Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на рост и развитие гидробионтов

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на рост и развитие гидробионтов"

МОСКОВСЮ\Я ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Фельдман Марк Геннадьевич

ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ИНФРАКРАСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ГИДРОБИОНТОВ

Специальность 03.00.1S - Гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2003

Работа выполнена в Московской государственной технологической академии (МГТА)

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор

¡Канидьев А.Н,|

Сору ко водитель кандидат биологических наук,

Бородин А. Л.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор

Филенко О.Ф.

кандидат биологических наук, Николаева Л.Ф.

Ведущая организация - Всероссийский науч но-исследовательский институт рыбного Хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится "¿¿Г иАРА'Я 2003 г. в часов на заседании

диссертационного совета К 212.122.03 при Московской государственной Технологической академии по адресу: 117149, г. Москва ул. Болотниковская, дом 15.

С диссертацией можно ознакомится" в библиотеке Московской государственной Технологической академии.

Автореферат разослан ¿¿О? 2003 г*

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Николаева И.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из основных проблем в рыбной отрасли и в гидробиологии является сохранение и воспроизводство гидробионтов - объектов разведения и промысла. Усиливающееся антропогенное воздействие на водоемы резко снижает их продуктивность и видовой состав. В данной работе основное внимание уделяется такому актуальному вопросу, как влияние низкоинтенсивного импульсного инфракрасного излучения на рост и развитие гидробионтов.

Применение низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения (НИЛИ) может привести также к ускорению процессов роста и цитодифференцировки, что важно в практическом отношении, особенно для объектов аквакультуры. Однако действие лазерного излучения на гидробионтов исследовано не достаточно полно - под его влиянием могут происходить изменения на клеточном уровне, которые могут далее перейти на более высокие уровни организации живой материи.

В представленной работе проводились исследования по интенсификации процессов роста и развития пресноводных биологических объектов при использовании низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения.

В процессе экспериментов изучался онтогенез ряда гидробионтов после воздействия импульсного инфракрасного лазерного излучения в экспериментальных условиях. Изучаемые объекты тестирования относились к различным трофическим уровням, и кроме того, подбирались таким образом, чтобы исследовать влияние излучения на различные уровни организации живой материи: субклеточный, клеточный и оргзнизмениый. Для этого изучалось воздействие инфракрасного лазерного излучения на пролиферацию клеток в монослойном эпителии хрусталика травяной лягушки, дифференциальную активность генов в политенных хромосомах хирономид, а также воздействие излучения на рост и развитие гидробионтов, в нашем случае на высшие водные растения и на рыб.

Цель исследования - изучение влияния НИЛИ (Х=890 нм) на рост, клеточную пролиферацию и размножение гидробионтов различного систематического уровня.

Для выполнения указанной цели были поставлены следующие

центральная

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ►Лоск. сель.-,л-о/ а> а*адвм!*|

задачи:

1. Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на скорость роста побегов злодеи канадской Elodea canadensis.

2. Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на динамику численности ряски малой Lemna minor.

3. Выявить воздействие низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения с различной частотой импульса на выживаемость икры рыб семейства карповых Cyprittidae,

4. Провести исследования по влиянию низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на митотическую активность эпителия интактного и травмированного хрусталика травяной лягушки Rana temporaria.

5. Исследовать степень политении и пуффинг полктенных хромосом из слюнных желез Chironomus plumosus после низкоинтенсивного инфракрасного лазерного облучения.

Научная новизна данной работы заключается в том, что исследуется действие низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на процессы роста и цитодифференцировки гидробионтов различного систематического уровня.

Показано стимулирующее действие низкоинтенсивного лазерного излучения на процессы роста и развития у ряда гидробионтов.

Исследовано влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на такие генетические процессы в полите иных хромосомах, как дифференциальная активность генов и степень политении хромосом под влиянием облучения.

Разработаны методы стимуляции икры рыб с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения с целью повышения ее выживаемости.

Практическое значение. Предлагается новый способ стимуляции роста и развития гидробионтов за счет использования низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения. Помимо этого найдена возможность ускорения регенерации эпителия хрусталика после травм атизации, что поможет бороться с образованием травматических катаракт у рыб. Применение низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения при инкубировании икры,

способствует ее выживаемости, и дает дополнительную возможность увеличения производительности инкубационных цехов рыбзаводов. Материалы диссертации могут также использоваться в учебном процессе при подготовке студентов по специальностям «Водные биоресурсы и аквакультура» и «Биоэкология» при прохождении таких курсов как: эмбриология рыб, гидробиология, биофизика.

Апробация. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научной конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» МГТА, 2003 г., а также на расширенных коллоквиумах кафедры биоэкологии и ихтиологии МГТА, 2001-2003 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3-х глав, заключения, выводов, списка литературы. Список литературы включает 161 наименование, из них 87 - иностранных авторов. Работа иллюстрирована 14 рисунками и 10 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы

В настоящее время существует обширное количество литературы, в которой изложены различные аспекты механизмов воздействия НИЛИ на биологические объекты: количественные законы воздействия видимого света и ИК-области спектра на клетки, молекулярный механизм. В литературе имеются обобщенные данные о воздействии излучения на различные клетки, включая культуры клеток in vitro, Escherichia coli, микроорганизмы и лимфоциты человека (Рубин и др., 1971; Belkin et all., 1988; Berns et all., 1988; Basford, 1989; Karu, 1987, 1988, 1989, 1990, 1991a, 19916, 1992, 1996a, 19966; Smith, 1991; Мантейфель и др., 1996; Бахрамов, 1999).

Одним из важнейших фотоакцепторов инфракрасного излучения является вода. Вода в организме находится в состоянии непрерывных микрофазных гель-зольных переходов. При воздействии лазерного излучения меняется pH, электропроводность воды, степень растворимости в ней кислорода (Kamikawa, 1988).

Механизмом действия НИЛИ является локальный кратковременный

нагрев. Стимулирующий эффект объединен с активацией процесса микроциркуляции в биоткани, активизацией молекул, физических и биохимических процессов.

В инфракрасном спектре энергия фотонов находится в пределах 11,5 эВ, Этого достаточно для стимуляции электронного возбуждения атомов и активизации колебательных процессов в молекулах. Световая энергия почти полностью превращается в тепловую, приводя к тепловому расширению цитоплазмы и изменению свойств клеточных и внутриклеточных мембран (Буйлин, 1993),

Опыты по лазерной стимуляции роста растений проводились в 70-х годах прошлого века после появления промышленных образцов гелий-неоновых лазеров. Было выявлено достоверное увеличение вегетационной массы, ускоренный рост корневой системы, незначительный рост плодовой массы (Терлецкий, 1998). Эксперименты проводились в основном на сельскохозяйственных растениях.

Опыты по облучению яиц различных сельскохозяйственных птиц показали достоверную эффективность стимулирующего действия лазерного облучения на развитие птичьих эмбрионов (Мамукаев, 1998; Михайлов и др., 1977; Джикия и др., 1984). Метод лазерного стимулирования оплодотворенной икры, в случае его эффективности, возможно, является одним из наиболее перспективных в промышленном и аквариумном рыбоводстве, так как его внедрение требует достаточно простых технологических решений.

Глава 2. Материал и методика

В нашей работе в качестве источника низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения использовался аппарат РИКТА-01, применяющийся в медицине.

Энергия фотонов лазерного излучения аппарата РИКТА-01 менее 1,5 эВ и она слишком мала для того, чтобы вызвать ионизацию (диссоциацию) органических молекул, нарушить естественные процессы, разорвать биополимерные связи.

Глубину проникновения в ткани определяют параметры аппарата, в частности, длина волны импульсного лазера 890 им. В диапазоне, соответствующем ближнему инфракрасному излучению (740-3000 нм), биологические ткани оптически прозрачны (Евстигнеев, 1987), что неоднократно подтверждено в работах отечественных и зарубежных ученых. Глубина проникновения излучения зависит от поглощения его различными тканями. В частности кожа, подкожная клетчатка, мышцы

поглощают от 20 до 30% энергии, кости около 50%, паренхиматозные органы до 100% (Кати, 1987, 1988, 1989, 1990, 1991а, 19916; Belkin et all., 1988; Berns et all., 1988; Basford, 1989; Козлов и др., 1993). Плотность потока энергии облучения (доза облучения) определяется выбором частоты повторения лазерных импульсов (5, 50, 1000 Гц).

Мощность импульса лазерного излучения аппарата составляет не менее 4 Вт (при постоянном, не импульсном излучении такой мощности речь шла бы о высокоэнергетическом воздействии). Продолжительность каждого отдельного импульса составляет 90-130 наносекунд. За это время, соизмеримое с инерционностью молекул, молекулы биоткани поглощают количество энергии, достаточное для их возбуждения и запуска физико-химических реакций.

