Диссертация (1151316), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Особый интерес в изучении воздействияполлютантовпредставляютмолекулярныеиклеточныемеханизмынейротоксичности. С одной стороны, клетки нервной ткани характеризуютсявысокой адаптивным потенциалом, с другой – весьма чувствительны кдействию повреждающих факторов. Известные данные о нарушениях вклетках нервной ткани при действии экотоксикантов во многом относятся кназемным животным [22–27]. Значительно меньше работ в этой областипосвящено гидробионтам [19, 28–30]. Практически отсутствуют данные осравнительном анализе возрастных нарушений метаболизма нервной тканиживотныхразныхтаксоновпризагрязнениисредыобитанияпромышленными поллютантами.
В последние десятилетия техническийпрогресс и совершенствование методологии в изучении молекулярныхмеханизмов, межклеточных взаимодействий, регуляции клеточного ответа внервной ткани позволяет пересмотреть некоторые традиционные физиолого-10биохимическиеположения,касающиесяролиглиальныхклетокипластичности нервной системы как в период раннего онтогенеза, так в зрелойЦНС. Однако работы, посвященные изучению функций тканеспецифическихбиомаркеров нейроглии в постнатальном развитии животных при действииэкотоксикантов, практически отсутствуют. Клеточные элементы глии, впервую очередь, астроциты отличаются уникальными белками, которыехарактеризуются определенной субклеточной локализацией и особенностямисинтеза на разных этапах онтогенеза [31].
Представителями такихгистоспецифических белков структурно-функциональных единиц ЦНСявляются глиальный фибриллярный кислый белок (ГФКБ) и кальцийсвязывающий цитозольный астроглиальный протеин S100β, рост экспрессиикоторых служит индикатором повреждений во взрослом мозге человека иживотных [32–35]. Данные молекулярные маркеры глии не обладаютвидоспецифичностью[36],чтопозволяетиспользоватьразличныебиологические виды животных в экотоксикологических исследованиях.Принимая во внимание, что процессы раннего онтогенеза сопровождаютсяактивной пролиферацией и дифференциацией определенных субпопуляцийклеток ЦНС, отличающихся чрезвычайной чувствительностью к действиютоксикантов, понимание особенностей ответных молекулярных и клеточныхреакций в процессе развития организма может быть важным звеном встратегии нейропротекции и сохранении жизнеспособности организмов.Учитывая то, что оксидативный стресс является наиболее распространеннымповреждающим фактором [37–39], изучение механизмов оксидативных иантиоксидантных процессов в сочетании с особенностями экспрессиитканеспецифических маркеров на различных стадиях постнатальногоонтогенеза животных позволит повысить достоверность определенияметаболических нарушений ЦНС на всех, в том числе и ранних, стадияхинтоксикации.
Понимание того, насколько необратимы повреждения придействии тех или иных поллютантов, чрезвычайно значимо для поискапрепаратовповышающихнейропластичность,стратегииразвития11современныхтехнологийнейропротекцииивыборатехспособовпроизводства, которые не представляют опасности для всех биологическихсистем, в том числе и человека.Цельюисследованияявлялосьвыявлениезакономерностеймолекулярных и клеточных эффектов ионов металлов и органическихксенобиотиков в нервной ткани животных разных таксонов в постнатальномонтогенезе, обоснование валидности молекулярных биомаркеров ГФКБ,протеина S100β и показателей оксидативного стресса для оценки степенибиологической опасности промышленных загрязнителей.
Для достиженияцели были поставлены следующие задачи исследования:1. Определить содержание и состав полипептидных фрагментов ГФКБ ипротеина S100β, указывающих на интенсивность астроглиоза, придействии ионов алюминия в головном мозге рыб различных видов впроцессе постнатального развития.2. Изучить динамику экспрессии ГФКБ и протеина S100β при действииионов свинца в мозге рыб и крыс на различных стадиях постнатальногоонтогенеза.3. Оценить возрастные особенности экспрессии ГФКБ – основного маркераастроцитов, в различных отделах головного мозга крыс при интоксикацииионами тяжелых металлов (свинца и кадмия).4. Исследовать действие промышленного загрязнения на изменение состава исодержания цитоскелетного ГФКБ и цитоплазматического белка S100βнейроглии у половозрелых особей рыб бухты Керченская.5.
Изучить действие отходов металлургического производства на состояниеглиальныхпромежуточныхфиламентовикальций-связывающегопротеина S100β астроцитов половозрелых особей рыб.6. Исследоватьксенобиотиковособенноститоксических(хлорбензола,эффектовполициклическихорганическихароматическихгидрокарбонов, мазута, промышленных органических растворителей) нанервную ткань рыб и крыс в различные сроки онтогенеза.127. Определитьпоказателиоксидативногострессаиактивностиантиоксидантной системы тканей животных (крыс, рыб, моллюсков) вразличные сроки онтогенеза при действии ионов металлов и органическихксенобиотиков.8. Провести сравнительный анализ токсических эффектов загрязнителей насостояние цитоскелетного ГФКБ и цитоплазматического протеина S100βнейроглии рыб.9.
