Медико-биологический
информационный портал
для специалистов
 
БИОМЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ Medline.ru

СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА:
Физико-химическая биология

Клиническая медицина

Профилактическая медицина

Медико-биологические науки


АРХИВ:

Фундаментальные исследования

Организация здравохраниения

История медицины и биологии



Последние публикации

Поиск публикаций

Articles

Архив :  2000 г.  2001 г.  2002 г. 
               2003 г.  2004 г.  2005 г. 
               2006 г.  2007 г.  2008 г. 
               2009 г.  2010 г.  2011 г. 
               2012 г.  2013 г.  2014 г. 
               2015 г.  2016 г. 

Редакционная информация:
        Опубликовать статью
        Наша статистика


 РЕДАКЦИЯ:
Главный редактор

Заместители главного редактора

Члены редколлегии
Специализированные редколлегии


 УЧРЕДИТЕЛИ:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
"Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства"
(ФГБУН ИТ ФМБА России)

Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.

ООО "ИЦ КОМКОН".




Адрес редакции и реквизиты

199406, Санкт-Петербург, ул.Гаванская, д. 49, корп.2

ISSN 1999-6314

Российская поисковая система
Искать: 


ТОМ 5, СТ. 84 (стр. 246-247) // Июнь 2004

ХИМИЧЕСКИ ИНЕРТНЫЕ ПЕРФТОРУГЛЕРОДЫ ПОВЫШАЮТ ВЫЖИВАЕМОСТЬ И УСКОРЯЮТ РАЗВИТИЕ ГИДРОБИОНТОВ

Н.В.Шевлякова 1, А.Я.Чижов 2,
Е.И.Маевский 2, А.Р.Лозовский 1, К.Б.Асланиди 3

1ФГУП НПЦ по осетроводству "БИОС", Астрахань,
2Университет дружбы народов, Москва,
3Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино


Полностью фторированные органические соединения (ПФОС), будучи чрезвычайно химически и метаболически стабильными [1], нашли широкое применение в биологии и медицине в силу своей высокой способности растворять различные газы, в частности кислород и углекислый газ [2]. Благодаря работам отечественных биофизиков было обнаружено, что ПФОС обладают биологической активностью, не зависящей от их газотранспортных свойств [2]. В частности, липофильные ПФОС, растворяясь в мембранах клеток и взаимодействуя с гидрофобными участками полиферментных комплексов, модифицируют их функциональную активность. Это проявляется в изменении мембран эритроцитов, активности первого комплекса дыхательной цепи митохондрий, индукции цитохрома Р-450 по фенобарбитальному типу и торможению продукции активных форм кислорода активированными лейкоцитами. Кроме того, ПФОС и их эмульсии обладают выраженными сорбционными свойствами [3]. Однако до последнего времени физиологические эффекты ПФОС связывают прежде всего с их газотранспортными свойствами, а все иные виды активности считают второстепенными и малозначащими.

В настоящем исследовании представлены данные, согласно которым негазотранспортные свойства ПФОС могут играть первую роль, возможно даже более важную, чем их способность переносить кислород и углекислый газ. Изначально данная работа предпринималась с целью использования газотранспортных свойств ПФОС для решения проблемы сохранения жизнеспособных эмбрионов, личинок, а также молоди редких и особо ценных видов рыб во время транспортировки в герметичных емкостях. Транспортировку рыб моделировали следующим образом: эмбрионы, личинки или молодь осетровых рыб помещали в герметично закрывающиеся емкости, содержащие в равных объемах воздух и воду, обогащенную в течение 5-минутного продувания чистым кислородом. В опытных группах часть воздуха замещали перфторуглеродами, оставляя тот же объем воды. Замкнутые емкости с гидробионтами в течение 24-48 часов встряхивались на <качелях> с частотой 0,2 Гц при амплитуде размаха коромысла 7-8 см. Использовали следующие перфторорганические соединения: перфторпропилциклогексан (ПФПЦГ), перфтор-пара-метилтретбутилциклогексан (ПФПМТБЦГ), перфтор-декалин (ПФД) и перфтрортрибутиламин (ПФТБА).

