Цитогенетические эффекты полулетальной концентрации (LC50) пилокарпина при воздействии на личинок Chironomus (Diptera, Chironomidae)

Кондратьев Г.П. К фауне обрастаний Волгоградского водохранилища // Труды комплексной экспедиции Сарат. ун-та по изучению Волгоградского и Саратовского водохранилищ. Саратов, 1979. Вып. 8. С. 51-55.

Лисицына Л.И., Папченков В.Г., Артеменко В.И. Флора водоемов Волжского бассейна: Определитель цветковых растений. СПб., 1993. 220 с.

Макарченко Е.А., Макарченко М.А. Chironomidae. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. СПб., 1999. Т.4. Высшие насекомые. Двукрылые. С. 210-297.

Панкратова В.Я. Личинки и куколки подсемейства Chironominae фауны СССР (Diptera, Chironomidae). Л., 1983. 296 с.

Скальская И.А., Баканов А.И., Флеров Б.А. Особенности формирования перифитон-ных и бентосных сообществ в Волжских водохранилищах // Биология внутр. вод. 2005. № 1. С. 3-10.

SPECIES COMPOSITION OF CHIRONOMIDS (DIPTERA, CHIRONOMIDAE, CHIRONOMINAE) OF SUBMERGED SUBSTRATA IN WATER BODIES

OF SARATOV PROVINCE

*N.A. Durnova, **M.Yu. Voronin

*Saratov State Medical University, **Saratov State University

Species composition of chironomids inhabited in various submerged substrata was analyzed. In the tissues of decomposed macrophytes and in submerged wood dominated G. glaucus larvae, in the tissues of live macrophytes -G. mancunianus, in sponges - G. pallens.

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПОЛУЛЕТАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

И.А. Федорова, Н.В. Полуконова

Саратовский государственный медицинский университет

Благодаря м-холинергической нейромедиации у Chironomidae (Diptera) (Beauvais et al., 1999; Turberg et al., 1999) ядерный аппарат клеток слюнных желез, высокочувствительных к воздействию холинотропных препаратов, представляет собой уникальный объект для изучения их влияния на активность специфических участков политенных хромосом (ПХ).

Холинотропный препарат пилокарпин - алкалоид растительного происхождения, относится к м-холиномиметикам, стимулирующим секреторную деятельность (Levin, 1992; Busch, Borda, 2007). Влияние пилокарпина на функциональную активность (ФА) ПХ клеток слюнных желёз хирономид исследовалось начиная с 60-70-х гг. (Clever et al., 1969; Beerman, 1973). Было установлено, что пилокарпин вызывает увеличение ФА ПХ слюнных желёз и синтеза белкового секрета (Mähr et al., 1980).

В настоящей работе анализируется цитогенетическое влияние пилокарпина полулетальной концентрации (LC50) на ФА участков ПХ личинок Chironomus plumosus in vivo.

Материал и методы

Использованы личинки Ch. plumosus IV возраста и 7-8 фазы зрелости, из оз. Сазанка Саратовской обл. в 1-й декаде марта 2007 г. Возраст и фазу личинок устанавливали по Ильинской, Иордану (1975). Личинки были адаптированы в течение суток к лабораторным условиям. Эксперименты проводили в ёмкостях объёмом 250 мл, в статических условиях, без ила, в отстоянной водопроводной воде, pH = 7, при комнатной температуре. Время воздействия холинотропными препаратами соответствовало острому периоду, поэтому кормление животных не осуществлялось.

Препаративная форма - пилокарпина гидрохлорид (Ферейн, Россия). Токсичность пилокарпина оценивали в острых опытах при определении его полулетальной концентрации (LC5o), вызывающей гибель 50% особей за 2496 ч, и выражали в мг/мл. Величину LC50 определяли методом пробит-анализа (Коросов, Калинкина, 2003) и аналитическим экспресс-методом (Фрумин, 1991). LC50 для пилокарпина составила 2 мг/мл. Всего исследовано около 200 личинок, из которых 100 составили контрольную группу, а 100 были подвергнуты воздействию пилокарпина (по 10 клеток от каждой личинки). После окончания эксперимента личинок фиксировали в спирт-уксусной смеси (96%-ный этанол, ледяная уксусная кислота, 3 : 1). Препараты ПХ готовили по этилоорсеиновой методике (Дёмин, 1989). Препараты ПХ анализировали с помощью светового микроскопа «Люмипам» при увеличении 7 х 60.

