Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Антипероксидантно-пероксидантный статус животныхв биотопах с повышенной подвижностью алюминия

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Антипероксидантно-пероксидантный статус животныхв биотопах с повышенной подвижностью алюминия"

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РГБ

0 Д імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

РУДЕНКО СВІТЛАНА СТЕПАНІВНА

п

УДК 574.2.:546.62+577.1

АНТИПЕРОКСИДАНТНО-ПЕРОКСИДАНТНИИ СТАТУС ТВАРИН У БІОТОПАХ З ПІДВИЩЕНОЮ РУХОМІСТЮ АЛЮМІНІЮ

03.00.16 -Екологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Київ - 2000

Робота виконана на кафедрі біохімії та експериментальної екології Чернівецького державного універитету ім. Ю.Федьковича Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант: академік НАН У країни,

доктор біологічних наук, професор Гродзінський Дмитро Михайлович Інститут клітинної біології та генетичної інженерії, завідувач відділу радіобіології

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАН України Травлеєв Анатолій Павлович Дніпропетровський державний університет, професор кафедри ботаніки, геоботаніки, грунтознавства

доктор біологічних наук, професор Мірошниченко Микола Степанович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри біофізики

доктор біологічних наук Мороз Павло Антонович Національний ботанічний сад імені М.М. Гришка НАН України,

завідувач відділу акліматизації плодових рослин

Провідна установа: Львівський національний університет імені Івана Франка

Захист відбудеться “ 29 ” травня 2000 р. о 14 00 год, на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03127, Київ, проспект Глушкова, 2, корпус 12 (біофак), ауд 215.

Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул Володимирська, 64, спецрада Д 26.001.24, біологічний факультет.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка, за адресою: вул Володимирська, 58 ^

Автореферат розісланий “оСр" ¡7 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради / . / О.В.Брайон

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми. Біотопи з високим рівнем рухомого ашомінію зосереджені в Україні переважно на Заході та в Криму, де вони сформувалися на грунтах з підвищеного кислотністю. Навіть незначний пресинг антропогенного алюмінію на проживаючі тут організми може спровокувати вихід сумарної дози даного чинника за верхню межу толерантності (Л.В. Пестова та in., 1990). Додатковим індуктором перевищення ГДК рухомого алюмінію за цих умов виступають також опади кислотних дощів (М.Скотг, 1995).

У літературі наявні дані про специфічні фізіологічні та біохімічні порушення в живих організмах під впливом алюмінію. Так, показано, що у тварин алюміній, в основному, порушує діяльність ЦНС (А.П. Авцын и др., 1991; E.E.Creppy, 1995; D. Julka et al., 1995; Timothy J. Shafer, William R. Mundy, 1995), a також впливає на функціональний стан і розвиток кісткової тканини (J. Blahos et al., 1991; K. Kasai et al., 1991; C.E. Firling et al., 1994). Зокрема, з токсичним впливом алюмінію пов’язують такі захворювання людини, як доброякісний старечий алюміноз, хвороба Альцгеймера, діалізна та недіашзна енцефалопатія, вторинний алюміноз ЦНС та ятрогенна остеомаляція (Н.В. Тулакина и др., 1988; Р.Н. Evans et al., 1989; K. Kobayashi et al., 1990; D.Verbeelen, 1990; K.Winship, 1992; P.F.Zatta, 1995; А.В.Штоль, 1995; В.А.Прокопов, Г.В.Толстопятова, 1996).

У рослин алюміній впливає, насамперед, па кореневу систему, гальмуючи ріст та розвиток коренів, спричиняючи підвищену їх ламкість (Б.А.Голубев, А.Н.Скурихина, 1940; Э.Л. Климашев-ский, 1990; С.В.Зонн, А.П.Травлеев, 1992; М.А.Глазовская, 1998; K.D.Richards et al., 1998).

До специфічних біохімічних механізмів пошкоджуючої дії алюмінію відносять його здатність зв’язувати ортофосфатпі аніони (G.Stein. et al., 1990; Gordon L. Klein, 1990; C.Exley et al., 1996). Токсичні дози алюмінію гальмують транспорт фосфатів з коренів у надземну частину рослин, а також пригнічують всмоктування фосфоровмісних сполук у кишечнику. Зумовлений алюмінієм дефіцит фосфору гальмує процес фосфорилювання та

знижує рівень АТР в організмі, що призводить до тяжких порушень тканинного метаболізму.

Алюмінію притаманний також специфічний механізм мутагенної дії. Нами встановлено (С.С.Руденко, Г.І.Мардар, 1998;

А.І.Горова, С.С.Руденко, 1999), що, на відміну від інших мутагенів, його цитогенетична дія виявляється в затримуванні клітин на стадії анафази і гальмуванні утворення ахроматинового веретена.

Можна констатувати, що специфічним реакціям організмів, зумовлених алюмінієм, присвячено чимало праць. Проте поза увагою дослідників виявилось вивчення неспецифічних механізмів, що лежать в основі пристосування та втрати толерантності тваринних організмів до несприятливих чинників в природних біотопах. На молекулярному рівні неспецифічність дії стресових факторів полягає в порушенні антипероксидантно-пероксидант-ного гомеостазу, крайнім проявом якого є руйнація біомембран (В.А.Барабой,1991-1997). Поглиблене вивчення цього аспекту дії алюмінію може значно наблизити нас до розкриття загальних механізмів його впливу на живий організм. Актуальність цих досліджень підсилена наявністю фрагментарних даних про порушення цілісності біомембран та провідності каналів зовнішньої мембрани мітохондрій за дії токсичних концентрацій деяких сполук алюмінію (T.Mirzabekov et al., 1992; M.S.Moraez, S.R.A. Leite 1994, M.C. Мірошниченко, 1998).

Різними авторами показано, що алюміній виступає антагоністом таких біогенних елементів як Р, F, Ca, Na, Mg (И.И.На-заренко, 1981; Ю.А.Ершов, 1989; А.Кабата-Пендиас, 1989; Li Dasheng et.al., 1990; J.Liu et al.,1993; William R. Mundy, 1995). Проте, враховуючи актуальність вивчення порушень антипер-оксидантно-пероксиданшого статусу тваринних організмів за дії алюмінію, особливого значення набуває дослідження його впливу на засвоєння елементів, від яких залежить активність антипероксидантної системи тварин (Си, Zn, Мп, Fe та Se). У літературі зустрічаються лише окремі дані про антагонізм алюмінію та заліза (В.А.Прокопов, Г.В.Толстопятова, 1996), а взаємодія з чотирма іншими елементами взагалі не досліджувалась. Крім того, практично всі роботи з вивчення взаємодії алюмінію з хімічними контрагенами проводились в лабораторних

з

умовах. Між тим, у біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію не виключена можливість впливу алюмінію на відповідні елементи ще до надходження в організм тварин. В цьому контексті виявляється актуальним паралельне дослідження міграції та біоакумуляції алюмінію та вищезазначених біогенних елементів в ланцюгу грунт —>рослипа -> тварина.

Зв’язок роботи з науковими програмами, темами. Робота виконувалась в межах держбюджетних тем кафедри біохімії та експериментальної екології Чернівецького лепжунінепсите-то

ім.Ю.Федьковича № держреєстрації 0194Ш28027 (1994-1996 рр.) та № держреєстрації 0197Ш14415 (1996-1999 рр.).

Мета і завдання досліджень. Метою роботи було з’ясування основних закономірностей та механізмів порушень антипер-оксидантно-пероксидантного гомеостазу в організмі тварин в біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію та розробка способів їх корекції.

Враховуючи літературні дані про антагонізм алюмінію з широким спектром біогенних елементів, була висунута та перевірялась гіпотеза про визначальне значення зміни балансу та концентрації редокс-елементів ферментативної антипероксидантної системи тварин (ФАПСТ) в порушенні антипероксидантно-перокси-дантного статусу тварин у біотопах з підвищеним рівнем його рухомих форм.

Виходячи з мети та висунутої гіпотези, були визначені наступні завдання:

1. Дослідити рівень біоакумуляції алюмінію в різних ланках ланцюга грунт-»рослина-»тварина в біотопах з підвищеним рівнем його рухомих форм в едафотопі.

2. Дослідити вплив підвищеного рівня рухомих форм алюмінію в едафотопі на баланс та біоакумуляцію редокс-елементів, від яких залежить активність ФАПСТ, в ланцюгу грунт—> рослина—»тварина.

3. Дослідити особливості та глибину порушень антиперокси-дантно-пероксидантного статусу тварин в залежності від дози та тривалості інтоксикації алюмінієм.

4. Оцінити міру специфічності виявлених порушень антипер-оксидантно-пероксидантної системи тварин, співставивши з її зміною під впливом інших (хімічних та фізичних) факторів та зі зміною аналогічної системи в рослин за дії алюмінію.

5. Вивчити модифікуючий вплив інших факторів на порушення антипероксидантно-пероксидантної системи тварин, спричинені алюмінієм.

6. Провести пошук та апробувати ряд коректорів, адекватних виявленим порушенням антипероксидантно-пероксидантного статусу тварин.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджено особливості міграції та акумуляції редокс-елементів антипероксидантної системи в біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію. Доведено вплив цих особливостей на функціональний статус антипероксидантно-пероксидантної системи тварин.

Встановлена хронологія подій на шляху до виснаження антипероксидантної системи. Доведено, що розбалансованість антипероксидантної системи за дії алюмінію, перш за все, починається з поступової втрати глутатіонпероксидазної (ГП-азної) активності. Показано індукуючий вплив цієї події на компенсаторну активацію інших компонентів антипероксидантної системи. Встановлена невідповідність між необхідністю наростаючої активації цих компонентів та поглибленням дефіциту редокс-елементів, від яких залежить їх активність. Цей конфлікт лежить в основі прискореного порушення антипероксидантно-перокси-дантного гомеостазу за дії алюмінію.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень дозволяють науково обгрунтувати причинно-наслід-ковий зв’язок між процесами, які лежать в основі порушень антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу, індукованих алюмінієм. На основі одержаних даних розроблені рекомендації щодо попередження цих змін у тваринних організмів, наявних в біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію.

