Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Медицинские науки
Токсикология

Диссертационная работа:

Богачева, Александра Сергеевна. Чувствительность цианобактерий к токсическому действию солей тяжёлых металлов : диссертация ... кандидата биологических наук : 14.03.04 / Богачева Александра Сергеевна; [Место защиты: Ин-т токсикологии].- Санкт-Петербург, 2011.- 139 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-3/187

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность. Проблема поиска адекватных экспериментальных моделей с минимальным использованием теплокровных лабораторных животных по этическим и экономическим причинам в последние годы приобрела особую актуальность (Каспаров А.А. и др., 2008; Другов Ю.С., Родин А.А., 2009; Полозова Е.В. и др., 2009).

В современных условиях в токсикологии существует достаточно большой выбор альтернативных методов исследования для оценки токсичности широкого спектра химических веществ и биообъектов. Так, при анализе загрязнённости водоёмов, помимо простейших, принято использовать водоросли, биолюминесцентные бактерии и водных беспозвоночных - ракообразных (чаще всего ветвистоусых рачков, Daphnia magna), рыб, которые широко применяются для токсиколого-гигиенического нормирования водных источников различного назначения (Еськов А.П. и др., 2003; Евсеева Т.И. и др., 2007).

Цианобактерии являются уникальными представителями мира микроорганизмов. Заселяя почти все освещаемые места обитания, обладая пластичным метаболизмом, они в настоящее время являются удобными модельными объектами для изучения целого ряда биологических процессов, таких как фотосинтез, азотфиксация, адаптация к изменяющимся условиям окружающей среды (Герасименко Л.М., Ушатинская Г.Т., 2002; Гусев М.В. и др., 2003). Благодаря короткому циклу их развития можно проследить на нескольких поколениях действие экстремальных факторов окружающей среды (Емцев В.Т. и др., 2005).

Одним из малоизученных, с точки зрения чувствительности к экотоксикантам, классов цианобактерий являются Synechocystis sp.

Тяжелые металлы относятся к наиболее широко распространенным поллютантам водной и почвенной среды (Будников Г.К. 1998; Луковникова Л.В. и др., 2004; Rai et al., 1990). Они составляют значительную долю загрязнителей окружающей среды и по токсичности занимают второе место после пестицидов. Однажды попав в биогеохимический цикл, они крайне редко и медленно покидают его (Никаноров А.М., Жулидов А.В., 1991; Онищенко Г.Г. и др., 2002; Шилов В.В. и др., 2010).

Параметры токсикометрии и механизмы токсического действия тяжелых металлов в экспериментальных исследованиях с использованием микроорганизмов изучены недостаточно.

Известно, что физиологические реакции микроорганизмов во многом зависят от таких параметров окружающей среды, как температура и освещенность. Данные о токсичности химических веществ для микроорганизмов при изменении этих параметров окружающей среды практически отсутствуют.

Цель исследования – оценить возможность использования цианобактерий Synechocystis sp. в качестве тест-объекта для оценки токсичности ксенобиотиков на примере солей тяжёлых металлов.

Достижение поставленной цели планировалось путем решения следующих задач:

1. Определить параметры токсичности солей тяжелых металлов (AgNO3; 3CdSO48H2O; Hg(CH3COO)2; CuSO45H2O) для разных штаммов цианобактерий CALU 713 и РСС 6803 при оптимальных условиях среды обитания в динамике.

2. Исследовать влияние различных сочетаний температуры и освещенности среды обитания на параметры токсичности тяжёлых металлов для цианобактерии.

3. Оценить морфологические изменения цианобактерий в присутствии солей тяжёлых металлов.

4. Выявить наиболее чувствительный к токсическому действию солей тяжелых металлов штамм цианобактерий для использования в экспериментальной токсикологии.

Научная новизна. Впервые получены данные о параметрах токсичности солей тяжёлых металлов для цианобактерий Synechocystis sp. CALU 713 и РСС 6803. Показано, что изменения световых и температурных условий модифицируют чувствительность цианобактерий к токсическому действию солей тяжелых металлов. Снижение температуры и освещенности в разной степени усиливает токсический эффект солей тяжелых металлов.