Критериями ФА послужили активные районы: ядрышковый организатор (ЯО), локализованный по системе Максимовой (1976) в отделе 2 ПХ IV; КБ - локусы, локализованные в 16-м районе плеча В ПХ I, в 7-м и 8-м отделах ПХ IV; и пуф в 21-м районе ПХ I. При количественной оценке ФА ПХ использованы индексы: К/Е - отношение абсолютной длины плеча Е к ширине центромеры (Ильинская, 1989), Кп - отношение максимального диаметра ЯО к ширине интактного района 6 ПХ IV (Stockert, 1990), BR1GR* и BR2GR* - отношение максимального диаметра, соответственно, КБ1 и КБ2 к ширине интактного района 6 ПХ IV (Лычёв, 1968), BR^R* - отношение максимального диаметра КБ плеча В к ширине интактного района 17 (Лычёв, 1968), P^* - отношение максимального диаметра пуфа 21-го района плеча В к ширине интактного диска (Лычёв, 1968). Активность по индексу компактности (К/Е) оценивали по Ильинской (1984, 1989).

Статистический анализ проводили в среде специализированных пакетов Excel и Statist^a 6. Для оценки статистической значимости различий между значениями индексов в контроле и при воздействии LC50 пилокарпина использовали однофакторный дисперсионный анализ при р < 0.05.

* Индексы, обозначения для которых предложены нами.

77

Результаты

Активность ПХ по индексу компактности под действием LC50 пилокарпина (К/Е = 9.78) по сравнению с контролем (К/Е = 10.21), незначительно повышалась. Степень компактности в контроле и при действии пилокарпина соответствовала нормальным и удлиненным хромосомам. Активность ПХ у погибших в эксперименте личинок была незначительно снижена (К/Е = 9.83) по сравнению с выжившими (К/Е = 9.72). Различий с контролем у выживших и погибших при воздействии LC50 пилокарпина особей не выявлено.

Активность ЯО при действии LC50 пилокарпина (Кп = 2.57) по сравнению с контролем (Кп = 2.12) возрастала. У выживших в эксперименте личинок активность ЯО была незначительно выше (Кп = 2.65), чем у погибших (Кп = 2.49). Различия выявлены между контрольными и всеми подопытными личинками.

Активность КБв при воздействии LC50 пилокарпина повышалась от 1.17 в контроле до 1.33 у погибших и 1.34 у выживших. Различия выявлены между контрольными и всеми подопытными личинками. Активность КБШ и КБ2G при действии LC50 пилокарпина снижалась (BRR1G = 1.21; BRR2G = 1.02) по сравнению с контролем (BR1GR = 1.27; BR2GR = 1.25). У выживших в эксперименте личинок активность КБ^ и КБ2G была выше (BR1GR = 1.25; BR2GR = 1.02), чем у погибших (BR1GR = 1.16; BR2GR = 1.01). Различия по активности КБщ выявлены в контроле и у погибших личинок, а по активности КБ^ - между значениями в контроле и у выживших личинок.

Активность пуфа плеча В при воздействии LC50 пилокарпина снижалась от 1.11 в контроле до 1.04 у погибших и 1 у выживших. Различия выявлены между контрольными и всеми подопытными личинками.

Обсуждение

Установлено, что при действии LC50 пилокарпина отмечалось повышение активности ЯО и КБв. Повышение общей функциональной активности ПХ и работы ЯО, ответственного за поддержание гомеостаза клетки, отражает отсутствие резкого угнетения деятельности ядерного аппарата клеток слюнных желез под действием заведомо токсичной концентрации данного холинотропного препарата. Снижение активности таких специфичных участков ПХ, как КБ и пуф, свидетельствует о подавлении секреторной функции слюнных желез и связанном с ним снижении функции личинки (строительства домиков).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дёмин С. Ю. Изменчивость степени конденсированности политенных хромосом в клетках разных органов личинок СЫгопошш рЫшозт из природы: Автореф. дис. канд. биол. наук. Л, 1989. 25 с.