В стандартных условиях (в присутствии обогащенных кислородом воздуха и воды) все личинки погибли через 27 часов (n=200). Внесение в пакет 10 объемных % (об.%) ПФД продлевало жизнь личинкам осетра до 49 часов (n=200, p< 0.01), (рис.1).

Рис.1. Влияние перфтордекалина (ПФД) на продолжительность жизни личинок и молоди русского осетра

Молодь русского осетра (при плотности посадки 15 шт на литр и средней массе особей 1,2 г) в стандартном пакете выживала не более 44 часов, тогда как в присутствии ПФД - 84 часа (p< 0.01), (рис.1).

Особое внимание привлекало влияние ПФОС на эмбрионы, поскольку было известно, что эмульсии ПФОС могут обладать тератогенным и эмбриотоксическим действием [2].

Эмбрионы стерляди выдерживали в стандартном пакете по 1000 шт. в каждой группе. При выдерживании эмбрионов в стандартных условиях на 32-й стадии развития наблюдалось торможение развития эмбрионов: через сутки они достигли только 33-й стадии. Внесение в пакет ПФД от 10 до 40 об.% способствовало развитию эмбрионов до 34-й стадии. Далее зародышей инкубировали в чашках Петри в течение 2 суток. Оказалось, что контакт с ПФД повлиял и на последующее развитие эмбрионов в открытых емкостях: уменьшалась гибель эмбрионов и увеличивалось количество выклюнувшихся личинок. Этот эффект отмечен уже при добавлении в пакет 10 об.% ПФД, а максимальный - в присутствии 20 об.% ПФД. Морфологическую оценку предличинок проводили по 17 показателям [4]. Никаких уродств и аномалий развития после контакта эмбрионов с ПФД не обнаружено. Выявлена лишь тенденция к увеличению отдельных показателей по сравнению с контролем. Так, при сравнении группы с 40 об.% перфторуглерода и без него обнаружено увеличение общей длины тела на 9,5%, длины тела на 9,7%, длины туловища на 12,4% и высоты головы на 37,6%. Отмечено достоверное увеличение наибольшей высоты тела (на 11,4%) и длины головы (на 21%) в тех группах, где содержание ПФД в воде было максимальным. Существенно, что контакт эмбрионов с перфторуглеродом ускорил последующее развитие предличинок.

В следующей серии 1000 эмбрионов русского осетра, находящихся на 21-й стадии развития, помещали в закрытую емкость и выдерживали в ней в течение 2 суток. Как показано, на рис.2, в контрольных емкостях через двое суток только 2% эмбрионов достигали 26 стадии, остальные 98% оставались на 25-й стадии развития. При этом у 20 % эмбрионов были обнаружены нарушения развития в виде загиба хвоста. В присутствии перфтордекалина 60% эмбрионов достигали 30 стадии развития, 15% - 29 стадии, 10% - 28 стадии, 3% - 26 стадии, 8% - 27 стадии, 4% - 25 стадии развития.

Рис.2. Влияние перфтордекалина (ПФД) на развитие эмбрионов русского осетра

Каковы причины обнаруженных эффектов перфторуглеродов? - Едва ли положительный эффект ПФД связан с улучшением газообмена, так как в герметичных пакетах замена им части воздуха приводила лишь к уменьшению суммарной газовой емкости содержимого.

Прямое измерение содержания кислорода, углекислого газа и аммиака в водной среде не выявило в течение 2 суток существенных различий этих параметров между стандартными и содержащими 40 об% перфторуглерода пакетами при выдерживании зародышей гибрида белуга/бестер. При этом зародыши (n=700) на 15-й стадии развития были помещены в герметичные емкости с долей ПФД 40 об.%. В отсутствии ПФД через двое суток все эмбрионы контрольной группы погибли. При наличии ПФД только 10% икры было мертвой, 13% достигли 16-й стадии и 77% - 20-й стадии эмбрионального развития.

