CC BY
44
УДК 57.044:574.2
Плотникова О.М., Иванова А.Ю., Каминская А.С. Курганский государственный университет, Курган
биохимические показатели живых организмов как маркеры загрязненияокружающейсреды
Аннотация. Показано, что для оценки токсичности загрязнении окружающей среды метил-фосфонатами и моноатаноламином, входящими в состав битумно-солевых масс после уничтожения фосфорорганических отравляющих веществ, и гербицидом глифосатом можно использовать изменение активности аминотрансфераз крови теплокровных животных и пигментного состава высших растений.
Ключевые слова: метилфосфоновая кислота, моноэтаноламин, глифосат, лабораторные мыши, аминотрансферазы, пигменты растений.
Plotnikova O.M., Ivanova A.Y., Kaminskaya A.S. Kurgan State University, Kurgan
biochemical indicators of living organisms as markers of environmental pollution
Abstract. It is shown that for the toxicity assessment of environmental pollution by methylphosphonates and monoethanolamines, being a part of bitumen-salt masses after the destruction of organophosphorus agents, and herbicide with glyphosate one can use the change of the activity of blood aminotransferases of warm-blooded animals and the pigment composition of higher plants.
Keywords: methylphosphonic acid, monoethanolamine, glyphosate, laboratory mice, aminotransferases, plant pigments
Введение
Контроль качества окружающей среды в настоящее время проводится в основном химико-аналитическими методами, позволяющими определять индивидуальные вещества при довольно высоких концентрациях, и методами биотестир-вания, позволяющими лишь констатировать факт биотоксичности. Эти методы не отвечают на вопрос, каково действие на живые организмы токсичных веществ при низких концентрациях, которые не могут быть зафиксированы традиционными химико-аналитическими исследованиями. В связи с этим изучение адаптации организма к изменяющимся условиям окружающей среды на уровне биохимических реакций особенно интересно, так как это позволяет более детально рассмотреть влияние антропогенного фактора на биосферу. Наиболее информативными для человека являются биоиндикаторы - теплокровные
организмы и растения на уровне их биохимических показателей, с помощью которых можно оценить влияние низких концентраций загрязняющих веществ окружающей среды на ранних стадиях воздействия.
Эти вопросы весьма актуальны и социально значимы для Курганской области. Во-первых, в связи с необходимостью контроля качества окружающей среды в районе полигона битумно-соле-вых масс (БСМ), включающих продукты деструкции отравляющих веществ химического оружия, складированных в Щучанском районе. Во-вторых, в связи с необходимостью контролировать последствия действия гербицидов, содержащих глифосат, повсеместно использующихся в настоящее время при выращивании сельскохозяйственной продукции в Курганской области.
Вещества битумно-солевых масс и глифосат являются веществами антропогенного характера и являются ксенобиотиками специфического строения с фосфор-углеродной связью. В качестве основных продуктов миграции из битумно-со-левых масс при уничтожении, например, зарина фигурируют моноэтаноламин и изопропиловые эфиры метилфосфоновой кислоты [8]. В литературе весьма скудно представлены сведения о процессах вымывания из БСМ нелетучих водорастворимых компонентов и степени их токсичности [9]. Между тем выделяющиеся из БСМ продукты в случае вымывания их грунтовыми водами из мест захоронения БСМ могут интегрально оказаться токсичными для теплокровных организмов.
Результаты проведенного нами исследования свидетельствовали о том, что при длительном соприкосновении битумно-солевых масс с водой процесс вымывания водорастворимых компонентов БСМ в водную среду возможен. Кроме того, образовавшиеся водные растворы обладали значительной острой токсичностью для млекопитающих [16]. Возможность вымывания водой из битумно-солевых масс остаточных количеств токсичных продуктов указывает на необходимость контроля их надлежащего хранения.
Другим распространенным ксенобиотиком в настоящее время является глифосат, действующие вещество гербицидов «Раундап», «Ураган», «Торнадо». Воздействие глифосата на живые организмы противоречивы, а его производство изначально было лоббировано американской фирмой производителем «Монсанто». На основании собственных данных о низкой токсичности глифосата «Монсанто» начала многотоннажное производство глифосата и его распространение по всему миру.