Особистий внесок здобувана. На основі багаторічних досліджень автором обгрунтована тема дисертації і розроблена методологічна стратегія її виконання. Експериментальна частина роботи, як правило, здійснювалась автором самостійно. В

окремих випадках до проведення дослідів залучались аспіранти, науковим керівником яких є сам дисертант. Самостійно проведено аналіз первинного матеріалу, сформульовані положення та висновки роботи. Під час виконання даної роботи автор дисертації постійно консультувалася зі своїм науковим консультантом академіком Д.М. Гродзінським.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи доповідались на конгресах, симпозіумах та конференціях, а саме: Міжнародній науковій конференції “Навколишнє середовище і здоров’я”, Чернівці, 1993; Міжнародному симпозіумі “Медико-екологічні проблеми охорони здоров’я в Україні”, Чернівці, 1994; 1 Національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України “Актуальні питання морфології-”, Івано-Франківськ, 1994; конференції, присвяченій 50-річчю Чернівецького державного мед. ін-ту “Вчені Буковини - народній охороні здоров’я”, Чернівці, 1994; науковій конференції викладачів, співробітників та студентів, присвяченій 120-річчю заснування Чернівецького ун-ту, Чернівці, 1995; Міжнародній науково-практичній конференції “Экологические аспекты загрязнения окруж. среды“, Киев, 1996; Всеукраїнській науково-мето-личній коїкЬеоеішії “Екологія та інженепія. Стан, наслідки.

шляхи утворення екологічно чистих технологій”, Дніпродзер-жинськ, 1996; International regional seminar “Enviroment protection: modern studies in ecology and microbiology”, Uzhgorod, 1997; Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми ветеринарної медицини, зооінженерії та технологій продуктів тваринництва”, Львів, 1997; VII Українському біохімічному з’їзді, Київ, 1997; The 2-nd International Conference on Carpathian Euroregion, Miskolc - Lillafured, Hungary, 1997; Міжнародній конференції “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі, Львів, 1998.

Публікації. За матеріалами дисертації опублікована 51 робота, з них 27 - статті в наукових журналах, 2 навчальних посібники, решта - тези доповідей на з’їздах, симпозіумах та конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 300 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, 5

розділів, заключної частини, висновків та списку використаної літератури. Робота містить 57 рисунків, 87 таблиць. Бібліографічний список складає 492 джерела, з них 166 іноземних.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Методика біогеохімічних досліджень у природних біотопах. Експерименти проводили в різних за рівнем рухомості алюмінію біотопах виявлених на території Чернівецької області. Середньозмішані зразки грунту в досліджуваних біотопах відбирали з верхнього шару (0-20 см) на завчасно виділених ділянках середньою площею 18-25 га. У відібраних зразках грунту з 4-кратною повторністю визначали вміст гумусу, кислотність актуальну (рНнго) та обмінну (рНКсі), ємність поглинання (ЄП) за загальноприйнятими методиками (Л.П.Александрова,

О.А.Найденова, 1976; Е.В.Аринушкина, 1989). Рослинні зразки відбирали в стадії плодоношення з тих самих елементарних ділянок, що й грунт. При цьому по діагоналі виділяли 4 дрібних ділянки площею їм2, з яких зрізали надземну частину рослин. З цього матеріалу готували середньозмішану пробу. Для вивчення особливостей акумуляції редокс-елементів антипероксидантної системи (АПС) в організмі тварин в біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію порівнювали вміст цих елементів в печінці травоїдних тварин (ВРХ /бички/) після 3-місячного споживання зеленого корму (люцерна + конюшина) з дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтів та з чорноземів опідзолених. Досліди проводили протягом 3-х років на бичках з середньою масою 200 кг у травні-липні місяцях.

Методика кількісного визначення елементів в біооб'єктах. Концентрацію Zn, Си, Мп, Ре, А1 та Ссі в біооб'єктах (грунтах, рослинах, печінці тварин) вимірювали на атомно-абсорбційному спектрофотометрі марки С-115-М1 (полум’яний варіант) за методикою (А.Н.Шамгунов и др., 1989). Вміст селену в біооб'єктах визначали екстракційно-флуоресцентним методом (И.И.Назаренко, А.Н.Ермаков, 1971).

Вплив хлориду алюмінію та порівнюваних з ним чинників на антипероксидантно-пероксидантний статус печінки тварин в умовах лабораторного експерименту вивчали на безпородних

білих щурах масою 180-200 г. Інтоксикацію тварин здійснювали щоденно протягом 7 або 14 днів шляхом внутрішньошлункового введення водних розчинів хлориду алюмінію (АІСІз) в дозі 200 мг/кг або (та) хлориду кадмію (CdCb) в дозі 20 мг/кг, що при одноразовому введенні відповідають DLm¡„ для зазначених сполук у зимовий період. Фракційне Х-опромінення здійснювали рентгенівським діагностичним апаратом 12П6 протягом 14 днів в дозі 2,58 мКп кг'1 щоденно (шкірно-фокусна відстань - 40 см) з потужністю дози 0,258 мКл с'1. Водний розчин селеніту натрію застосовували в дозі 100 мкг/кг, яка відповідає добовій терапевтичній дозі в перерахунку на селен, рекомендованій у медичних препаратах “Селена”, “Селена-мульті”, “Олігоселен” та “Тріовіт”. Ефективність зазначеної дози підтверджена на щурах. Спиртовий розчин рутину (0,3%) застосовували в дозі по 1,5 мг/кг щоденно (В.А.Барабой, 1984).

Для досліджень впливу хлориду алюмінію на антиперокси-дантно-пероксидантний статус рослин в лабораторних умовах як модель використовували культуру мікроклонів Arnica montana L.(in vitro), технологія розмноження якої викладена в праці (С.С.Руденко, 1997). Хлорид алюмінію вводили в культуральне поживне середовище в дозі 180 мг/л, яка відповідає DLmm при терміні культивування - 14 днів.

Інтенсивність накопичення малонового діальдегіду (МДА) оцінювали спектрофотометрично за методикою (И.Д.Стальная и др., 1977). Інтенсивність накопичення гідропероксидів ліпідів (ГПЛ) визначали спектрофотометрично за методикою (Л.А.Рома-нова и др., 1977).

В печінці тварин визначали вміст відновленого глутатіону (TSH) (G.Z.Ellman, 1959) та SH-груп білків (И.В.Веревкина и др., 1977). Активність ферментів: пероксид: пероксид-оксидоредук-тази, супероксиддисмутази (СОД) [КФ 1.15.1.1.], (С.Чевари и др., 1985); пероксид водню: пероксид водню-оксидоредуктази, ката-лази [КФ 1.11.1.6.], (М.А.Королюк и др., 1988); глутатіон: пероксид водню - оксидоредуктази, глутатіонпероксидази [КФ 1,11.1.9] (Г.О.Круглікова та інш., 1976); РХ: глутатіон-8-трансферази (ЛУ7) [КФ 2.5.1.18] (С.Н.Власова, 1990).

Вміст альбумінів та питому активність лактатдегідро-

гепази (ЛДГ) в сироватці крові щурів визначали на фінському біохімічному аналізаторі “KONE” в Чернівецькому обласному медичному діагностичному центрі (ОМДЦ).

Визначення відносної активності ізоферментів ЛДГ проводили в Чернівецькому ОМДЦ на апараті BECKMAN Paragon шляхом електрофорезу в поліакріламідному гелі. Денситограми аналізували, застосовуючи спеціальну комп’ютерну програму.

Методика визначення розбалаисованості змін антипер-оксидаптних активностей. Після опрацювання літературних джерел нами було зроблено висновок про необхідність розробки ефективного показника розбалаисованості антипероксидантної ферментативної системи, який би давав можливість виявити загальний рівень компенсаторних взаємодій в межах ферментативної захисної системи, а також між окремими її ланками за дії несприятливих чинників. З цією метою нами застосовано такий біометричний показник, як середнє квадратичне відхилення змін активностей окремих ферментів від їх усередненої зміни. При цьому розрахунок коефіцієнта проводився не за абсолютною активністю ферментів, а за зміною цього показника у дослідному варіанті порівняно з інтактним контролем. Ми виходили з того, що у випадку синхронізації змін активностей різних ферментів компенсаторні тенденції повинні наближатися до нуля і, навпаки, зміна активностей ферментів в протилежних до контролю напрямках, а також диспропорція однонаправлених змін є ознаками прояву компенсаторних тенденцій. Використаний показник чутливо реагує на всі зазначені ситуації. Ми назвали його коефіцієнтом розбалаисованості змін антипероксидан-тних активностей (KPДала)- Для його розрахунку спочатку пропонується виразити зміну активності кожного з антипероксидан-тних ферментів у “разах” до інтактного контролю. Це дає можливість уникнути різної розмірності активностей. Потім розрахунок проводиться за типовим для визначення середнього квадратичного відхилення алгоритмом (М.Г.Проданчук та ін., 1990).

Визначення суми змін антипероксидантних активностей гомогенатів печінки. Як зазначалося в огляді літератури, визначити стадію адаптаційного синдрому за дії певного чинника неможливо без визначення загальної антипероксидантної актив-

ності, адже за дії одного і того ж чинника активність антипероксидантних ферментів може змінюватися в різних напрямках. Проте в літературному огляді нами було показано, що антипероксидантні ферменти утворюють цілісну систему, в якій вони пов’язані між собою функціонально завдяки здійсненню тандемного перетворення активних форм кисню: супероксидний аніон-радикал-» пероксид водню->продукти ПОЛ—»відновлені нетоксичні продукти. Оскільки при такій взаємодії зміна активності кожного з ферментів кореляційно зав’язана на активність інших, це дає нам право судити про зміну загальної анти-пероксидантної активності даної системи на підставі алгебраїчної суми змін 4-х задіяних в ній ферментів, оцінених відносно їх значень в інтактному контролі. Цей показник ми назвали сумою змін антипероксидантних активностей (АПА).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Зв'язок між вмістом рухомих форм алюмінію та редокс-елемеитів ФАПСТ у біотопах

Дерново-середньопідзолистий поверхневоглеюватий грунт має достовірно підвищений порівняно з чорноземом опідзоленим вміст рухомих форм марганцю та заліза та понижений вміст рухомих форм селену (табл.1, рис.1).

Таблиця 1

Вміст рухомих форм редокс-елементів ФАПСТ у грунтах з різним

рівнем рухомого алюмінію, мг/кг сухоїмаси (М±т, »/= п^-ІО)

ї. ■■■ ■■■ .■/. ■ ■ Тип грунту .. ■■■■■ ; : . . .■■■■■■■

Чорнозем опідзоленіш (контроль) Дерново-середігьопідзолистий поверхневоглеюватий

гп 1,79+0,17 1,6810,14

Си 0,45+0,04 0,48±0,04

Мп 23,б±1,7 35,9+3,6*

Ре 6,42+0,59 22,0812,00*

8е 0,041+0,004 0,02710,002*

Примітка: * - тут і подалі наявність достовірної різниці в дослідному варіанті в порівнянні з інтактним контролем (р<0,05)

В обох типах грунтів виявлений сильний прямолінійний зв'язок між вмістом рухомих алюмінію та селену і середній прямолінійний зв'язок між вмістом рухомих форм алюмінію та

Рис. 1. Вміст рухомих форм редокс-елеменгів ФАПСТ та алюмінію в дерново-середньопідзолистих поверхіїевоглеюватих грунтах, у відсотках від їх вмісту в чорноземах опідзолених

заліза. Особливістю дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих грунтів виявився сильний прямолінійний зв'язок між вмістом рухомих форм алюмінію та марганцю (табл.2).

