Автореферат (Характеристика молекулярных маркеров состояния животных разных таксонов в постнатальном онтогенезе при влиянии техногенного загрязнения), страница 6

У рыб старше 5 лет ионыалюминия индуцировали возрастание содержания ГФКБ на 42% (Р<0,01).Такой рост экспрессии белка указывает на возрастные особенностиастроглиальной реактивации в ответ на интоксикацию.Рост экспрессии астроглиального маркера – ГФКБ наблюдается и увзрослых половозрелых особей рыб разных видов (солнечный окунь, бычок22Содержание ГФКБ, мкг/мг общего белкапесочник, карась, плотва обыкновенная) при воздействии повышенныхконцентраций солей алюминия и свинца (рис. 12).50***4540**3530**25Рис. 11 Содержание ГФКБ и результатыиммуноблотинга цитоскелетных фракцийбелков головного мозга особей солнечногоокуня разного возраста при хроническомвоздействии алюминия (Al) по сравнению сконтрольными группами рыб (К); ** –P<0,01; *** – P<0,001 – достоверностьотличий в сравнении с контролем.20151050KKAlAl2-3 года0,5 годаKAlболее 5 летУстановлено, что интоксикация ионами Аl3+ и Pb2+ взрослых половозрелыхрыб вызывает ответные молекулярные перестройки клеток астроглии,сопровождающиеся увеличением синтеза цитоскелетного ГФКБ на 75-112%,(алюминий) и на 72-115% (свинец) в сравнении с контролем.Относительное содержание ГФКБ, %250****200***********150100500Al Pbсолн.

окуньAl PbкарасьAl PbбычокAl PbплотваРис. 12 Динамика содержания ГФКБ цитоскелетных фракций белков головного мозгавзрослых половозрелых рыб при хроническом воздействии алюминия (Аl) и свинца (Pb) вмодельных условиях (за 100% принято количество ГФКБ в соответствующем контроле); *– р<0,05; ** – р<0,01 – достоверность разницы в сравнении с контролемНа фоне увеличения содержания ГФКБ в головном мозге особейэкспериментальных групп гидробионтов наблюдается интенсификацияпроцессов протеолиза, приводящих к появлению значительного количестванизкомолекулярных дериватов с Mr=38-47 кДа.Закономерности, обнаруженные при изучении эффектов нейротоксичностиалюминия и свинца, прослеживаются и в ответных реакциях клеток головногомозга взрослых половозрелых особей рыб разных видов, обитающих в23Относительное содержание ГФКБ, %природных условиях загрязнения акватории металлами (участок р.

СамараДнепровская). Так содержание ГФКБ, было достоверно повышенным в мозгеособей экспериментальных групп плотвы обыкновенной и бычка-песочникаотносительно контрольных групп этих же видов (участок ихтиологическогозаказника р. Ворскла), в среднем на 61% (Р<0,01) и 83% (Р<0,01)соответственно. Необходимо отметить, что увеличение количестваполипептидных фрагментов в ГФКБ (по сравнению с контролем) наблюдалосьу всех особей, обитающих в водах загрязненной металлами акватории.При интоксикации органическими поллютантами (промышленныймногокомпонентный растворитель) животных разного возраста достоверный(Р<0,05) рост экспрессии ГФКБ выявлен во всех исследуемых отделахголовного мозга крыс.

Однако максимальное содержание ГФКБ зафиксированов гиппокампе тест-объектов в возрасте 70 суток (в среднем на 42%относительно контроля), а минимальное – в гиппокампе особей,декапитированых на 28 сутки постнатального развития (в среднем на 7%относительно контроля). Специфичность таких эффектов может бытьобусловлена особенностями отделов мозга, что неизбежно влияет на функции,как отдельных участков нервной системы, так и ЦНС в целом (рис.

13).160* * ** * *К Г МК Г МСПР-56СПР-70* **14012010080604020Рис. 13. Содержание ГФКБ в цитоскелетныхфракциях белков (за 100% принятоколичество ГФКБ в соответствующемконтроле) коры больших полушарий (К),гиппокампа (Г) и мозжечка (М) головногомозга крыс на 28, 42, 56 и 70 суткипостнатального развития при интоксикациимногокомпонентныморганическимрастворителем; * - P<0,05 - достоверностьразницы в сравнении с контролем.0К Г МСПР-28К Г МСПР-42Вэкспериментальноймоделизагрязненияполициклическимиароматическими гидрокарбонами, присутствующими в среде обитания особейкарася разного возраста (6-7 месяцев, 2-3 года, старше 5 лет), наиболеезначительное увеличение содержания ГФКБ выявлено в головном мозгемолодых неполовозрелых особей – в среднем на 113% выше относительноконтроля (Р<0,001).