При выборе режима облучения руководствовались правилом Арндт-Шульца (рис. 1), согласно которому в биологических системах слабые стимулы дают сильные реакции, средние - умеренные реакции, умеренно сильные слегка тормозят систему, а очень сильные полностью блокируют ее.

Рис. 1. Схематическая интерпретация правило Аркдта-Шульца, взаимодействие лазерного луча и биоткани (Ohshiro et all., 1988): 1 -малый объем клеток; 2 - средний объем клеток; 3 - большой объем клеток

Объекты исследования и распределение материала представлены в табл. 1.

Представители семейства рясковых Lemnaceae уже в течение ряда лег применяются для тестирования почвы и воды. Важным преимуществом данного тест-объекта является высокая скорость размножения и простота морфологического строения.

Для оценки воздействия низкоэнергетического инфракрасного излучения выбрано время удвоения численности (i^s), рассчитываемое через коэффициент мгновенного роста популяции (г), изменение которого отражает сопротивление среды, т.е. характеризует сумму всех лимитирующих факторов среды, препятствующих реализации репродуктивного потенциала.

В табл. 1 показаны условия опыта над ряской малой Lemna minor. Длительность эксперимента составила 12 дней.

На разных этапах эксперимента в контроле и в каждой концентрации просчитывалось общее количество листецов, включая материнские особи и лисгецы, отделившиеся от материнской особи.

Таблица 1.

Объекты исследования и распределение материала

Объекты исследований Кол-во особей Виды исследований

Воздействие НИЛИс частотами импульса, Гц Методы Кол-во препа ратов

5 50 1000

Lemna minor динамика численности 120 + - + - —

Elodea canadensis прирост побегов и корней 40 +

Barbus tetrazona tetraiona эмбрионы и предличинки 60 +

Brachydanio rerio эмбрионы и предличинки 160 + + + - -

Rana lemporaria* эпителий хрусталика 40 + - - гистологические 36

Chirononms plumosus хромосомы слюнных желез 60 + + цито генетические 48

* все подопытные особи подвергались экспериментальному травмированию в левый глаз

У элодеи канадской Elodea canadensis для эксперимента использовалась верхняя часть растения без боковых побегов и корней длиной 4 см. В каждой группе (контроль и опыт) использовалось по двадцать экземпляров (четыре повторности по 5 шт.). В лаборатории элодею размещали в аквариумах емкостью 20 л. В течение 15 дней растения проходили акклимацию при комнатной температуре, и при смене воды каждые 2-3 суток для удаления продуктов метаболизма.

Для проведения экспериментов и культивирования растений использовали отстоянную воду.

Аквариумы располагали при освещенности 1,5-2 кЛк на протяжении 10-12 ч и при температуре 22-25°С.

В воду добавляли среду Успенского № 1 (разведение 1:10), которая способствует быстрому образованию боковых отростков и увеличению биомассы растения и дает возможность круглогодичного содержания растений, пригодных для экспериментов.

Состояние выборок учитывалось каждые пять дней. Суммарный прирост побегов одного растения определялся из суммы прироста основного и боковых побегов с вычетом исходной длины побега. Прирост корней одного растения определялся как сумма длин его корней.

Условия облучения элодеи низкоинтенсивным лазерным излучением представлены в табл. 1.

При исследовании воздействия инфракрасного лазерного излучения на эмбриональное развитие рыб мы использовали легко доступных и хорошо переносящих содержание в лабораторных условиях -суматранского барбуса Barbus tetrazona tetrazona и данио-рерио Brachydanio rerio. Это обусловлено достаточной легкостью получения оплодотворенной икры, а также быстротой ее инкубации (около 48 часов),

У суматранского барбуса эксперимент проводился по стандартной методике для эмбрионов и личинок рыб. При реализации этого метода после воздействия низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения контролируются эмбриональное развитие рыб, выклев свободных эмбрионов (предличинок) и выживаемость предличинок после выклева. Каждая группа (контроль и опыт) исследовалась с трехкратной повторностью по 10 оплодотворенных эмбрионов. Испытания проводились в чашках Петри (одна повторность в чашке). Икринки помещались в отстоянную водопроводную воду. Температура водной среды составляла 27±1°С, как наиболее оптимальная для развития эмбрионов. Чашки Петри помешались в термостат,

поддерживающий постоянную температуру.

Оплодотворенная и нормально развивающаяся икра облучалась однократно на стадии гаструлы. Условия проведения опытов представлены табл. 1.

Методика испытаний по оценке влияния ИК-излучения на икру данио-рерио кардинально не отличалась от таковой для суматранского барбуса. Основные отличия: опыты проводились с четырехкратной повторностью, исследовалось влияние импульсного инфракрасного излучения с частотой импульса 5, 50 и 1000 Гц.

В опытах по изучению воздействия НИЛИ на митотическую активность эпителия хрусталика амфибий Rana temporaria, подопытные особи содержались в высоких 5-ти литровых банках, закрытых перфорированными крышками. Дно банки на 2-3 см заливалось отстоянной водой, чтобы лягушки могли, сидя на дне, дышать атмосферным воздухом. Для удаления метаболитов кожных желез, вода менялась ежедневно. В каждой партии (контроль и опыт) было по 5 особей, с 4-х кратной повторностью.

Исследовалось воздействие лазерного излучения как непосредственно на митотическую активность травмированного и интактного хрусталика травяной лягушки Rana temporaria. Контрольной и опытной группам наносилась травма тонкоотгоченной иглой в передний полюс хрусталика на 1/5 его диаметра в левый глаз. Опытная группа дополнительно облучалась инфракрасным импульсным лазерным излучением с частотой импульсов 50 Гц продолжительностью две минуты в течение трех дней.

На полученных гистологических препаратах эпителия хрусталика изучалась митотическая активность в норме и при облучении, а также после нанесения экспериментальной травмы.

На исследуемых препаратах проводился подсчет митотического индекса МИ, как в общем - по всему эпителию, так и в отдельных зонах цитодифференцировки хрусталика (в центральной, предэкваториальной и герминативной зонах). Дня этой цели использовалась окулярная сеточка и препаратоводитель микроскопа. Подсчет митотического индекса проводился в полосе, равной ширине окулярной сеточки, от центра до периферии. Для тотального подсчета митозов обсчитывалось 6 участков в различных частях эпителия хрусталика.

При оценке действия лазерного излучения на молекулярном уровне были выбраны политенные хромосомы слюнных желез хирономид Chironomus plumo sus. В результате проведения работы выявляли действие НИЛИ на степень политении, пуффинг и на

дифференциальную активность генов в процессе метаморфоза личинки в куколку. Условия опыта показаны в табл. 1.

После приготовления препаратов делались микрофотографии отдельных хромосом. Готовые снимки обрабатывались на компьютере.

На распечатанном изображении (рис. 2) хромосомы проводилась продольная ось. Абсолютная длина находилась с помощью метки, равной 10 мкм. Найденная длина хромосомы способствовала определению ее порядкового номера в кариотипе. К продольной оси хромосомы опускались перпендикуляры с шагом равным половине метки, что позволяло найти диаметр хромосомы на разных участках.

Рис. 2. Схема анализа политенной хромосомы: 1 - хромосома; 2 -центромера; 3 - продольная ось; 4 - метка (10 мкм); 5 - диаметры перпендикулярные к продольной оси.

По полученным значениям диаметров хромосомы строился график, позволяющий уточнить тип хромосомы и положение центромеры, если она не была выявлена визуально. Графики хромосом одного типа из разных групп сопоставлялись и масштабировались по центромере и схожим участкам.

Глава 3. Результаты и обсуждение

Исследования воздействия НИЛ И на элодею канадскую Elodea canadensis показали, что средний суммарный прирост основного и боковых побегов в опытной группе больше такового в контрольной группе (рис. 3).

s

и

t» о

Q. X а. с

t— Г

i.""" < 1

< -------

у 1

А S ' " "j.

/У >

if /У

10 15 20

время, сут

25 30 35

контроль ----опыт

Рис. 3. Средний суммарный прирост побегов Elodea canadensis.

16

3 12 «

at z о.

s ,

ь-о о г

i

i

ty

{ / / / ✓

/ S /

/ / i / 1 1

/ t

10 15 20

время, сут

25

30 35

контроль — ----опыт

Рис. 4. Изменение количества корней Elodea canadensis.

Рост корней у контрольных растений начался раньше примерно на пять дней, еще через )5 дней количество корней у опытных растений сравнялось с контролем, и в дальнейшем было практически одинаковым (рис. 4).

Средний суммарный прирост корней на конечном этапе наблюдений у контрольной группы составил 57,5 см, у опытной - 38,5 см (рис. 5).

Рис. 5. Динамика прироста корней Eiodea canadensis.

В ходе исследований воздействия НИЛИ на скорость репродукции ряски малой Lemna minor выяснилось, что низко интенсивное инфракрасное излучение оказывает стимулирующее действие на скорость репродукции.

