РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 3, с. 346-348
^ ОБЩАЯ
РАДИОБИОЛОГИЯ
УДК 592/598:539.1.047
СПОНТАННАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ИНФУЗОРИЙ Spirostomum ambuguum ПОСЛЕ у-ОБЛУЧЕНИЯ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ДОЗ КАК ИНФОРМАТИВНЫЙ МЕТОД БИОТЕСТИРОВАНИЯ
© 2008 г. Е. И. Сарапульцева*
Государственный технический университет атомной энергетики, Обнинск
Инфузории Spirostomum ambiguum Ehrbg. высокочувствительны к действию у-квантов по критерию снижения спонтанной двигательной активности. Достоверный эффект наблюдается уже после облучения в дозе 0.1 Гр и остается на одном и том же уровне (около 35% ниже контроля) в диапазоне доз до 850 Гр включительно. После достижения доз 1000-1500 Гр происходит заметное усиление эффекта. Полученные результаты представляют интерес в связи с вопросом использования поведенческих реакций гидробионтов в качестве индикаторов радиационного загрязнения окружающей водной среды, а также с более общей проблемой действия радиации на биоту.
Ионизирующее излучение; малые дозы; пресноводные инфузории; двигательная активность; биотестирование; дозонезависимый эффект.
Вопрос о роли поведенческих реакций беспозвоночных животных как индикатора качества окружающей среды широко исследуется Тушмаловой [1-4]. Ею, в частности, предложен экспресс-метод определения токсичности водных сред, основанный на изменении спонтанной двигательной активности (СДА) инфузорий спиростом Бр^овК»-шиш ашЫ§ииш БЬгЪ§. [2]. В природных условиях метод позволил в течение часа выявлять токсичность оловоорганических соединений на уровне 5-10 ПДК для рыбохозяйственных водоемов [2].
В дальнейшем изучение изменения СДА спиростом проводилось в ряде работ и при действии других факторов, в том числе при малых дозах агентов. Экспериментально получены синергиче-ские и антагонистические эффекты совместного действия солей тяжелых металлов [3], негативного действия низкоинтенсивных электромагнитных излучений в диапазоне частот от 8.8 до 10.5 ГГц [4, 5], интегральной загрязненности водоемов Москвы органическими и химическими поллю-тантами [6]. Во всех цитируемых работах была показана высокая чувствительность метода. Что же касается токсического действия ионизирующего излучения, то этот вопрос впервые исследуется в нашей работе.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Использованные в работе инфузории БрковШ-шиш ашЫ§ииш БИгЪ§. имеют относительно большие размеры: длина 1-3 мм, диаметр 0.3-0.5 мм. Они широко распространены в природных водоемах и хорошо размножаются в лабораторных условиях. Б. ашЫ§ииш культивировали при температуре 20 ± 1°С в виде массовой культуры в биологических пробирках с водопроводной дехлорированной водой, отстоянной не менее трех суток и отфильтрованной дважды через обеззо-ленный фильтр. Питание осуществляли пищевыми дрожжами один раз в неделю. Культуру под-
СДА
□ 1 ♦ 2
Контроль
□ □ ♦ □ ♦ ф ф D Ф
Облучение
» » ♦
* Адресат для корреспонденции: 249030 Обнинск, Калужская обл., Студгородок-1, ИАТЭ, каф. биологии; тел.: (48439) 3-11-79, 7-85-39; факс: (48439) 7-08-22; e-mail: bio-eco@iate.obninsk.ru.
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Порядковый номер
Показатели СДА у спиростом в контроле (1) и в опыте после облучения в дозе 0.1 Гр (2) (протокольные данные).
4
3
2
1
СПОНТАННАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ИНФУЗОРИЙ
347
держивали в логарифмической фазе роста путем регулярных разбавлений суспензии [7].
