Способность Drosophila melanogaster адаптироваться к генотоксическому действию некоторых производных бензотриазола Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 575.224.46; 575.826

СПОСОБНОСТЬ DROSOPHILA MELANOGASTER АДАПТИРОВАТЬСЯ К ГЕНОТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ НЕКОТОРЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОТРИАЗОЛА1

© 2006 Е.С. Селезнева, В.В. Склюев2

Проанализирована способность Drosophila melanogaster адаптироваться к мутагенности N-гидроксибензилбензотриазола и N-бензотриазолилбензол-сульфокислоты в дозе LD50, предварительно воздействуя этими же соединениями на имаго в дозе LD0. Надено, что имаго дрозофилы частично адаптируются к способности N-гидрокисбензилбензотриазола индуцировать доминантные летальные мутации и не способны адаптироваться к мутагенности N- бен-зотриазолилбензолсульфокислоты.

Введение

Комплекс проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, включает в себя интенсивно и давно разрабатываемую проблему адаптаций организмов к негативному воздействию ксенобиотиков. Особый интерес в этом отношении представляют собой соединения, которые уже давно используются в хозяйственной деятельности. К таким веществам относится бензотриазол, на основе которого были синтезированы весьма эффективные пестициды [1]. Многолетнее использование одних и тех же групп пестицидов привело к появлению организмов, устойчивых к негативному действию используемых токсикантов.

В основе выживания организмов в условиях постоянного и усиливающегося действия одних и тех же ксенобиотиков лежат самые различные стратегии адаптаций. Так, в частности, могут быть активированы генетические системы, направленные на поддержание гомеостаза, - это может быть и увеличение количества ферментов, участвующих в детоксикации ксенобиотика, или образование иных макромолекул, которые замещают макромолекулы, ставшие непригодными в изменившихся условиях [2]. Таким образом, отбираются организмы, у которых уже существовали мутации, повышающие устойчивость к действию токсикантов. Адаптации могут возникать и вследствие мутационного процесса, индуцированного ксенобиотиками, тогда организмы, несущие возникшие мутации

1 Представлена доктором биологических наук профессором В.Г. Подковкиным.

2 Селезнева Екатерина Сергеевна, Склюев Валерий Витальевич ([email protected]), кафедра зоологии, генетики и общей экологии Самарского государственного университета, 443011, Россия, г. Самара, ул. Акад. Павлова, 1.

устойчивости, могут стать основой для появления рас, устойчивых к многократно используемому пестициду.

Большинство используемых пестицидов ранее не были исследованы в тестах, выявляющих их мутагенный потенциал, поэтому все работы, посвященные анализу возможных мутагенных свойств ксенобиотиков и возможности адаптироваться к ним, сегодня представляют собой большой интерес. Мы провели анализ способности Drosophila melanogaster адаптироваться к двум производным бензотриазола.

Материалы и методы

Объектом исследования служили имаго Drosophila melanogaster дикой линии Canton S. Исследовали генотоксичность двух производных бензотриазола: N-гидрокисбензилбензотриазола (BzCH2Bz) и N-бензотриазолилбензолсульфо-кислоты (BzSO2Bz) в двух дозах: LD0 - нетоксичная доза - 0,001 мг/мл и LD50, которые составили для самок 2,5 мг/мл (BzCH2Bz) и 24,7 мг/мл (BzSO2Bz), для самцов 2 мг/мл (BzCH2Bz) и 19,8 мг/мл (BzSO2Bz).

Мутагенность соединений оценивали по их способности индуцировать доминантные летальные мутации у имаго дрозофилы по методу Белоконь [3].

Анализ способности Drosophila melanogaster адаптироваться к генотоксическому действию веществ в дозе LD50 проводили следующим образом: раздельно по 900 самок и самцов помещали в стаканы объемом 50 мл, куда вносили исследуемое соединение в нетоксичной дозе, нанесенное на маленькие чашки Петри (диаметр 4 см), со стандартным кормом для Drosophila melanogaster. Через сутки этот корм убирали и после часового промежутка в популяционные ящики помещали чашки Петри (диаметр 4 см) на которых на желатиновой подложке помещалось исследуемое соединение в дозе LD50 с капелькой свежеотжатого апельсинового сока. Через сутки имаго скрещивали с интактными особями противоположного пола и затем в течение 12 часов производили сбор отложенных яиц с целью выявления доминантных летальных мутаций по методу Белоконь [3].

Достоверность отличий в чувствительности разных полов к генотокисческо-му действию соединений оценивали с помощью критерия Стьюдента [4].

Результаты исследования и их обсуждение

Первым этапом нашего исследования было сравнение мутагенности соединений в дозах LD0 и LD50 . Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Способность гетероциклических азолов индуцировать доминантные летальные мутации у имаго дрозофилы

Исследуемые гетероциклические азолы Доминантные летальные мутации, %

В дозе LD0 В дозе LD50

самки самцы самки самцы

Контроль 0,48 0,54 0,48 0,54

БеТгС^Бе 0,5 0,6 11 14

БеТг802Бе 2,11 2,11 6,1 5,6

Как видно из представленных результатов, соединения различаются по своей мутагенности для дрозофилы. Так, БеТгСИ2Б2 в нетоксичной дозе индуцирует мутации, которые по частоте достоверно не отличаются от числа доминантных леталей, возникающих в контроле спонтанно. БеТг802Бе индуцирует равное число доминантных леталей как у самок, так и самцов, частота которых достоверно отличается от частоты доминантных летальных мутаций в контроле для р<0,01.

