авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Экологические и физиологические аспекты адаптации к абиотическим факторам среды эндемичных байкальских и палеарктических амфипод

-- [ Страница 2 ] --

У изученных эндемичных байкальских амфипод наблюдается иной механизм реакции антиоксидантной системы, отличный от такового у палеарктических видов (Рис. 12). При схожих процессах окислительного поражения липидных структур, характеризующихся возрастанием уровня ПОЛ, у большинства байкальских амфипод происходит снижение активности пероксидазы и глутатион S-трансферазы (у палеарктических видов они активируются или остаются стабильными). При этом активность каталазы, напротив, повышается. Интересно отметить, что у байкальских амфипод, в отличие от палеарктических, наблюдается достоверное снижение уровня накопления перекиси водорода в тканях.

Таким образом, проведенное исследование позволило выявить два различных направления реакции амфипод на оксидативное воздействие, отличающееся у палеарктических и байкальских видов (Timofeyev et al., 2006). Исключением из общей картины являются амфиподы вида O. flavus. При оксидативном воздействии данный вид не проявлял какой-либо выраженной направленности реакций антиоксидантных ферментов. Как и в случае с температурным стрессом, у рачков данного вида отмечали широкий разброс индивидуальных показателей активности, которые при этом достоверно не отличались от контроля. Это наблюдение позволяет говорить о слабой выраженности антиоксидантной реакции ферментных систем данного вида на стрессовое оксидативное воздействие. Причины этого могут быть связаны с уже упоминаемыми ранее особенностями обитания O. flavus, приуроченного к стабильным условиям среды больших глубин озера Байкал, характеризующихся отсутствием выраженных колебаний факторов среды.

2.3.2. Изменения в синтезе стрессовых белков у амфипод при оксидативном стрессе Для оценки влияния окислительного воздействия на содержание стрессовых белков у амфипод были использованы следующие виды: байкальские E. cyaneus, E. verrucosus, G.

fasciatus и палеарктические G. lacustris и G. pulex (Тимофеев и др., 2002, 2003, 2006;

Timofeyev et al., 2004;

Bedulina et al., 2010). Проведенные исследования показали (Рис. 13–14), что при оксидативном воздействии для всех исследованных амфипод характерно увеличение количества БТШ обоих семейств (Тимофеев и др., 2002, 2003, 2006;

Timofeyev et al., 2004;

Bedulina et al., 2010).

Рассматривать полученные результаты необходимо в К 1 ч. 6 ч. 24 ч.

свете механизма окислительных повреждений на клеточном уровне. Усиление образования АФК ведет к повышению E. verrucosus процессов свободно-радикального окисления в клетках и тканях амфипод, вызывая переокисление липидных соединений (как это показано в предыдущем разделе работы), а следовательно, ведет и к нарушениям мембранных клеточных структур (Тимофеев и др., 2002;

К 1 ч. 6 ч. 24 ч.

Тимофеев и др., 2003;

Timofeyev et al., 2006). Следует К 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. 24 ч.

отметить, что при изменениях свойств мембранных структур, которые вызваны их повреждением, нарушается G. fasciatus конформация и активность мембранно-связанных белков и белков, ассоциированных с мембранами. Многие свойства таких белков и функциональная активность напрямую зависят от свойств К 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. 24 ч.

мембран. Таким образом, при К 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. 24 ч.

G. fasciatus Рисунок 13. Вестерн-блоттинг нарушении мембран суммарных белков амфипод, изменяется и их экспонированных в растворах препарата активность. Помимо гуминосодержащего NOM» этого, не менее «Schwarzer See концентрации 60 мг/л. Мембраны опасные последствия инкубированы в антителах к несут окислительные БТШ70. Вверху – типовая повреждения мембрана, внизу – усредненная К 1 ч. 3 ч. 6 ч. 24 ч.

непосредственно полуколичественная оценка в нг.

E. verrucosus белка). белков и их комплексов, вызываемые АФК и другими свободно радикальными соединениями.

Как уже отмечалось ранее, функциональные свойства БТШ обоих семейств способствуют восстановлению нативной конформации белковых К 1 ч. 3 ч. 6 ч. 24 ч.

структур и поддержанию их активности при стрессовых Рисунок 14. Вестерн-блоттинг воздействиях. Наиболее вероятно, что эти функции суммарных белков амфипод, белков и находят прямое применение в условиях экспонированных в растворах гуминосодержащего препарата окислительных поражений. Участие БТШ70 в «Schwarzer See NOM» механизмах транспорта белков через мембраны так же концентрации 60 мг/л. Мембраны актуально в случае мембранных нарушений. Таким инкубированы в антителах к образом, можно заключить, что показанный синтез БТШ нмБТШ. Вверху – типовая мембрана, внизу – при оксидативном стрессе направлен на полуколичественная оценка в нг.

предотвращение, защиту и (или) компенсацию структурных нарушений, вызванных усиливающимися процессами свободно-радикального окисления в клетках. При этом нужно отметить, что в отличие от ферментной реакции, в реакции синтеза БТШ у байкальских и палеарктических видов не существует принципиальных различий. Выраженное накопление БТШ обоих семейств в условиях окислительного стресса происходит в равной степени и начинается уже на самых начальных этапах экспозиции.

2.4. Физиологические реакции амфипод при интоксикации 2.4.1. Изменения активности антиоксидантных ферментов у амфипод при интоксикации В ходе данного этапа работы проводили определение характера влияния интоксикации растворами хлорида кадмия на активность антиоксидантных ферментов у амфипод. В исследовании были использованы виды: E. cyaneus, E. verrucosus, G. tigrinus и G. lacustris (Тимофеев и др., 2006;

Timofeyev et al., 2007, 2008;

Шатилина и др., 2010). Рачков экспонировали в растворах хлорида кадмия концентрации 0,05 мг/л.

E. cyaneus E. verrucosus G. lacustris Нкатал/ мг белка К 3 ч. 6 ч. 24 ч. 72 ч. К 3 ч. 6 ч. 24 ч. 72 ч. К 3 ч. 6 ч. 24 ч. 72 ч.

Рисунок 15. Активность пероксидазы у амфипод, экспонированных в растворах хлорида кадмия с концентрацией 0,05 мг/л (в нкатал/мг белка).

Установлено, что при интоксикации хлоридом кадмия общей реакцией для всех видов, вне зависимости от их фаунистической принадлежности, является снижение активности пероксидазы (Рис. 15). При этом прослеживается четкая порядковая зависимость временного периода начала снижения активности фермента с показателем токсикорезистентности вида.

Как известно из ранее полученных данных, порядок устойчивости исследованных видов к интоксикации хлоридом кадмия следующий: G. lacustris E. verrucosus E. cyaneus (Тимофеев, 2000). Из литературных данных также известно, что G. tigrinus обладает высокой токсикорезистентностью, и по данному показателю близок к G. lacustris (Wijnhoven et al., 2003). Основываясь на указанных материалах, можно проследить общую временную закономерность. Так, у наиболее токсико-чувствительного байкальского E. cyaneus было зафиксировано самое раннее снижение активности пероксидазы – 6 часов. В то время как у более токсико-устойчивых видов G. lacustris, E. verrucosus и G. tigrinus снижение активности пероксидазы наблюдалось только на 6 сутки экспозиции. Однако у более резистентных палеарктических видов G. lacustris и G. tigrinus падение активности пероксидазы не сопровождалось снижением активности другого антиоксидантного фермента – глутатион S трансферазы, в то время как у более токсичувствительных байкальских видов E. cyaneus и E.

verrucosus в условиях интоксикации помимо пероксидазы происходило и снижение активности глутатион S-трансферазы (Рис. 16). Активность каталазы у всех видов амфипод при интоксикации не изменялась.