Таблиця 2

Результати кореляційно-регресійного аналізу зв'язків між вмістом рухомих форм редокс-елементів ФАПСТ та вмістом рухомих форм алюмінію в дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтах

Показники, між якими досліджувався зв’язок Рівняння регресії Коефіцієнт парної кореляції

у(С2„)ох(СА.) у = 1,30+ 0,0044 X г= +0,688*

у(СРе)ох(САІ) у = 13,12 +0,099 х г= + 0,762 **

У(Ссц)<»х(Саі) у = 0,41 +0,0029 х г= +0,432

У (С Мп ) х (С аі ) у = 21, 98 +0,206 х г= + 0,859* * *

У (С ве ) ^ х (С А1 ) у = 0,034 - 3,55 • 10-4 х г=- 0,988* * *

Примітка: тут і в інших таблицях нами прийнята класифікація ступенів кореляційного зв'язку, яка грунтується на оцінці рівня його достовірності за функцією Фішера. При цьому за табл. Фішера для п=10 визначені такі пороги достовірності та відповідні ступені кореляції:

> 0,84 - р< 0,001 - зв'язок сильний (***); 0,74- 0,83 -р< 0,01 - зв'язок середній (**); 0,62-0,73 - р<0,05 - зв'язок слабкий (*); <0,62 - відсутність достовірного зв'язку

Порівняно з еталонними чорноземними грунтами, грунти з підвищеним вмістом рухомих форм алюмінію мають специфічний абсолютний вміст рухомих форм редокс-елементів ФАПСТ, видозмінену структуру їх відносного балансу та ряд особливих кореляційних залежностей їх вмісту від вмісту рухомих форм алюмінію. В такому трансформованому кількісному складі рухо-

мі форми редокс-елементів ФАПСТ перебувають в едафотопі з підвищеною рухомістю алюмінію перед їх надходженням у першу ланку трофічного ланцюга - організм рослин.

Особливості міграції редокс-елемснтів ФАПСТ у ланцюгу грунт->рослшіа за умов підвищеної рухомості алюмінію в

едафотопі

Рослини регулюють інтенсивність поглинання алюмінію на грунтах з підвищеним рівнем його рухомих форм, але цього недостатньо для підтримання його вмісту на рівні рослин, що зростають на еталонних грунтах (табл.З). На грунтах з підвищеним

Таблиця З

Вміст алюмінію в рослинах різних видів на грунтах з різним вмістом

рухомого алюмінію, мг/кг сухоїмаси (М ± т, п,= п^~10)

Вид рослин Тип груїггу

Чорнозем опідзолешш Дерноізо-середньопідзолис-тий поверхневоглеюватий

Ро1у%опит ауісиїаге Ь. 184 ± 16 440 ± 32*

ЕШ^іа герет (1.) Меуькі 316 ±24ф 575 ± 51*^

Примітка: * - наявність достовірної різниці за вмістом алюмінію в рослин одного виду на різних грунтах (р< 0,05)

♦ -наявність достовірної різниці за вмістом алюмінію в рослин різних видів на одному грунті (р< 0,05)

рівнем рухомих форм алюмінію рослини, як ланка трофічного ланцюга, підсилюють виражені в цих грунтах зміни кількісного складу таких редокс-елементів ФАПСТ, як марганець та селен, проте стабілізують рівень заліза (табл.4).

У табл.5 представлені результати кореляційно-регресійного аналізу зв’язків між вмістом рухомих форм алюмінію в грунті та вмістом алюмінію і редокс-елементів ФАПСТ у рослинах Рої ¡допит ауісиїаге Ь. Вміст алюмінію в рослинах Рої і "опит ауісиїаге Ь. не виявляє достовірної прямолінійної кореляції з вмістом його рухомих форм як у дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих грунтах, так і в чорноземах опідзолених. Виявлено високий рівень прямолінійної кореляції між вмістом марганцю в рослинах Ро^опит ауісиїаге Ь. та рухомих форм алюмінію в дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтах. Цей кореляційний зв’язок є прямим. Середнього рівня зворотну коре-

Таблиця 4

Вміст редокс-елементів ФАПСТ у рослинах різних видів на грунтах

Тип грунту Zn Cu Мп Fe Se

Polygonum aviculare L.

Чорнозем опідзолений 34,4±1,9 2,22±0,10 34,612,4 614+53 0,07710,006

Дерново-серед- ньопідзолистий поверхнево- глеюватий 35,0±2,2 2,16±0,15 50,215,0 * 629150 0,05610,004 ♦

Elitrigia repens (L.) Nevski

Чорнозем опідзолений 56,114,8 7,7010,76 27,612,3 147116 0,10410,009

Дерново-серед- ньопідзолистий поверхнево- глеюватий 69,8±5,0 8,3310,81 43,712,9 * 135+12 0,07310,007 *

Рензультати кореляційно-регресійного аналізу зв ’язків між вмістом рухомих форм алюмінію в грунті та вмістом редокс-елементів ФАПСТ у рослинах Poli попит aviculare L. (rit-

Показники, між якими досліджувався зв'язок Рівняння регресії Коефіцієнт парної кореляції

Для дерново-середньонідзолистих гіоверхневоглеюватпх грунтів

у (СА| в рослинах ) о х (САі в грунті) у = 419,76 +0,254 X г = + 0,180

у (CZn в рослинах) о х (САІ в грунті) у = 42,32-0,0909 х г = — 0,817 * *

у (С Fe в рослинах) о х (См в грунті) у = 530,47+ 1,223 х г = + 0,570

у (ССи в рослинах) о х (СА| в грунті) у = 1,91 +4,38-10''* х г = + 0,492

У (См„ в рослинах) о х (С»і в грунті) у = 25,22 +0,35 х г = + 0,946 * * *

у (Cse в рослинах) о х (Сді в грунті) у = 0,069 - 7,09 • Ю’4 х г = - 0,976 * * *

Для чорноземів огіідзолених

у (С аі в рослинах ) о х (С м в рунті) у = 180,8+0,12 х г = + 0,024

У (Czn в рослинах) о х (СА, в грунті) у = 40,48-0,336 х г = - 0,701 *

у (С Fe в рослинах) о х (САі в рунті) _ у = 406,85 + 9,33 х г = +0,365

у (Сси в рослинах) <=> х (СА| в грунті) . у = 1,91+0,011 х г = +0,252

У (СМп в рослинах) о х (САі в грунті) у = 51,45-0,89 х г = - 0,833 * *

у (CSe в рослинах) о х (САІ в грунті) у = 0,097-2,92 • ІО^х г = - 0,974 * * *

ляцію між вмістом марганцю в рослинах даного виду та рухомого алюмінію встановлено на чорноземах опідзолених. Сильний ступінь прямолінійної кореляції зворотного характеру виявлений між вмістом селену в рослинах Ро^спит ауісиїаге Ь. та вмістом рухомих форм алюмінію в грунтах. При цьому зазначена закономірність простежується для рослин даного виду на обох типах грунтів. Зворотна прямолінійна кореляція зафіксована між вмістом у рослинах цинку та вмістом у грунтах рухомого алюмінію. Проте на дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих грунтах кореляція між цими показниками середня, а на чорноземах опідзолених - слабка. Між вмістом у рослинах Ро^опит ауісиїаге Ь. заліза або міді та вмістом у досліджених грунтах рухомого алюмінію достовірного прямолінійного кореляційного зв’язку не виявлено.

Концентрація та інтенсивність біоакумуляції редокс-елементів ФАПС у печінці консументів 1 порядку в біотопі з підвищеною рухомістю алюмінію

Для вивчення особливостей акумуляції редокс-елементів ФАПС в організмі тварин у біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію порівнювали вміст цих елементів у печінці травоїдних тварин (ВРХ) після 3-місячного споживання зеленого корму з дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтів та з чорноземів опідзолених. У табл. 6 представлені результати оцінки середнього вмісту редокс-елементів ФАПСТ у зелених кормах (люцерна+конюшина) на відповідних грунтах, а в табл.7 - їх вміст у печінці тварин після споживання відповідних кормів.

У зелених кормах вміст редокс-елементів описувався тими ж тенденціями, які були виявлені для двох видів рослин у п.2: підвищений вміст алюмінію, марганцю та понижений вміст селену в рослинах на грунтах з підвищеною рухомістю алюмінію.

З одержаних даних можна зробити висновок про те, що вміст редокс-елементів та алюмінію в печінці травоїдних тварин в біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію визначається їх -рівнем у зелених кормах.

Таблиця 6

Вміст редокс-елементів та алюмінію в середньозмішаних пробах зелених кормів з грунтів з різним вмістом рухомого алюмінію (М±т, П)= П}-5)

Елемент , Зелений корм з чорноземів опідзолених Зелений корм з дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтів

мг/кг сухої маси мкмоль/кг сухої маси мг/кг сухої маси мкмоль/кг сухої маси

Al 195 ±22 7227 ±815 420 ± 44* 15566±1631*

Fe 160 ±15 2865 ±268 147 ± 13 2632 ±233

Mn 31,0 ±2,1 564 ±38 60,4 ± 4,5* 1099 ±82*

Си 7,8 ±1,1 123 ± 17 10,2 ± 1,3 161 ±21

Zn 60,2 ±6,3 921 ±96 45,3± 5,0 693 ± 76

Se 0,082 ±0,006 1,04 ±0,08 0,054± 0,004* 0,68 ± 0,05*

Примітка: *- наявність достовірної різниці між вмістом даного елемента в зеленому кормі з дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтів та з чорноземів опідзолених

(р<0,05)

Таблиця 7

Вміст редокс-елементів ФАПСТ та алюмінію в печінці ВРХ після З місячного споживання зелених кормів з грунтів з різним вмістом рухомого алюмінію (М±т, п/= п2=8)

Елемент 3 чорноземів опідзолених 3 дерново-середньопідзолистих поверхневоглеюватих грунтів

