Оценка биологической активности высокомолекулярных полимерных соединений

№127-1,

биологические науки

Изучена биологическая активность высокомолекулярного полимера перспектива использования которого требует оценки его общетоксического и генотоксического потенциала. В эксперименте на животной тест-системе Drosophila melanogaster получены результаты по влиянию данного ксенобиотика на соотношение полов первого поколения, репродуктивную способность, жизнеспособность и наследование некоторых морфологических признаков.

Похожие материалы

Введение

В наши дни синтезируется огромное количество различных ксенобиотиков, среди которых: пестициды, инсектициды, генотоксиканты, некоторые моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетические красители, лекарственные средства, и множество других химических соединений [1]. Широкое применение в хозяйственной деятельности человека разнообразных химических соединений требует объективной и всесторонней оценки их влияния на все уровни организации живой материи, на протяжении длительного времени, что достигается постоянным и комплексным экологическим мониторингом за всеми изменениями в окружающей среде. Одним из элементов первичного мониторинга являются растительные и животные тест-системы.

Разработка новых эффективных тест-систем для скрининга ксенобиотиков и многих других опасных соединений, на их гонадотоксическое, эмбриотоксическое, тератогенное и канцерогенное действие, является одним из самых приоритетных направлений современной науки. Для тестирования ксенобиотиков особенно важны тест-системы эукариотного происхождения.

Азометиновые соединения, обладают комплексом свойств, определяющими перспективность их применение в различных областях науки и техники (органическая электроника, биомедицина, текстильная, резиновая промышленность). Поэтому вопрос поиска новых структур азометиновых соединений, обладающих специальными свойствами (высокая люминесценция, повышенная электропроводность, растворимость в органических растворителях) представляется весьма перспективным и актуальным [2].

Целью нашей работы являлось оценка общетоксического, тератогенного и мутагенного действия бензелиденфенилендиамина на некоторые морфологические параметры и показатели жизнедеятельности Drosophila melanogaster.

Материалы и методы

Исследование генотоксичности бензилиденфенилендиамина проводилось кафедре биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических основ живых систем Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова.

Предоставленный для изучения образец бензилиденфенилендиамина синтезирован на кафедре органической химии и высокомолекулярных соединений Кабардино-Балкарского государственного университета.

В эксперименте в качестве тест-системы для детекции биологической активности бензилиденфенилендиамина были использованы мутантные линии Drosophila melanogaster следующего состава:

  1. Canton-S, C-S. Дикий тип.
  2. dumpy, dp. Короткокрылый. На груди воронкообразные углубления.
  3. ebony, e. Черный цвет тела.
  4. Oregon-R, or. Линия дикого типа.
  5. vestigial, vg. Зачаточнокрылый. Крылья и жужжальца зачаточные.
  6. white, w. Белоглазый. Глаза белые, глазки, мальпигиевы сосуды и семенники бесцветны.
  7. Scarlet, st. Ярко-красные глаза.

Для изучения генотоксичности бензилиденфенилендиамина были сформированы два варианта опыта и контроль. Порошок бензилиденфенилендиамина добавляли в стандартную питательную среду в концентрации 0,3 мг/мл и 3 мг/мл (опыт 1 и опыт 2). В контрольном варианте линии содержались на стандартной питательной среде. Все линии дрозофил опытных и контрольного вариантов были заложены в 3-кратной повторности.

В каждую пробирку с питательной средой помещали по 4 самки и самца. Через трое суток родителей удаляли. В полученном потомстве учитывали такие показатели как соотношение самцов и самок, количество куколок (репродуктивная способность) и общее число вылетевших имаго (показатель жизнеспособности), наследование некоторых морфологических признаков.

При оценке достоверности полученных данных использовали критерий Фишера [3].

Результаты и их обсуждение

В эксперименте по изучению биологической активности бензелиденфенилендиамина на дрозофиле были использованы две его концентрации (0,3мг/мл и 3мг/мл). Для оценки его общетоксического, тератогенного и мутагенного влияния были изучены следующие показатели плодовой мушки: распределение полов, репродуктивная способность, показатели жизнеспособности линий и изменчивость морфологических признаков в первом поколении.