В двух других возрастных группах карася (молодыеполовозрелые особи и особи старше 5 лет) зафиксирован менее значительныйрост содержания ГФКБ, превышающий контрольные значения в среднем на75% (Р<0,001) и 45% (Р<0,01) соответственно.Закономерности, не зависящие от видовых особенностей и образа жизнирыб, обнаружены при исследовании нейроглии взрослых половозрелых особейсолнечного окуня и карася в двух других моделях – при загрязнении средыобитания ПАГ и хлорбензолом. Присутствие в среде обитания рыб ПАГ24вызывало увеличение содержания ГФКБ в мозге взрослых половозрелыхособей солнечного окуня и карася (относительно контроля) в среднем на 113%(Р<0,01) и 73% (Р<0,001) соответственно.

Количество ГФКБ, было такжедостоверно (Р<0,01) повышенным в мозге взрослых половозрелых рыб,обитающих в условиях загрязнения хлорбензолом – в среднем на 87% (Lepomisgibbosus) и на 118% (Сarasius сarasius) относительно контрольных значений.Установлено, что рост экспрессии филаментной формы ГФКБ в присутствииповышенных концентраций ПАГ и хлорбензола сопровождается увеличениемсодержания деградированных полипептидных фрагментов белка смолекулярной массой от 48 до 37 кДа.При исследовании особенностей астроглиального ответа рыб в условияхвоздействия повышенных концентраций нефтепродуктов использовалисьэкспериментальные группы рыб, обитающие как в природных условияхтехногенного загрязнения, так и в модельных условиях загрязнения мазутом.Установлено, что действие повышенных концентраций органическихполлютантов при загрязнении мазутом вызывает достоверное увеличениесодержания ГФКБ – основного структурного компонента цитоскелетаастроцитов – в головном мозге взрослых половозрелых особей солнечногоокуня и бычка-песочника в среднем на 76% (Р<0,01) и 92% (Р<0,01)соответственно по сравнению с контролем.

Следует обратить особое вниманиена то, что в нервной ткани особей бычка-песочника, обитающих в природныхусловиях техногенного загрязнения (б. Керченская), выявлено наиболеезначительное увеличение содержания ГФКБ, превышающее аналогичныепоказатели контрольной группы в среднем на 115% (Р<0,001).Сравнительный анализ содержания ГФКБ и его дериватов в цитозольной ицитоскелетной фракциях белков головного мозга животных показал, чтофиламентная форма глиального фибриллярного кислого белка, подвергаетсяболее глубокой протеолитической деградации, чем цитозольная. Реактивныйастроглиоз и деградация компонентов цитоскелета клеток нервной тканиявляется характерной ответной реакцией астроцитов на присутствие в средеобитания поллютантов различного химического строения. До настоящеговремени изменения содержания и состава ГФКБ в мозге рыб не использовалосьв качестве индикатора состояния животных, обитающих в условияхзагрязнения окружающей среды.

Представленные результаты и предлагаемоерешение задачи показывают, что ГФКБ является чувствительным идостоверным биомаркером состояния животных разных таксонов на различных,в том числе и ранних, стадиях интоксикации.3.3 Использование цитоплазматического белка S100β нейроглииживотных в качестве индикатора повреждений в условияхвоздействия промышленных поллютантов. Особую роль в обеспечениинормального метаболизма центральных обменных путей животных играютионы кальция, регуляция внутриклеточной концентрации которыхосуществляется с помощью универсальных для всех типов тканей кальцийсвязывающих белков.

Представителем таких макромолекул, участвующих вответных механизмах нейроглии при изменении внешней среды, является25протеин S100β [Garbuglia M. et al., 1999]. Это подтверждают результатыпроведенных исследований.Установлено, что интоксикация ионами алюминия и свинца взрослыхполовозрелых рыб разных видов вызывает ответные молекулярныеперестройки клеток астроглии головного мозга животных, в ходе которыхувеличение синтеза цитоскелетного ГФКБ сопровождается повышеннойэкспрессией цитозольного кальций-связывающего протеина S100β и егодериватов с Mr=24-37 кДа (рис.14).Рис. 14 Результаты иммуноблотинга цитозольных фракций белков головного мозгавзрослых половозрелых особей бычка-песочника и солнечного окуня, обитающих встандартных (К) и молельных условиях хронического воздействия алюминия (Al) и свинца(Pb)Показано, что присутствие ионов Al3+ и Pb2+индуцирует достоверный ростсодержания протеина S100β в головном мозге взрослых половозрелых особейсолнечного окуня и карася относительно аналогичных показателей головногомозга контрольных групп рыб на 67-105% и 54-76% соответственно.Данные, полученные в ходе анализа результатов иммуноблотингацитозольных фракций белков головного мозга взрослых половозрелых рыб вмодельных условиях хронического загрязнения органическими поллютантами,подтверждают закономерности, обнаруженные при изучении нейротоксичностиионов металлов.