Анализируя полученные данные, следует рассмотреть механизмы токсического действия солей кадмия. Молекулярными мишенями тяжелых металлов, и в том числе ионов кадмия, являются железосодержащие белки, а также ферменты системы антиоксидантной и антипероксидной защиты. Ионы кадмия способны образовывать комплексы с аминокислотами, содержащими тио- (HS-) или алкило- (RS-) группировки, что приводит к конформационным изменениям в белковых соединениях и последующим сбоям в их функциональной активности. Учитывая белковую природу ферментов, можно говорить о прямом ингибировании их активности в результате взаимодействия с соединениями кадмия.

Снижение активности пероксидазы происходит у всех исследованных амфипод.

E. cyaneus E. verrucosus G. lacustris Нкатал/ мг белка К 3 ч. 6 ч. 24 ч. К 3 ч. 6 ч. 72 ч. К 3 ч. 6 ч. 72 ч.

Рисунок 16. Активность глутатион S-трансферазы у амфипод, экспонированных в растворах хлорида кадмия с концентрацией 0,05 мг/л (в нкатал/мг белка).

Однако достоверный порог снижения активности у разных видов достигается в разные временные периоды. Известно, что показатели ферментной активности связаны с целым рядом параметров, среди которых – качественные характеристики ферментных комплексов, их количество, наличие и доступность субстратов и др. Предполагаемое влияние ионов кадмия при интоксикации должно приводить к нарушениям в конформации молекулы пероксидазы.

Данный процесс у амфипод может компенсироваться активным синтезом новых молекул фермента. По-видимому, при интоксикации у палеарктических G. lacustris и G. tigrinus возможности продолжительного синтеза новых ферментов выше, чем у байкальских токсикочувствительных видов. Потеря способности к синтезу новых ферментов байкальскими амфиподами ведет к тому, что они быстрее начинают испытывать возрастающие окислительные воздействия. Деактивация пероксидазы ведет к росту процессов свободнорадикального окисления. Возрастает количество перекисных продуктов, элиминацией которых занимается глутатион S-трансфераза. При этом в условиях стресса у чувствительных видов глутатион S-трансфераза, так же как и пероксидаза, вероятно, могут быть синтезированы в ограниченном количестве. Таким образом, возникает ситуация, при которой существует повышенная необходимость в активности глутатион S-трансферазы, усиливается и расход ферментов вследствие износа молекул и прямого окислительного повреждения, а возможности по дополнительному синтезу ограничены. Этим, по-видимому, и объясняется падение активности глутатион S-трансферазы. Все это в совокупности ведет к снижению защитных способностей организма и, как следствие, к снижению его способности к выживанию в условиях токсического стресса. У более чувствительных видов данные процессы происходят быстрее и с большей интенсивностью, чем у резистентных видов (Тимофеев и др., 2008, Timofeyev et al., 2008).

2.4.2. Изменения в синтезе стрессовых белков у амфипод при токсическом стрессе Оценку влияния токсического воздействия на содержание стрессовых белков проводили у байкальских: E. cyaneus, E. verrucosus, E. vittatus,G. fasciatus, O. flavus, палеарктических G.

lacustris, G. tigrinus и G. pulex (Тимофеев и др., 2003, 2006, 2008;

Timofeyev et al., 2008;

Шатилина и др., 2010). Результаты исследования показали, что при интоксикации хлоридом кадмия у всех изученных видов происходило увеличение количества БТШ70 и нмБТШ (Рис.

17–18).

Учитывая известный механизм токсического влияния соединений кадмия на белковые структуры, а также шапероновую роль БТШ обоих семейств, восстанавливающих нативную конформацию и функциональную активность белков, следует предположить, что синтез БТШ направлен на противодействие и (или) компенсацию негативных последствий процессов, связанных с интоксикацией.

К 0,5 ч. 3 ч. 6 ч. 24 ч.

0,5 ч. 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч.

K К 1 ч. 6 ч. 12 ч.

O. flavus E. verrucosus G. lacustris 0,5 ч. 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. К 1 ч. 6 ч. 12 ч.

К 0,5 ч. 3 ч. 6 ч. 24 ч.

K Рисунок 17. Вестерн-блоттинг суммарных белков амфипод, экспонированных в растворах хлорида кадмия с концентрацией 0,05 мг/л. Мембраны инкубированы в антителах к БТШ70.

Вверху – типовая мембрана, внизу – усредненная полуколичественная оценка (в нг).

При этом, в отличие от ранее показанного температурного воздействия, при токсическом стрессе участие БТШ70 и нмБТШ проявлялось в равной степени. О защитном предназначении синтеза дополнительного количества БТШ свидетельствует и характерная зависимость «доза – эффект». При увеличении концентрации хлорида кадмия в растворах, в которых экспонировали рачков, наблюдали и увеличение количества синтезируемых БТШ. В пределах использованных концентраций хлорида кадмия отмечена прямая зависимость между степенью увеличения БТШ у амфипод и концентрацией токсиканта.

К 0,5 ч. 3 ч. 6 ч.

0,5 ч. 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. 24 ч. К 24 ч. 48 ч. 144 ч.

K ч.

O. flavus E. verrucosus G. lacustris 0,5 ч. 1 ч. 3 ч. 6 ч. 12 ч. 24 ч. К 24 ч. 48 ч. 144 ч.

K К 0,5 ч. 3 ч. 6 ч. 24 ч.

Рисунок 18. Вестерн-блоттинг амфипод, экспонированных в растворах хлорида кадмия с концентрацией 0,05 мг/л. Мембраны инкубированы в антителах к нмБТШ. Вверху – типовая мембрана, внизу – усредненная полуколичественная оценка (в нг).

Литоральные и глубоководные виды отличались как по срокам начала накопления БТШ, так и по количеству накопленного белка. У всех литоральных видов рост концентрации обоих БТШ происходил уже в самом начале токсического воздействия. У глубоководного вида O.

flavus индуцированное накопление БТШ фиксировали, начиная с 3-х часов экспозиции. До того времени количество БТШ у большей части исследованных рачков оставалось ниже детектируемого порога. Однако даже в случае синтеза БТШ его количество очень мало. Как показывает сопоставление, даже максимальные количества накопленного БТШ70 или нмБТШ после 9 и 12 часов экспонирования у O. flavus ниже конститутивных уровней у других видов, например у литорального E. cyaneus (Рис. 19).

По-видимому, как и в случае с температурным воздействием, ослабленный синтез БТШ у глубоководных видов должен приводить к большей степени токсического повреждения и, вероятно, в существенной степени определять их повышенную чувствительность к интоксикации. Напротив, интенсивный синтез БТШ, наблюдаемый у литоральных видов, должен обеспечивать им дополнительные преимущества в защите от первоначального стрессового воздействия и, следовательно, повышать их резистентность к интоксикации.

кЕС кЕС кЕС кЕС кЕС кЕС OF12ч. OF9ч. OF12ч. OF9ч. OF12ч.

OF12ч. OF9ч. OF12ч. OF9ч. OF12ч.

БТШ70 нмБТШ кЕС кЕС кЕС кЕС кЕС кЕС OF12ч. OF9ч. OF12ч. OF9ч. OF12ч. OF12ч. OF9ч. OF12ч. OF9ч. OF12ч.

