Диссертация (1151316), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Установлено, что хроническое действиеповышенных концентраций ионов металлов (алюминия, свинца, кадмия) иорганическихксенобиотиков(хлорбензола,фенентрена/антрацена,органических растворителей) вызывает астроглиальный реактивный ответ изначительныеизмененияэкспрессииГФКБ,котороесопровождаетсяувеличением содержания деградированных полипептидных фрагментовпротеина с Mr=37-49 кДа. Увеличение уровня глиального фибриллярногокислого белка и количества его дериватов в головном мозге рыб являетсяхарактерной ответной реакцией астроцитов нервной ткани на загрязнениесреды обитания ксенобиотиками. Полученные результаты исследованийдают основания утверждать, что содержание и состав цитоскелетного ГФКБастроцитов, является достоверным показателем, характеризующим степеньпатогенетических нарушений центральной нервной системы, что позволяетиспользовать этот белок в качестве чувствительного биомаркера состоянияживотных разных таксонов в условиях загрязнения среды обитанияпромышленнымиполлютантами.Донастоящеговремениизменениясодержания и состава цитоскелетного глиального фибриллярного кислогобелка в мозге рыб не использовалось в качестве индикатора состоянияпопуляций в условиях техногенного загрязнения среды обитания [564]Установленывозрастныеособенностиразвитияреактивногоастроглиоза.
Наиболее интенсивная астроглиальная реактивация выявлена вмозге особей половозрелых рыб. В то же время, повышение содержанияконечных продуктов ПОЛ в головном мозге этой экспериментальной группыособей было ниже, чем в других возрастных группах. Полученныерезультаты указывают на важную роль астроцитов в защите нервной тканипри интоксикации. Выявленные на молекулярном и клеточном уровневозрастные различия интенсивности астроглиоза указывают на наиболее244высокий уровень адаптивного потенциала у молодых половозрелых особей иболее выраженную способность астроцитов к пролиферации в мозге рыб впервой половине онтогенеза.Об участии ПФ астроцитарного цитоскелета в глиальном ответе,который развивается вследствие нейротоксического действия исследованныхполлютантов, свидетельствуют данные, полученные при исследованиисодержания ГФКБ и его дериватов в различных отделах головного мозгакрыс.
Установлено, что ответные реакции экспрессии и деградациифиламентного ГФКБ астроцитов головного мозга животных зависят от фазыпостнатального развития. Выявленные возрастные различия указывают на то,что угнетение функций астроцитов особенно опасно в раннем онтогенензе иможет быть причиной отсроченных патогенетических нарушений. Такаяинтоксикацияприводиткзначительномуувеличениюсодержанияфиламентной формы ГФКБ и полипептидных фрагментов этого протеина вкоре больших полушарий, гипокампе и мозжечке головного мозга крыс впроцессе постнатального развития, что указывает на развитие клеточногоответаастроцитов.Представленныерезультатысвидетельствуютонарушении процесса формирования цитоскелетных структур астроцитов вкоре, гиппокампе и мозжечке, а также риске нейродегенерации прихроническом воздействии токсикантов.МиграцияГФКБ-положительныхклетоквомногомзависитотпоступления в клетку Са2+, регуляция внутриклеточной концентрациикоторого осуществляется с помощью универсальных для всех типов клетоккальций-связывающих белков.
Одним из представителей таких белковявляетсянейроспецифическийпротеинS100β,синтезирующийсяпреимущественно клетками нейроглии. В ходе проведенных исследованийустановлено, что содержание белка S100β ассоциировано с функциямиглиальных клеток, направленными на защиту нейронов ЦНС от действияповреждающих факторов. Повышение концентрации свободного Са2+ вцитозоле и ядерном матриксе астроцитов приводит к высвобождению245медиаторов глии, вызывающих ответную реакцию нейронов. Ток Са2+способствует повышению миграции глиальных клеток и формированиюновыхнейрональныхконтактов[175].Однакорезкоеувеличениеконцентрации кальция в цитозоле и ядерном матриксе может спровоцироватьразвитие клеточной патологии, стимулируя не только цитоскелетныеперестройки, но и каспазо-зависимые пути апоптоза в астроцитах [176, 178].Активное участие в нейродегенеративных процессах и апаптозе, могутпринимать также и другие Са2+-зависимые протеиназы – кальпаины,катализирущие протеолиз белков цитоскелета и деградацию примембранныхпротеинов.