На рис. 6 показано изменение численности трех подопытных групп ряски малой. Видно, что количество листецов в опытных группах увеличивается быстрее, чем в контрольной. Наибольший эффект отмечался для группы, облучавшейся импульсным лазерным излучением с частотой импульса 1000 Гц.

Из данных следует, что темпы роста численности достигли максимума на третий день эксперимента - на 55% больше чем в контроле для группы, облучаемой с частотой импульса 5 Гц и на 58% больше для 1000 Гц. Стимулирую шее действие сохраняется и в

последующие дни, когда облучение уже не проводилось. Причем для опытной группы, облучавшейся импульсным лазерным излучением с частотой импульса 1000 Гц статистически достоверный эффект наблюдался вплоть до двенадцатого дня эксперимента. Таким образом, с помощью низкоэнергетического инфракрасного облучения растений, можно повысить продуктивность ряски.

Рис. 6. Динамика изменения численности исследуемых групп ряски малой.

Механизм увеличения численности осуществляется через рост. Рост организма определяется накоплением белков, а их синтез в свою очередь зависит от процессов репликации ДНК, транскрипции и трансляции.

Исследование развития икры барбуса суматранского Barbus tetrazona tetrazona позволило установить, что выживаемость эмбрионов в контрольной группе составила в среднем 50%, а в опытной - 73%. На активное питание перешли в опытной группе все выжившие предличинки. Вероятность расхождения опытной и контрольной групп составляет 99,8%, Таким образом можно утверждать, что низкоинтенсивное инфракрасное излучение с частотой 5 Гц стимулирует выживаемость эмбрионов барбуса с высокой степенью достоверности.

Исходя из правила Арндт-Шульца представляло интерес исследование оптимума воздействия НИЛИ. Попытались выявить и возможный отрицательный эффект. Одним из лучших объектов для этого является икра рыб. С этой целью был поставлен эксперимент на выживаемость эмбрионов данио-рерио Brachydanio reno.

В результате эксперимента по выживаемости эмбрионов и предличинок данио-рерио Brachydanio rerio выяснилось, что наиболее благоприятным режимом воздействия импульсного лазерного излучения является излучение с частотой импульса 5 Гц (выживаемость 77%). Импульсное лазерное излучение с частотой импульса 50 Гц также оказывало благоприятное воздействие (выживаемость 72,5%).

Режим облучения с частотой в 1000 Гц оказал статистически достоверное неблагоприятное воздействие на выживаемость эмбрионов и предличинок. Выклев составил 52%. Примерно у 40% выклюнувшихся личинок в этой группе наблюдались уродства. Вероятно такой низкий процент выживаемости в данной группе связан прежде всего с высокой плотностью потока энергии излучения - 12 мДж/см2.

Из этого эксперимента можно сделать вывод, что эффект от воздействия НИЛИ зависит от дозы, а также существует оптимум (рис. 7).

Так как биомолекулы прозрачны в ИК-спектре, прямого воздействия НИЛИ на молекулярном уровне едва ли можно ожидать. Известно, что вода является акцептором ИК-лучей, при воздействии на нее повышается температура, и нарушаются водородные связи между молекулами воды. Поэтому воздействие ИК-излучения можно ожидать и на гидратные оболочки биополимеров (что может привести к повышению их рецепторной активности), а также на макромолекулы, где водородные связи являются решающими в их работе - ДНК. О возможной роли изменений в ДНК под действием НИЛИ, указывает пролонгированность действия, как это показано в предыдущих опытах, влияние на рост и пролиферацию клеток, а также общность действия на исследованные организмы различного систематического положения.

В связи с вышеизложенным, потребовалось исследовать воздействие НИЛИ на генетическом уровне. Для этого изучалась митотическая активность на примере эпителия хрусталика лягушки Rana temporaria, а также на степень политеннии и пуффинг политенных хромосом хирономид Chirortomus plumosas.

100 1

5

Л 5 ЯП .

5 su 3 Ф я а | 40 3 а 20 0

\

t>

0. 5 1 0 1 Lg 5 2 энерги 0 2 и возд< 5 3 ЭЙСТВИ1 0 3, 3 5 4 0 4

Рис. 7. Зависимость выживаемости икры данио-рерио (Brachydanio reno) от плотности потока энергии (дозы) НИЛИ.

Результаты исследований митотической активности эпителия хрусталика травяной лягушки приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Величина МИ в герминативной зоне эпителия хрусталика травяной лягушки при воздействии лазерного излучения и травматизации

Зоны Величина МИ эпителия хрусталика

5 Гц Контроль

Без травмы Травма Без травмы Травма

П редэкватор иалькая 2,47±0,35 2,9 5 ±0,4 8 2,02±0,27 2,02±0,36

Герментативная 3,24±0,28 3,75±0,31 2.51 ±0,30 2,61 ±0,40

Передний полюс - 1,71+0,21 - 1,68±0,25

Наибольшая митотическая активность отмечается в группе, подвергшейся облучению и дополнительной травматизации. В герментативной зоне наблюдается достоверный эффект стимуляции

митотической активности как при травмировании, так и без него. В предэкваториальной зоне достоверный эффект наблюдается только при дополнительной травматизации. В зоне переднего полюса митозы отмечались только при действии излучения и дополнительной травматизации, и в обоих группах значения МИ практически не отличаются друг от друга.

Результаты стимулирующего воздействия НИЛИ на митотическую активность эпителия хрусталика позволяют предположить, что хромосомы могут быть акцепторами ИК-излучения. Эффект стимуляции усиливается при предварительной травматизации, которая сама по себе ускоряет пролиферацию. Это указывает на то, что рабочие участки ДНК где проявляется экспрессия генов более подвержены воздействию НИЛИ.

В связи с полученными данными мы попытались проанализировать влияние НИЛИ на активные и репресированные участки политенных хромосом.

Исследование действия инфракрасного импульсного лазерного излучения режиме с частотами импульса 5 и 50 Гц на политенные хромосомы СШгопотиз выявило изменение

дифференциальной активности генов. Проведенный анализ позволил сравнить дифференциальную активность генов в хромосомах у различных особей при различных параметрах воздействия.

На рис. 8 показана дифференциальная активность генов в хромосоме № 1. После воздействии импульсного лазерного излучения с частотой импульса 50 Гц данные хромосомы практически не отличались от контроля, степень политении и дифферинциальная активность генов не изменились.

При воздействии импульсного лазерного излучения с частотой импульса 5 Гц были отмечены вздутия дисков в областях 1А-1В, ЗВ-ЗС и 7В-7С.

На хромосоме № 2 (рис. 9) отмечается иная картина: импульсное лазерное излучение с частотой импульса 50 Гц оказывает большее воздействие на дифференциальную активность генов, чем излучение с частотой импульса 5 Гц. На всем протяжении левого плеча ширина дисков на одну треть больше чем в других группах, что указывает на более высокую степень политении. Это свидетельствует об ускорении репликации ДНК в данном участке. В области ЗС в облученных группах отмечается пуффинг.

Рис. 8. Дифференциальная активность генов в хромосоме Xsl Chironomus piumosus.

а .. центромера

/ 41 v\ .. л U ■■■■ \ л лл/лл

i' ■ ■ ■■■ ¡ш 1

А В С ABCDE А В с|о Е F ABCDABCD А | В

1 12 2 3 34 45 566

контроль ............... 5 Гц------50 Гц

Рис. 9, Дифференциальная активность генов в хромосоме №2 Chironomus piumosus.

В хромосоме № 3 (рис, 10) также наблюдается возрастание политении: для группы подвергавшейся облучению НИЛИ с частотой импульса 50 Гц по левому плечу хромосомы; для группы облученной НИЛИ по правому плечу.

контроль —............ 5 Гц------50 Гц

Рис, 10. Дифференциальная активность генов в хромосоме №3

СМгопотт р!итона.

Таким образом, воздействие лазерного излучения с различными частотами импульса оказывает разноплановое влияние на политенные хромосомы личинок изученного вида хирономид.

Увеличение пуфов и степени полнтении в ряде случаев говорит о стимулировании процессов репликации ДНК и транскрипции.

Исходя из результатов всех проведенных экспериментов можно предположить, что НИЛИ оказывает воздействие на процесс транскрипции. Причем в оптимальном режиме не нарушается дифференциальную активность генов.

Механизмом воздействия НИЛИ на ДНК можно считать разрыв слабых водородных связей между двумя комплиментарными цепями ДНК на ее активных участках. Схожие механизмы наблюдаются у других известных стимуляторов транскрипции: нейролептиков (даларгин) и радиации (Микулин, Микодина, 2003).

Помимо стимуляции процесса транскрипции НИЛИ может стимулировать и репликацию ДНК, о чем говорит увеличении полнтении хромосом.