Однако повсеместное применение глифосата в течение десятилетий показало, что он способен снижать активность детоксицирующих ферментов печени [20], может проявлять антихолинэстераз-ную активность [22], а при длительном воздействии - мутагенность [21]. Глифосат, хотя и устойчивое соединение, но при попадании в почву с
67
течением времени постепенно распадается с образованием еще более устойчивого метаболита из группы фосфонатов - аминометилфосфоновой кислоты ^Н2СН2Р03Н2), которую обнаруживали в зерновых, выращенных на полях через год после обработки глифосатом [19].
Полученные нами данные позволили предположить, что такие фосфонаты, как глифосат, воздействуют на гомеостаз и общее состояние теплокровных организмов: в достаточно высоких концентрациях приводят к снижению интенсивности процессов перекисного окисления, а в низких концентрациях - к увеличению интенсивности этих реакций для белковых молекул, что служит защитой для мембран клеток [15].
Эти факты указали на необходимость и возможность выявления биохимических показателей -маркеров, с помощью которых можно по возможности максимально просто оценить влияние загрязнения на биологические объекты. Это имеет важность с точки зрения безопасности для всех опасных химических производств и загрязненных территорий независимо от их места нахождения, а также чрезвычайно важную социальную значимость.
Итак, целью исследования было обобщение ранее полученных экспериментальных данных и проведение дополнительных исследований для выявления наиболее информативных биохимических показателей живых организмов для их дальнейшего использования с целью оценки возможного влияния содержащихся в битумно-солевых массах метилфосфонатов и моноэтаноламина и повсеместно использующегося при выращивании сельскохозяйственной продукции гербицида гли-фосата на жизнедеятельность организма.
1 Объекты исследования
1.1 Характеристика веществ, взятых для изучения их токсичности
Метилфосфоновая кислота и моноэтанола-мин - вещества битумных масс после уничтожения фосфорорганических отравляющих веществ. Основными продуктами детоксикации зарина согласно паспорту отхода битумно-солевой массы являются кальциевые соли метилфосфоновой кислоты и ее кислого эфира, диизопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты, фторид кальция, аминоэтилизопропил-метилфосфонат, зарин в количестве менее 1х10-8% и битум (до 97,5%).
Метилфосфоновая кислота (МФК, СН3РО(ОН)2) содержит малополярную фосфор-углеродную связь, отличающуюся особой устойчивостью к гидролизу и термическому расщеплению, но она способна к гомолитическому разрыву по радикальному механизму [12], поэтому может стать источником устойчивых свободных радикалов, которые приводят к активации антиоксидант-ной системы и негативно сказываются на функционировании обменных процессов организмов животных и растений. Эфиры МФК в природных 68
средах постепенно превращаются в саму МФК и ее соли, которые достаточно устойчивы и поэтому могут быть использованы в качестве маркера загрязнения окружающей среды.
Моноэтаноламин (МЭА, НО-СН2СН2^Н2) является р-этаноламином, поэтому сочетает в себе свойства первичных спиртов и первичных аминов, т.е. может образовывать водородные связи, проявлять кислотные свойства, быть эффективным нуклеофилом, а также образовывать соли различного состава. Его производное ацетилхолин выполняет в организмах теплокровных важнейшую функцию нейромедиатора. Моноэтаноламин широко используется человеком - применяется в процессах очистки технологических кислых газов на предприятиях нефтеперерабатывающей, газодобывающей и химической отраслей промышленности, используется как сырье для получения эмульгаторов, диспергаторов, стабилизаторов пен, моющих и чистящих средств, шампуней и др.
Гербицид глифосат или ^(фосфонометил)-глицин (Н00С-СН^НСН2-Р03Н2) можно рассматривать как производное метилфосфоновой кислоты и аминоуксусной кислоты или глицина, т.е. характеризуется наличием фосфоновой, карбоксильной и аминогруппы, за счет которых глифосат в почвах может достаточно прочно связываться с ионами тяжелых металлов, образуя комплексные соединения хелатного типа. Именно поэтому в растения глифосат проникает в основном через листья и очень незначительно через корни.