Рисунок 19. Вестерн-блоттинг суммарных белков E. cyaneus контроль (кЕС) и O. flavus, экспонированных в растворах хлорида кадмия с концентрацией 0,05 мг/л в течение 9 и часов (OF9 ч, OF12 ч). Мембраны инкубированы в антителах к БТШ70 и нмБТШ. Вверху – мембрана, внизу – полуколичественная оценка (в нг белка).

2.5. Физиологические реакции амфипод при гипоксии 2.5.1. Изменения активности антиоксидантных ферментов у амфипод при гипоксии:

Влияние пониженного содержания кислорода на активность антиоксидантных ферментов оценивали у видов E. cyaneus, E. verrucosus, O. flavus и G. lacustris (Тимофеев и др., 2003, 2006). Установлено, что общим для всех видов является отсутствие изменений в активности каталазы. Наиболее выраженные изменения у большинства видов отмечены в активности пероксидазы и глутатион S-трансферазы. Выявлены заметные различия у видов, отличающихся по своей устойчивости к гипоксии. Так, у оксичувствительного E. verrucosus уже через 30 минут экспонирования было отмечено снижение активности пероксидазы с 0, (±0,05) до 0,13 (±0,03) нкатал/мг белка и глутатион S-трансферазы – с 9,5 (±1) до 5,3 (±0,5) нкатал/мг белка. У более устойчивого E. cyaneus активность пероксидазы снижалась с 0, (±0,02) до 0,05 (±0,01) нкатал/мг белка немного позже (через 1 час экспозиции), а снижение активности глутатион S-трансферазы с 11 (±1) до 8,5 (±0,6) нкатал/мг белка происходило только после 12 часов экспонирования. У наиболее устойчивого к гипоксии палеарктического G. lacustris в ходе экспозиции не только не происходило снижения активности ферментов, а, напротив, была обнаружена кратковременная активация глутатион S-трансферазы с 7,5 (±1) до 11 (±1) нкатал/мг белка. O. flavus – единственный вид, не проявивший никакой направленности в изменениях активности всех антиоксидантных ферментов.

Рассматривая причины выявленных различий, необходимо учитывать, что при гипоксии, а следовательно – в условиях крайней ограниченности в энергетических ресурсах клеточные системы снижают расход энергии в соответствии с адаптивными способностями видов. В условиях гипоксии происходит активация серии защитных реакций, требующих определенных энергозатрат, что также должно сопровождаться перераспределением энергетических ресурсов и снижением части метаболических потребностей. У чувствительных видов этот процесс сопровождается снижением активности пероксидазы и глутатион S-трансферазы.

Устойчивые виды способны не только не снижать ферментной активности, но и в ограниченной степени могут ее активировать для минимализации последствий внутриклеточных повреждений. При этом активность каталазы, отвечающей в большей степени за контроль АФК эндогенного происхождения, всеми видами поддерживается на конститутивном уровне. Известно, что каталаза относится к ферментам, которые наиболее длительно сохраняют свою высокую активность и почти не требуют энергии активации (Kirkman et al., 1999). Видимо, по этой причине при гипоксии амфиподам удается поддерживать активность каталазы независимо от оксичувствительного статуса вида.

Таким образом, как и в случае с температурным и окислительным воздействиями, можно говорить о том, что у исследованных видов наблюдаются различные стратегии метаболической адаптации в условиях гипоксического стрессового воздействия. Устойчивый палеарктический вид способен не только поддерживать метаболизм на конститутивном уровне, но может активировать дополнительные защитные системы. Напротив, байкальские чувствительные виды снижают активность своих метаболических процессов. У глубоководного вида O. flavus адаптивная реакция снижения активности метаболических систем не выражена, что, вероятно, ведет к быстрому истощению энергетических ресурсов и, как следствие, вызывает быструю гибель организма. Возможные причины ограничения энергетических ресурсов в той или иной степени необходимо искать в механизмах, отвечающих за клеточное дыхание, а также за способность производить достаточное количество энергии в условиях пониженного кислородного обеспечения. Изучению данного вопроса посвящен следующий этап настоящей работы.

2.5.2. Сравнительный анализ накопления и утилизации лактата, ацетона, ацетоуксусной и оксимасляной кислот, а также сукцината в тканях амфипод:

Поведен анализ накопления и утилизации лактата (молочной кислоты), ацетона, ацетоуксусной и -оксимасляной кислот, а также сукцината (янтарной кислоты) у амфипод, находящихся в условиях гипоксии и последующей нормоксии (Тимофеев и др., 2003, 2006, 2007).

Накопление лактата. Установлено, что в условиях гипоксии у байкальских видов происходит более интенсивное увеличение уровня лактата и медленная его утилизация при возвращении к нормоксии. Напротив, у палеарктического G. lacustris были отмечены наименьшая скорость и степень увеличения содержания лактата, а также самая высокая скорость его утилизации. Так, у E. verrucosus в контроле лактат присутствовал в концентрации 0,016 (±0,007) мкг/мг с.в., а после 6 часов уровень лактата достигал 1,225 (±0,1) мкг/мг с.в.

Возвращение в условия аэрации приводило к уменьшению уровня накопленного лактата до 0,196 (±0,06) мкг/мг с.в. Однако даже сниженный уровень лактата 10-кратно превышал контрольный. У E. vittatus в контроле лактат присутствовал в концентрации 0,011 (±0,006) мкг/мг с.в., после 6 часов экспозиции происходило увеличение до 0,967 (±0,26) мкг/мг с.в., а при возвращении к аэрации уровень лактата уменьшался до 0,10 (±0,02) мкг/мг с.в. (10-кратно превышая контрольное значение). У E. cyaneus в контроле лактат присутствовал в количестве 0,009 (±0,002) мкг/мг с.в. 6-часовая экспозиция приводила к увеличению до 0,60 (±0,09) мкг/мг с.в., а возвращение к аэробиозу вело к снижению уровня накопленного лактата до 0, (±0,011) мкг/мг с.в. (5-кратно превышало контрольный уровень). У G. lacustris в контроле лактат присутствовал в количестве 0,010 (±0,003) мкг/мг с.в., через 6 часов происходило увеличение концентрации до 0,211 (±0,039) мкг/мг с.в., а возвращение к нормоксии вызывало уменьшение уровня до 0,016 (±0,003) мкг/мг с.в. В отличие от всех исследованных байкальских видов у палеарктического G. lacustris наблюдали снижение концентрации лактата до контрольного значения.

Говоря о механизмах адаптации амфипод к недостаточному содержанию кислорода следует учитывать то, что процесс анаэробного гликолиза является малопроизводительным способом мобилизации энергии химических связей, требующим значительного расходования энергетических веществ с их окислением до промежуточных кислых продуктов.

Повышение роли Таблица 3. Скорости накопления лактата и его утилизации у анаэробного гликолиза для амфипод при гипоксии и последующей нормоксии.

