, химического состава, а также влияния экотоксикантов на обменные процессы расторопши служат основанием для рекомендации препаратов из Silybum marianum для защиты населения экологически неблагополучных регионов от повреждающего действия токсикантов.