Известно, что глифосат в виде солей является достаточно стойким соединением. Кроме того, связывание глифосата в почвах с ионами металлов приводит к возможности накопления глифо-сата в компонентах окружающей среды, и прежде всего в почвах и поверхностных водах озер и рек, за счет смывания с обработанных глифосатом полей. Может накапливаться в донных отложениях, играющих роль вторичного источника глифосата для рыб. Под воздействие глифосата могут попадать территории, не предусмотренные для обработки, например, при разбрызгивании пестицида с трактора или при обработке с самолета, в последнем случае мимо цели пролетает до 40-80% гербицида.
По отношению к человеку глифосат-содер-жащие препараты имеют 3 класс опасности. Для глифосата установлены нормативы содержания в виде предельно допустимых концентраций (ПДК): в почве - 0,5 мг/кг, в воде водоемов - 0,02 мг/дм3. Нормативы загрязнения глифосатом сравнимы с ПДК таких известных загрязняющих веществ, как нефтепродукты (ПДК в воде - 0,05 мг/дм3) и сероводород (ПДК в почве - 0,4 мг/кг) [4]. В виду того, что глифосат в природе естественным путем не образуется, а в воде и почве разлагается достаточно медленно, поэтому его появление в природных средах однозначно является признаком антропогенного загрязнения.
1.2 Характеристика живых организмов -объектов исследования
Лабораторные мыши традиционно используются в научных исследованиях в области биологии, медицины, сельского хозяйства, в оборонной, фармацевтической и других отраслях науки и промышленности. В качестве тест-объекта были взяты белые лабораторные мыши одной возрастной и весовой категории, проживающие в обычных условиях вивария. Токсикант вводился внутримышечно или перорально (контрольной группе -физиологический раствор), забор крови производился методом декапитации. Цельную кровь в гепаринизированных пробирках Эппендорфа центрифугировали, после чего плазму или эритроци-тарную массу использовали в дальнейшем для серии анализов.
Бактериальную культуру в качестве тест-объекта использовали в виде препарата лиофили-зированных люминесцентных бактерий «Эколюм» [10]. Тест-система люминесцентных бактерий реагирует на токсичные соединения разнообразной химической природы с порогом определения порядка 0,01 мг/л и предназначается для контроля токсичности воды и водных вытяжек различных объектов окружающей среды. При оценке индекса токсичности анализируемые пробы классифицируются на три группы: I группа - значение токсичности меньше 20 - образец не токсичен; II - значение токсичности 20-49,9 - образец токсичен; III -значение токсичности от 50 и выше - образец сильно токсичен.
Овес посевной (Avena sativa L.) традиционно используется как тест-культура в различных исследованиях. Овес культивируется почти повсеместно, но возделывается в основном один вид овса - овес посевной. В Курганской области наибольшее распространение получили сорта овса посевного Скакун, Улов, Галоп, Алтайский крупнозерный. В качестве тест-объекта был взят овес посевной сорта «Скакун» как распространенная сельскохозяйственная культура в Курганской области.
1.3 Характеристика показателей токсичности
Биолюминесценция бактериальной культуры «Эколюм» осуществляется благодаря бактериям, содержащим люциферазу. Уменьшение интенсивности биолюминесценции при воздействии химических веществ, присутствующих в анализируемой пробе, пропорционально токсическому эффекту. При определении индекса токсичности всегда проводили параллельное измерение контрольных не содержащих токсических веществ и опытных проб - по три образца контрольных и опытных проб.
Ферменты, характеризующие состояния печени. Аминотрансферазы АЛТ (аланинамино-трансфераза) и АСТ (аспартатаминотрансфера-за). Повышение уровня АЛТ является специфическим показателем разрушения печеночных клеток, что возможно при токсических поражениях печени СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 10
[18]. По степени повышения АЛТ можно судить об активности и масштабах поражения печени. АСТ больше всего проявляет свою активность в сердечной мышце и печени. Обнаружение его повышенного содержания в плазме крови говорит о патологии этих органов. Синхронное повышение уровня этих ферментов является свидетельством печеночного цитолиза при поражении этого органа.