При воздействии на имаго дрозофилы соединениями в дозе ЬБ50 оба соединения индуцируют число доминантных леталей достоверно больше чем в контроле. Причем БеТг802Бе индуцирует и в этой дозе одинаковое число мутаций как у самок, так и самцов имаго для р<0,01, а БеТгСИ2Б2 индуцирует число доминантных леталей у самцов достоверно больше, чем у самок (р<0,01).

Статистический анализ показал, что БеТгСИ2Б2 более мутагенен для имаго дрозофилы, чем БеТг802Бе (р<0,01).

Известно, что кратковременное воздействие токсикантами в нетоксичных дозах на живые организмы снижает токсическое последующее воздействие этими же токсикантами в высоких дозах, однако для эукариот практически не исследовался вопрос о развитии состояния преадаптации к мутагенному действию соединений различной химической природы.

Мы предприняли кратковременное воздействие исследуемыми соединениями в нетоксичной дозе на самок и самцов имаго дрозофилы, а затем подвергли их воздействию этими же мутагенами в дозе ЬБ50. Результаты представлены в табл. 2.

Как показали проведенные исследования, БеТгСИ2Б2 при воздействии нетоксичной дозой способен активировать репаративные системы, так что последующее воздействие этим же соединением в дозе ЬБ50 достоверно (р<0,01) индуцировало меньше доминантных леталей, чем при прямом действии как у самок, так и самцов дрозофилы. Однако БеТг802Бе не в состоянии индуцировать репаративные системы. У самцов число индуцированных доминантных леталей достоверно не отличалось от такового при прямом действии. У самок после кратковременного воздействия нетоксичной дозой и последующее воздействие

дозой ЬБ50 увеличивало (достоверно для р<0,01) число индуцированных доминантных летальных мутаций.

Таблица 2

Способность гетероциклических азолов индуцировать доминантные летали у имаго дрозофилы после преадаптации последних

Исследуемые гетероциклические азолы Доминантные летальные мутации, индуцируемые дозой ЬБ50 после преадаптации веществами дозой ЬБ0, %

самки самки

БеТгСН^ 3,82 4,58

БеТг802Бе 7,02 4,64

Оба соединения представляют собой структурные аналоги, и можно было ожидать сходного действия, однако этого не произошло, ..., по-видимому, связано с тем, что они по-разному трансформируются метаболитическими системами у самок дрозофила, что приводит к увеличению мутагенности при воздействии высокотоксичной дозой БеТг802Бе и ослабление мутагенности при воздействии - БеТгСИ2Б2.

Полученные нами факты хорошо согласуются с тем, что у высших эукариот для некоторых классов соединений было обнаружено явление «адаптивного ответа» [3]. Однако этот ответ был обнаружен только для соединений, несущих метильную или этильную группы. Можно предположить, что у БеТгСИ2Б2 происходит отщепление бензольного кольца и образуется метильный радикал, который и является индуктором для ферментов репарации. Ранее было показано [3], что при некоторых условиях действие малых доз сенсибилизирует мутагенез от последующей острой дозы, что наблюдается в наших экспериментах при анализе мутагенности БеТг802Бе . Полученные результаты позволяют рассматривать сульфурильные производные бензотриазола как перспективные соединения, на основе которых можно получить высокоэффективные инсектициды.

Литература

[1] Бадюгин, И.С. Токсикология синтетических ядов / И.С. Бадюгин. - Казань: Медицина, 1974. - 407с.

[2] Хочачка, П. Стратегия биохимической адаптации / П. Хочачка, Дж. Соме-ро. - М.: Мир, 1977. - 151 с.

[3] Белоконь, Е.М. Методические указания к определению мутагенной активности химических препаратов на дрозофиле / Е.М. Белоконь. - Львов: ЛГУ, 1984. - 26 с.

[4] Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.

[5] Дубинин, Н.П. Новое в современной генетике / Н.П. Дубинин. - М.: Наука, 1986. - 222 с.

Поступила в редакцию 25/1Х/2006; в окончательном варианте - 4/Х/2006.

DROSOPHILA MELANOGASTER ABILITY TO ADAPT TO THE GENOTOXIC EFFECT OF SOME BENZOTRIAZOL DERIVATIVES3

© 2006 E.S. Selezneva, V.V. Sklyuev4

In the paper the ability of Drosophila melanogaster to adapt to mutagenecity of N-hydroxybenzilbensotriazol and N-benzotriazolilbenzolsuphfoacid in LD50 concentration which have preliminary beent treated with the same compounds but in LD0 concentration is analysed. It is found that Drosophila imagines partially adapt for an ability of N-hydroxybenzilbensotriazol to induce dominant lethal mutations and are not capable to adapt to the mutagenecity of N-benzotriazolilbenzol-sulphoacid.

Paper received 25/IX/2006. Paper accepted 4/X/2006.

3 Communicated by Dr. Sci. (Biology) Prof. V.G. Podkovkin.

4 Selezneva Ekaterina Sergeevna, Sklyuev Valeriy Vitalievich ([email protected]), Dept. of Zoology, Genetics and General Ecology, Samara State University, Samara, 443011, Russia.