Анотація до роботи:

Фальфушинська Г.І. Роль металотіонеїнів коропа (Cyprinus carpio L.) та рака (Astacus leptodactylus Eschscholtz) в адаптації організму до забруднення водного середовища. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія, Інститут біології тварин УААН, Львів, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню властивостей молекулярних форм металотіонеїнів тканин коропа та рака за дії на організм іонів важких металів, їх суміші та фенолу. Металотіонеїни досліджуваних видів відрізняються за співвідношенням об’ємів виходу МТ-1 і МТ-2, одержаних на етапі іонообмінної хроматографії, складом металів та спектральними властивостями. Залежно від філогенетичних особливостей, металотіонеїни формують різну відповідь до дії стресорних чинників: МТ-2 коропа втрачають мідь узгоджено із зменшенням активності Cu,Zn-СОД за відносної стабільності цинк-зв’язуючої функції, а металотіонеїни рака підтримують стабільний вміст міді, проте мають здатність до гіперакумуляції цинку. Дія свинцю в обох видів викликає найбільш істотне пригнічення функції металотіонеїнів. Відзначено кореляцію між змінами вмісту цинку в МТ-2 та інтенсивністю ПОЛ в тканинах тварин. Аналіз УФ-спектрів металотіонеїнів адекватно відображає функціональний стан цих білків.

Отримані результати доповнюють і розширюють уявлення про участь молекулярних форм металотіонеїнів коропа та рака вузькопалого у зв’язуванні металів за дії на організм іонів міді, цинку, марганцю, свинцю окремо та в суміші, а також фенолу. З’ясовано специфічний для кожного виду характер змін вмісту міді та цинку в цих формах, спільний для впливу більшості досліджених чинників. Показано наявність зв’язку між здатністю металотіонеїнів зв’язувати мідь та цинк та активністю ізоформ супероксиддисмутази, а також інтенсивністю пероксидації ліпідів у тканинах.

1. Металотіонеїни з тканин коропа Cyprinus carpio L. і рака вузькопалого Astacus leptodactylus Eschscholtz при ІОХ на ДЕАЕ-целюлозі розподіляються на дві молекулярні форми МТ-1 та МТ-2. У коропа домінантною формою є МТ-2, а у рака – МТ-1. За складом металів металотіонеїни коропа належать до Zn-МТ, а МТ рака – до Zn,Cu-МТ.

2. У коропа за окремої та сумісної дії на організм іонів міді, цинку, марганцю, свинцю (0,01, 0,1, 0,13 і 0,01 мг/л відповідно), а також фенолу (0,002 мг/л) протягом 14 діб спостерігається зменшення цинк- і мідь-зв’язуючої функції МТ-2 печінки (у середньому на 30% та 50% відповідно) і, особливо, зябер (у середньому на 80% та 60% відповідно). Відзначено, що зміни загального вмісту металів у тканинах у більшості випадків неузгоджені із такими в складі металотіонеїнів, причому, для цинку та міді відзначено антагоністичний характер змін.

3. За дії на коропа іонів міді, цинку, марганцю, свинцю у концентраціях 0,2, 2,0 2,6 і 0,2 мг/л відповідно у печінці спостерігаються металоспецифічні зміни стану металотіонеїнів. У зябрах відбувається зменшення металозв’язуючої функції МТ-2 за впливу всіх досліджуваних чинників, крім цинку, за дії якого її змін не виявлено.

4. У металотіонеїнах рака та в загальному у гепатопанкреасі вміст міді за дії всіх досліджуваних чинників залишається відносно стабільним або зростає. Спостерігається істотне зростання вмісту цинку у металотіонеїнах та у тканині. Селективність молекулярних форм металотіонеїнів по відношенню до акумуляції металів у рака не виявлена.

5. Порівняння активності ізоформ СОД у коропа та рака показало, що у раків активність Cu,Zn-СОД вища, ніж у коропа, тоді як активність Mn-СОД у обох видів подібна. За дії всіх досліджуваних чинників активність Cu,Zn-СОД у коропа зменшується узгоджено із зменшенням вмісту міді у МТ-2. Активність Cu,Zn-СОД у рака та Mn-СОД у печінці коропа не зазнає змін за дії більшості досліджуваних чинників.

6. Короп і рак істотно відрізняються за здатністю до прооксидантних змін у тканинах. У коропа з досліджуваних чинників лише дія міді у зябрах та фенолу в обох тканинах посилюють перекисне окиснення ліпідів, тоді як у рака такий вплив мають цинк, марганець, суміш металів та фенол. Спостерігається кореляція між змінами інтенсивності перекисного окиснення ліпідів та вмісту цинку у МТ-2 обох видів тварин (r = 0,84; р = 0,001). Зміни окисної деструкції ліпідів, білків та активності ізоформ СОД відбуваються неузгоджено.

Практичні рекомендації

На підставі узагальнення одержаних результатів рекомендуємо критерії для оцінки ступеня забруднення водного середовища важкими металами та фенолом:

пригнічення функції хроматографічної форми МТ-2 та активності Cu,Zn-СОД у коропа як неспецифічні біомаркери забруднення водного середовища важкими металами та фенолом;

посилення перекисного окиснення ліпідів у рака як неспецифічний біомаркер забруднення водного середовища;

обчислення диференційних спектрів молекулярних форм металотіонеїнів як селективний і чутливий метод характеристики їх стану за впливу на організм іонів важких металів.