Установлено, что морфологические изменения цианобактерий, вызванные токсическим действием солей тяжелых металлов, носят неспецифический характер, независимо от штамма и вида исследованного токсиканта, проявляются изменением формы и размеров, в том числе, делящихся клеток. На ультраструктурном уровне морфологические изменения представлены изменением толщины и целостности пептидогликанового слоя клеточной стенки; повреждением внутриклеточных органелл, имеющих отношение в основном к энергетическому обмену.

Наиболее чувствительным к токсическому действию солей тяжелых металлов и, соответственно, подходящим для использования в экспериментальной токсикологии является штамм Synechocystis sp. CALU 713. Для этого штамма токсичность металлов убывает в следующей последовательности (Hg > Cd > Ag > Cu), для штамма Synechocystis sp. РСС 6803 (Ag > Hg > Cd > Cu).

Практическая значимость. Обоснована целесообразность использования цианобактерий Synechocystis sp. CALU 713 и РСС 6803 для оценки степени загрязнённости водных объектов солями тяжёлых металлов. В результате проведённых исследований получены параметры токсичности солей тяжёлых металлов (AgNO3; 3CdSO48H2O; Hg(CH3COO)2; CuSO45H2O) для двух штаммов цианобактерий Synechocystis sp. В этих условиях выявлены морфологические изменения поверхности и ультраструктуры изменений клеток Synechocystis sp. Полученные результаты могут использоваться в научно-исследовательских и практических работах в области экологической токсикологии и в скрининговых исследованиях токсичности химических веществ.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Цианобактерии Synechocystis sp. штаммов CALU 713 и РСС 6803 чувствительны к токсическому действию тяжёлых металлов. Токсичность определяется дозозависимым эффектом снижения скорости роста цианобактерий в инкубационной среде на водной основе. Параметры токсичности существенно зависят от условий температуры и освещённости.

  2. Токсическое действие солей тяжёлых металлов характеризуется морфологическими изменениями формы и размеров клеток, клеточных мембран, нуклеоплазмы и содержащихся в ней рибосом, фотосинтетических органелл – тилакоидов.

Реализация работы. Материалы диссертационного исследования используются в научной работе отдела клинической токсикологии НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе при оценке токсичности биосред больных с острыми отравлениями для определения уровня эндотоксемии; в учебном процессе кафедры общей и клинической токсикологии, кафедры микробиологии и микологии и кафедры медицинской экологии и эпидемиологии ГОУ ДПО СПб МАПО, а также в научно-практической деятельности Территориального управления Роспотребнадзора по городу Санкт-Петербургу. По теме данной диссертации подготовлено два учебных пособия.

Апробация работы. Материалы настоящего исследования представлены на: международном экологическом форуме (г. Санкт-Петербург, 29 июня – 2 июля 2003г.); на ХХХIХ научной конференции “Хлопинские чтения” – “Здоровье населения в современной среде обитания” (г. Санкт-Петербург, 2006г.); на ХХХХIII научной конференции “Хлопинские чтения” – “Чрезвычайные ситуации: организационные, экологические и эпидемиологические проблемы” (г. Санкт-Петербург, 2010г.); на юбилейной научно-практической конференции молодых учёных “Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины” (г. Санкт-Петербург, 22 апреля 2010г.); на Российской научной конференции с международным участием “Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии” (г. Санкт-Петербург, 19-20 мая 2011).

Связь темы диссертации с плановой тематикой научно-исследовательской работы учреждения. Исследование выполнялось в соответствии с плановой тематикой научно-исследовательских работ ГОУ ДПО СПбМАПО в 2006 – 1010 гг.(тема «Исследование эффективности современных методов диагностики и лечения отравлений», разделы «Мониторинг обращения потенциально-опасных химических веществ на территории Санкт-Петербурга» и «Изучение ультраструктурных механизмов токсичности тяжёлых металлов»).

Личное участие автора. Автор принимал личное участие в планировании, организации и выполнении исследований, проводил регистрацию и оценку результатов, статистическую обработку, обобщение и анализ полученных данных.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 138 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания методик исследования, двух глав результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и практических рекомендаций. Диссертация содержит 17 таблиц, иллюстрирована 15 рисунками. Список использованной литературы включает 187 источников, из которых 84 отечественных, 103 зарубежных.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net