Про реакцію
прісноводної гідри на екзогенні біологічно активні (гормональні)
з'єднання
С.М.
Нікітіна, І.А. Ваколюк (Калінінградський державний університет)
Функціонування
гормонів як найважливіших регуляторів і інтеграторів метаболізму та
найрізноманітніших функцій в організмі неможливо без існування систем
специфічної рецепції сигналу і його трансформації в кінцевий корисний ефект,
тобто без гормонкомпетентной системи [1]. Іншими словами, наявність реакції на
організменном рівні на екзогенні з'єднання неможливе без наявності
ціторецепціі до цих сполук і відповідно без існування у цих
тварин ендогенних сполук, схожих на ті, якими ми впливаємо. Це
не суперечить концепції універсальних блоків [4, 5, 7, 11], коли основні
молекулярні структури у функціональних системах живих організмів
виявляються практично в повному наборі вже на самих ранніх етапах еволюції,
які тільки доступні вивченню, представлені обмеженим числом молекул і
здійснюють однойменні елементарні функції не тільки у представників одного
царства, наприклад в різних групах ссавців або навіть у різних типах, але й
у представників різних царств, в тому числі у багатоклітинних і
одноклітинних, у вищих еукаріотів та прокаріотів.
Однак
слід звернути увагу на те, що дані про склад і функції з'єднань,
виконують роль гормонів у хребетних тварин, у представників таксонів
досить низького філогенетичної рівня тільки починають з'являтися [7]. З
груп тварин філогенетичної низького рівня - гідра як представник
кишковопорожнинних є найбільш примітивним організмом, що володіє справжньою
нервовою системою. Нейрони розрізняються морфологічно, хімічно і, ймовірно,
функціонально. Кожен з них містить нейросекреторні гранули [2, 9, 12].
Встановлено значні розбіжності нейрональних фенотипів у гідри. У
гіпостоме є впорядковано розташовані групи з 6-11 синаптичних пов'язаних
клітин, які можна розглядати як доказ наявності в гідр
примітивних нервових гангліїв. Крім забезпечення поведінкових реакцій, нервова
система гідр виконує роль ендокринної регуляторної системи [8, 10],
забезпечуючи контроль метаболізму, розмноження, розвитку. У гідр існує
диференціювання нервових клітин за складом що містяться в них нейропептидів
[3]). Припускають [9, 10, 6], що молекули окситоцину, вазопресину, статевих
стероїдів і глюкокортикоїдів є універсальними. Вони знайдені і у
представників кишковопорожнинних. Головний і підошовний активатори (і
інгібітори) виділені з метанолові екстрактів тіла гідр. Головний активатор,
виділений з актиній, аналогічний по складу і властивостям нейропептид,
виявленому в гіпоталамусі і кишечнику корови, пацюки, свині, людини і в
крові останнього. Крім того, було показано, що і у безхребетних і у
хребетних [10] в забезпеченні реакції клітин на нейрогормони беруть участь
циклічні нуклеотиди, то є механізм дії цих речовин у двох
филогенетично різних лініях один.
Метою
даного дослідження, з огляду на вищевикладене, ми обрали вивчення комплексного
впливу на прісноводу гідру екзогенних біологічно активних (гормональних)
з'єднань.
Матеріал
і методи дослідження
Тварин
для експерименту збирали в червні-липні 1985-1992 рр.. на стаціонарі (протоки річки
Немонін, селище Матросовому Поліського району). Адаптація до вмісту в
лабораторних умовах - 10-14 діб. Обсяг матеріалу: тип - Coelenterata; клас
- Hydrozoa; вигляд - Hydra oligactis Pallas; кількість - 840. Кількість тварин
відображено на початку експерименту і не враховується приріст чисельності.
В
роботі були використані водорозчинні гормональні з'єднання окситоцинового
ряду, передньої частки гіпофіза з вихідною активністю в 1 мл (ип) (гіфотоцін --
5ЕД, пітуїтрин - 5ЕД, маммофізін - 3ЕД, префізон - 25ЕД, гонадотропін - 75ЕД) і
стероїд - преднізолон - 30 мг, які у хребетних забезпечують триланкового
ендокринну регуляцію, що включає гіпоталамо-гіпофізарний комплекс і
епітеліальні залози.
В
попередніх дослідах були використані концентрації препаратів від 0,00002 до
20 мл ип/л середовища утримання тварин.
