Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. УЧАСТИЕ МЕТАЛЛОТИОНЕИНОВ В
ФОРМИРОВАНИИ ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ
КЛЕТКИ НА СТРЕССОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ.
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 10
Характеристика металлотионеинов И
Механизмы синтеза металлотионеинов при формировании ответной реакции клетки на действие ионизирующего излучения и ионов тяжелых металлов 14
Функции металлотионеинов в растительной и
животной клетке 18
Роль металлотионеинов в защите клеток от токсического действия тяжелых металлов 19
Роль металлотионеинов в защите клеток от окислительного стресса 22
Уровень металлотионеинов и частота спонтанных мутаций 27
1.4. Уровень металлотионеинов в тканях моллюсков и
растений как биоиндикационный параметр 29
Уровень металлотионеинов у водных моллюсков как индикатор загрязнения среды их обитания тяжелыми металлами и радионуклидами 30
Изменение содержания РСП в растительных клетках в ответ на присутствие в среде обитания повышенных концентраций тяжелых металлов и радионуклидов 32
1.5. Количественная оценка уровня металлотионеинов в
условиях сочетанного действия тяжелых металлов и
ионизирующего излучения 34
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 3 6
Объекты исследования 36
Схемы экспериментов 37
Метод выделения и определения содержания
металлотионеинов у животных 41
Методы выделения и оценки содержания
металлотионеинов в растениях 43
Оценка качества воды с помощью биотического
индекса зообентоса по методу Ф.
Вудивисса 45
Методика анализа отклика биологической системы на комбинированное воздействие и статистическая
обработка результатов 46
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 48
Удельное содержание металлотионеинов при действии у-излучения и ионов кадмия в органах и тканях
моллюсков Anodonta sp 48
Удельное содержание металлотионеинов в печени мышей после у-облучения и введения ионов
кадмия , 55
Удельное содержание белков фитохелатинов в клетках проростков ячменя (Hordeum vulgare L.) при действии
у-излучения и ионов кадмия 60
Анализ механизмов синтеза металлотионеинов,
приводящих к нелинейным эффектам при
комбинированном действии у-излучения и ионов
кадмия 66
Анализ участия металлотионеинов в формировании ответной реакции растительных и животных клеток на действие у-излучения и ионов кадмия 69
Уровень металлотионеинов в органах моллюсков и тканях растений как перспективный маркер комбинированного действия физических и химических агентов 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
ВЫВОДЫ 88
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 90
ПРИЛОЖЕНИЯ 105
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Важным классом белков, участвующих в формировании ответной реакции клетки на стрессовое воздействие, являются металлотионеины (МТ) (Sanita di Toppi; DeMoor, Koropatnick). МТ растений имеют специфические особенности, отличающие их от МТ млекопитающих. Согласно принятой классификации (Fowler et al.), МТ в растительной клетке называются фитохелатинами (РС„). Наличие в промоторном участке МТ-генов сайтов, реагирующих на изменения концентрации ионов тяжелых металлов и свободных радикалов (Andrews et al.), а также увеличение количества МТ после облучения (Котеров и др.; Bakka et al.; Matsubara) позволяет предположить, что МТ участвуют в реакции клетки на воздействие не только тяжелых металлов, но и ионизирующего излучения.
В современной практике экологического мониторинга в основном используют физико-химические методы анализа, которые позволяют лишь косвенно судить о действии поллютантов на живую природу. Другой подход к решению этой проблемы связан с использованием методов биологического мониторинга, которые дают прямую информацию об опасности загрязнения окружающей среды. К преимуществам биологического мониторинга относится также то, что полученная с его помощью информация позволяет дать интегральную картину, учитывающую всю совокупность действующих факторов, а также синергические и антагонистические эффекты их
взаимодействия, в том числе и тех, которые не отслеживают контролирующие уровень техногенного загрязнения службы, поскольку они ориентированы на анализ фиксированной номенклатуры техногенных токсикантов. Использование в целях биологического мониторинга уровня МТ в органах и тканях растений и животных позволяет прямо оценить биологическое действие физических и химических агентов окружающей среды. Следовательно, изучение участия МТ в формировании ответной реакции растительных и животных клеток на действие у-излучения и ионов кадмия (Cd) представляет не только теоретический, но и практический интерес.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Целью настоящей работы являлся анализ участия МТ в формировании ответной реакции растительных и животных клеток на раздельное и сочетанное действие у-излучения и ионов Cd. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить изменение удельного содержания МТ в печени мышей при
раздельном и сочетанном действии ионов Cd и у-излучения.
2. Изучить изменение удельного содержания РС„ в корешках
проростков ячменя при раздельном и сочетанном действии ионов Cd и у-
излучения.
Изучить изменение удельного содержания МТ в органах и тканях двустворчатых моллюсков при раздельном и сочетанном действии ионов Cd и у-излучения.
Оценить эффективность использования уровня МТ в органах и тканях растений и животных в целях экологического мониторинга и анализа комбинированного действия факторов разной природы.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
Гамма-излучение вызывает увеличение уровня фитохелатинов в проростках ярового ячменя.
Сочетанное действие у-излучения и ионов Cd в изученном диапазоне доз и концентраций приводит к синергическому увеличению удельного содержания МТ в жабрах моллюсков (Anodonta sp.) и антагонизму в печени мышей и проростках ярового ячменя.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые показано, что у-излучение увеличивает уровень фитохелатинов в проростках ярового ячменя. Показано, что комбинированное действие у-излучения и ионов Cd в исследуемых дозах и концентрациях приводит к достоверному антагонистическому эффекту по уровню фитохелатинов.
Продемонстрировано достоверное синергическое увеличение уровня МТ в жабрах моллюсков (Anodonta sp.) при комбинированном действии у-
излучения и ионов Cd. Установлено отсутствие в исследованном диапазоне зависимости содержания МТ в жабрах моллюсков (Anodonta sp.) от дозы у-излучения.
Показано, что комбинированное действие у-излучения и ионов Cd в исследуемых дозах и концентрациях приводит к достоверному антагонистическому эффекту по уровню МТ в печени мышей. Установлено, что предварительное введение подкожно раствора хлорида кадмия увеличивает выживаемость подвергнутых воздействию у-излучения мышей.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Результаты представленных в диссертационной работе лабораторных и полевых экспериментов свидетельствуют о высокой эффективности и информативности использования удельного содержания МТ в органах и тканях моллюсков в качестве биоиндикационного параметра в программах биологического мониторинга антропогенно загрязненных территорий.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации были представлены на международном конгрессе "Энергетика - 3000" (Обнинск, 1998), всероссийской конференции "50 лет производства и применения изотопов в России" (Обнинск, 1998), международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения" (Брянск, 1999), конференции "Радиация и
биосфера" (Обнинск, 2000), IV съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001), VIII Российской научной конференции "Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях'* (Обнинск, 2002), международной конференции "Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами" (Тула, 2003).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из
введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и трех
і* приложении. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста,
включает 7 таблиц и 16 рисунков. Список литературы включает 103
публикации.
*