Холинэстеразная система принимает непосредственное участие в ответе на любой стресс в живых системах, обеспечивая состояние повышенной функциональной активности. Сывороточная холинэстераза (ХЭ) выполняет в организме защитные функции. В частности, она предохраняет от инактивации ацетилхолинэстеразу, поскольку с большой скоростью гидролизует ингибитор данного фермента - бутирилхолин. Холинэстераза является главным ферментом, который метаболи-зирует кокаин и его производные с образованием нетоксичных продуктов распада [6].
Вещества перекисного окисления. Продукты окислительной модификации белков играют важную роль в обороте протеинов в организме. Накопление окисленных белков рассматривается как один из факторов регуляции синтеза и распада протеинов, активации протеа-литических протеаз, избирательно разрушающих окислительные белки. Фактически разрушение окислительных белков рассматривается как проявление вторичной антиоксидантной защиты в организме [3]. При их определении использовали метод, основанный на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием альдегодо- и кетопроизводных (АФГ и КФГ).
Продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) является чувствительным тестом на образование свободных радикалов [11]. В биологических мембранах окислению подвергаются полиненасыщенные жирные кислоты, поэтому из мембраны исчезают легко окисляемые фосфолипиды, в результате чего мембрана обогащается насыщенными фосфолипидами и «стареет». Гидроперекиси липидов разрушаются с образованием вторичных продуктов перекисного окисления липидов: альдегидов, кетонов, спиртов и эпоксидов, в том числе малонового диальдегида (МДА), который является мутагеном и обладает выраженной токсичностью, подавляет гликолиз и окислительное фосфорили-рование, ингибирует синтез нуклеиновых кислот, белка и различных ферментов, угнетает тканевое дыхание [2]. Этот альдегид образует шиффовы основания с аминогруппами белка, выступая в качестве «сшивающего» агента, в результате чего образуются нерастворимые липид-белковые комплексы. Концентрация малонового диальдегида в сыворотке крови отражает активность процессов ПОЛ в организме: высокое содержание малонового диальдегида соответствует тяжёлой степени эндогенной интоксикации.
2 Результаты исследований
Все полученные экспериментальные обрабатывались методами непараметрической статистики [5]. Результаты исследования представляли в виде медианы, на основании которой считали различия значений в процентах (%) в опытных группах относительно контрольных. Достоверность различий между двумя выборками оценивали с использованием W-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни для независимых выборок. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали менее 0,05. При обсуждении результатов на всех приведенных рисунках контроль принят за 100%, а значения процентов указаны только в случае достоверных отличий при р<0,05.
2.1 Результаты оценки токсичности специфических веществ метилфосфоновой кислоты и моноэтаноламина - продуктов деструкции фосфорорганических отравляющих веществ химического оружия
Оценка токсичности метилфосфоновой кислоты по влиянию на биохимические показатели теплокровных. Для изучения влияния на биохимические показатели теплокровных животных лабораторным мышам вводили нейтрализованные растворы метилфосфоновой кислоты различной концентрации и определяли в плазме крови биохимические показатели, характеризующие основные стадии метаболизма.
Результаты острого эксперимента показали, что метилфосфоновая кислота в высоких и очень низких дозах влияла на активность основных печеночных ферментов самцов лабораторных мышей - ХЭ, АЛТ и АСТ, приводя через трое суток после внутримышечного введения, в основном, к уменьшению их активности [13]. Анализ полученных данных выявил, что наиболее информативными являются изменения активности амино-трансфераз и холинэстеразы (рисунок 1).
активности холинэстеразы и аминотрансфераз (рисунок 2).