Ильинская Н.Б. Характеристика политенных хромосом различной степени компактности у личинок природной популяции хирономуса // Цитология. 1984. Т. 26, № 5. С. 543-551.

Ильинская Н.Б. Морфологическая изменчивость политенных хромосом личинок хи-рономид в естественных условиях обитания: Автореф. дис. д-ра биол. наук Л., 1989. 38 с.

Ильинская Н.Б., Иордан М.С. Методика определения стадии физиологической зрелости личинок хирономид IV возраста по структуре и величине зародышевых дисков // Материалы 1 (IX) заседания рабочей группы по проекту № 18 «Вид и его продуктивность в ареале». Вильнюс, 1975. С. 17-22.

Коросов А. В., Калинкина Н. М. Количественные методы экологической токсикологии. -Петрозаводск, 2003. 56 с.

Лычёв В.А. Изучение величины и распределения пуфов Drosophila melanogaster в норме и при влиянии инбридинга и облучения: Дис. канд. биол. наук. Обнинск, 1968. 202 с.

Максимова Ф. Л. К вопросу о кариотипе Chironomus plumosus L. Усть-Ижорской природной популяции Ленинградской области // Цитология. 1976. Т. 18, № 10. С. 12641269.

Фрумин Г. Т. Экспресс-метод определения эффективных и смертельных доз (концентраций) // Химико-фармацевтический журн. 1991. № 6. С. 15-18.

Beauvais S. L., Atchison G. J., Stenback J. Z., Crumpton W. G. Use of cholinesterase activity to monitor exposure of Chironomus riparius (Diptera: Chironomidae) to a pesticide mixture in hypoxic wetland mesocosms // Hydrobiologia. 1999. Vol. 416. Р. 163-170.

Beerman W. Directed changes in the pattern of Balbiani Ring puffing in Chironomus: effects of a sugar treatment // Chromosoma. 1973. Vol. 41. P. 297-326.

Busch L., Borda E. Signaling pathways involved in pilocarpine-induced mucin secretion in rat submandiblar glands // Life sciences. 2007. Vol. 80, № 9. Р. 842-851.

Clever U., Bultmann H., Darrow J. M. The immediacy of genomic control in polytene cells // Problems in biology: RNA in development / Ed. E.W. Hanly. Salt Lake City: Univ. of Utah Press, 1969. P. 403-423.

Levin S. L. Salivatory responces to classical and nontraditional parasympatolytic agents in human subjects: critical comments // J. of clinical pharmacology. 1992. Vol. 32. Р. 1013-1022.

Mähr R., Meyer B., Daneholt B., Eppenberger H. M. Activation of Balbiani Ring genes in Chironomus tentans after a pilocarpine - induced depletion of the secretory products from the salivary gland lumen // Develop. Biol. 1980. Vol. 80. P. 409-418.

Stockert J. C. The normalized Balbiani size as a quatitave parametr for transcription activity in polytene chromosomes // Biol. Zbe. 1990. Vol. 109, № 2. P. 139-146.

Turberg A., Schröder I., Wegener S., Londershausen M. Presence of muscarinic acetylcholine receptors in the cattle tick Boophilus microplus and in epithelial tissue culture cells of Chironomus tentans // Pesticide science. 1999. Vol .48, № 4. Р. 389-398.

CYTOGENETIC EFFECTS OF PILOCARPINE LC50 CONCENTRATION INFLUENCING CHIRONOMUS LARVAE

I.A. Fyodorova, N.V. Polukonova

Saratov State Medical University

Analysis of cytogenetic effects pilocarpine LC50 concentration at polytene chromosomes of salivary gland cells was carried out. Increasing activity of nucleolar organizer and Balbiani ring arm B was installed, which reflected absence of the suppression activity of salivary gland cells by pilocarpine toxic concentration.