Металлотионеины как биомаркеры при действии на организмы тяжелых металлов и ионизирующего излучения

• Автор: Данилин, Илья Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 287 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Индукция металл отио ней нов как показатель развития окислительного стресса при действии ионов тяжелых металлов и уизлучения на организмы

1.1. Активные формы кислорода и окислительный стресс

1.1.1. Ферменты антиоксиданты

1.1.2. Низкомолекулярные компоненты антиоксидантной защиты.

1.2. Характеристика металлотнонеинов.

1.3. Металлогионеины III класса фи гохелатины.

1.3.1. Структура и синтез фитохелатинов.

1.3.2. Функции фитохелатинов

1.3.3. Фитохелатины и устойчивость растений к тяжелым металлам.

1.4. Металлогионеины и окислительный стресс современное представление.

1.5. Экспериментальное доказательство участия металлотнонеинов в защите клеток от окислительного стресса, вызванного действием ионов кадмия и уизлучения
1.5.1. Растения ячмень
1.5.2. Влияние ионов меди на синтез МТ у растений.
1.5.3. Беспозвоночные животные моллюски
1.5.4. Животные мыти.
Заключение к ГЛАВЕ 1
ГЛАВА 2. Уровень металлотионеинов как показатель развития окислительного стресса при развитии опухолевого процесса
2.1. Биохимические особенности опухолевой ткани.
2.2. Свободные радикалы в процессах канцерогенеза.
2.3. Анализ зависимости между уровнем металлотионеинов и
развитием опухолевого процесса
Заключение к ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. Анализ участия металлотионеинов в увеличении выживаемости организмов при действии ионов тяжелых металлов и уизлучения.
3.1. Беспозвоночные животные моллюски.
3.2. Животные мыши.
3.3. Растения ячмень
Заключение к ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. Металлогионеины как биомаркеры действия тяжелых
металлов и ионизирующего излучения на экосистемы
4.1. Методология оценки рисков и современное гигиеническое и экологическое нормирование
4.2. Мониторинг в сообществах и экосистемах биомониторинг
4.3. Биоиндикация как часть экологического мониторинга
4.4. Требования к методам биоиндикации как инструменту экосистемного нормирования.
4.5. Биомаркеры и биологический контроль окружающей среды
4.6. Требования к биоиндпкации для радиоэкологического нормирования нормирование радиоактивного загрязнения экосистем.
4.7. Уровень металлотионеинов как биоиндикационный параметр загрязнения водной среды
4.8. Удельное содержание металлотионеинов у водных моллюсков как биомаркер загрязнения среды их обитания тяжелыми металлами.
4.8.1. Гидрохимическая характеристика оз. Форелевое Калининградская обл
4.8.2. Характеристика района отбора проб двустворчатых моллюсков АпойоМа ер.
4.8.3. Оценка уровня антропогенного загрязнения посредством измерения удельного содержания
металлотионеинов в органах и гкани моллюсков
4.9. Анализ эффективности предварительной стимуляции синтеза металлотионеинов при фиторемедиации для снижения
уровня канцерогенного и неканцерогенного риска тяжелыми
металлами
Заключение к ГЛАВЕ 4.
ГЛАВА 5. Влияние прединцукции синтеза металлотионеинов в
ткани ЕгМюгта сгаюреБ на эффективность фиторемедиацни
ионов тяжелых металлов.
5.1. Методы очистки городских сточных вод
5.2. Фиторемедиацня с применением водного гиацинта
ЕиЬИогти сгихьгреь эйхорнии.
Заключение к ГЛАВЕ 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СЛИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АФК активные формы кислорода
ГР глутатионредуктаза
ДГА дегидроаскорбиновая кислота
ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота
МДА малоновый диальдегид
МДГА монодегидроаскорбиновая кислота
МТ металлотионеины
пдк предельно допустимая концентрация
ПОЛ перекисное окисление липидов
СОД супероксиддисмутаза
ТМ тяжелые металлы
ФХ фитохелатины
глутатион восстановленный
глутатион окисленный
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