140 120 Т100
; 80 60
117
|Л2 121 14 ¡л .—. —±—
60 82 кб79|
концентрация МФК, моль/л □ АЛТ 1=1ХЭ —*—коэффициент де Рш
Рисунок 1 - Изменение активности ХЭ, АЛТ и АСТ и коэффициента де Ритиса в плазме крови лабораторных мышей через трое суток после внутримышечного введения МФК. Здесь и далее значения процентов указаны только в случае достоверных отличий при р<0,05
Выполненный хронический эксперимент в течение трех месяцев показал, что еженедельное внутримышечное введение самцам лабораторных мышей растворов как в высокой, так и низкой концентрации МФК сопровождалось повышением
§ 120
□ АСТ
□ АЛТ
□ ХЭ
10-2 10-17 концентрация МФК, моль/л
Рисунок 2 - Изменение активности АЛТ, АСТ и ХЭ в плазме крови лабораторных мышей через 3 месяца после еженедельного введения растворов МФК
При изучении действия различных доз МФК на лабораторных мышей было доказано влияние МФК на интенсивность окислительной модификации белков (рисунок 3). При этом МФК в низких дозах вызывало у мышей интенсификацию образования продуктов окисления белков, регистрируемых в виде АФГ и КФГ относительно контрольных групп - рост в 1,24 и 1,38 раза. Это характерно для глубокого разрушения белковых структур при ослаблении компенсационных возможностей организма. Повышение окислительной модификации белков скорее связано как с повышением уровня активных форм кислорода, так и с изменением конформационной структуры белков, что приводит к большей доступности аминокислотных остатков для окисления.
Эти данные позволили утверждать, что мыши как представители теплокровных животных в достаточной мере подвержены влиянию МФК, особенно в низких дозах, которое направлено в основном на изменение структуры белковых молекул, что сопровождалось повышением активности холинэсте-разы и значительным ростом продуктов окисления белков. Влияние низких доз МФК возможно по ре-гуляторному механизму, который опосредован образующимися наноассоциатами [17].
Таким образом, такие показатели крови, как активность ферментов аминотрансфераз и холинэстеразы, характеризующие функциональное состояние печени, и показатели окисления белков могут быть рекомендованы для использования в качестве критерия оценки токсичности при загрязнении окружающей среды МФК и ее производными.
Оценка токсичности метилфосфоновой кислоты по влиянию на антиоксидантную систему растений. Для изучения влияния на антиок-сидантную систему овса органического фосфора в виде метилфосфоновой кислоты определялось изменение содержания хлорофилла, хлоро-филльный индекс как интегральный показатель и ферментативная активность (рисунок 4).
Было найдено, что под влиянием МФК в зеленых проростках овса содержание хлорофилла a и
160
159
148
140
129
122
100
80
138
40
10
10
10
10
10
158
12Я 129
и п 122 ■
■ 79 71 54 86 65 —
76
10-2 10-5 10"® 10"11 10"14 10"17
концентрация МФК, моль/л
■ АФГ ПКФГ ПЛ1ДА
Рисунок 3 - Изменение содержания продуктов окисления белков (АФГ и КФГ) и липидов (МДА) в крови лабораторных мышей
после введения растворов МФК
180 160 * 140
!120 s-
о 100 и
о 80 60 40 20
□ хлорофилл а Шхлорофилльный индекс □ активность пероксидазы
174
142 153 152 —
133
127
-72 ■ 62 44 57 40 60 50 75 31 48
10-2 10-5 10-8 10-11 10-14 10-17 концентрация МФК, моль/л
Рисунок 4 - Изменение содержания хлорофилла а, хлорофилльного индекса и активности пероксидазы в зеленых проростках овса, выращенного на питательных растворах с МФК
интегральный хлорофилльный индекс значительно снижался - максимально в 2-3 раза при более низких концентрациях МФК. Активность перокси-даз повышалась в 1,3-1,7 раза, при этом было отмечено, что контроль активности пероксидаз следует вести в фазе 3 или 4 листа роста растений.
Таким образом, такие показатели высших растений, как хлорофилл, хлорофилльный индекс и активность пероксидаз, можно использовать в качестве биохимического теста в контроле загрязнения природной среды метилфосфонатами и их производными.