Заключение

В данной работе рассматривались механизмы роста и цитодифференцировки гидробионтов при низкоинтенсивном лазерном воздействии. Изучалось воздействие НИЛИ на пролиферацию клеток в монослойном эпителии хрусталика, дифференциальную активность генов в политенных хромосомах хирономид и воздействие низкоинтенсивного инфракрасного излучение на рост и развитие гидробионтов высших водных растений и рыб.

Предполагаемый механизм стимуляции процессов транскрипции и репликации объясняет универсальность наблюдаемых эффектов лазерной стимуляции для гидробионтов разного систематического положения. Именно эта универсальность позволяет применить низкоинтенсивную лазерную стимуляцию в практических целях для ускорения метаболизма у гидробионтов различного систематического уровня и интенсификации роста при выращивании объектов аквакультуры.

Вскрытые в работе закономерности воздействия низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на рост и цитодифференцировку клеток гидробионтов могут найти практическое применение в области культивирования водных организмов. Использование низкоинтенсивной лазерной стимуляции в рыбоводстве, согласно полученным данным, может значительно повысить выклев предличинок их икры и выживаемость рыб в процессе эмбрионального развития.

Лазерная стимуляция должна применяться с осторожностью, так как превышение допустимого уровня воздействия может привести к обратному эффекту и вызвать нарушение цитодифференцировки в развивающихся системах гидробионтов.

Выводы

1. Низкоинтенсивное инфракрасное лазерное излучение (НИЛИ) может выступать как стимулятор роста и метаболизма в клетках изученных гидробионтов.

2. Влияние НИЛИ на рост и развитие изученных гидробионтов не зависит от их систематического положения и жизненных форм.

3. Облучение низкоинтенсивным инфракрасным лазерным излучением обладает доза-зависимым эффектом в соответствии с правилом Арндт-Шульца. Оптимум воздействия НИЛИ (>.=890 нм) на выживаемость эмбрионов данио-рерио лежит в диапазоне частот импульса от 5 до 50 Гц.

4. Обнаружено прямое воздействие низкоинтенсивного инфракрасного излучения на митотическую активность клеток эпителия хрусталика Rana temporaria, а также на степень политении и пуффинг политенных хромосом из слюнных желез хирономии Chironomus plumo sus.

5. Предложен механизм стимуляции роста и размножения гидробионтов с помощью облучения НИЛИ с длиной волны 890 нм, заключающийся в разрыве водородных связей между цепочками ДНК в работающей части хромосом, что приводит к увеличению транскрипции РНК (в том числе и рРНК), что в свою очередь приводит к увеличению количества рибосом, благодаря чему увеличивается синтез белка и ускоряет развитие организма.

6. Полученные результаты могут стать основой для разработки методов стимуляции роста и развития гидробионтов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Фельдман М.Г. Исследование влияния низкоинтенсивного инфракрасного излучения на скорость роста у элодеи канадской (Elodea canadensis Rich.) Н Сборник научных трудов молодых ученых МГТА - М.: МГТА, 2002 - Вып. II, С. 25-27.

2. Фельдман М.Г. Динамика численности ряски малой Lemna minor под воздействием низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения // Сборник научных трудов молодых ученых МГТА - М.: МГТА, 2002 - Вып. II, С. 27-31.

3. Фельдман М.Г. Влияние низконнтенсивного инфракрасного

лазерного излучения на выживаемость икры суматранекого барбуса Barbus tetrazona tetrazona // Сборник научных трудов молодых ученых МГТА - М.: МГТА, 2002 - Вып. И, С, 31-34.

4. Фельдман М.Г. Влияние инфракрасного излучения на гидробионтов // Стратегия развития пищевой промышленности МГТА - М.: МГТА, 2003 - Т. 1, - Вып. 8, - с. 189-192.

МГТА Заказ 7S45' Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Фельдман, Марк Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Цитодифференцировка клеток.

1.2. Эпителий хрусталика как объект исследования.

1.3. Политенные хромосомы как объект исследования.

1.4. Биофизические аспекты стимуляции инфракрасным излучением.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА.

2.1. Методы исследования воздействия низкоэнергетического инфракрасного излучения на высшие водные растения.

2.1.1. Ряска малая.

2.1.2. Элодея канадская.

2.2. Методы исследования эмбрионального развития рыб при воздействии инфракрасным лазерным излучением.

2.2.1. Суматранский барбус.

2.2.2. Данио-рерио.

2.3. Методы изучения воздействия НИЛИ на митотическую активность эпителия хрусталика травяной лягушки.

2.4. Методы изучения воздействия НИЛИ на дифференциальную активность генов.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Рост высших водных растений при стимуляции инфракрасным излучением.

3.1.1. Ряска малая.

3.1.2. Элодея канадская.

3.2. Воздействие ИК- излучения на эмбриогенез рыб.

3.2.1. Барбус суматранский.

3.2.2. Данио-рерио.

3.3. Экспериментальное изучение механизмов низкоинтенсивной лазерной стимуляции хрусталика.

3.4. Изменение дифференциальной активности генов при действии НИЛИ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на рост и развитие гидробионтов"

Одной из основных проблем в рыбной отрасли и в гидробиологии является сохранение и воспроизводство гидробионтов - объектов разведения и промысла. Усиливающееся антропогенное воздействие на водоемы резко снижает их продуктивность и популяционный состав.

В данной работе основное внимание уделяется такому вопросу, как влияние низкоинтенсивного импульсного инфракрасного излучения на рост и развитие гидробионтов. Общеизвестно, что травматизация органов и тканей у животных приводит в одних случаях к стимуляции пролиферации, в других случаях к её ингибированию. Применение низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) может привести также к ускорению процессов роста и цитодифференцировки, что важно в практическом отношении, особенно для объектов аквакультуры. Однако действие лазерного излучения на гидробионтов исследовано не достаточно полно - под его влиянием могут происходить изменения на клеточном уровне, которые могут далее перейти на более высокие уровни организации живой материи (Попов и др., 1997). Эти изменения могут быть как положительными, так и отрицательными, поэтому необходимо определить такие параметры воздействия НИЛИ как: длина волны, частота импульса излучения, продолжительность облучения, с помощью которых задается плотность потока мощности (облученность) и плотность потока энергии (доза).

В процессе наших исследований изучался онтогенез ряда гидробионтов под воздействием импульсного инфракрасного лазерного излучения в экспериментальных условиях. Изучаемые нами объекты тестирования, принадлежали к различным трофическим уровням биоценоза, и признаны одними из наиболее перспективных для изучения процессов роста и цитодифференцировки. Кроме того, исследуемые объекты подбирались таким образом, чтобы исследовать влияние НИЛИ на различные уровни организации живой материи: субклеточный, клеточный и организменный. Для этого изучалось воздействие инфракрасного лазерного излучения на пролиферацию клеток в монослойном эпителии хрусталика травяной лягушки, дифференциальную активность генов в политенных хромосомах хирономид, а также воздействие излучения на рост и развитие гидробионтов, в нашем случае на высшие водные растения и на рыб.

В настоящее время появляется все больше научных работ, связанных с воздействием инфракрасного лазерного излучения на процессы эмбрионального развития, клеточной пролиферации и регенерации тканей (Владимиров, 1999; Попов и др., 1997).

В представленной работе также оцениваются результаты проведенных исследований по интенсификации процессов роста и развития пресноводных биологических объектов при использовании низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения.

В качестве тест-объектов для исследования воздействия низкоинтенсивного инфракрасного когерентного (лазерного) излучения (НИЛИ) на рост и размножение были выбраны некоторые представители пресноводнго биоценоза, относящиеся к различному систематическому положению. Исследовались: высшие водные растения - элодея канадская Elodea canadensis и ряска малая Ьетпа minor, личинки хирономид Chironomus plumosus, рыбы Barbus tetrazona tetrazona, Brachydanio rerio и амфибии Rana temporaria.

У элодеи канадской исследовалось действие НИЛИ на скорость прироста побегов и корней в сравнении с ростом контрольных растений. На ряске малой изучалось воздействие облучения на динамику численности.

Для оценки влияния инфракрасного излучения на представителей членистоногих мы использовали политенные хромосомы из слюнных желез хирономид. При этом оценивались дифференциальная активность генов, степень политении и пуффинг хромосом, а также их изменения после облучения.

У барбуса суматранского и данио-рерио нами исследовался эмбриогенез после воздействия НИЛИ. При этом на первых этапах эмбриогенеза можно следить за дроблением оплодотворенной икры, а на более поздних, за процессами клеточной дифференцировки у эмбрионов рыб в условиях энергетической стимуляции.

У травяной лягушки исследования велись на эпителии хрусталика глаза - удобном объекте для изучения митотической активности клеток (Бородин, Симаков, 2000).

Хрусталик позвоночных животных представляет собой уникальное образование, метаболизм и морфологическое строение которого отличается от любого другого органа (Гудвин, 1979).

