Действие высокой температуры и нематоцидов на организмы почвенных нематод Caenorhabditis Elegans и Caenorhabditis Briggsae

• Автор: Колсанова, Руфина Рифкатовна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ, ОКАЗЫВАЮЩИХ НЕГАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМЫ ЧЕЛОВЕКА И САЕИ01ШАВ01Т18 ЕЬЕОАЫЗ (Обзор литературы)

1.1 Действие температуры на организмы пойкилотермных животных

1.2 Регуляция численности популяции свободноживущей почвенной нематоды СаепогкаЪсИИь elegans

1.3 Роль холинергической системы в функциях организмов человека и животных

1.4 Нейротоксичность ионов марганца

1.5 Токсическое действие ацетальдегида на организмы животных и человека

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объект исследования

2.2 Методы исследования
2.3 Обработка результатов
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Адаптация СаепогкаЬсИА8 elegans к умеренному тепловому стрессу
3.2 Устойчивость поведения СаепогкаЬсИШ elegans к действию экстремальной высокой температуры окружающей среды
3.3 Действие экстремальной высокой температуры, этанола и ацетальдегида на поведение почвенных нематод СаепогИаЬсНИз е1е%ат линий N2 и 1РЕ
3.4 Роль холинергической системы в теплоустойчивости организма СаепогИаЬсИИя
3.5 Действие левамизола и пирантела на поведение почвенных нематод СаепогЬаЬсИИ.ч elegans и СаепогЪаЬсНИа briggsae
3.6 О возможной роли серотонина и дофамина в регуляции
теплоустойчивости поведения СаепогкаЬШШ е^ат
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Необходимость исследования экологии нематод в первую очередь определяется широким распространением паразитических нематод (около 30 тыс. видов) в организмах человека, животных и растений и, как следствие, огромным ущербом, который наносят эти нематоды животноводству, растениеводству и лесному хозяйству [1,2].
Опасность паразитических нематод усугубляется современным глобальным изменением климата Земли, которое сдвигает температурные ниши этих животных в природе и может ускорять их генетическую адаптацию к антигельминтным средствам [3-6].
Эта проблема тесно связана с исследованием экологии свободноживущих нематод, так как их организмы обладают чрезвычайно большим сходством с организмами паразитических нематод, и организм свободноживущей почвенной нематоды СаепогИаЬсНиз е^ат (Маирав, 1900) широко используется как модельный организм в изучении механизмов действия антигельминтных средств [7-9].
В то же время одной из сложнейших проблем изучения нематод как паразитических, так и свободноживущих является исследование действия многочисленных факторов среды, абиотических (температура, влажность, смена сезонов, осмотическое давление и т.д.), биотических (плотность популяции, смертность, рождаемость и т.д.) и антропогенных (пестициды, тяжелые металлы, и др. химические вещества) на организмы нематод в их естественных местообитаниях. Тем более сложно исследовать одновременное влияние нескольких факторов среды на организмы этих нематод и объяснять причины нарушения поведения организмов в тех или иных случаях действия одного фактора или сочетанного действия нескольких факторов среды.
Лабораторное моделирование действия отдельных факторов среды (температура, плотность особей в популяции, воздействие пестицидов и тяжелых металлов) на организмы СаепогИаЬсНИа (далее С. elegans) и СаепогкаЪсИйз briggsae (далее

С. Ъriggsae) может не только объяснить действие этих факторов н организмы нематод в природе, но и выявить неизвестные взаимодействия между эффектами этих факторов.
Температура является одним из важнейших переменных факторов среды, которые определяют распространение и численность многих видов животных [10-12]. Для каждого вида беспозвоночных характерно наличие температурной ниши, характеризующейся определенным оптимумом и диапазоном температур, переносимых организмами [10]. Пороговые температуры, как правило, ограничивают размножение и развитие большинства видов, обитающих в тропиках и умеренных широтах при постоянных температурах [10-12]. При экстремальной высокой температуре происходит гибель клеток и тканей. При гораздо более низких температурах у беспозвоночных, подвергнутых гипертермии, нарушается работа нервной системы, что, в свою очередь, вызывает нарушения поведения [13, 14]. У человека тепловой шок характеризуется нарушениями работы центральной нервной системы, что приводит к потере сознания, судорогам и коме [15]. Известно, что многие беспозвоночные способны сохранять нормальное поведение при температуре среды, намного выше оптимальной для вида [11,13,14].
В настоящее время во многом остаются открытыми вопросы как о причинах нарушения функций организмов нематод, таких как поведение, размножение и выживаемость, превышением физиологического оптимума температуры, происходящего как при изменении сезона, так и при изменении климата, так и о механизмах адаптации к этому превышению. Также неизвестно, какое влияние оказывает превышение физиологического оптимума температуры на толерантность организмов нематод, как паразитических, так и свободноживущих к действию антигельминтных средств и инсектицидов, используемых в сельском хозяйстве.
Свободноживущие почвенные нематоды С. elegans и С. briggsae, являющиеся объектами исследования в молекулярной биологии и генетике [13, 14, 16], могут быть удобными модельными организмами для изучения механизмов толерантности организмов беспозвоночных как к умеренному, так и экстремальному превышению физиологического оптимума температуры окружающей среды. В экспериментах с

содержания марганца в волосах с концентрацией его в питьевой воде, но не с поступлением марганца с пищей. Это показывает качественные различия обмена марганца, содержащегося в питьевой воде, и общего гомеостаза марганца в организмах детей [113]. Эти различия могут быть следствием того, что в питьевой воде и в пище марганец находится в разных формах (ионизированный марганец в питьевой воде, но не в пище).
Если молекулярные механизмы действия высоких концентраций марганца, индуцирующие болезнь Паркинсона в результате селективной дегенерации дофаминергических нейронов, интенсивно исследуются в последние годы в экспериментах с модельными организмами животных (грызуны и свободноживущая почвенная нематода С. elegans) [129, 130], то вопрос о возможных механизмах нарушения когнитивных функций нервной системы у детей сравнительно небольшим повышением содержания марганца в питьевой воде до настоящего времени в научной литературе не рассматривался по двум причинам. Во-первых, доказательства обратимого нарушения функций нервной системы относительно низкими концентрациями марганца, содержащимися в питьевой воде, появились недавно [113]. Во-вторых, чувствительность грызунов, являющихся основными модельными организмами в медицине и медицинской биологии, к токсическому действию марганца значительно ниже, чем у организмов человека и человекообразных обезьян [120]. Очевидно, что негативное влияние относительно низких концентраций марганца на когнитивные функции у детей не является следствием дегенерации нейронов, так как это влияние не проявляется в ярко выраженных патологических процессах в нервной системе. В то же время известно, что марганец может изменять синаптические связи между нейронами и в отсутствие процессов дегенерации нейронов, и эти изменения потенциально могут быть причинами нарушения когнитивных функций нервной системы. Ионы марганца изменяют концентрацию таких нейромедиаторов как у-аминомасляная кислота (ГАМК) и серотонин [131, 132], и действие марганца на нервную систему может быть чрезвычайно продолжительным, так как у взрослых мышей выявляется