В целом по рачку В гемолимфе организма является Накопление Утилизация Накопление Утилизация вынужденной мерой и ведет к мкг/ час мкг/ час ммоль/час ммоль/час множеству негативных 0,03 0,07 0,08 0, G. lacustris 0,10 0,18 - E. cyaneus последствий. Чрезмерное 0,16 0,32 - E. vittatus накопление лактата ведет к 0,21 0,34 1,33 1, E. verrucosus закислению внутренней среды организма (лактат-ацидозу). Изменение внутри- и внеклеточного уровня рН вызывает нарушения в функционировании различных структур клетки, а также ключевых биохимических процессов регуляции метаболизма. Устранение этих негативных последствий является существенной частью всей системы анаэробного метаболизма. В аэробных условиях образовавшийся лактат транспортируется в гемолимфу и далее в специализированные ткани, в клетках которых, в результате процессов глюконеогенеза и гликонеогенеза, лактат перерабатывается в глюкозу и гликоген, а частью распадается до СО2 и Н2О. В условиях гипоксии процессы глюконеогенеза и гликонеогенеза снижают свою эффективность, приводя к росту накопления лактата в тканях. Как показали недавние исследования (Maciel et al., 2008), в гипоксических условиях при чрезмерном накоплении лактата в гемолимфе беспозвоночных часть лактата экскрецируется в окружающую среду. Однако этот процесс не может предотвратить процессов закисления организма от повышающегося содержания лактата, уровень которого растет как в цитозоле клеток, так и в гемолимфе. Учитывая этот факт, была проведена оценка накопления лактата в гемолимфе амфипод. Для чего использовали наиболее крупные (по размерам) виды, различающиеся по степени своей устойчивости к гипоксии:

байкальского E. verrucosus и палеарктического G. lacustris.

Установлено, что в течение эксперимента у обоих видов происходил рост накопления лактата в гемолимфе, причем степень и скорость такого накопления у видов различалась:

наблюдался 18-кратный прирост у E. verrucosus до 8,45 (±1,0) ммоль/л и 4,5-кратный – у G.

lacustris: до 0,63 (±0,09) ммоль/л. При возвращении к нормоксии у обоих видов происходило снижение концентрации накопленного в гемолимфе лактата: у E. verrucosus фиксировали уменьшение содержания лактата до 5,2 (±0,8) ммоль/л, тогда как у G. lacustris – до 0,20 (±0,05) ммоль/л. Следует отметить, что даже сниженный уровень лактата у E. verrucosus 10-кратно превышал контрольный, а у G. lacustris снижение проходило до контрольного уровня.

Для оценки межвидовых различий в процессах метаболизма лактата были рассмотрены показатели скорости накопления и ресинтеза, а также относительной эффективности этих процессов. В таблице 3 представлены материалы сравнительного анализа параметров накопления/утилизации лактата у амфипод, подверженных гипоксии. Как видно из представленных материалов, у всех видов скорость утилизации лактата превышает скорость его накопления. Наибольшая скорость накопления лактата отмечена у E. verrucosus. Далее в порядке возрастания устойчивости к гипоксии от E. verrucosus до G. lacustris снижается и скорость. Таким образом, показано, что скорости накопления связаны с порядком устойчивости видов. Сопоставление изменения отношений концентрации лактата в гемолимфе к концентрации в целом по организму позволило выявить показатели транспорта лактата в ходе эксперимента. Установлено, что отношение концентрации лактата в гемолимфе относительно его концентрации в целом по организму снижалось в ходе всего периода экспозиции у обоих видов. Изменение этого соотношения свидетельствует в пользу того, что все большее количество лактата оставалось в цитозоле клетки относительно того количества, которое переходило в гемолимфу. Таким образом, зафиксировано угнетение процессов транспорта лактата из цитозоля в гемолимфу. При этом сам процесс транспорта лактата не останавливался. Возвращение к нормоксии вело к восстановлению показателя транспорта до контрольного значения. Известно, что транспорт лактата через мембраны может осуществляться несколькими путями. Среди них – прямая диффузия через мембраны или при помощи специфичных белков-транспортеров. Снижение мембранного транспорта лактата вследствие изменения рН-среды и в результате воздействия температурного стресса ранее было показано у млекопитающих (Juel, 1988;

Roth, Brooks, 1990). Наиболее вероятной причиной, ведущей к угнетению транспорта лактата из цитозоля в гемолимфу, наблюдаемое у амфипод, является снижение проницаемости мембраны, вызванное самим закислением (ацидозом) и последствием стресс-индуцированных перекисных процессов, а также ингибированием мембранных переносчиков.

Другим негативным последствием гипоксического воздействия на организм является переход метаболизма на менее эффективный путь получения энергии. Результатом перехода на анаэробный распад углеводов является нарастающий дефицит глюкозы. Для поиска дополнительных источников обеспечения энергией организм вынужден подключать процесс распада липидов – липолиз. В условиях пониженного содержания кислорода распад липидов происходит не полностью, а лишь до промежуточного продукта – ацетил-КоА, из которого в данных условиях образуются кетоновые тела (ацетон, ацетоуксусная и -оксимасляная кислоты), накапливающиеся в тканях.

Накопление ацетона: Как показали результаты экспериментов, у всех исследованных видов ацетон в контроле отсутствовал. В условиях гипоксии у E. vittatus содержание ацетона увеличивалось до 0,068 (±0,006) мкг/мг с.в. При возвращении к нормоксии уровень ацетона снижался до 0,052 (±0,003) мкг/мг с.в. У E. cyaneus концентрация увеличивалась до 0, (±0,005) мкг/мг с.в. При возвращении к нормоксии наблюдали снижение уровня ацетона до 0,027 (±0,004) мкг/мг с.в. У G. lacustris концентрация увеличивалась до 0,019 (±0,001) мкг/мг с.в, а при возвращении к нормоксии снижалась до 0,013 (±0,001) мкг/мг с.в. Таким образом, наибольший рост концентрации ацетона происходил у E. vittatus. Вид E. cyaneus по показателям степени накопления ацетона занимал промежуточное положение, отличаясь от E.

vittatus меньшими значениями данных показателей. Наименьший темп прироста ацетона отмечен у палеарктического G. lacustris. Наибольшая скорость утилизации ацетона отмечена у G. lacustris и E. cyaneus, а наименьшая – у E. vittatus. При возвращении к аэрации у G. lacustris и E. cyaneus снижалось содержание ацетона на 33% и 28% соответственно, у E. vittatus содержание ацетона снижалось на 24%.

Накопление ацетоуксусной кислоты: Результаты оценки ацетоуксусной кислоты выявили ее отсутствие в контроле. Экспозиция в условиях гипоксии вела к накоплению ацетоуксусной кислоты у всех видов, при возвращении к нормоксии происходило снижение концентрации. Так, у E. vittatus после 6-часового экспонирования ее содержание увеличивалось до 0,155 (±0,014) мкг/мг с.в., а при возвращении к нормоксии снижалось до 0,118 (±0,008) мкг/мг с.в. У E. cyaneus отмечали увеличение уровня до 0,084 (±0,015) мкг/мг с.в, при возвращении к нормоксии концентрация снижалась до 0,040 (±0,008) мкг/мг с.в. У G.

lacustris экспонирование вело к росту ее содержания до 0,055 (±0,005) мкг/мг с.в., при возвращении нормоксии концентрация снижалась до 0,026 (±0,003) мкг/мг с.в. Таким образом, наибольший прирост содержания ацетоуксусной кислоты был характерен для байкальских видов, а у палеарктического G. lacustris показана меньшая степень накопления ацетоуксусной кислоты. При возвращении в условия нормоксии содержание ацетоуксусной кислоты у исследованных видов амфипод снижалось относительно накопленного уровня у G. lacustris и E. cyaneus на 50%, у E. vittatus – на 25%.

