Влияниенаночастиццинкана антиоксидантную ферментативную деятельность в Eisenia fetida

Воздействия либо органических или неорганических загрязнителей, как известно, индуцируют окислительный стресс в клетках. Побочные продукты метаболизма ксенобиотиков способствуют производству свободных радикалов, с другой стороны, воздействие металлов приводит к генерации активных форм кислорода (АФК), таких как перекись водорода (H2O2), супероксид (O2-) и гидроксильных (O№) радикалы (Dazy et al., 2009).Dazy, M., Masfaraud, J.F. & Ferard, J.F. (2009). Induction of oxidative stress biomarkers associated with heavy metal stress in Fontinalis antipyretica Hedw. Chemosphere, Vol. 75, No. 3, (April 2009), pp. 297-302, ISSN 0045-6535

Нами исследовано потенциальное воздействия различной концентрации наночастиц цинка (НЧ) на антиоксидантную ферментативную деятельность дождевых червей в сохранившихся в тестах на токсичность. Ферментативная деятельность в дождевом черве после воздействия в течении 14 дней НЧ в субстрате Аи В приведены на рис.

Рисунок.. Действие наночастиц оксида цинка на деятельность глутатионпероксидазы (ГПО), супероксиддисмутазы (СОД), каталаза (КАТ) в дождевом черве Е. fetida после 14 суточной выдержки в субстрате А и В Бары отражают стандартные отклонения среднего значения из трех повторностей. Достоверные отличия от контроля: *р<0,05.

Глутатионпероксидазы (ГПО) входит в семейство ферментов, защищающих организм от оксидативного повреждения. ГП катализируют распад липидных пероксидаз и перекиси водорода. Как показано на фигуре активность ферментов изменяется в зависимости от концентрации наночастиц Znв субстрате. В субстрате А увеличение ГП активности на 29,1% (р≤0,05) наблюдалось при концентрации наночастиц 500 мг/кг с последующим снижением на 23,1%при 1000 мг/кг, чем контроле.При других концентрациях значимых изменений не было зафиксировано. В субстрате В аналогичная активность ГП установлена при концентрации 500 мг/кг.

Супероксиддисмутаза (СОД) представляет собой класс важных ферментативных антиоксидантов в ответ на окислительный стресс: СОД усваивает супероксид-анион в молекулярный кислород и Н₂0

Как и в случае с ГПО, активность СОД возрастала с увеличением концентрации наночастиц Znв субстрате А. (фиг.). SunWetall. (2007) утверждал, что активность СОД в дождевых червей увеличивается с умеренной экологического стресса и уменьшается с тяжелой экологической напряженности. Sun W, Tai T.Y., Lin Y.S. (2007) Effect of monosultap on proteincontent. SOD and AChE activity ofEisenia foetidaunder two different temperatures. JAgro-EnvironSci 26:1816–1821 (In Chinese) Отмеченодостоверноеувеличениена 40,8% СОДприконцентрации 500 мг/кг.

Незначительное увеличение активности СОД в черве наблюдалось при концентрации 500 мг/кг в субстрате В, с последующим снижением при 1000 мг/кг. Этообъясняется (We explained the increase of SOD activities as a hormetic-like response (Calabrese and Baldwin, 2002).(CalabreseE, BaldwinL.Defininghormesis.HumExpToxicol 2002;21:91-7.).

Каталаза

Достоверных изменений каталазной активности у червей субстрата А не было выявлено, уровень каталазы был практически одинаковым.

На искусственной почве активность каталазы в черве возрастала в ответ на увеличение концентрации НЧ Zn в субстрате А до 500 мг/кг, со снижением активности при 1000 мг/кг НЧ ZnO.

Это возможно связано с высокой активностью каталазы в почвенном субстрате и высокой степенью оборота между субстратом и организмом червя (Chelikani др., 2004).

Ингибирование активности ферментов

J Žaltauskaitė*, I. Sodienė

Effects of total cadmium and lead concentrations in soil on the growth, reproduction and survival of earthworm Eiseniafetida Еkologija.2010. Vol. 56.No. 1-2. P. 10-16 DOI: 10.2478/v10055-010-0002

Таким образом, из результатов исследований разумно предположить, что токсичность во многом зависит от субстрата, растворяемости и отдачи ионов наночастиц в него, и по показателям «доза-эффект» субстрат из микрокристалической целлюлозы можно использовать в тестах на токсичность НЧ

Обсуждение

Роль дождевых червей в разложении органического вещества и отходов определяет их использование к качестве индикаторных организмов. Проведение экотоксикологических исследованиях на дождевом черве относительно проста, что облегчает измерение параметров жизненного цикла, а также определение степени накопления и выведение загрязняющих веществ и оценке биохимических реакций.

Изучению токсичности металлов для дождевых червей, в частности в наноформе уделяется мало внимания по сравнению с другими тяжелыми металлами.

Различное применение оксидных НЧ Znв производственных сферах и высокий потенциал интродукции в почву и водную среду определило интерес в проведении экотоксикологических тестов.

Традиционными металлами в почве являются цинк и медь, и дождевые черви хорошо накапливают и терпят высокие концентрации цинка Peijnenburg, W.J.G.M. (2002),чтовыражаетсявихспособностивпоглощениииоборотеэтихтяжелыхметаллов (Morgan, J.E.,. Morgan, A.J., 1999).

Peijnenburg, W.J.G.M. (2002). Bioavailability of metals to soil invertebrates. In: Bioavailability of Metals in Terrestrial Ecosystems: Importance of Partitioning for Bioavailability to Invertebrates, Microbes, and Plants, H.E., Allen, (Ed.), pp. 89-112, Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), ISBN 978-1880611463, Pensacola, USA

Morgan, J.E.,. Morgan, A.J. (1999). The accumulation of metals (Cd, Cu, Pb, Zn and Ca) by two ecologically contrasting earthworm species (Lumbricus rubellus and Aporrectodea caliginosa): Implications for ecotoxicological testing. AppliedSoilEcology, Vol. 13, No. 1, (September 1999), pp. 9-20, ISSN 0929-1393.

В зависимостиотстепенивоздействияметалланапочвенныеорганизмы(Neuhauser et al. 1985; Spurgeon et al. 1994)определизначения14-дневноезначениеLC₅₀ 662 мг/кгпочвыдля E. Fetida, втожевремяR. Pandaet.all. работаянатехжевидахустановилзначениеLC₅₀ 828-995 мг/кгпочвы, аналогичныйдиапазонбылполученSpurgeonD.J. (1994).