мг/кг сухої маси мкмоль/кг сухої маси мг/кг сухої мкмоль/кг сухої маси

Al 3,33 ±0,31 123 ±11 6,03 ±0,59* 223 ± 22 *

Fe 850 ± 65 15178±169 773 ± 73 13804 ±1302

Mn 7,74 ±0,77 141 ±14 12,4 + 1,2* 226 ±22*

Си 48 ±3,3 755 ± 52 39 ±3,1 612 ±57

Zn 204 ±9 3120 ±138 182 ±14 2783 ±214

Se 0,75 ±0,06 9,50 ±0,76 0,52 ± 0,04* 6,59 ±0,51*

Стан антнпероксидантио-пероксидантної системи тварин адаптованих до біотопів з підвищеною рухомістю алюмінію

Під впливом споживання корму з підвищеним вмістом алюмінію в тварин змінюється активність усіх ланок ферментативної антипероксидантної системи, за винятком каталази (табл.8,). Так, ГП-азна активність гомогенатів печінки дослідної групи тварин понижена на 61% відносно її значення в тварин контрольної групи. Це цілком узгоджується з пониженим вмістом

у печінці цих тварин селену. Очевидно, підвищену (на 101%) ГЯТ-азну активність гепатоцитів тварин дослідної групи можна пояснити компенсаторною реакцією на понижену ГП-азну. Привертає увагу підвищений на 44,5% рівень СОД-азпої активності в печінці тварин дослідної групи порівняно з коптроль-

Таблиця 8

Антипероксидантні активності гомогенатів печінки ВРХу залеж-

ності від вмісту алюмінію в спожитих зелених кормах (М±т; п~8)

Група тварин, умови досліду СОД-азпа, ум.од.-хв'ІмґІ білка Катал азиа, мкмоль Н;0;- ХВ-1 •мг'1 білка ГП-азиа, Мкмоль 0880 • хв'1 •мг'1 білка ГЭТ-азпа, мкмоль кон'юганта • хв"1 -мг1 білка

І група (кшіропьХ Зелений корм 3 нормальним вмістом алюмінію 0,137±0,013 38,2±1,9 3,7910,21 3,7710,29

II група, Зелений корм 3 підвищеним вмістом алюмінію , 198+0,017* 41,1±1,9 1,4710,10* 7,5710,73*

ною, що корелює зі зміною концентрації Мп - редокс-елемента, від якого ця активність залежить.

Встановлена розбалансованість змін ФАПСТ та окремих її складових (табл. 9). Рівень загальної розбалансованості ФАПСТ

Таблищ 9

Розбалансованість змін антипероксидантних активностей гомогенату печінки ВРХ після 3-місячного споживання зеленого корму

з підвищеним вмістом алюмінію

Коефіцієнти розбалансованості змін показників ферментативної антипероксидантної системи Значення коефіцієнтів

КР Д СОД/А Катала™ 0,73

КР Дкаталази/ДгП 0,27

КР Дгп/Лгет 1,15

КР ДфАПСТ 0,93

становить 0,93. Найбільша розбалансованість змін встановлена для ферментів 3-ої лінії захисту - ГП та ГБТ. Останній фермент компенсує понижену за цих умов активність ГП. Підвищеній активності останнього ферменту в печінці дослідних тварин сприяє підвищений вміст відновленого глутатіону (рис.2).

Змін* інт«иеи»иоеті Зміна <ит«нси»иоеті Сума »мій ЛПА Змін* «місту ГБН

утворення ГПП у?»ор«иня МДА

Рис.2. Вірогідна зміна середнього значення показників антипероксидантно-пероксидантної системи печінки ВРХ після 3-місячного споживання зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію, у відсотках відносно інтактного контролю (р<0,05; п=8)

З-місячне споживання тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію спричиняє підвищення інтенсивності накопичення ГПЛ у гомогенатах печінки тварин в 1,8 рази - порівняно з інтенсивністю утворення цих продуктів у гомогенатах печінки тварин контрольної групи (табл. 10).

Таблиця 10

Інтенсивність накопичення продуктів ПОЛ у гомогенатах печінки ВРХ у залежності від вмісту алюмінію в зелених кормах (М±т, п-8)

Групи тварин, умови досліду ГПЛ, оп. од. • хв'1 мг'1 білка . МДА,. . нмоль-хв мг білка

І Контроль (зелений корм з нормальним вмістом алюмінію) 0,052 + 0,005 2,13 + 0,20

II Зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію 0,095 ± 0,007 * 2,40 ± 0,24

Водночас, інтенсивність утворення МДА в тварин дослідної та контрольної груп достовірно не відрізняється. При споживанні тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію було зареєстровано підвищення сумарної зміни антипероксидантної активності гомогенатів печінки на тлі майже пропорційного підвищення рівня первинних продуктів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) (на 82,7% і 85% відповідно). Отже, має місце збалансованість антипероксидантної та пероксидантної активностей. Саме цим можна пояснити факт відсутності підвищення

вмісту вторинних продуктів ПОЛ. Врівноваженість обох процесів забезпечила збереження структурно-функціонального статусу печінки. Значення усіх маркерів цитолітичних змін гепатоцитів у тварин дослідної групи не відрізняється від їх значення у тварин контрольної. Крім того, деяка активація синтезу альбумінів у дослідному варіанті свідчить про активну участь печінки в протистоянні алюмінієвому пресингу на рівні організму.

Особливості функціонування ФАПСТ та ПОЛ на різних стадіях інтоксикації Виявлені значні відмінності в функціонуванні ФАПСТ системи та в зміні антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу на різних стадіях інтоксикації тварин хлоридом алюмінію в ОЬті„.

На ранніх стадіях інтоксикації підвищується як загальна антипероксидантна активність, так і інтенсивність ліпоперокси-дації, тобто гомеостаз антипероксидантно-пероксидантної системи переходить на вищий рівень функціонування. На більш пізніх стадіях інтоксикації рівновага між антипероксидантними та пероксидантними процесами зміщується в бік ліпоперок-сидації (рис.З)

7 днів 14днів ЛІ Ре Мп Си 2г\ вв

Рис.З. Вірогідна зміна середнього значення ГисА Віроавда змін1 середнього вмісту алюмінію

показників антипероксидантио-пероксидант- та рмокс-елемип» ФАПСТ у печшщ щурів на ноі системи печінки щурів на різних стадах Р“»“ стад,я* «"оксикацн ^ридом алюмінію в інтоксикації хлоридом алюмінію в ОЦ„„, у д0 штактнш'° шитр<’лю

відсотках до інтактного контролю (р<0,05, ’ ’11 ' '

п=10-8)

На ранніх стадіях інтоксикації лише ГП-азна активність понижена на 38,3 % відносно контролю на тлі підвищеного рівня інших АП активностей, а на пізніх - лише ГБТ-азна активність підвищена стосовно контролю на 22,5% на тлі пониженого рівня інших АП активностей.

Варто виділити дві головних причини виснаження ФАПСТ за умов інтоксикації хлоридом алюмінію в ПЬтт: зв’язування А1 з селеном у складі ГП; вихід змін концентрацій редокс-елементів, які входять до активного центру АП-ферментів за межі їх порогової концентрації в органі : Тп за верхню, а Ре та Си - за нижню межу (рис. 4).

На більш пізніх, стадіях інтоксикації, після виснаження ФАПСТ, з’являється тенденція до нарощування пулу Г8Н. Його вміст у печінці тварин, які перенесли 14-денну інтоксикацію хлоридом алюмінію в БЬтіп підвищений на 45% відносно його рівня в тварин інтактного контролю.

На ранніх стадіях інтоксикації пригнічується лише секреторна функція печінки. Вміст альбумінів у сироватці крові тварин, які перенесли 7-денну інтоксикацію хлоридом алюмінію підвищений на 48,5% відносно контролю. На більш пізніх стадіях інтоксикації, крім цього, спостерігається, зумовлена спалахом МДА, руйнація біомембран гепатоцитів. Про це свідчить знижений на 54,7% відносно контролю вміст БН-груп білків печінки та підвищена на 29,1% питома активность маркерного ізофермента печінки ЛДГ4 у сироватці крові.

Особливості АІ-ііщуковаїшх порушень антипероксидантно-пероксидантної системи тварин в залежності від вихідного рівня її функціонування та від вихідної концентрації її редокс-елементів (на прикладі сезонних відмінностей)

Встановлено більш високий рівень утворення МДА в зимовий період порівняно з літнім під впливом АІ-інтоксикації. У зимовий період АІ-інтоксикація спричиняє такі зміни балансу редокс-елементів, причетних до активності СОД - фермента першої (визначальної) лінії АП захисту, які спрямовані на гальмування її активності, тоді як у літній період індуковані алюмінієм зміни балансу цих елементів сприяють її нормальному функціонуванню (рис.5).

ЕЗСОД-азна ОКаггатазна

□ ГТИона ОГЄТ-азна

АІ

Ре Мп Си 2п $е

Рис.5. Вірогідна зміна середніх антипер- Рис'6- Вірогідна зміна середнього вмісту алюмі-

оксидаїггиих активностей гомогенатів печін- к«о та редокс-епеменгі» ФАПСГ у печінці щурів

ки щурів, що перенесли 14-денну інтокси- «° перенесли 14-денну інтоксикащю хлоридом

націю хлоридом алюмінію в різні пори року, а-',юм'"ію 8 Р1ОТ1 П0РИ РокУ- У »ротках до

у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, ™™™ого контролю (р<0,05, п=10-8)

п=10-8)

У зимовий період швидко вичерпується енергетичний потенціал клітин (АТР) в силу підвищеного вихідного рівня обміну речовин, а в літній період клітини зберігають здатність до нарощування енергетичного потенціалу в силу пониженого фонового рівня обмінних процесів. Це підтверджується, зокрема, рівнем активності Г^-АТР-ази мітохондрій, яка в зимовий період понижена на 38,7%, а у літній - підвищена на 73,9%. Визначальне значення при цьому має концентрація Мп та Zn, оскільки концентрація Си завжди понижена. Якщо на тлі дефіциту міді виявляється підвищений вміст Мп (у літній період), то СОД-азна активність вірогідно не відрізняється від контролю, а якщо підвищена концентрація інгібітора СОД - Zn, (у зимовий період) то СОД-азна активність знижена на 44,7% (рис.6).

Специфічність впливу алюмінію на аптішероксидантно-пероксидантшш статус печінки щурів порівняно з іншими

чинниками

Порівнювали вплив на антипероксидантно-пероксидантний статус тварин хлоридів алюмінію та кадмію, а також хлориду алюмінію та Х-опромінення в дозах ОЬтіп.

Хлорид алюмінію виявляє специфічну дію на антипер-оксидантно-пероксидантний гомеостаз печінки тварин порівняно

в дозі БЬтіп, відповідають стадії виснаження в сучасних моделях загального адаптаційного синдрому.