Накопление -оксимасляной кислоты: Результаты определения -оксимасляной кислоты показали ее отсутствие в контроле. Гипоксия вела к росту, а возвращение к нормоксии – к снижению накопленной -оксимасляной кислоты. Так, у E. vittatus 6-часовое экспонирование вело к увеличению концентрации до 0,182 (±0,014) мкг/мг с.в. После возвращения к нормоксии происходило снижение до 0,126 (±0,025) мкг/мг с.в. У E. cyaneus происходило увеличение до 0,110 (±0,018) мкг/мг с.в, а при возвращении к нормоксии – снижение до 0,045 (±0,012) мкг/мг с.в. У G. lacustris отмечено увеличение концентрации до 0,070 (±0,012) мкг/мг с.в., а при возвращения к нормоксии – снижение до 0,018 (±0,002) мкг/мг с.в. Таким образом, наибольшая степень увеличения содержания -оксимасляной кислоты была отмечена у E. vittatus. Наименьшая степень прироста содержания -оксимасляной кислоты, среди представленных видов, была характерна для G. lacustris. Концентрация оксимасляной кислоты, при возвращении в условия аэрации, снизилась у G. lacustris на 70%, у E. сyaneus – на 55%, у E. vittatus – на 30% (Тимофеев и др., 2003, 2007).

Таблица 4. Сопоставительный анализ отношения скорости накопления продуктов анаэробного липолиза у амфипод при гипоксии и их последующей утилизации при возращении к нормоксии (в мкг/ час).

Ацетон Ацетоуксусная кислота -оксимасляная кислота Виды 1ч 3ч 6ч норм 1ч 3ч 6ч норм 1ч 3ч 6ч норм G. lacustris 0,012 0,005 0,003 0,002 0,022 0,012 0,009 0,010 0,014 0,011 0,012 0, E. cyaneus 0,023 0,009 0,006 0,003 0,031 0,021 0,014 0,015 0,035 0,021 0,018 0, E. vittatus 0,035 0,017 0,011 0,005 0,072 0,043 0,026 0,012 0,068 0,038 0,030 0, Таким образом, как показали результаты исследования, у всех амфипод в контрольных условиях продукты анаэробного липолиза в детектируемых количествах не обнаруживались. В условиях гипоксии доля анаэробного липолиза в метаболизме амфипод повышается.

Необходимо отметить, что анаэробный распад липидов является малоэффективным способом продукции метаболической энергии, а накопление продуктов данного процесса вызывает кетоацидоз. По-видимому, из-за этих негативных последствий наиболее интенсивно данный процесс идет в первые часы экспозиции амфипод, далее скорость накопления постепенно снижается (Табл. 4). У наиболее адаптированных к гипоксии видов использование данного пути выражено меньше. Так, у G. lacustris показана самая низкая степень увеличения доли анаэробного липолиза и наиболее быстрая метаболизация его конечных продуктов при возвращении к нормоксии. У менее резистентных байкальских видов E. cyaneus и E. vittatus отмечены более интенсивные процессы накопления.

Накопление сукцината: Одним из эффективных процессов образования энергии в условиях гипоксии является процесс анаэробного образования сукцината. Исходя из этого, следующим этапом работы была оценка накопления сукцината в условиях гипоксии и последующая его утилизации после возвращения к нормоксии. Как показали результаты исследования, у всех видов в контроле был отмечен определенный уровень сукцината.

Гипоксия вела к росту концентрации сукцината, а возвращение нормоксии – к снижению. При этом уровни накопления и метаболической утилизации сукцината у исследованных видов отличались. Так, у E. vittatus содержание сукцината в контроле составляло 0,059 (±0,008) мкг/мг с.в., экспозиция вызывала увеличение до 0,461 (0,026) мкг/мг с.в., а возвращение к нормоксии – снижение до 0, Таблица 5. Сопоставительный анализ скорости (0,015) мкг/мг с.в. У E. cyaneus накопления сукцината у амфипод при гипоксии и его содержание в контроле составляло утилизации при возращении к нормоксии (в мкг/ час).

0,025 (±0,004) мкг/мг с.в., при Виды 1ч 3ч 6ч норм экспозиции – 0,262 (0,047) мкг/мг с.в., при возвращении к нормоксии – 0, G. lacustris 0,046 0,116 0,111 0, E. cyaneus 0,015 0,048 0,040 0,040 (0,042) мкг/мг с.в. У G. lacustris в контроле – 0,059 (±0,002) мкг/мг с.в., E. vittatus 0,027 0,079 0,067 0, при гипоксии – 0,723 (0,057) мкг/мг с.в., при возврате к нормоксии – 0,301 (0,028) мкг/мг с.в. В целом у байкальских видов амфипод отмечены меньшие показатели накопления сукцината, в то время как палеарктический вид G. lacustris характеризовался большей степенью накопления (Тимофеев и др., 2006;

Тимофеев, Кириченко, 2004).

Говоря о способности исследованных видов к повышению доли анаэробных процессов в энергетическом метаболизме, в первую очередь следует оценивать совместную эффективность систем метаболизма лактата, кетоновых тел и сукцината. При этом необходимо отметить существенные различия в системе протекания анаэробных процессов у изученных видов (Тимофеев и др., 2007). Как следует из полученного материала, наиболее эффективно система метаболизма лактата работает у палеарктического вида G. lacustris. Для адаптивной метаболической реакции у данного вида характерны более поздний и наименее выраженный рост уровня лактата в тканях, наименьшее его увеличение относительно контроля и полная элиминация при возврате к нормоксии. Для G. lacustris также характерна меньшая степень использования низкоэффективного пути образования энергии – анаэробного липолиза и большая степень использования более эффективного пути образования метаболической энергии в условиях низкого содержания кислорода – процесса анаэробного образования сукцината. Далее по эффективности следует поставить байкальский вид E. cyaneus. У этого вида начало роста уровня лактата отмечено уже к первому часу экспозиции в гипоксии.

Накопление лактата у E. cyaneus происходит с наименьшей скоростью и до самого маленького уровня среди всех байкальских видов. При возвращении к нормоксии организм данного вида также способен элиминировать большую часть накопившегося лактата. Вид E. vittatus занял промежуточное положение между E. cyaneus и E. verrucosus с довольно высокими скоростями и уровнями накопления лактата, а также слабой способностью к его утилизации. Наименьшей эффективностью среди изученных видов обладал E. verrucosus, реакция которого характеризовалась наиболее интенсивной скоростью накопления лактата до самых больших уровней. С другой стороны, будучи возвращенным в условия нормоксии, данный вид не способен с той же скоростью элиминировать весь накопившийся лактат, как это делали более резистентные виды (Тимофеев и др., 2007). У байкальских видов выявлены более выраженная индукция анаэробного липолиза и меньшая степень подключения процесса анаэробного образования сукцината. Таким образом, полученные данные позволяют предполагать, что именно степень развития анаэробных процессов, включающих в себя также эффективную систему утилизации токсических продуктов анаэробного гликолиза и липолиза, а также повышение доли процессов анаэробного образования сукцината в совокупности определяют степень устойчивости вида к гипоксии, которая, в свою очередь, связана с экологическими характеристиками каждого отдельного вида (Тимофеев и др., 2003, 2006, 2007).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенные исследования показали, что различия в функционировании отдельных физиологических систем определяют дивергенцию видов по их резистентным способностям.