В первом поколении распределение полов в опытных и контрольном вариантах у исследуемых линий близко к ожидаемому 1:1 кроме линии Vg (1,48:1) в первом варианте опыта, и линиях Canton-S и ebony, соотношение полов в которых 1:1,41 и 1,43:1 соответственно (табл. 1).

Таблица 1. Соотношение полов, количество вылетевших мух и общее число куколок в F1.

Контроль

Линии

Кол-во куколок

Σ

% вылетевших мух

C-S

169

72

60

132

78,11

dp

191

53

44

97

50,78

Or

210

63

52

115

54,76

vg

143

49

46

95

66,43

w

226

16

22

38

16,81

e

131

55

60

115

87,79

среднее

173

59,14

Опыт1 (бензелиденфенилендиамин — 0,3мг/мл)

C-S

325

135

113

248

76,31

dp

268

72

90

162

60,45

Or

342

130

114

244

71,35

vg

225

102

69

171

76,0

w

288

29

21

50

17,36

e

292

111

87

198

67,81

среднее

282

62,50

Опыт2(бензелиденфенилендиамин — 3мг/мл)

C-S

340

66

93

159

46,76

dp

187

46

49

95

50,80

Or

358

124

98

222

62,0

vg

283

62

63

125

44,17

w

396

33

34

67

16,92

e

205

100

70

170

82,93

среднее

286

52,05

По репродуктивной способности в первом опыте выделяются линии Canton-S и Oregon количество куколок, в которых было равным 325 и 342 соответственно. Во втором опыте по данному показателю выделяются линии Canton-S, Oregon и white, количество куколок в которых было 340, 358 и 396 соответственно. Наименьшую жизнеспособность (по количеству вылетевших имаго) не зависимо от изучаемого фактора показала линия white. Во всех вариантах опыта процент вылетевших мух не превысил 17%.

Зафиксированные нами в эксперименте изменения морфологии взрослых мух, в основном касались в морфологии крыльев и деформации тела. Как видно из данных таблицы 2 количество крыловых мутаций заметно выше в опыте 1 (18 событий) и в опыте 2 (20 событий).

Таблица 2. Изменения морфологии мух в F1.

Контроль

Линии

Загнут. крылья

1 крыло короче

Сморщенные крылья

оттопыренные

крылья

Деформ. тело

C-S

1

dp

1

Or

vg

w

e

St

1

Опыт 1 (F1)

Линии

Загнут. крылья

1 крыло короче

Сморщенные крылья

Смещен. крылья

Деформ. тело

C-S

1

dp

1

Or

1

1

1

1

vg

3

w

1

1

1

1

2

e

1

St

1

1

Опыт 2 (F1)

Линии

Загнут. крылья

1 крыло короче

Сморщенные крылья

Смещен. крылья

Деформ. тело

C-S

3

3

dp

1

1

Or

1

1

2

3

vg

5

w

e

St

Таким образом, подводя общий итог проведенным экспериментам можно сделать вывод о стимулирующем влиянии бензилиденфенилендиамина на репродуктивную способность мух. Кроме того, зафиксировано достоверное повышение изменения морфологии крыльев. Наибольший выход мух с измененной морфологией крыла зафиксирован в линиях w опыте 1 и Canton-S в опыте 2.

Полученные в ходе эксперимента результаты позволяют сделать вывод о некотором стимулирующем влиянии на все линии дрозофилы в обоих вариантах опыта т.к. количество куколок достоверно выше в обоих опытных вариантах в сравнении с контролем. Но по показателю жизнеспособности (количеству вылетевших мух) достоверной разницы не наблюдали. Исходя из этого можно сделать вывод, что бензилиденфенилендиамин на этапе закладки куколок выступает в качестве стимулирующего фактора способствуя окукливанию большего числа личинок, однако в дальнейшем это количество куколок не реализуется в число вылетевших мух.

Список литературы

  1. Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда. М.: Наука, 1978. 180 с.
  2. Борукаев Т.А., Хадаева М.З., Лабазанова К.Х., Дурсинова А.А., Отарова Р.М., Маламатов А.Х., Орлов А.В. Синтез бензилиденфенилендиаминов на основе м-фенилендиамина и замещенных бензальдегидов // Международный научно-исследовательский журнал. № 09 (63). Часть 2. Страницы: 59-61.
  3. Лакин Г.Ф. Биометрия.–М.: Высш. школа, 1980.–293 с.