Тоді як зміни виявлені під впливом 7-денної інтоксикації хлоридом алюмінію (значно підвищений рівень сумарної ферментативної активності при дещо підвищеному рівні ліпоперок-сидацїї, переважання первинних продуктів ПОЛ, відсутність ознак цитолізу гепатоцитів) не вписуються в сучасні фізіолого-біохімічні моделі адаптаційного синдрому, в яких рівень АПА завжди є альтернативним рівню ліпопероксидації і які виключають однонаправленість змін цих процесів.

Хлорид алюмінію в дозі ОЬтт виявляє специфічну дію на антипероксидантно-пероксидантну систему печінки щурів порівняно з Х-опроміненням в аналогічній дозі в літній період.

За дії Х-опромінення спостерігається більш високий рівень функціонування як антипероксидантної, так і пероксидантної системи, ніж за дії хлориду алюмінію.

Х-опромінення індукує акумуляцію редокс-елементів АПС у печінці, а алюмінієва інтоксикація, навпаки, понижує їх рівень (рис.9). За дії Х-опромінення активність АП ферментів від 1-ої до 3-ої лінії захисту наростає, а за дії хлориду алюмінію, навпаки, -спадає.

аХлсрца алюмінію я Х-опромінення

350

316

О Зміна інтенсивності утворення ГЛЛ О Зм ¡на інтенсивності утворення МДА О Сум а зм ін АПА О Зміна вмісту ПЗН

300

250

АІ Ре Мп Си 2п Бо

Рис.9. Вірогідна зміна середнього вмісту алюмінію та редокс-елементів ФАПСТ у печінці шурів, що зазнали 14-денного впливу АІСІз або Х-опромінення, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, п^ІО-8)

РисЛО. Вірогідна зміна середнього значення показників антипероксидантно-пероксидашпої системи печінки щурів, що зазнали 14-денного впливу АІСЬ або Х-опромінення, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, п=10~8)

Виснаження ферментативної антипероксидантної системи за дії хлориду алюмінію зумовлено дефіцитом таких редокс-еле-ментів як Си та Fe (рис.9,10), а також інгібуванням селенольних центрів ГП. Виснаження ФАПСТ печінки за дії Х-опромінення зумовлене вичерпуванням запасу АТР, необхідного для синтезу цих ферментів, а також інтенсивним рівнем окиснення білкових SH-груп, що виступає головною причиною пониження активності СОД. За дії Х-опромінення активність Mg-ATP-ази знижена на 64,9% , а вміст SH-груп білків печінки - на 25,9%.

Через 14 днів після початку інтоксикації тварин хлоридом алюмінію в дозі DLroi„ в печінці зареєстрований початок вторинної активації ПОЛ без виражених цитолітичних ефектів, тоді як після 14-денного Х-опромінення в аналогічній дозі, вторинна активація ПОЛ супроводжується руйнацією мембран гепатоцитів, що засвідчує підвищена питома активність ЛДГ4 та ЛДГ5 в сироватці крові.

Отже, можна зробити загальнотеоретичний висновок про те, що токсичний ефект продуктів ПОЛ більше виражений за дії чинника, який прискорює виснаження резерву АТР та спричиняє окиснення SH-груп, ніж за дії чинника, який впливає на анти-пероксидантно-пероксидантний статус через зниження вмісту редокс-елементів ФАПСТ. Очевидно, дефіцит АТР та знижений рівень SH-груп виступають ранніми індукторами ліпопероксида-ції, тоді як дефіцит редокс-елементів починає впливати на активність антипероксидантних (АП) ферментів печінки не одразу, а при досягненні певної критичної межі. Останнє зумовлено тим, що печінка є депо резервного заліза, міді, цинку та марганцю, і тому рівень цих елементів починає впливати на ферментативну ланку АП захисту після вичерпування цього резервного фонду.

Модифікуючий вплив інших чинників на спричинені алюмінієм порушення антипероксидантно-пероксидаитного гомеостазу в печінці тварин

Порівнюючи показники антипероксидантно-пероксидантно-го та структурно-функціонального статусу печінки за умов окремої та поєднаної з іншими чинниками дії хлориду алюмінію можна стверджувати, що екзогенні чинники, незалежно від природи, поглиблюють пероксидні процеси, зумовлюючи

прискорене виснаження тих чи інших ланок антипероксидантної системи. При цьому варто відзначити деякі однотипні Зміни, які спричиняють екзогенні чинники при їх поєднаному застосуванні з хлоридом алюмінію.

По-перше, це пониження концентрації марганцю, навіть, в порівнянні з інтактним контролем (рис. 11, 12). Тому СОД-азна активність, як засвідчили наші дослідження, знаходиться в пря-

АІ Ре Мп Си 2л $е

Рис. 11. Вірогідна зміна середнього вмісту алюмінію та редокс-елементів ФАПСТ у печінці щурів, що перенесли окрему або поєднану з Сс1СІ2 інтоксикацію АІСЬ, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, л=10-8)

АІ Ре Мп Си гп $е

Рис.12. Вірогідна зміна середнього вмісту алюмінію та редокс-елементів ФАПСТ у печінці щурів, що перенесли окрему або поєднану з Х-опромінекям інтоксикацію АІСІз, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, п=10«8)

мій залежності від того, як впливає модифікуючий чинник на концентрацію міді - альтернативного редокс-елемента СОД. Якщо чинник індукує її накопичення, то СОД-азна активність, навіть, підвищується (Х-опромінення), а при зниженні концентрації міді - СОД-азна активність понижується (СсіС12).

По-друге, це підвищення концентрацій заліза та цинку при комбінованій дії алюмінію з іншими чинниками порівняно з окремим його застосуванням.

По-третє, незалежно від природи чинника спостерігається пониження активності каталази порівняно із застосуванням самого хлориду алюмінію, яке не узгоджується з підвищенням концентрації заліза. Так, при поєднаному застосуванні хлориду алюмінію з хлоридом кадмію каталазна активність знижена на 185%, а при поєднаному застосувані з Х-опроміненням - на 76%

порівняно з каталазною активністю при застосуванні самого хлориду алюмінію.

Нарешті, модифікуючі чинники не змінюють характеру диспропорції первинних та вторинних продуктів ПОЛ, яка формується під впливом сполуки алюмінію, але значно поглиблюють її (рис.13, 14). Наслідком цього в усіх випадках є значний викид ЛДГ5 у сироватку крові (питома активність цього ферменту за дії СсЮ12 підвищена на 203%, а за дії Х-опромінення - на 141%).

□ Зміна інтенсивності утворення ГПЛ □ Зміна інтенсивності утворення ГПЛ

■ Змінаінтенсивності утворенням/^ ■ Зміна інтенсивності утворення МДА

ОСумазмінАПА ОСумазмінАПА

О Зміна вмісту ГвН } □ Зміна вмісту ГБН

900 600 700 600 % 500

400 300 200 Ю0 0

-юо

86 щ

522 ?! і Я йі 63,Й05

В-49,3 0 #І=/=гї

> -М 1 /

Хлорид Хлорид

Хлорид алюмінію Хлорид алюмінікн Хлорид кадмію

алюмінію*- X' опромінення

Рис.13. Вірогідна зміна середнього значення показників антипероксидантно-лероксидантної системи печінки щурів, що перенесли окрему або поєднану з хлоридом кадмію »¡токсикацію АІСЬ, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, п=10-8)

Рис.14. Вірогідна зміна середнього значення показників антипероксидантно-перокскдантної системи печінки щурів, що перенесли окрему або поєднану з Х-опроміненям інтоксикацію АІСІз, у відсотках до інтактного контролю (р<0,05, п*10-8)

Крім того, за цих умов виявлено пригнічення роботи такого АТР-залежного мембранного насосу, як ІУ^-АТР-аза. Її активність при комбінованому застосуванні АІСІз з СсіСЬ знижена на 62,1%, а при його поєднаному застосуванні з Х-опроміненням -на 40,8% порівняно з окремим впливом алюмінію. Обидві структурно-функціональні зміни засвідчують початок цитолітич-них перетворень гепатоцитів.

Корекція змін антипероксидантно-пероксидантиого гомеостазу в організмі тварин у біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію У природних біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію апробовували екзогенні антипероксиданти для корекції

порушень антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу печінки тварин (ВРХ). Тварини інтактного контролю (І група) одержували зелену масу бобових культур (люцерна + конюшина) з невисоким середнім вмістом алюмінію (200 мг/кг сухої маси); тварини II групи - зелену масу цих же культур, але з високим вмістом алюмінію (500 мг/кг сухої маси); тварини ІІІ-У груп -були на тому ж раціоні, що і тварини II, але додатково одержували екзогенні антипероксиданти. Тварини Ш-У груп одержували селеніт натрію у дозі 2,5 мг на голову за добу, тварини IV групи - рутин у дозі 0,4 г на голову за добу, а тварини V групи -комбінацію антипероксидантів у зазначених дозах.

Оскільки вплив алюмінію на антипероксидантно-перокси-дантний статус тварин у природних біотопах уже розглядався нами, звернемо головну увагу лише на коригуючі можливості апробованих антипероксидантів. '

Селеніт натрію активує ГП-азну активність гомогенатів печінки тварин при його застосуванні з зеленими кормами збагаченими алюмінієм (III група) (рис. 15, табл.11).

Рис.15. Вірогідна зміна середніх антипероксидантних активностей гомогенатів печінки ВРХ у залежності від екзогенних антипероксидантів, що додавались до одержуваного тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію, у відсотках до інтактного контролю (р< 0,05; п=8)

При цьому СОД-азна та Г8Т-азна активності під впливом селеніту понижуються до їх рівня в інтактному контролі. Водночас, варто звернути увагу на виснаження пулу відновленого глутатіону при застосуванні рутинової корекції (табл. 12). При додаванні комбінації антипероксидантів до зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію вдалося стабілізувати ГП-азну та

О ОСД-ззна п Каталазна □ ГТТазна □ ГЭТ-;

Таблиця II

Антипероксидантні активності гомогенатів печінкиі ВРХу залежності від екзогенних антипероксидантіе, що додавались до одержуваного тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію _____________________________(М±т; п-8) _______________________________

Групи тварин, умови досліду СОД-азна, ум.од.-хвГ’-мг'1 білка Каталазна, мкмоль ІІ202' хв 1 -мг! білка ГП-азна, Мкмоль СкЧБО • хв'1 •мг'1 білка ■ ГЗТ-азна, мкмоль кон’юганта • хв'1 -мг1 білка:

І група (контроль), зелений корм з нормальним вмістом алюмінію 0,137± 0,013 38,2 ±1,9 3,79 ±0,21 3,77 ±0,29

II група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію 0,198±0,017 * 41,1 ±3,3 1,47 ±0,10 * 7,57±0,73 *

III група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + Nа^еОц 0,148±0,011 Ф 40,5±2,8 5,32 ±0, 17 *ф 4,01 ±0,46 Ф

IV група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + рутин 0,079± 0,007 *Ф 35,3 ±1,9 1,88 ±0,16 # 8,60 ±0,68 *

V група, зелений корм з підвищеним вмістом ОЛЮМІНІЮ+ Ка?&'сОч +рутин 0,І41±0,012 Ф 34,6 ±1,5 3,95 ±0,31 ф 5,11 ±0,38 *Ф

Примітка: тут і подалі * - наявність достовірної різниці в дослідному варіанті в порівнянні з інтактним контролем (р<0,05)

* - наявність достовірної різниці в порівнянні з дослідним контролем (р<0,05)

Таблиця 12

Вміст ПІН у печінці ВРХ у залежності від екзогенних антипероксидантіе, що додавались до одержуваного тваринами

Групи тварин, умови досліду Г8Н, мкмоль-.т"■ тканини

І група (контроль), зелений корм з нормальним вмістом алюмінію 3,25 ±0,10

II група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію 4,04 ±0,24*

III група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + №?8еОі 1,66 ±0,10* Ф

IV група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + рутин 2,61 ±0,22*4

V група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + Ыа^еОт + рутин 3,96 ±0,25* Ф

СОД-азну активності до рівня інтактного контролю.