Все исследованные виды амфипод используют белки теплового шока и антиоксидантные ферменты в системе стрессового ответа на действие неблагоприятных факторов среды. Однако степень участия данных элементов в защитных механизмах и способность к длительному поддержанию активности на повышенном уровне у видов существенно различаются. Если проводить сопоставление реакций литоральных видов между собой и с глубоководными амфиподами, можно выявить существенные отличия. Так, при любом стрессовом факторе литоральные виды реализуют разнообразные сценарии стрессовой реакции. Напротив, глубоководные амфиподы характеризуются отсутствием направленных изменений в активности антиоксидантных ферментов, а также задержкой и низкой интенсивностью индуцированного накопления БТШ.

Разнообразие стрессовых сценариев у литоральных видов наиболее ярко выражено в реакции антиоксидантных ферментов. При этом прослеживаются адаптивные изменения, отражающие перераспределение защитных ресурсов организма, выраженные с различной степенью у разных видов. Общей реакцией на воздействие стрессовых факторов является индуцированный синтез БТШ. У наиболее устойчивых видов наблюдается более выраженное увеличение содержания БТШ в стрессовых условиях, чем у более чувствительных. Во всех случаях различия в стресс-реакциях связаны с резистентными характеристиками видов.

Наиболее вероятным объяснением различий в механизмах стресс-реакции является разная способность к перераспределению энергетических потоков с менее важных систем метаболизма на более важные. В условиях стрессового воздействия возрастает необходимость в дополнительном энергетическом обеспечении систем, которые не задействованы в нормальных условиях. Возникающий дефицит энергии может отражаться и на процессах энергообеспечения и накопления побочных метаболитов. Было предположено, что в условиях дефицита энергии может происходить смещение баланса аэробных и анаэробных метаболических процессов. Для проверки этого предположения была проведена экспериментальная оценка уровня лактата у литоральных видов при температурном стрессе и интоксикации на первоначальных этапах воздействия. Установлено, что уже в ходе первых часов температурного стресса у всех исследованных видов происходит увеличение концентрации лактата. Из этого следует, что у амфипод, находящихся в условиях температурного стрессового воздействия, происходит рост доли анаэробных процессов в общем метаболизме. У менее терморезистентных видов (E. vittatus, E. verrucosus) достоверный рост лактата отмечен уже через 1 час экспозиции. Напротив, у более термоустойчивых видов (E. cyaneus, G. lacustris) рост фиксируется позже. Можно сделать вывод, что у всех видов возникают изменения в энергетическом метаболизме. При этом у видов, менее устойчивых к стрессу, они возникают раньше, чем у более устойчивых. Накопление лактата отмечено и при инкубации амфипод в растворах хлорида кадмия. У более токсикорезистентных амфипод вида E. vittatus достоверное увеличение уровня лактата фиксировали только после 6 часов экспозиции, в то время как у менее резистентных видов (E. verrucosus, E. cyaneus) уже после часа экспозиции.

Учитывая тот факт, что относительные показатели устойчивости видов к воздействию разных стрессов близки, можно предположить, что различия в сценариях стресс-реакции, наблюдаемые в экспериментах, должны быть связаны с нарушениями в энергетическом обеспечении у амфипод. Как показывают различия в реакциях, более резистентные виды способны к более эффективному решению проблемы дефицита энергии, чем менее резистентные виды. Вероятнее всего, в условиях дефицита энергии и роста доли анаэробных метаболических процессов у амфипод реализуются сценарии энергообеспечения, характерные для гипоксических состояний. Различия в устойчивости к гипоксии связаны с более эффективными механизмами энергообеспечения, характеризующимися меньшим накоплением токсических продуктов анаэробиоза (Тимофеев и др., 2003, 2006, 2007). Учитывая тот факт, что уровни термоустойчивости и устойчивости к гипоксии у видов близки (Тимофеев, Кириченко, 2004), а реакция на температурный стресс так же как и на гипоксические состояния сопровождается накоплением лактата, можно ожидать, что в условиях стрессового энергообеспечения задействованы общие механизмы, проявляемые в той или иной мере и с разной степенью эффективности.

В отличие от литоральных видов, у глубоководных амфипод в условиях исследованных стрессовых воздействий не выявлено развитых адаптивных сценариев. Так, в результате воздействия всех использованных стрессовых факторов у глубоководных O. flavus не происходило направленных изменений в активности ферментных систем. Причем отсутствие реакции наблюдали до самого момента критического ослабления и гибели амфипод от влияния стрессового фактора. Для глубоководных амфипод также были характерны крайне низкие уровни конститутивного синтеза БТШ и задержка индукцированного синтеза в условиях стрессового воздействия.

Показанное отсутствие направленной реакции антиоксидантных ферментов на стрессовое воздействие и снижение роли БТШ у глубоководных амфипод свидетельствует о существенной редукции адаптивных систем, которая, вероятно, имеет эволюционные основания. Учитывая то, что при стрессе возникает потребность в росте энергозатрат для обеспечения функционирования резистентных механизмов, организмы стараются снизить и перераспределить свое потребление энергии. При этом – в зависимости от возможностей организма поставлять эту энергию – используются более или менее эффективные системы защиты.

Если рассматривать этот вопрос с точки зрения проблемы выживания вида, то необходимо отметить, что только обитание в среде с вариабельными условиями обуславливает необходимость поддержания энергетического «запаса» в организме для функционирования механизмов стрессовой защиты. В отличие от глубоководных, литоральные амфиподы обитают в постоянно изменяющихся условиях среды, характеризующихся в первую очередь колебаниями температурно-газового режима. Поддержка повышенных уровней конститутивного синтеза БТШ должна давать им определенные резистентные преимущества в случаях изменении этих условий.

Необходимость же поддержания адаптивного «запаса» для глубоководных видов не очевидна. В водоеме по вертикальному градиенту условий происходит снижение параметров флуктуации факторов среды (от литорали к абиссали). В Байкале этот процесс идет одновременно со снижением продуктивности окружающей среды. На больших глубинах видам сложнее находить пищу, а следовательно, они ограничены в источниках метаболической энергии. Таким образом, виды сталкиваются с выбором: либо поддерживать повышенную активность систем резистентности и тратить на это труднодобываемую энергию, либо, отказавшись от дополнительных энергозатрат на поддержание функционирования резистентных систем, увеличить свою энергоэффективность. С учетом отсутствия необходимости поддерживать свои резистентные системы в постоянной функциональной готовности к флуктуациям факторов среды, эволюция амфипод пошла по пути повышения энергоэффективности. Таким образом, уже у видов амфипод, обитателей средних и нижних отделов литорали, начинает прослеживаться снижение конститутивных и стресс индуцированных параметров активности систем резистентности. У глубоководных же амфипод наблюдается существенная редукция способности к их активации.

При этом снижение работоспособности адаптивных систем идет неравномерно. Так, способность к направленным изменениям активности антиоксидантных ферментов у глубоководных амфипод практически полностью утрачена, однако в случае с более консервативными механизмами БТШ реакция увеличения экспрессии белков в ответ на стрессовое воздействие сохраняется. Однако эффективность этой реакции все же крайне мала.

Во-первых, «поздний старт» реакции не защищает амфипод от наиболее негативного первоначального этапа стрессового воздействия. Во-вторых, даже максимальный индуцированный уровень БТШ у глубоководных амфипод не превышал конститутивных уровней литоральных видов. Вероятнее всего, у O. flavus конститутивно поддерживается синтез БТШ на минимальном уровне, требуемом для протекания основных метаболических процессов. Глубоководные амфиподы настолько оптимизировали свои метаболические процессы в соответствии с условиями среды, что утеряли способность к развитию адекватной адаптивной реакции в случае их изменений. Учитывая крайнюю стабильность условий обитания в зоне больших глубин, развитые резистентные системы не являются необходимым условием для существования в ней организмов, а значит, редуцирование данных систем ведет к увеличению энергоэффективности метаболических процессов вида и, следовательно, является естественным проявлением адаптивного эволюционного процесса.