Проводилося
три групи дослідження:
1-а
- Визначення "+" або "-" реакції у всіх прийнятих нами
концентраціях;
2-а
- Визначення діапазону концентрацій, що забезпечують роботу в хронічному
режимі різної тривалості;
3-я
- Хронічний експеримент.
В
експерименті враховувалася активність брунькування гідри. Отримані дані
піддавалися стандартної статистичної обробки.
Результати
досліджень
При
визначенні "±" реакції гідр в широкому діапазоні
концентрацій сполук були відібрані три (0,1 мл ип/л середовища, 0,02 мл ип/л
середовища та 0,004 мл ип/л середовища).
В
контрольній групі гідр протягом п'яти діб брунькування залишалося на рівні
0,0 - 0,4 нирки/гідру (Ра). У середовищі мінімальної концентрації префізона приріст
був 2,2 особи/гідру, пітуїтрин - 1,9 особи/гідру (достовірність відмінностей з
контролем украй висока - з рівнем значимості 0,01). У середніх концентраціях
добре себе проявили гіфотоцін, маммофізін і префізон (1,8-1,9 особин/гідру).
Преднізолон в мінімальної, і особливо в середній концентрації, викликав приріст
чисельності 1,1-1,3 особи/гідру, що значно перевищує контроль.
В
наступному експерименті використані тільки оптимальні концентрації
гормональних сполук. Тривалість експерименту - 9 діб. На початок
досвіду за значенням Ра контрольна і експериментальна групи достовірно не
помітні. Через дев'ять діб експерименту значення Ра достовірно відрізнялося в
дослідних групах і контролі з рівнем значимості 0,05 (табл. 1).
Таблиця
1
Вплив
гормональних препаратів на брунькування гідри (Ра) і ймовірність достовірності їх відмінностей (р)
середу
Ра
Зміна
р
1 добу
9 добу
Ра
1 добу
9 добу
Контроль
1,2 ± 0,8
1,5 ± 0,9
0,3 ± 0,1
-
-
гонадотропін
2,1 ± 1,2
5,1 ± 0,3
3,0 ± 0,8
0,71
0,95
Префізон
1,1 ± 0,7
4,9 ± 2,0
3,8 ± 1,3
0,13
0,97
Гіфотоцін
1,8 ± 0,8
6,1 ± 2,2
4,3 ± 1,4
0,58
0,99
пітуїтрин
0,8 ± 0,5
4,5 ± 2,0
3,7 ± 1,5
0,47
0,98
Маммофізін
1,1 ± 0,3
5,3 ± 2,0
4,2 ± 1,7
0,15
0,99
Преднізолон
1,5 ± 0,4
7,1 ± 2,2
5,6 ± 1,8
0,43
0,99
Як
видно з таблиці, найбільше значення Ра отримано при утриманні тварин в
преднізолон. Всі пептидні препарати дають приблизно схожі значення Ра
(в середньому 3,8 ± 0,5). Однак і тут є розкид. Найкращий ефект (4,3 ± 1,4)
досягається при утриманні тварин в середовищі з очищеною екстрактом
нейрогіпофіза - гіфотоціном. Близький до нього за ступенем впливу маммофізін. У
експериментальних групах з пітуїтрин і префізоном значення величини Ра рівні
3,7 ± 1,5 і 3,8 ± 1,3 відповідно. Найменший ефект дає вплив на гідр
гонадотропіном. Недостовірні відмінності в Ра виникають під кінець першої доби
після приміщення гідр в розчини гормональних препаратів. Протягом дев'яти
доби експерименту Ра в контролі не змінюється. Починаючи з третьої доби Ра під
всіх експериментальних групах істотно перевищує Ра у контролі. Слід
відзначити поступове достовірне збільшення цього показника у
експериментальних груп до дев'ятого добі.
Для
оцінки статистичної достовірності надаються впливів порівнювалися
значення критерію F (відношення середніх квадратів), отримані для кожного з
двох факторів окремо (А - фактор тривалості змісту; В - фактор
впливу) і для їх взаємодії (А + В), і табличні значення критерію для
двох рівнів значущості Р = 0,05 і Р = 0,01 (табл. 2).
