Мембранотропные эффекты сочетанного действия некоторых ксенобиотиков

 

СЕКЦИЯ 3. Биологические науки.                                                                

ПОД- СЕКЦИЯ   13. Экология.  

 

 

 Есебуа Ε 

Главный специалист 

Отделения   по  координации научной  работы, 

доктор биологических наук, 

Грузия, Тбилиси,

Сухумский государственный университет

 

Мембранотропные эффекты сочетанного действия некоторых ксенобиотиков

 

При изучении биологических эффектов ксенобиотиков, как правило, основное вни­мание уделяется их однокомпонентному действию. В большинстве случаев, при совмест­ном действии химических агентов биоцидные эффекты в сильной мере отличаются от од-нокомпонентного действия по величине, характеру и направлению регистрируемой реак­ции [1, 2]. С другой стороны, для различных природных блоков, например вода, почва и т.д., характерно присутствие сложной смеси веществ [3,4].

В этой связи нами предпринята попытка изучить сочетанное влияние ксенобиотиков, представляющих приоритетные компоненты некоторых сточных вод на ионную прони­цаемость мембран клеток водорослей.

Методика

В опытах использовали 2-3-ю интерн одаль ную клетку харовой водоросли Nitella flexilis, выращенную в лабораторных условиях. Накануне проведения опытов клетки по­мещались в искусственную прудовую воду (ИПВ) [5]. Регистрировались величина потен­циала покоя (Ψ) η электрического сопротивления  (R) мембраны с помощью стандартной микроэлектродной техники [6] или использовали метод внеклеточного отведения элек-трофнзнологических характеристик клетки [7].

Опыты проводились по схеме: контроль (ИПВ) → контроль + смесь ксенобиотиков, 10п мг/л→контроль → контроль + смесь ксенобиотиков,

10–(n-1)мг/л →  и т.д. Температу­ра окружающей среды (20±1°С), рН раствора (7,0±0,1), освещенность (300 люкс) поддер­живались постоянными.

Результаты и обсуждение

Сатурн и пропанид, имитирующие сточные воды ряда оросительных систем, вызы­вают достоверные сдвиги мембранного потенциала клеток Nitella при их однокомпонент-ном действии в концентрации 10-1мг/л и 5·10n мг/л соответственно [8].

Проведенные нами исследования показывают, что сочетанное внесение препаратов в среду вызывают  отличную от однокомпонентых эффектов биоэлектрическую реакцию клеток  Nitella.

Развитие реакции клетки на однокомпонентные и сочетанные концентрации пропа­нида и сатурна (10-1 мг/л и 5·10-1мг/л соответственно) происходит быстро после внесения препарата в наружный раствор и стационарный уровень устанавливается через 10 минут. При удалении препарата нз окружающей среды (отмыв в ИПВ) биоэлектрическая реакция необратима, т.е. величины мембранного потенциала и сопротивления не возвращаются к контрольному уровню. Величины сдвигов параметров Ψ и R оказываются меньше по сравнению с однокомпонентным действием указанных препаратов. В отличии от однокомпонентного действия пропанида, который в концентрации 10-1мг/л вызывает гиперпо­ляризацию мембраны и увеличение сопротивления, а сатурн (5·10-1 мг/л) обладает деполя­ризующим эффектом, сочетанное действие препаратов приводи к деполяризации и увели­чению сопротивления по сравнению с контролем. Величины сдвигов регистрируемых па­раметров Ψ и R в этом случае при совместном действии оказываются примерно такими же как при однокомпонентных эффектах и составляют для потенциала 10 мВ и сопротив­ления 5 кОм-см2.

Сочетанное действие сатурна и пропанида в более высоких концентрациях (10° мг/л) не приводит к более заметным эффектам по сравнению с предыдущим вариантом.

Метафос и гексахлоран находят широкое применение в быту и сельском хозяйстве. В ряде случаев со стоком с полей пестициды попадают в природные водоемы и водотоки, где оказывают негативное влияние наводные экосистемы.

Исследование однокомпонентного мембрангтропного действия гексахлорана, прове­денное, в работе [8] показало, что гексахлоран оказывает действие на электрофизиологиче­ские параметры клетки Nitella в довольно низких концентрациях 10-3мг/л, при увеличении концентрации наблюдаются более заметные сдвиги величин Ψ н R по отношению к кон­тролю.

Метафос при добавлении в среду вызывал достоверное снижение мембранного по­тенциала клеток Nitella в концентрации 10-2 мг/л, т.е. на порядок более высокий по срав­нению с гексахлораном [8].