Во-первых, рост хрусталика не приостанавливается почти всю жизнь. По мере его роста старые клетки не отторгаются, а дифференцируются в волокна, на которые новыми пластами наслаиваются молодые волокна хрусталика. Поэтому в экваториальной части хрусталика происходит постоянная дифференцировка новых волокон. Во-вторых, хрусталик не содержит нервов и кровеносных сосудов, что делает этот объект похожим на чистую культуру клеток (Кауфман, 1990).

Цель настоящей работы - изучение влияния НИЛИ (А,=890 нм) на рост, клеточную пролиферацию и размножение гидробионтов различного систематического уровня.

Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на скорость роста побегов элодеи канадской Elodea canadensis.

2. Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на динамику численности ряски малой Lemna minor.

3. Выявить воздействие низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения с различной частотой импульса на выживаемость икры рыб семейства карповых Cyprinidae.

4. Провести исследования по влиянию низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на митотическую активность эпителия интактного и травмированного хрусталика травяной лягушки Rana temporaria.

5. Исследовать степень политении и пуффинг политенных хромосом из слюнных желез Chironomns plumosus после низкоинтенсивного инфракрасного лазерного облучения. Научная новизна данной работы заключается в том, что исследуется действие низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на процессы роста и цитодифференцировки гидробионтов различного систематического уровня.

Показано стимулирующее действие низкоинтенсивного лазерного излучения на процессы роста и развития у ряда гидробионтов.

Исследовано влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на такие генетические процессы в политенных хромосомах, как дифференциальная активность генов, степень политении и пуффинг хромосом под влиянием облучения.

Разработаны методы стимуляции икры рыб с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения с целью повышения ее выживаемости.

Практическое значение. Предлагается новый способ стимуляции роста и развития гидробионтов за счет использования низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения. Помимо этого найдена возможность ускорения регенерации эпителия хрусталика после травматизации, что поможет бороться с образованием травматических катаракт у рыб. Применение низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения при инкубировании икры, способствует ее выживаемости, и дает дополнительную возможность увеличения производительности инкубационных цехов рыбзаводов. Материалы диссертации могут также использоваться в учебном процессе при подготовке студентов по специальностям «Водные биоресурсы и аквакультура» и «Биоэкология» при прохождении таких курсов как: эмбриология рыб, гидробиология, биофизика.

Заключение Диссертация по теме "Гидробиология", Фельдман, Марк Геннадьевич

Выводы

1. Низкоинтенсивное инфракрасное лазерное излучение (НИЛИ) может выступать как стимулятор роста и метаболизма в клетках изученных гидробионтов.

2. Влияние НИЛИ на рост и развитие изученных гидробионтов не зависит от их систематического положения и жизненных форм.

3. Облучение низкоинтенсивным инфракрасным лазерным излучением обладает доза-зависимым эффектом в соответствии с правилом Арндт-Шульца. Оптимум воздействия НИЛИ (>i=890 нм) на выживаемость эмбрионов данио-рерио лежит в диапазоне частот импульса от 5 до 50 Гц.

4. Обнаружено прямое воздействие низкоинтенсивного инфракрасного излучения на митотическую активность клеток эпителия хрусталика Rana temporaria, а также на степень политении и пуффинг политенных хромосом из слюнных желез хирономид Chironomas plumosus.

5. Предложен механизм стимуляции роста и размножения гидробионтов с помощью облучения НИЛИ с длиной волны 890 нм, заключающийся в разрыве водородных связей между цепочками ДНК в работающей части хромосом, что приводит к увеличению транскрипции РНК (в том числе и рРНК), что в свою очередь приводит к увеличению количества рибосом, ускорению синтеза белка и развития организма.

6. Полученные результаты могут стать основой для разработки методов стимуляции роста и развития гидробионтов.

Заключение

В данной работе рассматривалось механизмы роста и цитодифференцировки гидробионтов при низкоинтенсивном инфракрасном лазерном воздействии. Изучалось воздействие НИЛИ на пролиферацию клеток в монослойном эпителии хрусталика, дифференциальную активность генов в политенных хромосомах хирономид и воздействие низкоинтенсивного инфракрасного излучение на рост и развитие гидробионтов высших водных растений и рыб.

Помимо инфракрасного воздействия мы применяли экспериментальное травмирование, которое может выступать как стимулятор пролиферационной клеточной активности и как дополнительная нагрузка на дифференцирующиеся системы у гидробионтов.

Лазерное облучение вероятно способно вызывать активацию клеток, и даже ускорение биосинтеза ДНК, как это наблюдается при репликации ДНК в политенных хромосомах. Можно предположить, что частичная лазерная активация нуклеиновых кислот связана с общим подъемом метаболизма после использования низкоинтенсивного лазерного излучения в инфракрасной области.

В данной работе рассматривалось воздействие инфракрасного излучения как на клетки, так и на ткани эмбрионов рыб. При изучении механизмов низкоинтенсивной лазерной стимуляции на уровне организма нельзя забывать о косвенной активации клеток, то есть активации не поглощением квантов в данной клетке, а воздействием на необлученные клетки через вторичные фотоакцепторы (цитокины, активные формы кислорода и азота и др.), выделенные активированными клетками.

Можно также задаваться вопросом, как объяснить различные клеточные отклики, если первичные фотоакцепторы, как и первичные реакции в дыхательной цепи, являются одинаковыми. Известно, что клеточный отклик определяется на уровне вторичных реакций (клеточная сигнализация), скорее всего на уровне транскрипции.

Рассмотренный механизм регуляции метаболизма клетки также позволяет объяснить некоторые противоречия эффектов низкоинтенсивной лазерной стимуляции цитодифференцировки и развития гидробионтов. Это, во-первых, величина эффекта облучения. В литературе можно найти описание существенных эффектов и менее значимых, а также документировано полное их отсутствие на одной и той же модели исследования при использовании одного и того же лазера. Сходное явление наблюдалось и нами при облучении различных тест-объектов, представительных гидробионтов модельного гидробиоценоза.

Сущность схемы состоит в том, что величина конечного эффекта зависит от изначального физиологического состояния облучаемого объекта. Вследствие лазерного воздействия нормализуется редокс-состояние клетки. Данная схема была предложена на основе экспериментов модификации и модуляции световых эффектов, в которых редокс-потенциал клетки до облучения изменяли при помощи различных химикатов, а мы применили механическое воздействие в виде укола иглой в передний полюс хрусталика. Существенным эффект фотореактивации был только в тех случаях, когда под влияние травмы митозы в эпителии хрусталика приостановливались и заменялись на посттравматические. Была также предпринята попытка количественно охарактеризовать величину возможного эффекта стимуляции. Эти и другие проблемы биологических ограничений подробно рассмотрены нами в результатах исследований и в обсуждении результатов исследований.

Предполагаемый механизм стимуляции процессов транскрипции и репликации ДНК объясняет универсальность наблюдаемых эффектов лазерной стимуляции для гидробионтов различного систематического положения. Именно эта универсальность позволяет применить низкоинтенсивную лазерную стимуляцию в практических целях для ускорения метаболизма у гидробионтов различного систематического уровня и интенсификации роста при выращивании объектов аквакультуры.

Вскрытые в работе закономерности воздействия низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на рост и пролиферацию клеток гидробионтов может найти широкое практическое применение в области культивирования водных организмов. Использование низкоинтенсивной лазерной стимуляции в рыбоводстве, согласно полученным данным, может значительно повысить выклев предличинок их икры и выживаемость рыб в процессе эмбрионального развития.

Однако энергетическая лазерная стимуляция должно применяться с осторожностью, так как превышение допустимого уровня воздействия может привести к обратному эффекту и вызвать нарушения в развивающихся системах, будь то эмбрион рыб или хрусталик глаза рыб и амфибий.

Воздействие на процессы роста и цитодифференцировки гидробионтов можно осуществить не только при помощи лазерного излучения. Сходный эффект можно получить путем применения химических средств. Однако эти методы, особенно когда речь идет о воздействии на уровне тканей или целого организма, уступают лазерному воздействию, так как возможно побочное действие химических соединений.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Фельдман, Марк Геннадьевич, Москва

1.Аджилюмов Т. А., Зубкова С.Н., Лапрун ИВ. Структурно-функциональные изменения нервных клеток при лазерном облучении // Средства и методы в квантовой электронике в медицине. - Саратов: Изд-во СГУ, 1976. - С. 156-163.

2. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.: - 1987. - Т.1.265 с.

3. Аникин А.В. Морфологическое обоснование индукции хрусталика глазной чашей // Труды 6-го Всесоюз. Съезда анатомов, гистологов и эмбриологов. Харьков, 1961. - Т. 1. - С. 511-513.

4. Афанасьева Н.И., Кару Т.Й., Тифлова О.А. Оксидазы bd и bo вкачестве первичных фоторецепторов при воздействии низкоинтенснвного видимого (лазерного) излучения на клетку Escherichia coli // ДАН. 1995. - № 345. - С. 404-406.