Таблиця
2
Результати
дисперсійного аналізу впливу гормональних препаратів та тривалості утримання на інтенсивність
безстатевого розмноження Hydra oligactis
Фак-
Фактичне в групах
Таблічое Р
тори
пітуїтрин
Маммофізін
Гіфотоцін
гонадотропін
Префізон
Преднізолон
0,05
0,01
А
3,44
1,40
2,27
2,17
3,62
1,30
1,92
2,50
В
8,37
4,04
8,09
4,73
8,26
12,70
4,00
7,08
А + В
1,12
0,96
0,56
0,37
1,07
1,03
1,92
2,50
Як
видно з таблиці, Fфакт для фактора впливу при рівні значущості 0,05 у
всіх експериментальних групах більше Fтабл, а при рівні значущості 0,01 така
картина спостерігається в групах з пітуїтрин, гіфотоціном, префізоном і преднізолоном,
причому ступінь впливу в групі з преднізолоном найвища, набагато
більше, ніж у групах з пітуїтрин, гіфотоціном і префізоном, що мають схожу
силу впливу (значення Fфакт дуже близькі). Вплив взаємодії факторів
А і В у всіх експериментальних групах не є доведеним.
Для
фактора А Fфакт менше Fтабл (при обох рівнях значимості) в групах з
маммофізіном і преднізолоном. У групах з гіфотоціном і гонадотропіном Fфакт
більше Fтабл при Р = 0,05, тобто вплив цього фактора не може вважатися
остаточно доведеним, на відміну від експериментальних груп з пітуїтрин і
префізоном, де Fфакт більше Fтабл і при Р = 0,01 і при Р = 0,05.
Всі
гормональні препарати, крім гонадотропіну, в тій чи іншій мірі затримують
початок безстатевого розмноження. Однак статистично достовірним це виявляється
тільки в групі з префізоном (Р = 0,01). Використані в експерименті
гормональні препарати достовірно не впливають на тривалість розвитку
єдиної нирки, змінюють взаємний вплив першого і другого нирок: пітуїтрин,
маммофізін, префізон, гонадотропін - при наявності тільки сформованого
головного відділу розвиваються нирок; пітуїтрин, гонадотропін і преднізолон --
за наявності хоча б одного сформованого підошовного відділу, що розвиваються
нирок.
Таким
чином, можна вважати встановленою чутливість гідр до широкого спектру
гормональних сполук хребетних і припустити, що екзогенні гормональні
з'єднання включаються (як синергіст або антагоністи) в ендокринний регуляторний
цикл, властивий самої гідрі.
Список
літератури
1.
Перцева М.Н. Міжмолекулярні основи розвитку гормонкомпетентності. Л.: Наука,
1989.
2.
Богута К.К. Деякі морфологічні принципи формування нізкоорганізованних
нервових систем в онто-і філогенезі// Успіхи сучасної біології. М.: Наука,
1986. Т. 101. Вип. 3.
3.
Іванова-Казас А.А. Безстатеве розмноження тварин. Л., 1971.
4.
Спадщина Г.А. Багатовариантність здійснення елементарних функціональних завдань
і спрощення системи молекулярних взаємодій як закономірність
функціональної еволюції// Журнал еволюційної біохімії та фізіології. 1991. Т. 27.
№ 5.
5.
Наточин Ю.В., Бройнліх Х. Використання методів токсикології у вивченні
проблеми еволюції функцій нирки// Журнал еволюційної біохімії та фізіології.
1991. Т. 27. № 5.
6.
Нікітіна С.М. Стероїдні гомони у безхребетних тварин: Монографія. Л.:
Изд-во ЛГУ, 1987.
7.
Афонькін С.Ю. Міжклітинний самораспознованіе у найпростіших// Итоги науки і
техніки. М., 1991. Т. 9.
8.
Проссер Л. Порівняльна фізіологія тварин. М.: Світ, 1977. Т. 3.
9.
Резніков К.Ю., Назаревский Г.Д. Стратегія розвитку нервової системи в онто-і
філогенезі. Гідра// Успіхи сучасної біології. М.: Наука, 1988. Т. 106.
Вип.2 (5).
10.
Шейман І.М., Балобанова Е.Ф., Пептидні гормони безхребетних// Успехи
сучасної біології. М.: Наука, 1986. Т. 101. Вип. 2.
11.
Етінгоф Р.Н. Вивчення молекулярної структури нейрорецепторов. Методичні
підходи, еволюційні аспекти// Журнал еволюційної біохімії та фізіології.
1991. Т. 27. № 5.
12. Highnam K.C., Hill L. The
comparative Endocrinology of the Invertebrates// Edward Arnold, 1977.
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elib.albertina.ru