Спиростом для облучения брали из массовой культуры через 3 сут после кормления. Их облучали в стеклянных пробирках в объеме 6 мл. Облучение проводили на установках "Исследователь" (Россия, 60Co, 53.1 Гр/мин) и "y-cell" (Канада, 60Co, 21 сГр/мин) в дозах 0.1; 1; 20; 100; 250; 500; 850; 1000 и 1500 Гр. Через 1 ч после окончания облучения приступали к учету СДА у облученных и контрольных особей. Для этого в соответствии с имеющимися методическими разработками [7] их помещали поодиночно на специальную пластиковую пластину с лунками размером 5 мм в диаметре и 2 мм в глубину. Наблюдение за каждой спи-ростомой проводили под микроскопом МБС-10, в окуляр которого был помещен визир. Количественной мерой СДА служило число пересечений инфузорией визира окуляра микроскопа за 1 мин. В каждой серии экспериментов исследовали по 20 спиростом, как и в контроле (проведено по 3 серии наблюдений при каждой дозе). Результаты обрабатывали статистически с использованием компьютерной программы Microsoft®Excel'2003 SR-2 Origin® по критерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что инфузорий (в том числе спиростом) относят к высокорадиорезистентным организмам. ЛД50 для них составляет около 1000 и более Гр [8]. В то же время при исследовании СДА мы обнаружили специфические эффекты лучевого воздействия.
На рисунке представлены протокольные данные изменения СДА у 20 спиростом в одной из серий опытов с облучением в дозе 0.1 Гр. Видно, что несмотря на индивидуальные колебания среднее значение в опыте (1.3 ± 0.3) достоверно (p < 0.05) ниже, чем в контроле (2.5 ± 0.3).
В табл. 1 представлены результаты наблюдений в трех сериях опытов при дозе 0.1 Гр. На основании данных, представленных в табл. 1, можно сделать вывод о том, что различия с контролем хорошо воспроизводятся. Величины эффективных доз на 4 порядка ниже, чем определенные для данного объекта по показателю ЛД50/30 [8]. При этом эффект возникает практически сразу после воздействия, а не на протяжении длительного времени, т.е. у еще не поделившихся особей.
В последующих экспериментах исследовали зависимость обнаруженного эффекта от величины дозы радиации.
В табл. 2 приведены результаты опытов с у-об-лучением спиростом в дозах 0.1; 1; 20; 250; 500; 850; 1000 и 1500 Гр. Измерения СДА и в этих опытах производили вслед за облучением у еще не поделившихся особей. Видно, что в диапазоне доз
Таблица 1. Средние показатели СДА в контроле и после облучения в дозе 0.1 Гр в трех сериях опытов
№ серии Контроль, M ± m Опыт, M1 ± m1 M, %, —1 х 100 M
1 2.1 ± 0.1 1.5 ± 0.2 71.4 ± 9.2*
2 2.5 ± 0.3 1.3 ± 0.3 52.0 ± 15.2*
3 1.8 ± 0.2 1.3 ± 0.2 72.2 ± 10.3*
Среднее 2.1 ± 0.1 1.4 ± 0.1 65.2 ± 14.1*
Примечание. М ± т - средние значения величин с квадратичной ошибкой, при п = 20. * р < 0.05.
Таблица 2. Изменение СДА спиростом относительно контроля после облучения в дозах от 0.1 до 1500 Гр
Доза, Гр N (число СДА M ± m СДА, % относитель-
серий) но контроля
0 (Контроль) 3 2.1 ± 0.1 100.0 ± 7.9
0.1 3 1.4 ± 0.1 65.2 ± 14.1*
1.0 3 1.5 ± 0.2 71.7 ± 14.1
10.0 3 1.1 ± 0.4 52.4 ± 13.7*
100.0 3 1.3 ± 0.2 61.2 ± 12.8
250.0 3 1.1 ± 0.2 52.4 ± 12.1*
500 3 1.6 ± 0.4 76.2 ± 17.3
850 3 1.3 ± 0.3 61.9 ± 20.9*
1000 3 0.8 ± 0.4 38.6 ± 10.8*
1500 3 1.0 ± 0.2 47.6 ± 16.4*
* p < 0.05.