По современным представлениям процесс последовательного восстановления молекулярного кислорода лежит в основе двух главных типов окислительных превращений биосубстратов в клетке оксидазного и окспгеназного. В первом случае молекула кислорода присоединяет 4 электрона восстанавливается, но не встраивается в молекулу окисляемого субстрата. При оксигеназном окислении происходит присоединение одного монооксигеназные реакции или двух диоксигеназные реакции атомов кислорода к молекуле окисляемого субстрата Козлов, . Оксидазный и оксигеназный пути восстановления молекулярного альтернативны и конкурируют между собой. Типичным примером реакций оксидазного типа являются процессы окисления энергетических субстратов в митохондриях, где четырехэлектронное восстановление катализируется ферментом цитохромоксидазой. Среди диоксигеназных реакций особый интерес представляют реакции перекисного окисления липидов ПОЛ и, прежде всего, полиненасыщенных жирнокислотных остатков фосфолипидов мембран. Таким образом, ПОЛ мембранных фосфолипидов представляет собой один из физиологически значимых способов модификации свойств фосфолипидного биослоя биологических мембран. Отечественными школами Б. Н. Тарусова и Н. М. Эмануэля установлено, что свободнорадикальный процесс окисления липидов контролируется антиоксидантной системой низкомолекулярные антиоксиданты и белкиферменты, например супероксиддисмутаза СОД, а ПОЛ можно рассматривать как универсальный механизм повреждения мембранных структур клетки при самых различных паталогических состояниях, в том числе лучевое поражение Тарусов, , , Кудряшов, Журавлев, , , , Бурлакова и др. Козлов, , . Большой интерес представляют исследования синдромов липопероксидации на растениях, гидробионтах и одиночных клетках Тарусов, Иванов, Петрусевич, Рубин, Мерзляк, Юферова, Тарусов, . ПОЛ является универсальным механизмом неспецифического повреждения мембранных структур клеток в виде общего неспецифического синдрома липопероксидацни на любом уровне организации живых систем. Поэтому справедливо предположить существование неспецифической антиоксидантной защиты, эволюционно сложившейся у организмов, находящихся на разных уровнях биологической организации. Следует также признать, что исследований механизма липопероксидацип при действии на биологические объекты антропогенных факторов загрязнения все еще недостаточно. Мало изучены системы, регулирующие свободнорадикальные процессы антиоксиданты, особенно в гидробионтах. Появление на Земле фотосинтезирующих организмов предопределило доминирование на планете аэробных форм жизни. Оксигенный фотосинтез и аэробное дыхание два фундаментальных процесса, обеспечивающих энергией клетки растений и животных. Оба этих процесса связаны с окислительновосстановительными реакциями молекулярного кислорода. Поэтому все аэробные организмы подвержены влиянию образующихся в клетках АФК. ДЖ и др. К АФК относят синглетный кислород , супероксид анион радикал ОЛ, гидроперекисный радикал НОг пероксид водорода Н2О2, гидроксильный радикал НО, в некоторых случаях . АФК постоянно образуются в растительных и животных клетках в реакциях и процессах, в которых участвует молекулярный кислород. В нормально функционирующих клетках содержание АФК контролируется специальными антиоксидантными системами Козлов, . Чаще всего это фенолы, которые легко отдают свои электроны, превращая радикал, с которым они прореагировали, в молекулярный продукт, а сами при этом превращаются в слабый феноксилрадикал, который уже не способен участвовать в цепной реакции. Процесс ПОЛ является важной причиной накопления клеточных дефектов. Основным субстратом ПОЛ являются полиненасыщенные цепи жирных кислот, входящих в состав клеточных мембран, а также липопротеинов. Их атака кислородными радикалами АФК приводит к образованию гидрофобных радикалов, взаимодействующих друг с другом Viiv . П ичнышро дукты гидроперекиси липидов, диеновые конъюгаты и др. Вторичньге продукты малоновый диальдегид, триеновые конъюгаты и др. Скорость этих реакций зависит от активности антиоксидантной системы клетки.