Слабопідвищеною (на 35 % відносно контролю) залишалася лише ГвТ-азна активність. При цьому, як і в лабораторному експерименті, спостерігали підвищення рівня відновленого глютатіону. Інтенсивність утворення ГПЛ знижувалась за цих умов до рівня - інтактного контролю, чого не спостерігалось при окремому застосуванні досліджуваних коректорів (рис.16).

О Зміна інтенсивності утворення ГПЛ О Зміна інтенсивності утворення МДА

С Сума змін АГЛ О Зміна вмісту Г$Н

80 60 40 20 % 0 -20 -40 -60

Рис. 16. Вірогідна зміна середнього значення показників антипероксидантно-псроксидантної системи печінки ВРХ у залежності від екзогенних антипероксидантів, що додавались до одержуваного тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом алюмінію (р < 0,05; п=8)

Зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію: 1 - без антипероксидантів;

2-з додаванням Каг8еОз; 3 - з додаванням рутину; 4 - з додаванням ИагвеОз + рутин.

При цьому зниження рівня МДА можна пояснити здатністю рутину дезактивувати вільні радикали.

Отже, найбільш оптимальні корегуючі властивості щодо антипероксидантно-пероксидантного статусу печінки тварин в біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію виявляє комбінація екзогенних антипероксидантів (селеніт натрію+рутин). Остання стабілізує систему ферментативного захисту печінки, знижуючи рівень її розбалансованості шляхом відновлення активності більшості з ферментів до рівня інтактного контролю. Окреме застосування цих коректорів зумовлює підвищену активність одного з глутатіонзалежних ферментів, яка супроводжується швидким

виснаженням пулу відновленого глутатіону, що є неефективним, оскільки підсилює розбалансованість ферментативної системи (табл.13, рис.16).

У тварин, які споживали зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію практично не було виявлено вірогідних відмінностей у стані маркерів структурно-функціонального статусу печінки за винятком вмісту альбумінів у сироватці крові. Останній показник засвідчує активну участь печінки в протистоянні алюмінієвому пресингу через синтез цих специфічних для даного органу захисних білків. Антипероксиданти не змінювали цієї тенденції.

Таблиця ІЗ

Інтенсивність утворення продуктів ПОЛу гомогенатах печінки ВРХу залежності від екзогенних антипероксидантів, які застосовувались на тлі споживання тваринами зеленого корму з підвищеним вмістом

алюмінію (М±т; п-8)

Групи тварин, умови досліду ГГІЛ, оп. од. * хв"1 мг' білка МДА, нмоль-хв'1 мг" 1 білка

І група (контроль), зелений корм з нормальним вмістом алюмінію 0,052 ±0,005 2,13 ±0,20

II група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію 0,095 ±0,007 * 2,40 ±0,24

III група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + Ыа^еСЬ 0,080 ±0,008 *# 2,74 ±0,27

IV група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + рутин 0,087 ±0,009 * 1,39 ±0,14

V група, зелений корм з підвищеним вмістом алюмінію + + рутин 0,054 ±0,005 4 1,46 ±0,15 *Ф

Зниження антипероксидантами відносної активності ЛДГ4 у сироватці крові свідчить про відносне підвищення активностей інших ізоферментів, проте питома активність цього ізоферменту ЛДГ при застосуванні антипероксидантів зберігається на рівні інтактного контролю.

Для з'ясування механізмів втрати толерантності тваринних організмів до алюмінію проводили лабораторні дослідження, в яких використовували ОЬті„ хлориду алюмінію. Співставлений результатів цих досліджень з дослідженнями проведеними в природних біотопах (в яких тварини зберігали толерантність до алюмінію) дозволило з'ясувати причинно-наслідковий зв'язок між

подіями, які лежать в основі порушень антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу, індукованих алюмінієм (рис. 17).

В процесі роботи розроблена нова модель динаміки ПОЛ та ферментативної антипероксидантної активності (ФАПА) у зв'язку зі стадіями адаптаційної відповіді (рис. 18). На відміну від моделі

В.А.Барабоя, М.Г. Айрапетянца та ін., в даній моделі розмежову-

Довготривала адаптація до хронічної інтоксикації алюмінієм в підпороговнх дозах

Дефіцит $е та надлишок Мп Часткове зв'язування Нормальна робота АТР-за-

в печінці як наслідок біогенної А1 з Зе у складі ГП лежних катіонних насосів

міграції в ланцюгу грунт—* рослина —»тварина

\

Функціонування ФАПСТ за компенсаторним тапом: ГПІ, СОДТ, ГБІІ —

ФАПАТ, ГПЛТ, МДА=Коіггролю

■ гай /

Стимуляція секреторної функції печінки

Короткочасна адаптація до інтоксикації алюмінієм в ОЬті„

Підпорогові зміни вмісту Си, Ре та '¿п . в печінці І

Прогресуюче зв'язування ' А1 з 8е у складі ГП.

Нормальна робота АТР-залежних катіонних насосів

Виражена розбалансованість змін АП активностей. Функціонування ФАПСТ за компенсаторним типом

Пригнічення секреторної функції печінки

Перехід гомеостазу - ПОЛ«->ФАПСТ на більш високий рівень функціонування

Ознаки дизадаптації за дії алюмінію в ОЬтіп

Надпорогові зміни вмісту Си, Ре та Хп в печінці

Критичний рівень зв’язу-' вания А! з Яс у складі ГП

Зрив компенсаторних механізмів функціонування ФАПСТ та її -

^ виснаження

Подальше пригнічення секреторної функції печінки

Гальмування АТР-за-лежних катіонних насосів (перехід первинного дефіциту АТР у вторинний)

ФАПСТ—>ПОЛ, ГЯН1 І

Руйнація біомембран гепатоцитів

Рис. 17. Участь ферментативної антипероксидантної системи тварин у забезпеченні адаптації до алюмінію та механізми її виснаження (зміна антипероксидантних активностей відносно контролю: Т -підвищена; Ф - понижена; = - на рівні контролю)

Стадія тривоги Перехідна точка Стадія резистентності Перехідна точка Стадія виснаження

Точки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

ГПЛ > > > > * < < < * > > > > > = < <

МДА = > > > < < < < < > > > <

АПА < ■= > > > > > > > > < < < < < <

Рис. 18. Динаміка зміни вмісту продуктів ПОЛ та суми АПА у тварин у зв'язку зі стадіями розвитку загального синдрому адаптації відносно контролю (І - стадія тривоги; II - стадія резистентності; III - стадія виснаження)

ється динаміка первинних (ГПЛ) та вторинних (МДА) продуктів ПОЛ. Це дає змогу точніше визначити стан неспецифічної адаптаційної відповіді. Модель враховує усі можливі співвідношення ГПЛ:МДА:ФАПА виявлені в природному та лабораторному експериментах. На відміну від моделей інших авторів, дана модель відображає встановлене нами явище паралелізму в підвищенні рівня процесу ПОЛ та АПА за умов адаптації тварин до алюмінію.

ВИСНОВКИ

1. Специфічним порушенням фізіологічних процесів за дії алюмінію та причетним до цього змінам біогенних елементів присвячено чимало праць, тоді як молекулярні механізми набуття та втрати адаптації тварин до біотопів з підвищеним рівнем рухомого алюмінію виявились поза увагою дослідників.

2. Доведена визначальна роль ферментативної антиперокси-дантної системи тварин у забезпеченні їх резистентності до підвищеного рівня рухомих форм алюмінію в природних біотопах.

3. У біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію зміни концентрацій редокс-елементів 8е,Си, Мп та Бе у ланцюгах живлення та безпосередньо в організмах модельних видів обумовлюють специфічний характер та резервні можливості функціонування ферментативної антипероксидантної системи тварин.

4. Встановлена позитивна кореляційна залежність рівнів рухомих форм заліза та марганцю від концентрації відповідних форм алюмінію в едафотопах. Показана здатність рослин забезпечувати видоспецифічну сталість рівня заліза незалежно від концентрації його рухомих форм в едафотопі та відсутність такої здатності стосовно марганцю.

5. У біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію має місце знижений рівень селену в ланках біогеохімічного ланцюга грунт-» рослина-» тварина.

6. Адаптованість тваринних організмів до біотопів з підвищеною рухомістю алюмінію проявляється у збереженні спів-

відношення ферментативної антипероксидантної активності та первинних процесів ліпопероксидації при підвищеній активності антипероксидантно-пероксидантної системи в цілому. При втраті резистентності тварин до алюмінію спостерігали зміщення рівноваги в бік ліпопероксидації.

7.Ферментативна антипероксидантна система тварин у біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію характеризується високим рівнем розбалансованості. При перевищенні концентрації алюмінію верхньої межі толерантності тварин відбувається зниження розбалансованості на тлі істотного зниження активностей антипероксидантних ферментів.

8. Втрата толерантності тваринних організмів до алюмінію збігається з виснаженням ферментативної антипероксидантної системи печінки під впливом певних критичних змін вмісту редокс-елементів:

• зниження концентрації атомів Ре більше ніж на 50 % , Си -приблизно на 40 % та підвищення концентрації Zn - більше ніж на 60 % порівняно з контролем;

• перевищення критичного рівня зв’язування алюмінію з селеном у складі глутатіонпероксидази (при збільшенні концентрації атомів алюмінію на 250 %).

