|
МЕХАНІЗМИ ІНТОКСИКАЦІЇ УДК: 615.9+547.823+593.17+591.16 ВПЛИВ ДЕЯКИХ ПОХІДНИХ N-ОКСИД ПІРИДИНУ НА РІСТ ПОПУЛЯЦІЇ ІНФУЗОРІЙ TETRAHYMENA PYRIFORMIS WО.П. Жмінько, М.Г. Проданчук, д.м.н. Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І.Медведя, Київ В зв'язку з інтенсивною хімізацією народного господарства спостерігається забруднення навколишнього середовища хімічними речовинами, що мають високу біологічну активність. До таких відносяться солі важких металів, пестициди, регулятори росту рослин та інші. Як правило, для них встановлені гігієнічні нормативи в різних середовищах (повітрі, воді, грунті, продуктах харчування), які є загальноприйнятим критерієм оцінки безпечності їх для людини. Сучасна гігієнічна регламентація хімічних речовин базується на експериментальних токсикологічних дослідженнях, які дозволяють дати об'єктивну оцінку токсикодинамічним, токсикокінетичним, кумулятивним процесам і віддаленим наслідкам дії, а також встановити залежність "доза-ефект", "доза-час-ефект", порогові та недіючі рівні доз. Останні слугують основою для обгрунтування гігієнічних нормативів, які повинні гарантувати безпечність хімічної речовини [1]. Однак, значна кількість хімічних речовин проявляє високу біологічну активність в низьких і надзвичайно низьких дозах і концентраціях (1•10-13—1•10-20 М), які на декілька порядків нижче, ніж встановлені в експерименті недіючі рівні. Це ставить під сумнів безпечність розроблених раніше для таких речовин гігієнічних нормативів. Підвищення специфічної дії на рівні надзвичайно низьких доз (концентрацій) виявлено для різних хімічних речовин, як за структурою, так і призначенням — антиоксидантів, енкефалінів, нейропептидів, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, а також іонізуючої радіації, низькочастотного електромагнітного поля. Посилення специфічних ефектів проявляється на різних рівнях біологічної організації — молекулярному, субклітинному, клітинному, органному і на цілісному організмі [2—8]. Це вказує на те, що виявлений феномен — посилення ефекту на рівні надзвичайно низьких доз має загальнобіологічний характер, вивченню якого повинна надаватись особлива увага. Для багатьох речовин виявляється бімодальна залежність специфічної дії, тобто на рівні надзвичайно низьких доз спостерігається виражений ефект, який із збільшенням дози (концентрації) зменшується до нуля, а потім знову зростає. В деяких випадках ефект може мінятись на протилежний, наприклад — інгібування ферменту змінюється індукцією [2, 6]. Отже, відсутність залежності "доза-ефект" деяких біологічно активних речовин, зміна направленості ефекту, прояв високої біологічної активності на рівні надзвичайно низьких доз ставить нову проблему в токсикології щодо оцінки безпечності таких речовин для людини і, разом з тим, потребує розробки нових підходів щодо їх регламентації в навколишньому середовищі. Задачею даної роботи було дослідження впливу метильних похідних N-оксид піридину (івіну і триману) на ріст популяції інфузорій Tetrahymena pyriformis W і з'ясування залежності "концентрація-час-ефект". Матеріали та методи дослідження Об'єктом досліджень були похідні N-оксид піридину: івін і триман, які широко використовуються в сільському господарстві України в якості регуляторів росту рослин на зернових, кукурудзі, цукрових буряках, овочевих культурах. Івін за хімічною будовою є 2,6-диметил N-оксид піридину, триман — аква-N-оксид-2-метилпіридинмарганець-2-хлорид. В якості тест об'єкту використовували інфузорії Tetrahymena pyriformis W. Хронічну дію препаратів на інфузорії Tetrahymena pyriformis W вивчали згідно Методичним рекомендаціям в 96-годинному експерименті у широкому діапазоні концентрацій від 1•10-2 М по 1•10-28 М [9]. Досліди проводили в стерильних умовах. В стерильні пробірки вносили живильне середовище, потім добавляли певний об'єм досліджуваних речовин, які попередньо розчиняли у стерильному