За время инкубации в равной степени, более чем в 2 раза, снизилось содержание кислорода, значительно увеличилась концентрация диоксида углерода, превысив уровень ПДК (10 мг/л), содержание ионов аммония оказалось в 4-4,5 раза выше ПДК (0,5 мг/л). При этом содержание нитритов также превысило ПДК (0,08 мг/л), особенно значимо в присутствии ПФД. Количество нитратов достигало 0,32 и 0,35 мг/л в контроле и с ПФД соответственно (ПДК 1,0 мг/л). Закисление водной фазы было одинаковым: рН снизилось с 8,0 до 7.2 и 7,3 в контроле и в опыте соответственно (ПДК 7,0). Таким образом, присутствие ПФД не улучшило ни один из измеряемых показателей газового режима и не повлияло на накопление азотсодержащих продуктов метаболизма.

Для проверки возможного мембранотропного действия ПФОС были выполнены исследования с тремя липофильными перфтонруглеродами, имеющими существенные различия в химической структуре: перфторпропилциклогексаном (ПФПЦГ), перфтор-пара-метилтретбутилциклогексаном (ПФПМТБЦГ), перфтордекалином (ПФД), а также с нелипофильным перфторированным третичным амином - перфтортрибутиламином (ПФТБА). Следует отметить, что наряду с относительно высокой липофильностью, взятые перфторуглероды обладают большей по сравнению с перфторированным третичным амином - ПФТБА способностью растворяться - диффундировать в водной среде [5]. Это происходит, очевидно, вследствие более высокого давления паров. Так, ПФТБА имеет в 6 раз меньшую величину давления пара, в 2 раза более высокую критическую температуру растворения в гексане и в 15 раз хуже растворяется в воде, чем ПФД. Причем у этих соединений почти одинаковая газовая емкость: по кислороду и углекислому газу емкость ПФТБА составляет 96% от газовой емкости ПФД.

Сравнительное исследование проводили на личинках русского осетра (10 шт. по 260 мг) при добавлении в воду 10 и 15 об.% ПФОС. Продолжительность жизни личинок в опытных группах с добавлением липофильных перфторуглеродов значительно превосходила таковую в контрольных и возрастала в соответствии с долей ПФОС (рис.3).

Рис.3. Выживаемость личинок русского осетра при использовании различных перфторорганических соединений (ПФОС)

При использовании липофобного ПФТБА срок жизни личинок не увеличился. Отсюда можно сделать вывод, что главной причиной обнаруженного протективного эффекта является взаимодейтсвие ПФОС с биологическими структурами, а не газовая емкость ПФОС. Реализация этого взаимодействия обусловлена скорее всего прямым контактом ПФОС с гидробионтами и, по-видимому, способностью перфторуглеродов диффундировать в воду, что важно для личинок и молоди, дышащих через жабры.

Литература.

1. Riess I. G., Sharma С.Р., Szycher М., (eds,) // Blood Compatible Materials and Devices', Lancaster-Basel. Technomic Publishing Co., INC. 1991. V. 3. Р. 87-93.

2. Г.Р.Иваницкий / Биофизика на пороге нового тысячелетия: перфторуглеродные среды и газотранспортные кровезаменители // Биофизика. 2001. 46. ©1. С.5-33.

3. Терешина Е.В., Афонин Н.И. Особенности взаимодействия частиц эмульсий перфторсоединений с липидами в процессе циркуляции в кровеносном русле // Хим. - фарм. журнал. 1994. ©8. С. 9-13.

4. Ланге Н.О., Дмитриева Е.Н. Методика эколого-морфологических исследований развития молоди. - В кн.: Исследования размножения и развития рыб. - М., 1981. С. 67-84.

5. Kabalnov A.S., Makarov K.N., Shchukin E.D. Stability of perfluoroalkyl halide emulsions // Colloid and Surface. 1992. Vol.62. P. 101-104.


Страница вверх
Свидетельство о регистрации сетевого электронного научного издания N 077 от 29.11.2006
Журнал основан 16 ноября 2000г.
Выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций
(c) Перепечатка материалов сайта Medline.Ru возможна только с письменного разрешения редакции

Размещение рекламы

Rambler's Top100