Оценка токсичности моноэтаноламина по влиянию на биохимические показатели теплокровных. В исследовании было определено, что под влиянием моноэтаноламина активность изученных аминотрансфераз и холинэстеразы оставалась пониженной на 20-40% от контроля в течение 2-5 суток после введения раствора МЭА в концентрации 10-2 моль/л, что соответствовало дозе 1 мг/кг массы животного (рисунок 5).
В хроническом 3-месячном эксперименте после одноразового введения МЭА интегральный показатель де Ритиса - отношение АСТ/АЛТ - повышался в 1,3-1,5 раза при повышении активно-
сти аминотрансфераз, особенно АЛТ, при этом активность этих характеризующих функции печени ферментов восстанавливалась до контрольных значений только к 12-м суткам. Активность холинэстеразы понижалась в среднем в 1,5 раза, что связано, скорее всего, с нарушением функций печени под действием этого токсиканта [14].
Таким образом, моноэтаноламин в низких концентрациях у здоровых животных вызывал понижение активности холинэстеразы и амино-трансфераз в течение недели, при хроническом влиянии происходило стойкое повышение активности АЛТ и снижение активности холинэстеразы.
Оценка токсичности моноэтаноламина по влиянию на антиоксидантную систему растений. Исследования содержания в листьях овса хлорофилла и активности ферментов под влиянием растворов МЭА в различных концентрациях показало (рисунок 6), что моноэтаноламин угнетает образование хлорофилла и вызывает повышение активности пероксидазы при достаточно низких концентрациях - от 10-8 до 10-17 моль/л [1].
Таким образом, моноэтаноламин, как представитель специфических органических оснований, влиял на показатели окислительного
Рисунок 5 - Изменение активности АЛТ, АСТ и ХЭ в плазме крови лабораторных мышей после введения растворов моноэтаноламина различной концентрации
Рисунок 6 - Изменение содержания хлорофилла а, хлорофилльного индекса и активности пероксидазы и каталазы в зеленых проростках овса, выращенного на питательных растворах с различной концентрацией моноэтаноламина
стресса высших растений, вызывая снижение хлорофилла в 1,4-2,5 раза и увеличивая активность пероксидазы даже при очень низких концентрациях.
2.2 Оценка токсичности гербицида глифоса-та, использующегося при выращивании сельскохозяйственной продукции в Курганской области
Оценка токсичности глифосата по влиянию на бактериальную систему «Эколюм». При оценке токсичности растворов глифосата наблюдали минимальную токсичность только при концентрации глифосата 10-5 и 10-6 моль/л (II группа, образцы токсичны). Однако дальнейшее снижение концентрации глифосата не привело к ожидаемому снижению степени токсичности - все растворы вплоть до разбавления до 10-18 моль/л оставались сильно токсичными [7]. Таким образом, доказано, что бактериальную тест-систему «Эколюм» можно использовать для оценки токсичности водных вытяжек глифосата, учитывая, что токсичными будут растворы не только с высокими концентрациями, но и с очень низкими концентрациями глифосата в анализируемой пробе.
Оценка токсичности глифосата по влиянию на биохимические показатели теплокровных. При исследовании влияния различных концентраций растворов глифосата на активность аминотрансфераз и холинэстеразы в плазме крови белых лабораторных мышей было выявлено, что глифосат, как представитель производных метилфосфонатов, у здоровых животных вызывал стойкое понижение активности аминотрансфераз в 1,2-1,3 раза даже при очень низких концентрациях глифосата (рисунок 7). Интегральный показатель АСТ/АЛТ достоверно увеличивался в 1,2-1,5 раза. Отмечено и снижение активности холинэстеразы на 10-15% вплоть до концентрации глифосата 10-15 моль/л.
При исследовании влияния растворов глифосата на показатели окислительного стресса было показано (рисунок 8), что в диапазоне концентрации (от 10-3 до 10-12 моль/л) наблюдалось увеличение продуктов перекисного окисления липидов (МДА) и продуктов окислительной модификации белков до альдегидо- и кетопроизводных (АФГ и КФГ).