Публікації автора:

1. Фальфушинська Г.І. Металотіонеїни прісноводних тварин як біомаркери забруднення водного середовища йонами важких металів // Вісник Львів. ун-ту. Серія біологічна. – 2004. – Вип. 35. – С. 84 – 88.

2. Фальфушинська Г.І., Столяр О.Б., Касянчук М.М. Металотіонеїни як біомаркери забруднення водного середовища йонами купруму та цинку // Наукові записки Тернопільського педуніверситету. Серія “Біологія”. – 2003. – №1 (20). – С. 94 – 97. (Дисертант брала участь у плануванні та постановці експерименту, написанні статті, особисто виділила металотіонеїни, провела їх реконструкцію та спектральний аналіз).

3. Аналіз металозв’язуючої здатності металотіонеїнів за їх УФ-спектрами / Фальфушинська Г.І., Демків І.Я., Столяр О.Б., Флекей П.П. // Медична хімія. – 2003. – Т. 5, № 4. – С. 39 – 41. (Дисертанту належить планування експерименту, участь у його виконанні та написанні статті).

4. Фальфушинська Г.І., Касянчук М.М., Столяр О.Б. Кумуляція міді, цинку, марганцю і свинцю в металотіонеїнах та інших клітинних компонентах тканин рака за забруднення ними водного середовища // Наукові записки Тернопільського педуніверситету. Серія “Біологія”. – 2003. – №3–4 (22). – С. 105 – 109. (Дисертант брала участь у плануванні та постановці експерименту, написанні статті, особисто виділила металотіонеїни, провела їх реконструкцію та спектральний аналіз).

5. Аналіз диференційних спектрів металотіонеїнів рака за дії на організм іонів важких металів / Фальфушинська Г.І., Столяр О.Б., Хоменчук В.О., Вахівська Н.Й., Меть О.І. // Наукові записки Тернопільського педуніверситету. Серія “Біологія”. – 2004. – №1–2 (23). – С. 102 – 103. (Дисертант брала участь у плануванні та постановці експерименту, написання статті, виділені металотіонеїнів, проведенні їх реконструкції та спектрального аналізу).

6. Фальфушинська Г.І., Столяр О.Б. Селективність відповіді молекулярних форм супероксиддисмутази та металотіонеїнів коропа на вплив фенолу // Біологія тварин. – 2004. – Т 6, №1-2. – С. 207 – 212. (Дисертанту належить участь у плануванні експерименту, особисто провела експериментальні дослідження).

7. Фальфушинська Г.І., Столяр О.Б., Галантюк С.І. Дослідження взаємодії металотіонеїнів коропа з фенолом // Наукові записки Тернопільського педуніверситету. Серія “Біологія”. – 2004. – №3–4 (24). – С. 103 – 106. (Дисертанту належить участь у плануванні та постановці експерименту, визначенні спектральних властивостей металотіонеїнів, участь в аналізі результатів, написанні статті).

8. Столяр О. Б., Фальфушинська Г. І., Арсан В. О. Металзв’язуюча функція металотіонеїнів та стан антиоксидантного захисту зябер коропа за забруднення води іонами важких металів // Доп. НАН України. – 2005. – №8. – С. 191 – 195. (Дисертанту належить участь у плануванні експерименту, особисто провела експериментальні дослідження, участь в аналізі результатів).

9. Stolyar O., Falfushynska H. The metallothioneins UV-spectra analysis as a tool for the estimation of the metals toxicity for freshwater animals // 41-th congress of the European Societies of Toxicology – Eurotox-2003. – Abstracts, Florence (Italy), September 28 - October 1, 2003. – P. 632.

10. The ability of the metallothioneins of the freshwater animals to form the “Hormesis”-type answer on the metals poisoning / Stolyar O., Grubinko V., Myhayliv R., Mishchuk O., Falfushynska H., Mudra A. // The Organizer Congress of Ukrainian society of cell biology. – Abstracts, Lviv 25-28 april 2004. – P. 46.

11. Фальфушинська Г., Демків І., Стoляр О. Селективність відповіді ізоформ металотіонеїнів та cупероксиддисмутази рака на збільшення вмісту іонів важких металів у воді // Установчий конгрес Українського товариства клітинної біології. – Тези доп., Львів, 25-28 квітня, 2004. – С. 77.

12. Оценка состояния антиоксидантной защиты пресноводных животных при действии на организмы смеси ионов тяжелых металлов / Фальфушинская Г.И., Мыхайлив Р.Л., Демкив И.Я., Мищук Е.В. // 8-ая Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых, Тезисы конф., Пущино, 17-21 мая, 2004. – С. 55.

13. Столяр О.Б., Фальфушинская Г.И., Мудра А.Е. Влияние фенольного загрязнения воды на антиоксидантную защиту и функцию металлотионеинов тканей карпа // Международная научная конференция «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов», Тезисы конф. Петрозаводск, 6-9 сентября, 2004. – С. 132.

14. Фальфушинская Г.И., Мудра А.Е., Столяр О.Б. Селективность действия ионов тяжелых металлов на систему антиоксидантной защиты гепатопанкреаса рака узкопалого Astacus leptodactylus // VIII Международная научная экологическая конференция «Актуальные проблемы сохранения устойчивости живых систем», Тезисы конф. Белгород, 27-29 сентября, 2004.– С. 223 – 224.

15. Falfushynska H.I., Stolyar O.B. Copper-binding function of metallothioneins in carp tissues as non specific biomarker for water contamination // 42-th congress of the European Societies of Toxicology – Eurotox-2005. – Abstracts, Krakow (Poland), 11-14 September, 2005. – P. 22-13.