0.1-850 Гр отличия опыта от контроля достаточно отчетливы, и что они примерно одинаковы. Эффект, вызываемый облучением в дозе 0.1 Гр, заметно не увеличивается даже при возрастании дозы в 8.5 тыс. раз. Лишь при достижении более высоких доз на уровне 1000-1500 Гр наблюдали тенденцию к усилению эффекта, связанную скорее всего с переходом к обычно изучаемым формам лучевого повреждения.
Полученные результаты - эффективность очень низкой дозы; возникновение изменений СДА практически вслед за воздействием; независимость наблюдаемого эффекта от величины дозы радиации в чрезвычайно большом дозовом интервале. По нашему мнению, из вышеизложенного следует необходимость дальнейших исследований, прежде всего в установлении наименьшей дозы, при которой происходит нарушение СДА у спиростом и изучение характера дозовой зависимости в этой области.
Следует подчеркнуть практическое значение полученных данных. Из проведенного исследова-
РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ том 48 < 3 2008
348
САРАПУЛЬЦЕВА
ния вытекает, что уже весьма малые уровни радиационной загрязненности водоемов опасны в отношении индукции изучаемого повреждения у использованного в работе представителя биоты.
Полученные результаты уточняют возможности метода H.A. Тушмаловой для экспресс-оценки радиационного загрязнения водной среды. Примененный метод биотестирования открывает возможности определять малые уровни радиационного загрязнения без количественных оценок дозовых нагрузок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тушмалова H.A. Функциональные механизмы приобретенного поведения у низших беспозвоночных. М.: Изд-во МГУ, 1986. 107 с.
2. Данилъченко О.П., Тушмалова H.A. // Теоретические вопросы биотестирования. Волгоград, 1983. С. 130-132.
3. Бахвалова Е.С., Егорова Е.И., Тушмалова НА. // Биология внутр. вод. 2007. № 2. С. 100-104.
4. Егорова Е.И., Иголкина Ю.В, Тушмалова Н.А. // Биомед. технологии и радиоэлектроника. 2004. № 5, 6. С. 58-61.
5. Козьмин Г.В., Егорова Е.И. // Биомед. технологии и радиоэлектроника. 2006. № 3. С. 61-72.
6. Лебедева Н Е., Тушмалова НА., Головкина Т В. // Тез. докл. междунар. конф. "Экополис-2000". М.: МГУ, 2000. С. 99, 100.
7. Мелехова О.П, Егорова Е.И., Евсеева Т.И. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: Учебное пособие / Под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. М.: Академия, 2007. С. 216-220.
8. Choppin G, RydbergJ., Liljenzin JO. // Radiochemistry and Nuclear Chemistry to pog: Butterworth-Heinemann Ltd., 1995. P. 473-512.
Поступила в редакцию 21.03.2007
Spontaneous Motional Activity of Paramecium Spirostomum Ambiguum after g-Irradiation in a Broad Variety of Dose as a Bioassay
E. I. Sarapultseva
State Technical University of Nuclear Power Engineering, Biology Departments, Obninsk, 249030 Russia;
e-mail: bioeco@iate.obninsk.ru
The spontaneous motional activity of Paramecium Spirostomum ambiguum Ehrbg. has high sensitivity to the Y-irradiation. The increase of this parameter has been observed just after irradiation in the 0.1 Gy. It is approximately on the similar level (about 35% below control) in a broad variety of doze (to 850 Gy inclusive). After that the dozes 1000-1500 Gy has been obtained, the effect became stronger. The present result has been interesting in the question of the behavior's reaction unicellular using in the indication of the radioactivity contamination of the aquat
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.