140
К
« 100
н
о
о4
80
60
123
81
10-2
80
M
68
иг
78
80
10-4 10-7 10-9 10-12 концентрация глифосата, моль/л
124
80
81
86
10-
:АСТ
:АЛТ
:хэ
-коэффициент де Ритиса
Рисунок 7 - Изменение активности ХЭ, АЛТ и АСТ и коэффициента де Ритиса в плазме крови лабораторных мышей
после разового введения растворов глифосата
Рисунок 8 - Изменение содержания продуктов окисления белков (АФГ и КФГ) и липидов (МДА) в крови лабораторных мышей
после введения растворов глифосата
В связи с этим можно предположить, что влияние глифосата активирует свободно-радикальные процессы организма белых лабораторных мышей и приводит к накоплению токсических веществ.
Таким образом, такие показатели крови как активность ферментов аминотрансфераз, холинэстеразы и интегральный показатель де Ритиса (АСТ/АЛТ), характеризующие функциональное состояние печени, могут быть рекомендованы для использования в качестве критерия оценки токсичности при загрязнении окружающей среды гербицидом глифосатом.
Оценка токсичности глифосата по влиянию на антиоксидантную систему растений была проведена по изменению активности ферментов антиоксидантной защиты в листьях овса посевного (рисунок 9). Показано, что при действии глифосата в любых концентрациях активность пе-роксидаз заметно ниже контроля, что может быть связано с истощением ресурсов антиоксидантной системы защиты растений.
Кроме того, было выявлено, что содержание хлорофилла под влиянием глифосата снижалось, особенно при низких концентрациях глифосата -
10"14-10-16 моль/л - содержание пигментов уменьшалось в среднем в 1,4 раза, т.е. проявлялся явный ингибирующий эффект.
Таким образом, глифосат угнетал у высших растений синтез хлорофилла, приводя к его снижению даже при низких концентрациях, и снижал активность пероксидаз, что доказывает возможность использовать в качестве биохимического теста высших растений в контроле загрязнения среды глифосатом таких показателей, как хлорофилл и активность пероксидаз.
Заключение
Результаты выполненных исследований показали, что в качестве критериев загрязнения объектов окружающей среды метилфосфонатами и моноэтаноламином, входящими в состав битум-но-солевых масс после уничтожения фосфорор-ганических отравляющих веществ, и гербицидом глифосатом, повсеместно применяемым при выращивании сельскохозяйственной продукции, можно использовать показатели крови мышей -активность аминотрансфераз и холинэстеразы, характеризующих белковообразующую функцию
Рисунок 9 - Изменение содержания хлорофилла а, хлорофилльного индекса и активности пероксидазы и каталазы в зеленых проростках овса, выращенного на питательных растворах с глифосатом концентрацией 10-4 - 10-18 моль/л
печени, и интегральный коэффициент де Ритиса, а также показатели высших растений - хлорофилл а, хлорофилльный индекс и активность пероксидаз.
Список литературы
1 Быкова Н. Ю., Плотникова О. М. Изменение показателей антиоксидантной системы растений при воздействии моноэтаноламина // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем : мат. XII Всероссийская научно-практ. конф. с междунар. участием. - Киров : Изд-во «Веси», 2014. - Кн. 2. - С. 139-141.
2 Владимиров Ю. А. Свободнорадикальное окисление ли-пидов и физические свойства липидного слоя биологических мембран //Биофизика. - 1987. - Т. 32. № 5. - С. 830-844.
3 Вьюшина А. В., Вайдо А. И., Герасимова И. А. Процессы перекисного окисления белков у крыс, селективных по порогу возбудимости нервной системы // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2002. - Т. 133. -
№ 3. - С.292-296.
4 Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень). Гигиенические нормативы ГН 1.2.2701-10.
5 Гланц С. Медико-биологическая статистика. - Москва : Практика, 1998. - 459 с.
6 Камышников В. С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика : справочник: в 2 т. Т. 2. - 2-е изд. - Москва : Интерпрессервис, 2003. - С. 395-401.