буфері і вносили інфузорії в стаціонарній фазі росту в кількості 20000 особин на мл середовища. Проби протягом 96 год інкубували у сухоповітряному термостаті при 25°С. Через 24, 48, 72, 96 год визначали чисельність і оцінювали стан інфузорій в певних фазах їх розвитку — лаг-фазі, логарифмічній фазі, фазі уповільненого росту, стаціонарній фазі росту. Експерименти проведені в трьох повторностях протягом 1 місяця. Результати досліджень піддавали математичній обробці методами варіаційної статистики на мікро-ЕВМ [10]. Результати та їх обговорення Вплив івіну на ріст популяції інфузорій Tetrahymena pyriformis W. в залежності від концентрації і часу дії надано на рис. 1. Івін в концентрації 1•10-2 М чинив інгібуючий ефект на ріст популяції інфузорій. Вираженість ефекту чітко залежала від часу дії. Найбільш виражений інгібуючий вплив виявлений на 72 і 96 год дослідження (71 % і 76 %, відповідно). В концентрації 1•10-4 М через 24, 48 і 96 год інгібуюча активність речовини знаходилась практично на одному рівні (17-22 %), через 72 год спостерігалось незначне (на 16 %) збільшення росту популяції інфузорій в порівнянні з контролем. При дії івіну в концентрації 1•10-6 М через 24 і 72 год змін числа інфузорій не відбувалось, через 48 і 96 год спостерігалось вірогідне зменшення числа популяції інфузорій (28% і 33%, відповідно). В концентрації 1•10-8 М в усі терміни досліджень число інфузорій не відрізнялось від контролю, в концентрації 1•10-10 М спостерігався вірогідний різнонаправлений ефект на ріст популяції інфузорій: через 24 год — індукція (на 56 %), 48 і 72 год — число інфузорій було на рівні контролю, 96 год — інгібування росту інфузорій (на 30 %). Івін вірогідно інгібував ріст інфузорій в концентраціях 1•10-12 М — на 72 і 96 год дослідження (22 % і 44 %, відповідно), 1•10-14 М — на 24 і 96 год (31 % і 17 %, відповідно), 1•10-16 М — на 96 годину (41 %). В концентрації 1•10-16 М через 72 години спостерігалось збільшення числа інфузорій (на 19 %), але ці зміни не були вірогідними. Івін в концентрації 1•10-18 М не викликав змін числа інфузорій, в концентрації 1•10-20 М інгібуючий ефект залежав від часу дії і на 96 год становив 53 %. Зниження числа інфузорій в концентрації 1•10-22 М спостерігалось у всі строки досліджень з найбільшим (вірогідним) ефектом через 48 і 72 години (25 % і 31 %, відповідно), в концентрації 1•10-24 М інгібуючий ефект був в меншому ступені і становив 12 % і 23 % (72 і 96 год, відповідно), в концентрації 1•10-26 М вірогідне інгібування росту інфузорій виявлено тільки на 96 год досліджень (25 %). При дії концентрації 1•10-28 М через 24 год спостерігалось вірогідне зниження числа інфузорій (на 31 %), в послідуючі строки дослідження ефект був протилежним і вірогідне збільшення числа інфузорій становило від 17 до 28 %. Як видно з наведених даних, івін не викликав вірогідних змін чисельності популяції інфузорій у всі терміни досліджень в концентраціях 1•10-8 і 1•10-18 М. Залежне від часу дії виражене інгібування росту популяції інфузорій спостерігалось при впливі івіну в концентраціях 1•10-2 і 1•10-20 М, помірне інгібування під кінець досліджень — в концентраціях 1•10-12 і 1•10-26 М, незалежне інгібіювання від часу — в концентраціях 1•10-6, 1•10-14, 1•10-22 М. Різнонаправлений ефект в часі спостерігався при впливі івіну в концентраціях 1•10-4, 1•10-10, 1•10-16 і 1•10-24 і 1•10-28 М. В діапазоні надзвичайно низьких концентрацій від 1•10-14 до 1•10-28 М стійкий виражений інгібуючий ефект на ріст популяції інфузорій виявлений в концентрації 1•10-20 М, індукуючий — 1•10-28 М. Отримані результати свідчать, що вплив івіну на організм інфузорій не залежить від концентрації і часу дії. В діапазоні досліджених концентрацій спостерігається переважно інгібуючий ефект івіну. Найбільш виражена інгібуюча дія виявляється через 96 год (у фазі стаціонарного росту). Значимий індукуючий ефект спостерігався