Таким образом, в ходе проведенных исследований выявлена не только взаимосвязь основных экологических характеристик амфипод, включая пространственное распространение, температурное и кислородное предпочтения, резистентные возможности, но и тот факт, что в основе этих резистентных возможностей лежат специфичные способности видов к различной степени активации физиологических механизмов стрессовой устойчивости, обусловленные особенностями мест их обитания и связанные с эффективностью их энергетических процессов.

ВЫВОДЫ 1. Выявлена зависимость основных экологических характеристик амфипод, включая пространственное распространение, температурные и кислородные предпочтения, с резистентными возможностями видов, в основе которых лежат специфичные способности видов к различной степени активации физиологических механизмов стрессовой устойчивости.

2. Выявлена прямая связь между температурной преференцией, температурной резистентностью, чувствительностью к гипоксии, кислородным преферендумом, вертикальным и горизонтальным распространением амфипод в оз. Байкал и за его пределами.

Литоральные виды обладают повышенной терморезистентностью и устойчивостью к гипоксии, а также характеризуются наибольшими показателями предпочитаемых температур.

Напротив, глубоководные виды обладают наименьшей резистентностью и предпочитают самые низкие температуры. Виды с развитыми резистентными способностями имеют и большее распространение за пределами Байкала.

3. Показано, что белки семейств БТШ70 и нмБТШ, иммунохимически родственные кристаллину, принимают участие в механизмах устойчивости амфипод к температурному, окислительному и токсическому воздействиям. Белки семейства БТШ70 у всех исследованных байкальских и палеарктических видов амфипод представлены белками с молекулярной массой 70 кДа, полиморфизм отсутствует. Белки семейства нмБТШ, иммунохимически родственных -кристаллину, обладают большим полиморфизмом и у большинства исследованных видов имеют молекулярную массу 35кДа, за исключением байкальского реликтового G. fasciatus, у которого она составляет 36,5 кДа.

4. Показатели термоустойчивости и устойчивости к гипоксии у байкальских и палеарктических амфипод взаимосвязаны с конститутивным содержанием БТШ. Для наиболее резистентных видов характерны и наибольшие конститутивные уровни БТШ, у менее резистентных видов их уровни ниже. У наиболее резистентных видов также наблюдается способность к более выраженному увеличению количества БТШ в условиях стрессового воздействия.

5. Активность пероксидазы и каталазы в организме амфипод имеет неравномерное распределение в разных частях тела и зависит от их возраста (размера). Напротив, активность глутатион S-трансферазы имеет равномерное распределение по телу амфипод и не изменяется с возрастом (размером). Активность ферментов имеет межвидовые различия, однако не привязана к экологическому или резистентному статусу самих видов.

6. Существуют различия в характере реакции антиоксидантных ферментов in vivo на влияние температурного фактора у термочувствительных и термоустойчивых литоральных видов амфипод. У наиболее термоустойчивых амфипод реакция на температурное воздействие характеризуется ростом активности каталазы и глутатион S-трансферазы при отсутствии изменений в активности пероксидазы. У менее термоустойчивых видов происходит рост активности каталазы при одновременном снижении активности пероксидазы и глутатион S трансферазы (у E. cyaneus активность глутатион S-трансферазы остается неизменной).

7. Выявлены различия в характере реакции на оксидативный стресс антиоксидантных ферментов in vivo у байкальских и палеарктических видов. При схожих показателях оксидативного повреждения у большинства байкальских амфипод происходит снижение активности пероксидазы и глутатион S-трансферазы на фоне повышения активности каталазы.

У палеарктических видов активность пероксидазы и глутатион S-трансферазы повышается, а активность каталазы, напротив, снижается.

8. В условиях токсического стресса у всех видов амфипод наблюдается снижение активности пероксидазы. При этом у токсичувствительных байкальских видов снижение активности пероксидазы происходит раньше и сопровождается также снижением активности глутатион S-трансферазы.

9. В условиях гипоксии у байкальских видов E. cyaneus и E. verrucosus происходит снижение активности пероксидазы и глутатион S-трансферазы, в то время как у палеарктического G. lacustris активность пероксидазы остается стабильной, а активность глутатион S-трансферазы растет. При гипоксии у всех исследованных амфипод наблюдается увеличение доли анаэробного метаболизма, включая процессы гликолиза, анаэробного липолиза и анаэробного образования сукцината. Байкальские амфиподы и палеарктический G.

lacustris обладают различной эффективностью использования анаэробных процессов.

10. Выявлены различия в характере и скорости стресс-реакции литоральных и глубоководных видов амфипод на температурное, окислительное и токсическое воздействие.

Особенностью реакции литоральных видов является активация разнообразных сценариев стрессового ответа, включая направленные изменения активности антиоксидантных ферментов и интенсивный синтез БТШ. Глубоководные амфиподы характеризуются отсутствием направленных изменений в активности антиоксидантных ферментов, а также задержкой и низкой интенсивностью индуцированного накопления БТШ.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации Главы в монографиях 1. Steinberg C.E.W., Timofeyev M.A. and Menzel R. Dissolved Humic Substances: Interactions with Organisms // Gene E. Likens, (Editor) Encyclopedia of Inland Waters. 2009. Vol. 2. Р. 747–753.

Oxford: Elsevier.

2. Wiegand C., Meems N., Timofeyev M.A., Steinberg C., Pflugmacher S. More evidence for humic substances acting as biogeochemicals on organisms // Humic Substances: Nature's Most Versatile Materials. Eds. E. A. Ghabbour and G. Davies, Francis & Taylor New York. 2004. P. 340–372.

Статьи в ведущих рецензируемых российских и зарубежных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК (в том числе входящих в систему цитирования «Web of Science») 3. Bedulina D.S., Timofeyev M.A., Zimmer M., Zwirnmann E., Menzel R., Steinberg C.E.W.

Different natural organic matter isolates cause similar stress response patterns in the freshwater amphipod, Gammarus pulex // Environmental Science and Pollution Research. 2010. 17. Р. 261–269.

4. Шатилина Ж.М., Побежимова Т.П., Грабельных О.И., Бедулина Д.С., Протопопова М.В., Павличенко В.В., Тимофеев М.А. Белки теплового шока в механизмах стресс-адаптации у байкальских амфипод и палеарктического Gammarus lacustris Sars: I. Семейство БТШ70 // Сибирский экологический журнал. – 2010. – № 1. – С. 57–67.

5. Шатилина Ж.М., Бедулина Д.С., Протопопова М.В., Павличенко В.В., Побежимова Т.П., Грабельных О.И., Тимофеев М.А. Белки теплового шока в механизмах стресс-адаптации у байкальских амфипод и палеарктического Gammarus lacustris Sars: II.

Семейство низкомолекулярные (малые) БТШ // Сибирский экологический журнал. – 2010. – № 4. – С. 45–54.

6. Timofeyev М.А., Shatilina Z.M., Protopopova M.V., Bedulina D.S., Pavlichenko V.V., Kolesnichenko A.V., Steinberg C.E.W. Thermal stress defense in freshwater amphipods from contrasting habitats with emphasis on small heat shock proteins (sHSPs) // Journal of Thermal Biology. 2009. 34. Р. 281–285.