5. Бахрамов С.А., Каххоров М.М., Каххоров A.M. Индуцированный лазерным излучением эффект нелинейной гиротропии молекул. // Изв. РАН. 1999. - 63. - №6. - С. 1132-1137.

6. Березин Ю.Д., Бойко Э.В., Беляева О.Н., Еременко С.А., Куликов А.Н., Ткачук A.M., Шишкин М.М. Особенности поглощения оптического излучения глазными тканями и жидкостями-заменителями стекловидного тела. // Оптическая жизнь. 1999. -№5, С. 33-35

7. Бодемер Ч. Современная эмбриология. М.: Мир, 1971. - С.446

8. Бородин А.Л. Воздействие лазерного излучения на хрусталикгидробионтов // Сборник научных трудов молодых ученых МГТА -М.: МГТА, 2001. Вып. 1.-С. 56-59.

9. Бородин А.Л., Симаков Ю.Г. Морфогенез клеток эпителия хрусталикав норме и при травматизации // "Пищевая промышленность нарубеже третьего тысячелетия". Мат. VI-ой Междун. Научно-практич. конф. М.: МГТА, 2000. - Т. 2. - Вып. 5. - С. 223-225.

10. Векшин Н.А. Светозависимое фосфорилирование в митохондриях // Мол. биол. -1991. № 25. - С. 54-59.

11. Векшин Н.А., Миронов ГЛ. Флавинзависимое потребление кислорода в митохондриях при освещении // Биофизика. 1982. -№27.-С. 537-539.

12. Владимиров Ю.А. Лазерная терапия: настоящее и будущее. // Соросовский образовательный журнал. 1999. -№12. - с.2-8.

13. Владимиров Ю.А. Три гипотезы о механизме действия красного (лазерного света) // Эфферентная медицина / Ред. С.Я. Чикин. М.: НИИ физ.-хим. медицины, 1994. с. 23-35.

14. Гамалея Н.Ф. Лазеры в эксперименте и в клинике. // М.: -Медицина. 1972. - 232 с.

15. Гамалея Н.Ф., Шишко Е.Д., Янишь А.А. Новые данные о фоточувствительности клеток млекопитающих и лазерной биостимуляции // Докл. АН СССР. 1983. - Вып. 273. - С. 227-231.

16. Гексли Дж., де Бер Р. Основы экспериментальной эмбриологии. -М.-Л.: Биомедгиз, 1936. -467 с.

17. Гирберт С. Биология развития. М.: Мир, 1993. - 228 с.

18. Горбань А.И. Оптико-геометрический способ определения глубины передней камеры глаза с помощью щелевой лампы (ЩЛ-56) // Вестник офтальмологии. 1968. - № 2. - С. 77-80.

19. Горбатенкова С.А., Азшова О.А., Парамонов М.В., Владимиров Ю.А. II Механизм фотореактивации супероксиддисмутазы He-Ne лазером // Докл. АН СССР. 1988. - № 299. -С, 955-1000.

20. Горяйнов И.И. и др. Иммуномодулирующее действие эритроцитов после магнитно-лазерного облучения. // Вестник новых мед. технологий. 1996. -Т. 3, 1, С. 34-36.

21. Гудвин Б. Аналитическая физиология клеток развивающихся организмов. М.: Мир, 1979. - 285 с.

22. Гулиано К. Разрушение диэлектрических материалов под действием лазерного излучения // В сб. Действие лазерного излучения. М.: Мир, 1968. - С. 355-363.

23. Дашевский А.И. Новые методы изучения оптической системы глаза и развитие его рефракции. Киев: Гос. мед. изд, 1956. - 245 с.

24. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Курс лекций. Учебное руководство. М.: Наука, 1989.

25. Джикия Л.Г., Киквидзе P.P., Урашидзе А.Я. Повышение инкубационного качества яиц под действием лазерного облучения. // Всесоюз. науч.-произв. совещ. по применению оптического излучения в с.х. производстве. -Львов, -1984.-С. 23.

26. Дудкевич И.Г., Марченко А.В. Квантовая терапия // Альтернативная медицина / Ред. Н.А. Беляков. Архангельск: Сев,-Зап. Кн. Изд-во, 1994. С. 266-298.

27. Евстигнеев А.Р. Медико-технические вопросы лечения больных мочекаменной болезнью импульсно-периодическим ИК-излучением полупроводниковых арсенид-галлиевых лазеров. // Лазерная техника и оптоэлектроника. 1994. - Вып. 3/4. - С. 59-60.

28. Жимулев И.Ф. Политенные хромосомы: Морфология и структура. -Новосибирск: Наука, 1992. 480 с.

29. Жимулев И.Ф. Современные представления об организации и функционировании политенных хромосом. // Соросовский образовательный журнал. 1997. -№11. С. 2-7.

30. Жимулев И.Ф. Хромомерная организация политенных хромосом. Новосибирск: Наука, 1994. 565 с.

31. Жимулев И.Ф., Беляева Е.С. молекулярные механизмы генетических процессов: Молекулярная генетика, эволюция и молекулярно-генетические основы селекции. -М.: 1985. С. 34-43.

32. Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. М.: Изд. "РЕСПЕКТ" , 1992.

33. Кару Т.Й., Афанасьева Н.И. Цитохром-с-оксидаза как первичный фотоакцептор при лазерном воздействии света видимого и ближнего ИК-диапазона на культуру клеток // Докл. АН. 1995. -Вып. 342. - С. 693-695.

34. Кару Т.Й., Афанасьева HJL, Кольяков С.Ф., Пятибрат JIB. Изменения спектра поглощения монослоя живых клеток после низкоинтенсивного лазерного облучения // Докл. АН. 1998. -Вып. 360. - С. 267-270.

35. Кару Т.Й., Пятибрат JIB., Есеналиев P.O. Влияние излучения Не-Ne-лазера на адгезивные свойства клеточной мембраны // Бюлл. экспер, биол. 1993. - N' 3. - С. 622-623.

36. Кару Т.Й. О молекулярном механизме терапевтического действия излучения низкоинтенсивного лазерного света // Докл. АН СССР. -1986.-№291.-С. 1245-1249.

37. Кауфман З.С. Эмбриология рыб. М.: Агропромиздат, 1990. - 270 с.

38. Ковалев Н.Ф. Закономерности постравмационой регенерации эпителия ценральной зоны передней капсулы хрусталика // Офтальмологический журнал. 1966. -№ 7. - С. 520-525.

39. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.Г. и др. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. Самара-Киев: Здоров'я, 1993. - 216 с.

40. Королев Ю.Н., Загорская Н.З. Влияние инфракрасного лазерного излучения различной частоты на заживление кожных ран. // Вопр. курорт. Физиотерапии и ЛФК. 1996. - №3.

41. Косицин Н.В., Шнейдман С.А., Щур Ю.Б. Фотографирование угла передней камеры и переднего отдела глаза с помощью щелевой лампы // Вестник офтальмологии. 1965. - № 6. - С. 81-84.

42. Кочетов A.M. Декоративное рыбоводство. М.: Просвещение, 1991. - 384 с.

43. Крюк А.С., Мостовников В.А., Хохлов И.В., Сердюченко Н.С. Терапевтическая эффективность низкоинтенсивного лазерного излучения. Минск.: Наука и техника, 1986. - 231 с.

44. Лазеры в клинической медицине. Руководство для врачей. / Под ред. С.Д. Плетнева. М.: Медицина, 1996.

45. Леонов Б.В., Шиходьеров В.В. Лазеры и клетка. М.: Знание, 1966. -95 с.

46. Лилли Р. Патологическая техника и практическая гистохимия. М.: Мир, 1969.-645 с.

47. Людковская Р.Т., Бурмистров Ю.Л. Фотоэлектрические процессы в возбудимых клетках // Биофизика живой клетки / Вып. 2. -Пущино, 1972.-С. 50-67.

48. Макгрегор Г., Варли Дж. Методы работы с хромосомами животных. -М„ 1986.-272 с.

49. Макеева А.П. Эмбриология рыб. М.: изд. МГУ, 1992. - 216 с.

50. Мамукаев М.Н. Физиологические показатели, выводимость и жизнеспособность цыплят-бройлеров при светолазерной аквтивации яиц. // Автореф. дис. . канд.-биол. наук. Боровск. -1998. - 18 с.

51. Мантейфель В.М. и др. Морфометрические исследования ультраструктурных изменений хондриома, индуцированного в дрожжевых клетках Torulopsis sphaericaio, излучением He-Ne лазера. //Молекулярн. Биология. 1996. -30. -№6. - С. 1385-1393.

52. Методические рекомендации по применению магнито-инфракрасного аппарата «Рикта-01». //, ПКПГИТ, Москва, 2001, 7-издание.

53. Методические рекомендации по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. // Изд. ВНИРО, 1998.