Оценить валидность комплексной оценки молекулярных биомаркеровГФКБ, протеина S100β и показателей оксидативного стресса для оценкистепени биологической опасности промышленных загрязнителей.10. Изучить эффективность применения иммуномодулятора для поддержанияиммуннойрезистентностипродуктивныхживотныхвусловияхзагрязнения окружающей среды.Научная новизна результатов исследования заключается в том, чтоиспользование молекулярных биомаркеров ГФКБ, протеина S100β ипоказателейоксидативногострессапредложенодляхарактеристикисостояния животных различных таксонов, вызванных реакцией организма назагрязнение среды обитания промышленными поллютантами.
Впервыепоказатели астроглиоза и оксидативного стресса используется в качествебиомаркера клеток головного мозга рыб в условиях неблагоприятноговлияниясостоянияксенобиотиков.Впервыедвухстворчатыхпредложенмоллюсковвспособбиоиндикацииусловияхвоздействияпромышленных поллютантов, базирующийся на определении уровняокислительныхповрежденийлипидовгепатопанкреаса,вызванныхнарушением окислительно-восстановительного баланса клеток.Предложеноцитоскелетныхкачествеиспользованиеипоказателейцитоплазматическихпрогностическихмаркеровоксидативногонейроспецифическихсостоянияживотныхстресса,белковвразличныхтаксонов в условиях техногенного загрязнения.
Впервые ГФКБ применяетсяв качестве молекулярного маркера астроглии рыб как для характеристики13метаболических нарушений на ранних стадиях интоксикации, так идифференциации степени неблагоприятного влияния ионов металлов иорганических ксенобиотиков. До настоящего времени изменения содержанияи состава полипептидных фрагментов глиального фибриллярного кислогобелка в мозге рыб не использовалось в качестве индикатора состоянияпопуляций рыб в условиях загрязнения водной среды.Впервые молекулярный маркер астроглии – белок S100β используется вихтиологическихисследованиях,чтопозволяетрасширитьспектрмолекулярных маркеров нейроглии и повысить достоверность определенияметаболических нарушений в головном мозге рыб на различных стадияхинтоксикации, а также дифференцировать меру неблагоприятного влиянияионов металлов и органических соединений.
Изменения содержанияцитозольногокальций-связывающегобелкаS100βв мозгерыбнеиспользовались для характеристики состояния гидробионтов в условияххронического загрязнения водной среды органическими ксенобиотиками.Впервые установлены особенности влияния неблагоприятных факторовразличной химической природы (ионы алюминия, ионы свинца, хлорбензол,полициклическиецитоскелетногогидрокарбоны,(ГФКБ)имазут)насодержаниецитоплазматическогоисостав(протеинS100β)нейроспецифических белков рыб в процессе постнатального онтогенеза.Выявлены общие закономерности реактивного астроглиального ответана воздействие неблагоприятных факторов – повышение экспрессии ГФКБ ифибриллогенезасопровождаетсяростомсодержаниядеградированныхполипептидных фрагментов.
Показано, что астроглиальный ответ наинтоксикациюионамихарактеризуетсяфибриллогенезом,ненометалловтолькоииорганическимиувеличениемактивнойксенобиотиками,содержанияреконструкциейГФКБстабильнойипринормальных физиологических условиях сети промежуточных филаментовцитоскелета астроцитов. Установлено существование прямой зависимостимежду развитием астроглиального ответа и оксидативным стрессом в14нервной ткани животных при хроническом воздействии неблагоприятныхфакторов.Полученыновыеданные,дополняющиефизиологическиеибиохимические представления о роли нейроглии животных.
Результатыработы позволяют пересмотреть известные для цитоскелета астроцитовфункциипассивногомеханическогоинтеграторавнутриклеточногопространства. Комплексный подход с использованием иммунохимическихметодовзначительнорасширяетграницыприкладногоприменениянейроспецифических белков (цитоскелетного ГФКБ и цитозольного кальцийсвязывающего протеина S100β) в качестве маркеров патологическихсостояний ЦНС животных.Особенностиэкспрессиимолекулярныхмаркеровживотных,используемые при выявлении интенсивности биологического воздействиясовременныхпромышленныхзагрязнителей,позволяютнетолькоохарактеризовать динамику процессов, ведущих к повреждениям клеточныхструктур на базовых уровнях организации биосистем, но и получитьинформацию о степени повреждений на ранних стадиях интоксикации,оценить способность организма к репарации органических повреждений,разработать меры эффективного восстановления жизненных функцийживотных, а также определить состояние промысловых видов рыб,являющихся сырьем для изготовления продуктов питания.Результаты исследований включены в программы курсов лекций илабораторных работ по биохимии для студентов технологического иморскогофакультетовКерченскогогосударственноготехническогоуниверситета, ФГБОУ ВО «МГАВМиБ – МВА имени К.И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