7. Timofeyev M., Protopopova M., Pavlichenko V, Steinberg C. Can acclimation of amphipods change their antioxidative response? // Aquatic Ecology. 2009. 43. Р. 1041–1045.

8. Тимофеев М.А. Активация антиоксидантной системы у байкальского литорального вида Eulimnogammarus verrucosus // Известия Самарского научного центра РАН. – 2009. – Т.

11. – № 1. – С. 177–180.

9. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Бедулина Д.С., Протопопова М.В., Колесниченко А.В. Особенности применения белков теплового шока (БТШ) в качестве стресс-маркеров у байкальских эндемичных амфипод // Прикладная биохимия и микробиология. – 2008. – Т. 44.

– № 3. –С. 343–347.

10. Тимофеев М.А. Особенности механизмов активации АОС у пресноводных амфипод: II.

Байкальский литоральный Eulimnogammarus cyaneus (Dyb.) (Amphipoda, Crustacea) // Сибирский экологический журнал. – 2008. – Т. 5. – С. 681–687.

11. Колесниченко А.В., Тимофеев М.А., Протопопова М.В. Токсичность наноматериалов – 15 лет исследований // Российские нанотехнологии. – 2008. – Т. 3. – № 3–4. С. 54–61.

12. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Бедулина Д.С., Протопопова М.В., Павличенко В.В., Колесниченко А.В. Сравнительное исследование клеточных механизмов терморезистентности у байкальского и палеарктического видов эврибионтных амфипод // Сибирский экологический журнал. – 2008. – Т. 15. – № 1. – С. 23–29.

13. Timofeyev M.A., Shatilina Z.M., Bedulina D.S., Protopopova M.V., Pavlichenko V., Grabelnich O.I., Kolesnichenko A.V. Evaluation of biochemical responses in Palearctic and Lake Baikal endemic amphipod species exposed to CdCl2 // Ecotoxicology and Environmental Safety.

2008. 70, № 1. P. 99– 14. Steinberg C.E.W., Meinelt T., Timofeyev M.A., Bittner M., Menzel R. Dissolved: Dissolved Humic Substances (review series). Part 2: Interactions with Organisms // Environmental Science and Pollution Research. 2008. 15, № 2. Р. 128–135.

15. Тимофеев М.А. Изучение активности некоторых антиоксидантных ферментов у байкальских амфипод, локализация и размерно-возрастная зависимость // Сибирский экологический журнал. – 2007. – № 4. – С. 521–526.

16. Timofeyev M., Shatilina Z. Different preference reactions of three Lake Baikal endemic amphipods to temperature and oxygen are correlated with symbiotic life // Crustaceana. 2007. 80, № 2. P. 129–138.

17. Timofeyev M., Shatilina Z.M., Bedulina D.S., Menzel R., Steinberg C.E.W. Natural organic matter (NOM) has the potential to modify the multixenobiotic resistance (MXR) activity in freshwater amphipods Eulimnogammarus cyaneus (Dyb) and Eulimnogammarus verrucosus (Gerst.) // Comparative biochemistry and physiology. Part B. 2007. 146. Р. 496–503.

18. Тимофеев М.А., Кириченко К.А., Бедулина Д.С. Сравнительная оценка особенностей анаэробного метаболизма у байкальских амфипод Eulimnogammarus verrucosus (Gerstf.), E.

cyaneus (Dyb.) и палеарктического Gammarus lacustris Sars. // Сибирский экологический журнал. – 2006. – Т. 13. – № 6. – С. 733–739.

19. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Бедулина Д.С. Полиморфизм белковых спектров эндемичных амфипод озера Байкал и палеарктических видов, влияние температурного стресса // Сибирский экологический журнал. – 2006. – № 5. – С. 571–579.

20. Тимофеев М.А. Особенности механизмов активации АОС у пресноводных амфипод: I.

Палеарктический Gammarus lacustris Sars (Amphipoda, Crustacea) // Сибирский экологический журнал. – 2006. – № 5. – С. 623–628.

21. Timofeyev M.A., Steinberg C. Antioxidant response to natural organic matter (NOM) exposure in three Baikalean amphipod species from contrasting habitats // Comparative biochemistry and physiology, Part B. 2006. 145. Р. 197–203.

22. Timofeyev M. Antioxidant enzyme activity in endemic Baikalean versus Palaearctic amphipods: Tagma– and size-related changes // Comparative biochemistry and physiology, Part B.

2006. 143. Р. 302–308.

23. Timofeyev M., Shatilina Z., Kolesnichenko A., Kolesnichenko V., Pflugmacher S., Steinberg C. Specific antioxidants reaction to oxidative stress promoted by natural organic matter (NOM) in two endemic amphipod species from Lake Baikal // Environmental Toxicology. 2006. 21, № 2.

P. 104–110.

24. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В. Токсичность солей кадмия для байкальских эндемичных амфипод, некоторые биохимические последствия // Сибирский экологический журнал. – 2006. – № 2. – C. 243–248.

25. Steinberg C., Kamara S., Prokhotskaya V., Manusadianasp L., Karasyova T., Timofeyev M., Jie Z., Paul A., Meinel T., Farjallap V., Matsuo A., Burnison K., Menzel R. Dissolved humic substances – ecological driving forces from the individual to the ecosystem level? (Review) // Freshwater Biology. 2006. 51. P. 1189–1210.

26. Timofeyev M., Shatilina Z., Kolesnichenko A., Kolesnichenko V., Bedulina D., Steinberg C.

Natural organic matter (NOM) promotes oxidative stress in freshwater amphipods Gammarus lacustris Sars and G. tigrinus (Sexton) // Science of The Total Environment. 2006. 366, № 2–3. P.

673–681.

27. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Кириченко К.А., Бедулина Д.С., Протопопова М.В. О возможности использования показателя общей пероксидазной активности в качестве стресс маркеров у байкальских организмов // Вестник Бурятского государственного университета.

Серия 2: Химия, география, биология. Специальный выпуск. – 2006. – С. 223–229.

28. Timofeyev M., Wiegand C., Burnison B.K., Shatilina Z.M., Pflugmacher S., Steinberg C.E.W. Impact of natural organic matter (NOM) on freshwater amphipods) // Science of the Total Environment. 2004. 319, № 1–3. P. 115–121.

29. Тимофеев М.А., Кириченко К.А. Экспериментальная оценка роли абиотических факторов в ограничении распространения эндемиков за пределы оз. Байкал на примере амфипод // Сибирский экологический журнал. – 2004. – № 1. – С. 41–50.

30. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Побежимова Т.П., Грабельных О.И. Оксидативное влияние растворов гуминовых веществ на европейских и байкальских амфипод;

эволюционный взгляд на причины резистентных различий // Сибирский экологический журнал. – 2003. – № 5. – С. 569–574.

31. Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Побежимова Т.П., Грабельных О.И. Стрессовые белки в системе адаптации к неблагоприятным факторам среды у пресноводных амфипод // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. – 2003. – № 7. – C. 149–152.

32. Тимофеев М.А. О возможности применения результатов биохимических исследований в изучении механизмов «несмешиваемости» // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2003. № 7. C. 146-149.

33. Тимофеев М.А., Кириченко К.А., Рохин А.В. К вопросу о существовании механизмов устойчивости к гипоксии у байкальских амфипод // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2003. № 7. C. 152-155.



Pages:     | 1 ||
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.