54. Михайлов Н.В., Устинсков И.Б., Устинскова JI.A. Влияние света гелий-неонового лазера на рост куриного эмбриона и цыплят // Ученые записки Казан, вет. Ин-та им. Н.Э. Баумана. 1977. - Т. 128.-С. 104-108.

55. Моисеев П.А., Азизова Н.А., Куранова И.И. Ихтиология. // М.: Легкая и пищевая промышленность,- 1981.-384 с.

56. Пашков Б.А. Биофизические основы квантовой медицины. М.: ПКП ГИТ, 1999.

57. Пашков Б.А. Взаимодействие электромагнитных полей с биотканями. // Материалы 7-й Международной научно-практической конференции по квантовой медицине. М.: 2000. - С. 33-37.

58. Пири А., ван Гейнинген Р. Биохимия глаза. М.: Медицина, 1968. -400 с.

59. Плонский В.Д. Современное аквариумное оборудование. // -М.: «Аквариум».-2000. 176 с.

60. Попов В.Д., Дмоган М.Ю., Тайда И.Е, Хиль В.Ю. Механизм действия лазерного излучения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях и на организм в целом. // Клш. х1рурпя. 1997. -№3-4. - С. 92-96.

61. Робертис Э., Новицкий В., Саэс Ф. Биология клетки. М.: Мир, 1967.-473 с.

62. Рубин А.Б., Еремеева О., Ахобадзе А. Влияние света на метаболизм нефотосинтезирующих микроорганизмов // Успехи совр. биол. -1971.-№71.-С. 220-234.

63. Симаков Ю.Г., Никифоров-Никишин А.Л., Кузнецова И.Б. Биотестирование токсичности соединений в водной среде на политенных хромосомах хирономид // В сб. Экспериментальная водная токсикология. Рига: Зинатне, 1990. - Вып. 14. - С. 246250.

64. Справочник по прикладной статистике. В 2-х т. Т.2: Пер. с англ. // Под ред. Э. Ллойда, У. Ледермана, С.А. Айвазяна, Ю.Н. Тюрина. -М.: Финансы и статистика, 1990. 526 с.

65. Терлецкий Н.А. Проблемы и перспективы лазерной стимуляции семян. // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Москва: ПКПГИТ, - 1998. - С. 154-155.

66. Трумен Д. Биохимия клеточной дифференцировки. М.: Мир, 1976. - 168 с.

67. Узбеков Г.А. Химические и физико-химические основы прозрачности и помутнений оптического аппарата глаза // Вопр. мед. химии. 1961. - Т. 7. - Вып. 2. - С. 190-196.

68. Узденский А.А. О селективности и локальности воздействия при лазерном микрооблучении клеток // Цитология. 1982. - № 24. - С. 1119-1132.

69. Уильямсон М. Анализ биологических систем. М.: Мир, 1975. -271 с.

70. Файн С., Клейн Э. Биологическое действие излучений лазера. М.: Атомиздат, 1968. - 342 с.

71. Фридман Ф.Е. Станок для фиксации экспериментальных животных при биомикроскопии глаз // Физ. журн. СССР им. Сеченова. 1960. -Т. 46. -№ 5. - С. 633-634.

72. Anders J.J., Mysliwiec V., Preston S. Low power laser irradiation alters the fluorescence intensity of rhodamine 123 labeled mitochondria in human fibroblasts // Lasers Surg. Med., Suppl. 1995. - Vol. 7 (abstr. 30). - P. 7-8.

73. Arey L.B. Developmental Anatomy. 7-th ed. Philadelphia: W. B. Saunders and Co., 1974. - 674 p.

74. Arvanitaki A, Chalazonitis N. Reactiones bioelectriques a la photoactivation des cytocromes // Arch. Sci. Physiol. 1947. - Vol. 1. -P. 385-405.

75. Ashburner M. Patterns of puffing activity in the salivary gland chromosomes of Drosophila // Chromosoma, 1967, - Vol. 21, P. 398428.

76. Babcock G.T., Wikstrmn M. Oxygen activation and the conservation of energy in cell respiration // Nature. 1992. - Vol. 356. - P. 302-309.

77. Balinsky B.J. An Introduction to Embryology (3-rd ed.). Philadelphia, London and Toronto: W. B. Saunders and Co., 1970. - 345 p.

78. Bannister J.K., Rotilio G. Aspects of the structure, function, and application of superoxide dismutase // CRC Crit. Rev. Biochem. 1987. - Vol. 22. - P. 111-179.

79. Basford J.R. Low-energy laser therapy: controversies and new research findings // Lasers Surg. Med. 1989. - Vol. 9. - P. 1-5.

80. Beermann W., Chromomerenkonstanz und spezifische Modifika-tionen der Chromosomenstruktur in der Entwicklung und Organ-differenzerung von Chironomus tentans // Chromosoma. 1952. - Vol. 5. P. 139-198.

81. Beermann W., Control of differentiation at the chromosomal level // Journal of Experimental Zoology. 1964. - Vol. 157. P. 49-61.

82. Belkin M., Zaturunsky В., Schwartz M. A critical review of low energy laser bioeffects // Lasers Light Ophthalmol. 1988. - Vol. 2. - P. 63-71.

83. Berns M.W., Nelson J.S. Laser applications in biomedicine. Part I: biophysics, cell biology, and biostimulation // J. Laser Applic. 1988. -Vol. 1. - P. 34-39.

84. Bloemendal H. The Vertebrate eye lens // Science. 1977. - V. 197. - P. 127-138.

85. Brachet J. The Biochemistry of Development, London, Pergamon, 1960. (Дж. Браше, Биохимическая эмбриология, ИЛ, М, 1961.)

86. Breuer M.E., Pavan С. Behavior of polytene chromosomes of Rhynchosciara angelae at different stages of larval development // Chromosoma. 1955. - Vol. 7. - P. 371-386.

87. Breugel van H.H.F.I., Dop Bar P.R. Power density and exposure time of He-Ne-laser irradiation are more important than total energy dose in photobiomodulation of human fibroblasts in vitro // Laserr Surg. Med. -1992. Vol. 12. - P. 528-537.

88. Breugel van H.H.F.I., Engels C., Bar P.R. Mechanism of action in the laser induced photobiomodulation depend on the wavelength of the laser // Lasers Surg. Med. 1993. -Suppl. 5, № 9 (abstr. 36).

89. Cammarata F., Wautelet M. Medical lasers and laser-tissie interactions //Phys. Educ. 1999. -Vol. 34, №3, P. 156-161.

90. Campbell J.C., Jones K.W. The in vitro development of lens from cornea of larval Xenopus laevis // Development Biology. 1968. - Vol. 17, P. 1-15.

91. Clayton R. M. Problems of differentiation in the vertebrate lens // Current Topics in Developmental Biology. 1970. - Vol. 5. P. 115-180.

92. Clever U. Regulation of chromosome function // Annual Review of Genetics. 1968. - Vol. 2. P. 11-30.

93. Gordon S.A., Surrey K. Red and far-red light action on oxidative phosphorylation // Radiat. Res. 1960. - Vol. 12. - P. 325-339.

94. Grobstein C. Differentiation of vertebrate cells // The Cell, ed. Brachet J. and Mirsky A., New York, Academic Press, 1959. - Vol. 1, P. 437496.

95. Ham A. W. Histology, 6th ed. London: Pitman, 1969.

96. Hartmann KM. Action spectroscopy // W. Hoppe, W. Lohmann, H. Marke, H. Ziegler (Eds.). The Biophysics, ch. 3.2.7, 1983. P. 115-144.

97. Heling W., Ruqi L. Ичуань сюэбао. Acta gent. Sin. - 1985. - Vol. 12, №2. - p.132.

98. Herbert K.E., Bhusate L.L, Scott D.L. et al. Effect of laser light at 820 nm on adenosine nucleotide levels in human lymphocytes // Lasers Life Sci. 1989. - Vol. 3. - P. 37-46.

99. Kalo M, Shinizawa K, Yoshikawa S. Cytochrome oxidase is a possible photoreceptor in mitochondria // Photobiochem. Photobiophys. 1991. -Vol. 2.-P. 263-69.

100. Юб.Каги T.I. Effects of visible radiation on cultured cells // Photochem. Photobiol. -1990. Vol. 52. - P. 1089-1099.

101. Karu T.I. Activation of metabolism of nonphotosynthesizing microorganisms with monochromatic visible (laser) light: a critical review // Lasers Life Sci. 19966. - Vol. 7. -P. 11-34.

102. Karu T.I. Derepression of the genome after irradiation of human lymphocytes with He-Ne-laser // Lasers Therapy. 1992. - Vol. 4. - P. 5-24.

103. Karu T.I. Effects of visible (laser) radiation on cultured cells // S. Martelluci, A.N. Chester (Eds.), Laser Systems for Photobiology and Photomedicine, Plenum Press. -New York, 1991a. P. 89-113.