Сочетанное действие метафоса и гексахлорана на клетки Nitella проявляются в кон­центрациях на порядок ниже по сравнению с однокомпонентными эффектами. Добавле­ние в окружающую клетку среду в концентрация

10-4мг/л (гексахлоран) и 10-3мг/л (мета­фос) вызывает деполяризацию мембраны и падение электрического сопротивления на 22 мВ и 18,5 кОм·см2 соответственно; развитие реакции происходит сразу после добавления препарата в среду, причем при их удалении, как и в предыдущем сдучае, не наблюдается полного отмыва, т.е. восстановления регистрируемых параметров до контрольных вели­чин. В пределах испытанных сочетанных концентраций, сдвиги величин Ψ и R со­ставляют 30 мВ и 24 кОм·см2.

Смесь растворов фенола и формальдегида присутствует, как правило, в сточных во­дах производств формальдегндных смол. Смесь этих химических соединений вызывает достоверные сдвиги биоэлектрической реакции при более низких концентрациях  фенола (10-2мг/л). Как отмечается в ряде работ [1, 9] фенол оказывает действие на электрические характеристики мембран клеток харовых водорослей в концентрациях 10-1 мг/л и выше. Добавление формальдегида в концентрации ниже ПДК (10-4мг/л) на фоне 10-2мг/л фенола вызывает быстрое развитие реакции и значительные изменения регистрируемых величннах потенциала (20 мВ) и сопротивления(9,2 кОм·см2).

Сравнение полученных нами концентрационных эффектов смеси ксенобиотиков с данными по их однокомпонентному действию показывает, что только в случае сатурна и пропанида сочетанное действие вызывает меньший биоэлектрический ответ клеток по сравнению с их однокомпонентным действием, т.е. наблюдается некий антагонизм; в двух других случаях (фенол и формальдегид, метафос и гаксахлоран) наблюдается синергизм при их сочетанном действии. Подобного рода синергизм отмечается н при совместном действии других поллютантов; например в работе [10] показано, что внесение отдельных металлов в концентрациях, соответствующих установленным в Канаде и США предельно-допустимых концентраций, в культуру водорослей хлореллы, сценедесмус и других не влияло на рост клеток, тогда как их смесь сильно его подавляла, даже при более низких концентрациях; аналогичные примеры приводятся и в работах [11, 12 и др].

Анализ таблицы показывает,что направление сдвигов ионной проницаемости при сочетанном и однокомпонентном действии испытанных препаратов, как правило, совпа­дает. При сочетанном действии сатурна и пропанида наблюдается уменьшение проницае­мости мембраны к ионам калия, тогда как в остальных случаях происходит увеличение коэффициента Рг.

Литература

 

1.  Юрии В.М. Электрофизнологический анализ основных закономерностей взаимо­действия органических соединений с мембранами растительной клетки Дисс. ... докт. биол. наук. Минск. 1980.

2.  Оннанн Д.А. Регуляция циклознса клеток водорослей. Тбилиси:

ТПГУ. 246с.

3.  Баренбойм Г.М., Маленков А.Г. Биологически активные вещества. Новые прин­ципы поиска. М.: Наука. 1986. 365 с.

4.  Крайнюкова АН. Биотестирование в охране вод от загрязнения // В сб. «Методы биотестирования вод» Черноголовка. 1988. С. 4-14.

5.  Юрии В.М. Электроальгологический способ контроля загрязнения природных вод // В сб. «Методы бионндикацин и биотестировання природных вод» Л.: Гид-рометиздат. 1987. С. 63-70.

6.  Юрин В.М., Гончарик М.Н., Галактионов СТ. Перенос ионов через   мембраны растительных клеток. Минск: Наука и техника. 1977. 160 с.

7.  Юрин В.М., Иванченко В.М., Галактионов С.Г. Регуляция функций мембран рас­тительных клеток. Минск: Наука и техника. 1979. 200 с.

8.   Абадовская Л.Э. Механизмы модификации транспортных совйств плазмалеммы клеток водорослей некоторыми ксенобиотиками. Дисс. ...канд. биол. наук. Тби­лиси. 1988.

9.   Стом Д.И. Фитотоксичносгь и механизмы детоксикацни фенолов водными рас­тениями. Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Киев. 1982.

10.   WongP.T., Спал Y.K., Luxon P.L. Toxicity of a mixture of metals on

freshwater algae //J. Fish. Res. Board. Canad. 1978. V. 35. P. 479-481.

11. Корте Φ., Бахадир Μ. и др. Экологическая химия. М.: Мир. 1997. 396 с.

12. Патин С.А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана. М.Пищевая промышленность.1979.304с.