в концентрації 1&3149;10-10 М в лаг фазі росту і 1•10-28 М у всіх фазах росту, за вийнятком лаг-фази. Дослідження впливу триману на ріст популяції інфузорій Tetrahymena pyriformis W показало, що він в концентрації 1•10-2 М через 24 годин викликав 100 % загибель інфузорій. Зміни чисельності популяції інфузорій при дії триману в концентраціях від 1•10-4 до 1•10-28 М надано на рис. 2. В концентрації 1•10-4 М триман викликав вірогідне зниження росту популяції інфузорій тільки через 48 і 96 год (25 % і 27 %, відповідно), в концентраціях 1•10-6 і 1•10-8 М також спостерігалось інгібування росту інфузорій (до 24 %), але невірогідне. При впливі триману в концентраціях 1•10-10 і 1•10-12 М через 24 год спостерігалось найбільш виразне інгібування росту інфузорій усіх досліджених концентрацій і становило 45 % і 31 %, відповідно. В інші терміни досліджень зниження росту популяції інфузорій не відбувалось або було незначним (1 %—23 %). В діапазоні надзвичайно низьких концентрацій від 1•10-14 до 1•10-28 М виявлявся переважно інгібуючий ефект на ріст популяції інфузорій, але він не залежав від часу і діючої концентрації. Найбільш виражений вірогідний інгібуючий ефект проявлявся в концентраціях 1•10-14 М через 96 год (26 %), 10-16 М — 24 і 96 год (30 % і 41 %, відповідно), 1•10-18 М — 96 год (34 %). В інших надзвичайно низьких концентраціях інгібуюча дія не носила вірогідний характер. При дії триману в надзвичайно низьких концентраціях інгібуюча дія у фазі стаціонарного росту (через 96 год) була більш вираженою, ніж у високих концентраціях. В концентраціях 1•10-16 і 1•10-26 М дія триману на ріст популяції інфузорій була різноспрямована: через 24 і 96 год інгібування, 48 і 72 год — індукція. Індуктивна дія в концентрації 1•10-26 М була більш виразнішою і через 72 год носила вірогідний характер. Так, в концентрація 1•10-16 М збільшення чисельності інфузорій через 48 і 72 год становило 20 % і 6 %, в концентрації 1•10-26 М — 14 % і 32 %, відповідно. В концентрації 1•10-28 М триман не чинив негативної дії на ріст популяції інфузорій. Результати дослідження, свідчать, що триман чинить переважно інгібуючий ефект, який не залежить від часу і діючої концентрації. Значимий індукуючий ефект на ріст популяції інфузорій Tetrahymena pyriformis W, як і при дії івіну, виявлений у надзвичайно низькій концентрації (1•10-26 М) у логарифмічній фазі і фазі уповільненого росту. Концентрація триману 1•10-2 М є летальною, 1•10-28 M — недіючою. Таким чином, похідні N-оксид піридину — івін і триман чинять переважно інгібуючий ефект на ріст популяції інфузорій Tetrahymena pyriformis W, який не залежить від концентрації і часу дії. При дії івіну найбільш виражений інгібуючий ефект виявляється у фазі стаціонарного росту переважно у всіх досліджених концентраціях. Триман найбільш виражений інгібуючий ефект в області високих концентрацій чинить у лаг-фазі, в області низьких концентрацій — у фазі стаціонарного росту. Обидві речовини також спроможні чинити протилежний (індукуючий) ефект. При дії івіну він проявляється в області високих (1•10-10 М) і надзвичайно низьких концентрацій (1•10-28 М), триману — в області надзвичайно низьких концентрацій (1•10-26 М). Значимий індукуючий ефект івіну і триману в меншій концентрації може мати певну значимість в оцінці їх шкідливої дії на організм інфузорій, оскільки характеризується більшою стійкістю в часі. Відсутність залежності "концентрація-час-ефект", різноспрямованість дії, наявність більш вираженого ефекту на рівні низьких і надзвичайно низьких концентрацій досліджених речовин, виявлений на тест об'єкті інфузорій, потребує проведення додаткових досліджень на лабораторних тваринах, які необхідні для з'ясування можливості прояву "парадоксальних ефектів" у ссавців і розробки нових методичних підходів до гігієнічної регламентації регуляторів росту рослин в об'єктах навколишнього середовища. Література |