104. Karu T.I. Molecular mechanism of the therapeutic effect of low-intensity laser radiation // Lasers Life Sci. 1988. - Vol. 2. - P. 53-74.

105. Karu T.I. Photobiological fundamentals of low-power laser therapy // IEEE J. Quantum Electron. 1987. - QE-23. - P. 1703-1717.

106. Karu T.I. Photobiology of low-power laser effects // Health Phys. -1989. Vol. 56. -P. 691-704.

107. Karu T.I. Primary and secondary mechanisms of action of visible-to-near IR radiation on cells // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1999. -Vol. 49.-P. 1-17.

108. Karu T.I. Stimulation of metabolic processes by low-intensity visible light: a scientific basis for biostimulation // M. Wolbarsht (Ed.). Laser Application in Biology and Medicine. Vol. 5. Plenum Press: New York, 19916.-P. 1-47.

109. Karu T.I., Pyatibrat L., Kalendo G. Irradiation with He-Ne-laser increases ATP level in cells cultivated in vitro // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1995. - Vol. 27. - P. 219-223.

110. Kitzes M, Twiggs G, Berns M. Alteration of membrane electrical activity in rat myocardial cells following selective laser microbeam irradiation // J. Cell Physiol. 1977. -Vol. 93. - P. 99-104.

111. Knox W. E., Greengard О., The regulation of some enzymes of nitrogen metabolism an introduction to enzyme physiology // Advances in Enzyme Regulation. - 1965. - Vol. 3. - P.247-313.

112. Lehmann M. Biotest-Standt und Entwicklung: Mutagenitat systeme. // Schriftenr. Ver. Wasser-, Boden-, und Lufthyg. 1984. - №57. - S. 119-126.

113. Letokhov V.S. Effects of transient local heating of spatially and spectrally heterogeneous biotissue by short laser pulses // II Nuovo Cimento D. 1991. - Vol. 13. - P. 939-948.

114. Letokhov V.S. Some future trends in laser biomedicine // Biomedical Optical Instrumentation and Laser-Assisted Biochemistry. Verga-Scheggi A.M., Martellucci S., Chester A.N„ Pratesi R. / eds. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht. 1996. - P. 3-32.

115. Lewin В. M. The Molecular Basis of Gene Expression. London: Wiley-Interscience, 1970.

116. Loevschall H., Arenholdt-Bindslev D. Low level laser therapy effect on mitochondrial rhodamine 123 uptake in human oral fibroblasts // Laser Therapy. 1994. - Vol. 6. - P. 30-31.

117. Mann I. The development of the human eye. London: Brit. Med. Ass., 1949.

118. Manteifel V., Bakeeva L., Karu T. Ultrastructural changes in chondriome of human lymphocytes after irradiation with He-Ne-laser: appearance of giant mitochondria // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. -1997. Vol. 38.-P. 25-30.

119. Mminoto Y., Arai Т., KikwM M. et al. Effect of low-intensity argon laser irradiation on mitochondrial respiration // Lasers Surg. Med. -1994.-Vol. 15.-P. 191-199.

120. Murrell A.C., Francis M.J.О., Bromley L. Modulation of fibroblast proliferation by oxygen free radicals // Biochem. J. 1990. - Vol. 265. -P. 659-665.

121. Morgan Т. H., Embryology and Genetics. New York: Columbia University Press, 1934.

122. Needham J., Biochemistry and Morphogenesis. Cambridge: University Press, 1942.

123. Nicholls P., Elliot W. The cytochromes // Jacobs A., Worwood M. (Eds.), Iron Biochemistry and Medicine. New York: Academic Press, 1974.-P. 221-272.

124. Ohshiro Т., Calderhead R.G. Low level laser terapy. Chichister, New York, 1988.

125. Okada T. S., Eguchi G., Takeichi M., The expression of differentiation by chicken lens epithelium in in vitro cell culture // Development, Growth and Differentiation. 1971. - Vol. 13. - P. 323-336.

126. Olson J.L., Schimmerling W., Tobias C.A Laser action spectrum of reduced excitability in nerve cells // Brain Res. 1981. - Vol. 204. - P. 436-440.

127. Passarella S., Ostuni A, Atlante A, Quagliariello E. Increase in the ADP/ATP exchange in the rat liver mitochondria irradiated in vitro by He-Ne-laser // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1988. - Vol. 156. -P. 978-986.

128. Passarella S., Perlino E., Quagliariello E et al. Evidence of changes induced by He-Ne-laser irradiation in the biochemical properties of rat liver mitochondria // Bioelectrochem. Bioenerg. 1983. - Vol. 10. - P. 185-198.

129. Pastors D., Petragallo V.A, Greco M. et al. The effect of He-Ne-laser light on the mitochondrial cytochrome-c-oxidase // Galletti G.,

130. Bolognani L., Ussia G. (Eds.). Laser Application in Medicine and Surgery, Monduzzi Editore. Bologna, 1992. - P. 259-263.

131. Pearce T.L., Zwaan I. A light and electron microscopic study of cell behavior and microtubules in the chicken lens using col-cemid // Journal of Embryology and Experimental Morphology. 1970. - Vol. 23. - P. 491-507.

132. Platlgorsky J., Webster H. de F., Craig S.P. Protein synthesis and ultrastructure during the formation of embryonic chick lens fibers in vivo and in vitro // Developmental Biology. 1972. - Vol. 27. - P. 176189.

133. Rounds D., Chamberlain E., Okogaki T. Laser irradiation of tissue cultures // Ann NY Acad. Sci. 1971. - Vol. 122. - P. 713-727.

134. Rudkin G. Т., Corlette S. L., Disproportionate synthesis of DNA in a polytene chromosome region // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1957. - Vol. 43, - P. 964968.

135. Salet C., Moreno G., Vinzens F. A study of beating frequency of a single myocardial cell. III. Laser microirradiation of mitochondria in the presence of KCN or ATP // Exp. Cell Res. 1979. - Vol. 120. - P. 2529.

136. Sargent J. R. Protein Metabolism in Animal Cells, Oxford, Black-well, 1973.

137. Schroeder Т.Е. Neurulation in Xenopus laevis. An analysis and model based upon light and electron microscopy // Journal of Embryology and Experimental Morphology. 1970. - Vol. 23. - P. 427-462.

138. Scott R.B., Bell E. Protein synthesis during development; control through messenger RNA // Science. 1964. - №145. - P. 711-714.

139. Smith K.S. The photobiological basis of low-level laser radiation therapy // Laser Therapy. 1991. - Vol. 3. - P. 19-25.

140. Spiegelman S. Differentiation as the controlled production of unique enzymatic patterns // Symposia of the Society for Experimental Biology.- 1948.-Vol. 2.-P. 286-325.

141. Stedman E., Stedman E. Cell specificity of histones // Nature. -1950. -№166. -P. 780-781.

142. Stephens R. E. Reassociation of microtubule protein // Journal of Molecular Biology. 1968. - Vol. 33. - P. 517-519.

143. Thorp F. K., Dorfman A. Differentiation of connective tissue // Current Topics in Developmental Biology. 1967. - Vol. 2. - P. 151-190.

144. Tillney L. G., The assembly of microtubules and their role in the development of cell form // Developmental Biology. supplement 2. -1968.-P. 63-102.

145. Tiphlova О., Кат Т. Action of low-intensity laser radiation on Escherichia coli, CRC Crit // Rev. Biomed. Eng. 1991a. - Vol. 18. -P. 387-412.

146. Tiphlova О., Кат Т. Dependence of Escherichia coli growth rate on irradiation with He-Ne-laser and growth substrates // Lasers Life Sci. -19916.-Vol. 4.-P. 161-166.

147. Truman D.E.S., Brown A.G., Rao K.V. Estimation of the molecular weights of chick P- and 6-crystaIIins and their subunits by gel filtration // Experimental Eye Research. 1971. - Vol. 12. - P. 304-310.

148. Verkhovsky M.I., Morgan J.E., Wikstron M. Redox transitions between oxygen intermediates in cytochrome-c-oxidase // Proc. Acad. Sci. USA.- 1996. Vol. 93. -P.12235-12339.

149. Watson J.D. Molecular Biology of the Gene, 2nd ed., New York: Benjamin, 1970.

150. Weber R., Boell E.J. Enzyme patterns in isolated mitochondria from embryonic and larval tissue of Xenopus // Developmental Biology. -1962.-Vol. 4, P. 452-472.

151. Wilde C.E. The differentiation of vertebrate pigment cells // Advances in Morphogenesis. -1961,- Vol. 1. P. 267-300.

152. Yaffe D. Cellular aspects of muscle differentiation in vitro // Current Topics in Developmental Biology. 1969. - Vol. 4. - P. 37-77.

153. Yu W., Nairn J., McGowan M. el al. Photo-modulaton of oxidative metabolism and electron chain enzymes in rat liver mitochondria // Photochem. Photobiol. 1997. - Vol. 66. -P. 866-871г №331 ~ Ж-с3