9. Ознакою втрати толерантності тварин до алюмінію є збереження підвищеної глутатіон-Б-трансферазної активності при нарощуванні пулу відновленого глутатіону та значному зниженні каталазної та супероксиддисмутазної активностей. Глутатіон-пероксидазна активність достовірно знижується протягом всього періоду інтоксикації.

10. Порушення антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу тварин під впливом алюмінію мають певну специфічність і відмінні від порушень, зумовлених чинниками різної природи (сполуками кадмію, Х-опроміненням). Тваринні організми характеризуються пониженою стійкістю першої лінії ферментативного антипероксидантного захисту до дії алюмінію порівняно з рослинними.

11. Індуковані алюмінієм порушення антипероксидантно-пер-оксидантного гомеостазу тварин вдалося компенсувати за допомогою комбінованого впливу селенітом натрію та рутином. Дове-

дена доцільність вирощування ферофільних рослин в агроценозах з підвищеною рухомістю алюмінію з метою протистояння міграції та біоакумуляції останнього в ланцюгах живлення.

12.Розроблені оригінальні методологічні підходи, які дозволять визначати та прогнозувати стан антипероксидантно-пероксидантної системи тварин і біоакумуляцію її редокс-елементів у біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію:

• модель адаптаційного синдрому, в якій врахована можливість одночасного підвищення антипероксидантної активності та процесу ліпопероксидації;

• методика визначення розбалансованості ферментативної антипероксидантної системи тварин як показник рівня інактивації та взаємокомпенсації окремих її елементів;

» комплекс критеріїв для ранньої діагностики втрати толерантності тварин до алюмінію;

• рівняння регресії для прогнозу концентрації та рівня біоакумуляції редокс-елементів ферментативної антипероксидантної системи тварин у різних ланках ланцюгів живлення залежно від вмісту рухомих форм алюмінію в едафотопі.

Основні публікації за темою дисертації

1.Костишин С.С., Руденко С.С., Дмитрук Ю.М., Курек С.І. Пирій повзучий як модель для дослідження поглинання важких металів // Физиол. и биохим. культ, растений .- 1995.- № 1-2,- С. 65-72.

2.Дмитрук Ю.М., Руденко С.С. Селен в буроземах Карпатської гірсько-лісової провінції //Науковий вісник Чернівецького, держуніверситету. Серія: Географія.- Чернівці: ЧДУ, 1996.- Вип. 3.-С.108-113.

3.Руденко С.С. Генетична інженерія: Навчальний посібник для вищих і середніх навчальних закладів.- Чернівці: Рута, 1997.- 182с.

4.Руденко С.С., Бербець М.А., Ластівка Т.В., Костишин С.С. Вивчення модифікуючого впливу селену на ріст головного пагона Arnica montana L. (in vitro) при УФ- та у-опроміиенні //Науковий вісник Чернівецького держуніверситету. Серія: Біологія.-Чернівці: ЧДУ,1997.-Вип.17.-С.59-69.

5.Руденко С.С., Озерова І.О., Волощук К.О,, Рибіцька М.М. Вплив селену на питому масу органів білих щурів при алюмінієвій інтоксикації та її комбінація з дією інших факторів // Науковий вісник Чернівецького університету. Серія Біологія,- Чернівці: ЧДУ, 1997.- Вип. 17,- С.70-84.

6.Руденко С.С., Тевтуль Я.Ю., Білоголовка В.Т. Забруднення фунтів води та деяких рослин важкими металами у Чернівецькій області //

університету. Серія Біологія,- Чернівці: ЧДУ, 1997.- Вип.17.- С.70-84.

6.Руденко С.С., Тевтуль Я.Ю., Білоголовка В.Т. Забруднення грунтів води та деяких рослин важкими металами у Чернівецькій області // Вісник аграрної науки.- 1997.- №10,- С.57-61.

7.Руденко С.С., Тевтуль Я.Ю., Костишин С.С., Решетюк ОЛ. Дослідження впливу селену на ріст листків у проростків гороху (Pisum sativum L.) за дії алюмінію та кадмію // Физиология и биохим. культур, растений,- 1997,- Т.29, №6,- С.472-477.

8.Костышин С.С., Руденко С.С., Ластивка Т.В. Селен как модификатор антиоксидантної! защиты и пероксидного окисления липидов в микроклонах Arnica montana L. при действии ультрафиолетовых лучей С-диапазона //Укр. биохим. журн,- 1997.- Т.69, №5-6,- С. 148-152.

9.Костишин С.С., Марченко М.М., Руденко С.С. Нуклеїнові кислоти: біохімія, генетика, екологія. Навчальний посібник для студентів біологічних спеціальностей.- Чернівці: Рута, 1998.- 224с.

10.Гродзінський Д.М., Руденко С.С., Костишин С.С., Волощук К.О. Стан антиоксидантної системи та пероксидне окиснення ліпідів у печінці щурів за умов інтоксикації алюмінієм та селеном //Доп. НАН України,- 1998.- №9.- С.178-181.

И.Руденко С.С. Проблеми дослідження прооксидантно-антиокси-дантного гомеостазу // Науковий вісник Чернівецького держуніверситету. Серія: Біологія.- Чернівці: ЧДУ, 1998.-Вип. 20,- С.3-12.

12.Мазуркевич Я.С., Руденко С.С., Білоголовка В.Т., Николайчук Б.І. Дослідження вмісту сполук важких металів і селену в навколишньому середовищі та їх акумуляція в біооб’єктах //Науковий вісник Чернівецького держуніверситету. Серія: Хімія.- Чернівці: ЧДУ, 1998.-Вип.42.- С.94-101.

13.Руденко С.С., Дмитрук Ю.М. Аналіз просторових змін алюмінію у грунтах природних областей Буковини //Науковий вісник Чернівецького держуніверситету.Серія:Біологія.- Чернівці:ЧДУ, 1998.-Вип. 38.-С.44-63.

14.Руденко С.С. Антиоксидантний статус печінки великої рогатої худоби в регіонах з підвищеним рівнем алюмінію // Вісник аграрної науки.- 1998.- №10.- С.38-40.

15.Руденко С.С. Особливості функціонування біотопів з підвищеною рухомістю алюмінію // Науковий вісник Чернівецького держуніверситету. Серія: Біологія. - Чернівці: ЧДУ, 1998,- Вип. 38,- С.122-128.

16.Руденко С.С., Мардар Г.І., Калинка А.К., Гудіна С.В. Вплив селену та аскорутину на геном печінки бичків із “алюмінієвих” територій // Фізіол. журн.- 1998.- Т.44, №3,- С.237.

17.Руденко С.С., Озерова І.О., Рибіцька М.М., Волощук К.О., Ластівка Т.В., Стрельченко Є.Д. Вивчення антипероксидних та антицито-токсичних можливостей селену при інтоксикації організмів алюмінієм //Науковий вісник Чернівецького університету. Серія: Біологія,-Чернівці: ЧДУ, 1998. -№ 20. -С.45-53.

ІЗ.Руденко С.С., Озерова І.О., Рибіцька М.М., Волощук К.О. Вплив

алюмінієвої інтоксикації та у-опромінення на стан антиоксидантної системи організму та вивчення можливостей його корекції //Укр. биохим. журн. -1998. -т.70, № 2. -С.83-88.

19.Руденко С.С., Боднар Б.М., Кухарчук О.Л., Магаляс В.М., Рибіцька М.М., Озерова І.О., Чала K.M., Халатурнік М.В. Вплив селену на функціональний стан нирок білих щурів при алюмінієво-кадмієвій інтоксикації //Укр. биохим. журн. -1998. -т.70, № 6. -С.98-105.

20.Руденко С.С. Аутекологічний аспект дослідження процесу перок-сидного окиснення ліпідів //Науковий вісник Чернівецького держуніверситету. Серія: Біологія,- Чернівці: ЧДУ, 1999,- Вип.39.- С.99-113.

21.Руденко С.С., Дмитрук Ю.М. Селен у грунтах Буковини //Вісник аграрної науки,- 1999,- №7,- С.50-54.

22.Руденко С.С. Нові методичні аспекти дослідження антиоксидантно-пероксидантного статусу організмів //Вісник Тернопільського педуні-верситєту. Наукові записки. Серія: Біологія,- 1999,- №1(4).- С.114-116.

23.Кухарчук O.JI. Руденко С.С., Бойчук Т.М., Подолян С.К., Довганюк Л.І., Магаляс B.C., Заболотна JI.B., Оленович O.A. Стан загального коагуляційного потенціалу крові і тканинного фібринолізу у білих щурів в нормі та при кадмієвій інтоксикації //Вісник проблем біології і медицини.- 1999.- Вип.6.- С.30-36.

24.Руденко С.С. Порушення пероксидантно-антипероксидантного стату-су щурів при окремій та поєднаній дії хлориду алюмінію та X-опромінення // Доп. НАН України.- 1999,- №5.- С.210-213.

25.Руденко С.С. Індуковані алюмінієм порушення антиоксидантно-пероксидантного статусу печінки щурів // Доп. НАН України,- 1999.-№6,- С.202-205.

26.Руденко С.С. Дослідження впливу селеніту натрію на ріст і розвиток стебла та коренів проростків гороху посівного (Pisum sativum L.) за дії сполук алюмінію та кадмію //Физиол. и биохим. культ, растений,- 1999,- Т.31, №3,- С.233-237.

27.Костишин С.С., Руденко С.С., Тевтуль Я.Ю. Дослідження впливу селеніту натрію на ріст метаморфізованих частин листків у проростків гороху (Pisum sativum L.) за дії сполук алюмінію та кадмію // Физиол. и биохим. культ, растений.- 1999.- Т.31, №5.-С.377-381.

28.Руденко С.С. Селенітова корекція статусу печінки щурів при порушеннях антиоксидантної системи, спричинених хлоридами алюмінію або кадмію //Укр. биохим. журн.- 1999.- Т.71, №3,- С.99-103.

29.Горовая А.І., Стрельченко С.Д., Руденко С.С. Цитогенетична оцінка мутагенної дії хлориду кадмію і хлориду алюмінію та модифікуючої дії селеніту натрію у кореневих меристемах pisum sativum L. //Цитология и генетика.- 1999,- Т.ЗЗ, №3,- С.52-56.

30.Костишин С.С., Руденко С.С., Сулейманов С.П., Кінаш Я.С. Проблеми застосування селену у профілактиці радіаційних уражень та хімічних інтоксикацій //Тези допов. Міжнарод, наук, конференції “Навколишнє середовище і здоров’я”, 23-25 листопада, 1993.- Чернівці,

1993.- С.88.