Действие этих нейтральных протеаз практически необратимо,что, по-видимому, является одной из причин опасности длительногоповышения уровня Са2+ в цитозоле. Следует учитывать, что повышениеуровня внутриклеточного Са2+ может сопровождаться дополнительнойгенерациейреактивныхсоединенийкислородаи,какследствие,значительными повреждениями митохондрий и клеток ЦНС [565, 566].Особенности генерации астроцит-специфических протеинов S100β иГФКБ в головном мозге животных разных таксонов, дают основанияутверждать,чтоинтоксикациявышеуказаннымииндивидуальнымиксенобиотиками вызывает ответные молекулярные перестройки клетокастроглии, в ходе которых увеличение синтеза цитоскелетного ГФКБсопровождаетсядостовернымувеличениемсодержанияцитозольногокальций-связывающего протеина S100β и его дериватов.
Показано, чтоэкспрессия белка S100β в головном мозге экспериментальных животных,обитающих в условиях моделирования загрязнения ионами металлов иорганическими поллютантами, ассоциирована с функциями глиальныхклеток и направлена на защиту нейронов ЦНС от действия повреждающихфакторов. Полученные результаты позволяют утверждать, что содержание исоставцитозольногокальций-связывающегопротеинаS100βиегополипептидных фрагментов с Mr=20-37 кДа могут рассматриваться вкачестведостоверногопоказателя,характеризующегостепень246патогенетических нарушений в нервной ткани животных. Изменениясодержания цитозольного кальций-связывающего белка S100β и егодериватов в мозге рыб ранее не использовались для характеристикисостояния гидробионтов в условиях хронического загрязнения водной средыорганическими ксенобиотиками [567].Использование показателей экспрессии протеина S100β в процессецитоскелетных перестроек глиальных клеток нервной ткани расширяет кругмолекулярных биологических маркеров, применяющихся для оценкинейротоксичности техногенных загрязнителей.
Проведенные исследованияпозволяют заключить, что индивидуальное воздействие загрязнителей нанервную ткань тестируемых животных разных таксонов провоцируетгенерациюоксидативногосопровождающийсястрессамолекулярнымииреактивныйответперестройками,астроцитов,ведущимикповышению экспрессии астроцит-специфических белков – цитоскелетногоГФКБ и цитозольного кальций-связывающего протеина S100β, а также ихдериватов.
Расширение спектра молекулярных маркеров дает возможностьувеличить достоверность определения метаболических нарушений организмана всех стадиях патологии, получить адекватную оценку степени загрязнениясреды обитания промышленными поллютантами, повысить объективностьмониторинга состояния природной среды для предотвращения вреда,который может быть причинен здоровью человека, при употреблении в пищупродуктов из гидробионтов, выловленных в загрязненных акваториях.2.4.1.2 Характеристикаэффектовсуммарногодействиятехногенных загрязнителейВследствие значительного числа факторов, влияющих на процессыинтоксикации в условиях природных экосистем, достаточно проблематичнойявляется экстраполяция данных, получаемых в лабораторных тестах, напопуляцииисообщества,обитающиевприродныхусловиях.Дифференциация по уровню биологических эффектов в значительной мере247определяется не граничными концентрациями химических соединений, а ихаддитивными эффектами и способностью к биотрансформации.
Даженезначительное увеличение концентрации загрязнителей в природной средеобитания может индуцировать необратимые изменения в клетках и тканяхживыхорганизмов.Взависимостиотособенностейэкосистемыкомпонентный состав техногенных загрязнителей может изменяться как похимическому строению, так и по степени токсичности. Как правило,комплексное действие ксенобиотиков оказывает более негативное влияние навсе звенья биоценозов водоемов, чем отдельно взятые химическиесоединения. Суммарное действие поллютантов при загрязнении средыобитания животных может проявляться в виде кооперативных эффектов,вызывая значительные метаболические нарушения в клетках и тканяхорганизма.Уровень опасности суммарного действия поллютантов во многомзависит от образа жизни и видовых особенностей питания животных разныхтаксонов [67, 79, 95–98]. Использование придонных тест-объектов вэкотоксилогических исследованиях регионов, загрязненных ионами металлови органическими поллютантами, в частности донных рыб и моллюсков, даетвозможность получить наиболее реальную оценку нарушений в биотопах,поскольку, по сравнению с верхними слоями водоемов, концентрациязагрязнителей в придонных отложениях менее подвержена колебаниям.Наряду с рыбами двустворчатые моллюски являются удобным объектом длябиоиндикации,чтообусловленоприкрепленнымобразомжизни,фильтрационным типом питания, широким распространением, массовостьюи доступностью отбора.
Изучение токсических эффектов нефтепродуктовпроводилосьсиспользованиемвкачестветест-объектаособейдвустворчатых моллюсков – речной дрейссены (Dreyssena polymorpha),обитающих в модельных условиях хронического загрязнения мазутом, ичерноморской мидии (Mytilus galloprovincialis), отобранных в акватории сповышенным содержанием нефтеуглеводородов, смол и асфальтенов (бух.248Керченская).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