7 Кискина Л. А., Плотникова О. М. Влияние глифосата различных концентраций на тест-систему «Эколюм» // Актуальные проблемы региональной экологии и биодиагностика живых систем : матер. XIII Всероссийская научно-практ. конф. - Киров : Веси, 2015. Кн. 2. - С. 264-265.
8 Малочкина Е. И., Зотова Т. А., Торубаров А. И., Жаков В. А., Сокальский М. А., Шелученко В. В., Петрунин В. А. Химико-аналитические исследования и токсикологическая оценка продуктов деструкции фосфорорганических отравляющих веществ, вымываемых из битумно-солевых масс // Токсикологический вестник. - 2006. - № 5. - С. 22-27.
9 Малочкина Е. И., Ходаковская О. А., Горбунова З. И., Зотова Т. А., Шелученко В. В. Изучение хронического воздействия продуктов выщелачивания из битумно-солевых масс, полученных при уничтожении зарина, зомана и российского VX// Медицина труда и промышленная экология. - 2006. -№11. - С. 14-19.
10 Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм». - Москва : МПР РФ. М., 2004.
11 Перекисное окисление и стресс. В. А. Барабой. -Санкт-Петербург : Наука,1992. - 148 с.
12 Плотникова О. М. Влияние метилфосфоновой кислоты на основные звенья гомеостаза белых лабораторных мышей : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Казань, 2012. - 44 с.
13 Плотникова О. М., Евдокимов А. Н., Грирогович М. А. Изменение активности ряда ферментов после введения метилфосфоновой кислоты самцам лабораторных мышей //Вестник Тверского государственного университета. -2012. - № 16. - С. 58-66.
14 Плотникова О. М., Евдокимов А. Н., Грирогович М. А. О возможности использования ферментативных методов для диагностики влияния метилфосфонатов и моноэтаноламина на теплокровных животных в районах расположения объектов уничтожения химического оружия // Теоретическая и прикладная экология. - 2013. - № 3. -
С. 76-80.
15 Плотникова О. М., Зернова Е. Е., Двухватская К. П. К вопросу о повсеместном применении гербицида глифосата в борьбе с сорняками //XIII Зыряновские чтения : материалы Всероссийская научно-практ. конф. - Курган, 2015. -
С. 274-276.
16 Плотникова О. М., Кудрин Б. И., Максимовских С. Ю, Григорович М. А., Евдокимов А. Н. Острая токсичность водорастворимых компонентов из битумно-солевых масс, полученных при уничтожении зарина //Химическое разо-ружение-2015: Итоги и аспекты технологических решений, экоаналитического контроля и медицинского мониторинга «CHEMDET-2015» : мат-лы IV Всерос. конф. - Ижевск, 2015. -С. 155-159.
17 Рыжкина И. С., Киселева Ю. В., Муртазина Л. И., Пальмина Н. П., Белов В. В., Мальцева Е. Л., Шерман Е. Д., Тимошева А. П., акад. Коновалов А. И. Влияние концентрации a-токоферола на самоорганизацию, физико-химические свойства растворов и структуру биологических мембран // Доклады академии наук. - 2011. - Т. 438. - № 5. - С. 635-639.
18 Справочник по лабораторным методам исследования / под ред. Л. А. Даниловой. - Санкт-Петербург : Питер, 2003. - 736 с.
19 Caroline C. Glyphosate (Roundup) // Journal of pesticide reform. 1998. V.18. № 3. P.2.
20 Daruich J., Zirulnik F., Gimenez M.S. Effect of the herbicide glyphosate on enzymatic activity in pregnant rats and their fetuses//Environ. Res. 2001. A. V.85. P.226-231.
21 Glyphosate. The Pesticide Manual //American chemical society. 1997. Р. 56.
22 Paganelli A., Gnazzo V., Acosta H., et al. Glyphosate-based herbicides produce terato-genic effects on vertebrates by impairing retinoic acid signaling // Chem. Res. Toxicol., 2010, 23 (10), pp 1586-1595.