31.Назаренко І.І., Руденко С.С., Дмитрук Ю.М., Третяк A.M. Важкі метали в грунтах Західного лісостепу //Тези допов. Міжнарод. наук, конференції “Навколишнє середовище і здоров’я”, 23-25 листопада, 1993.- Чернівці, 1993.- С.231.

32.Костишин С.С., Руденко С.С., Озерова І.О. Селенорутин як перспективний антидот при алюмінієвих інтоксикаціях //Тези доп. Міжнар. симпоз. “Медико-екологічні проблеми охорони здоров’я в Україні”, 14-15 вересня, 1994р.-Чернівці, 1994,- С.30-31.

33.Марченко М.М., Руденко С.С., Костишин С.С. Особливість дії малих доз радіації на живі організми //Тези доп. Міжнар. симпоз. “Медико-екологічні проблеми охорони здоров’я в Україні”, 14-15 вересня, 1994р..-Чернівці, 1994.- С.37.

36.Костишин С.С., Руденко С.С., Сулейманов С.П., Шевчук Н.М. Регіональний моніторинг селену та його акумуляція в організмі дітей // Матер, конф. присвяч. 50-річчю Чернівецького держ. мед. ін-ту “Вчені Буковини - народній охороні здоров’я”.- Чернівці, 1994,- С.128.

37.Руденко С.С. Селен як регулятор захисних систем організмів // Матер, конф. присвяч. 50-річчю Чернівецького держ. мед. ін-ту “Вчені Буковини - народній охороні здоров’я”,- Чернівці, 1994,- С.210-211.

38.Руденко С.С., Волощук К.О., Рибіцька М.М., Озерова І.О. Селенова реабілітація та інтоксикація при отруєнні організму алюмінієм //Матер, наук. конф. викл., співр. та студ., присвячен. 120-річчю заснування Чернівецького ун-ту. -Чернівці: Рута, 1995.- Т.З.- С.42.

39.Руденко С.С., Билоголовка В.Т., Тевтуль Я.Ю. Техногенное загрязнение объектов окружающей природной среды и его влияние на здоровье человека //Тезисы докл. междунар. науч.-прак. конференц. “Экологические аспекты загрязнения окруж. среды“.- Киев, 1996.- Ч.2.-

С. 165-166.

41.Rudenko S.S. Selenium as a modifier of the antioxidant system of organisms at aluminium and cadmium intoxication // Proceeding of the International regional seminar “Enviroment protection: modem studies in ecology and microbiology”, May 13-16,- V.2.- Uzhgorod, 1997.- P.60-64.

42.Руденко С.С. Вміст селену в органах білих щурів при застосуванні його на тлі дії та післядії алюмінію // 36. матер, міжнар. наук-практ. конф. “Сучасні проблеми ветеринарної медицини, зооінженерії та технологій продуктів тваринництва” 9-11 жовтня.-Львів, 1997,- С.383-385.

43.Руденко С.С., Озерова І.О., Рибіцька М.М. Антидотний та радіопротекторний статус селену в умовах хронічної інтоксикації тварин алюмінієм // VII Укр. біохім. з’їзд: Тези доп. Ч.З.- K.: Вид-во НАН України, 1997. - С.137-138.

44.Tevtul J.U., Rudenko S.S. State of natural waters of the Danube river basin in the eastern Carpathions and ways of its improvement //Abstracts. The 2-nd International Conference on Carpathian Euroregion. June 1-4 1997. -Miskol - Lillafured, Hungary. P. 30.

45.Стрельченко Є.Д., Руденко С.С., Рибіцька М.М. Цитогенетичний ефект хлориду кадмію і хлориду алюмінію та модифікуюча дія селеніту натрію у кореневих меристемах Pisum sativum L. //Матер. Міжнарод. Конф. “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі”. 1-4 липня, 1998 р..- Львів, 1998.-С. 234-235.

Руденко С.С. Антипероксидантно-пероксидантньш статус животных в биотопах с повышенной подвижностью алюминия.

Рукопись. Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.16.- экология, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2000.

Защищается диссертация и 20 опубликованных научных работ, которые содержат результаты исследований основных закономерностей и механизмов нарушения антипероксидантно-пероксидантного гомеостаза в организме животных в биотопах с повышенным уровнем подвижного алюминия. Данная работа посвящена неизученной ранее проблеме неспецифической адаптации животных к указанному типу биотопов. Показано, что изменение концентрации редокс-элементов антипероксидантной системы животных (Se, Си, Zn, Мп и Fe) в цепях питания и непосредственно в организме животных является определяющим фактором нарушений антипероксидантно-пероксидантного статуса. Установлен повышенный уровень подвижных форм железа и марганца в эдафотопах с повышенным уровнем подвижного алюминия. Показана способность растений обеспечивать видоспецифическую стабильность уровня железа независимо от концентрации его подвижных форм в эдафотопе и отсутствие такой способности относительно марганца. В биотопах с повышенной подвижностью алюминия наблюдается пониженный уровень селена во всех звеньях биогео-химической цепи: почва—»растение—»животное. Доказано, что у животных адаптированных к повышенной подвижности алюминия соотношение антипероксидантной активности и процессов липопер-оксидации не нарушается, однако наблюдается повышенный уровень функционирования антипероксидантно-пероксидантной системы в целом. При потере толерантности к алюминию происходит смещение равновесия в сторону липопероксидации.

Установлено, что ферментативная антипероксидантная система животных в биотопах с повышенной подвижностью алюминия характеризуется высоким уровнем разбалансированности. При выходе концентрации алюминия за верхнюю границу толерантности происходит снижете разбалансированности на фоне истощения всех активностей. Потеря толерантности к алюминию совпадает с истощением ферментативной антипероксидантной системы животных под влиянием следующих критических изменений содержания редокс-елементов: снижения концентрации атомов Fe больше 50 %; Си - приблизительно на 40 % и повышения концентрации Zn - больше 60 % относительно кон-

троля, превышения критического уровня связывания алюминия с селеном в составе глутатионпероксидазы. Признаком потери резистентности животных к алюминию является повышенная глутатион-8-транс-феразная активность при инактивации каталазной и супероксиддис-мутазной активностей, повышенных на ранних стадиях интоксикации. Индуцированные алюминием нарушения антипероксидантно-перокси-дантного гомеостазу животных, могут быть скорректированы с помощью комбинированного использования селенита натрия и рутина. Кроме того, предлагается выращивать феррофильные растения в агроценозах с повышенной подвижностью алюминия как один из способов противостояния миграции и биоаккумуляции последнего в цепях питания.

Предложен ряд новых методологических подходов, которые позволят определять и прогнозировать состояние антипероксидантно-пер-оксидантной системы животных и биоаккумуляцию ее редокс-элементов в биотопах с повышенным уровнем подвижного алюминия. В часности, разработана новая модель адаптационного синдрома, в которой учитывается возможность одновременного повышения антипероксидантной активности и процесса липопероксидации у адаптированных к экологическим факторам животных. Предложена методика определения разбалансированности антипероксидантной системы животных как показателя уровня инактивации и взаимокомпенсации отдельных ее елементов. Обоснован комплекс критериев для ранней диагностики потери толерантности животных к алюминию. Получены уравнения регрессии для прогнозирования концентрации и уровня биоаккумуляции редокс-элементов ферментативной антипероксидантной системы животных в разных звеньях цепи питания под влиянием подвижных форм алюминия в эдафотопе.

Ключевые слова: биотоп, алюминий, редокс-элементы, миграция и биоаккумуляция элементов, цепь питания, антипероксидантно-пер-оксидантный гомеостаз, ферментативная антипероксидантная система.

Руденко С.С. Антипероксидантно-пероксидантний статус тварин у біотопах з підвищеною рухомістю алюмінію.

Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2000.

Захищається дисертація та 20 друкованих наукових робіт, які містять результати досліджень основних закономірностей та механізмів порушень антипероксидантно-пероксидантного гомеостазу в організмі тварин в біотопах з підвищеним рівнем рухомого алюмінію. Встановлено, що зміна концентрацій редокс-елементів ферментативної анти-пероксидантної системи тварин (8е, Си, 2п, Мп та Ре) є визначальним чинником втрати резистентності тварин до алюмінію в зазначених біотопах. У тварин стійких до підвищеного рівня рухомого алюмінію

співвідношення антипероксидантної активності та процесів ліпопер-оксидації не порушується, проте виявляється вищий рівень- функціонування антиперокидантно-пероксидантної системи в цілому. У чутливих до алюмінію тварин відбувається зміщення рівноваги в бік ліпо-пероксидації. Втрата толерантності тваринних організмів до алюмінію збігається з виснаженням ферментативної антипероксидантної системи печінки тварин під впливом певних критичних змін вмісту редокс-елементів: зниженні концентрації атомів Fe більше, ніж на 50 %, Си -приблизно на 40 % та підвищення концентрації Zn - більше, ніж на 60 % порівняно з контролем; перевищення критичного рівня зв’язування алюмінію з селеном у складі глутатіонпероксидази.

Ключові слова: біотоп, алюміній, редокс-елементи, міграція та біоакумуляція елементів, ланцюг живлення, антипероксидантно-пер-оксидантний гомеостаз, ферментативна антипероксидантна система.

Rudenko S.S. Antiperoxidative-peroxidative status of animals in biotopes with hight level of movening aluminium.

Manuscript. Thesis for a doctor’s degree in the field of biological sciences in speciality 03.00.16 - ecology. The National Taras Shevchenko Kyiv University, Kyiv, 2000.

The dissertation and 20 published works presented the results of investigation of the mane mechanismes of disbalanse of antiperoxidative-peroxidative gomeostase of animals in biotopes with hight level of movening aluminium. This work deals with nonstudyed problem of nonspecific adaptation of animals to such type of biotopes. It was established that changing of concentration of redoks-elements of antiperoxidative system of animals (Se, Cu, Zn, Mn and Fe) in trafic ways and in organismes of animals is one of the main factors of disbalanse of antiperoxidative-peroxidative status.

It was proved that in animals wich are adoptated to the hight level of movening aluminium proporcion between antiperoxidative activity and proceses of lipoperoxidation is not changed, but higher level of funkcionation of antiperoxidative-peroxidative system was faunded.

Key words: biotop, aluminium, redoks-elements, migration and bioacumulation of elements, antiperoxidative-peroxidative gomeostase, antiperoxidative system.

Підписано до друку 27.04.2000. Формат 60 х 84/16. Папір офсетний. Друк офсетний. Обл.-вид. арк. 2,35.

Ум, друк. арк. 2,18. Зам. 166. Тираж 100 прим.

Друкарня видавництва “Рута“ Чернівецького держуніверситету 58012. Чернівці, вул.Коцюбинського, 2