Исследования по выявлению и исследованию физиологических биомаркеров

ХОЛОДКЕВИЧ С.В., ИВАНОВ А.В., КУЗНЕЦОВА Т.В., КУРАКИН А.С.1, ТРУСЕВИЧ В.В.
Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Россия, Карадагский природный заповедник НАНУ, Украина

На современном этапе развитию биомаркерного подхода к оценке состояния морских экосистем в районах нефтегазового комплекса Арктического шельфа уделяется значительное внимание. Особое место в данном направлении занимают исследования по выявлению и исследованию физиологических биомаркеров, на основе которых принципиально возможно развивать автоматические системы контроля состояния здоровья экосистем в реальном времени.

Известно, что всем живым организмам присуще проявление ритмичности в работе их систем и органов. В пределах одной функциональной системы имеют место ритмы различных частотных диапазонов, что, по-видимому, способствует строгой иерархической организации разнообразных процессов внутри организма. При исследовании физиологических и поведенческих реакций животных большое внимание уделяется изучению ультрадианных ритмов (УДР), поскольку они отражают особенности протекания основных физиологических процессов, могут характеризовать механизмы краткосрочных физиологических реакций организма животных и осуществляться на разных уровнях их организации. В частности, стабильность ультрадианных клеточных циклов является ключевым фактором для нормального развития и функционирования живого организма, а ее отсутствие может приводить к тяжелым нарушениям развития [1]. Интерес к изучению УДР обусловлен также принципиальной возможностью использования этих характеристик при решении широкого круга задач оценки состояния окружающей среды [2].

В недавней работе [3] сообщалось об обнаружении в условиях аквариумного содержания ультрадианных ритмов в движении мантийных тканей и створок мидий Mytilus edulis (L.), которые авторы связывают с циклическими изменениями в скорости фильтрации и поведении в процессе питания. В этих лабораторных исследованиях поведение мидий изучали неинвазивно с помощью вэб-камеры и оригинальной компьютерной программы обработки и анализа изображения.

Целью данной работы являлось изучение особенностей проявления УДР в кардиоактивности и движении створок мидий.

Ранее авторами впервые в кардиоактивности двустворчатых моллюсков обнаружены УДР с периодами порядка 10 и 30 минут [4], которые отражают особенности пищевого поведения и метаболизма этих животных в естественных условиях их обитания. В настоящей работе на основе лабораторных и натурных исследований различными биоэлектронными методами [5, 6] показано, что наблюдаемые в движении створок УДР могут синхронно проявляться в кардиоактивности различными способами: в виде антибатных изменений ЧСС при неизменной амплитуде сердечных сокращений (АСС), в виде синбатных изменений АСС при неизменной ЧСС. Кроме того, УДР могут наблюдаться в кардиоактивности без заметных изменений в движении створок, и наоборот. По мнению авторов, при достаточной изученности УДР, как физиологических показателей особенностей состояния функциональных систем организма животного, УДР кардиоактивности и движения створок моллюсков могут стать новыми биомаркерами для оценки состояния и здоровья экосистем морских акваторий.

Литература
Edgar B.A., Lehner C.F. Developmental control of cell cycle regulators: a fly’s perspective // Science. 1996. V. 274. P. 1646-1652.
Stupfel M., Damiani P., Perramon A., Busnel M., Gourlet V., Thierry H. Ultradian and circadian respiratory rhythms in grouped small laboratory species as a method to assess the effects of environmental challenges // Comp. Biochem. Physiol. 1985. V. 80A. № 2. P. 225-231.
Rodland D.L., Schone B.R., Helama S., Nielsen J.K., Baier S. A clockwork mollusks: Ultradian rhythms in bivalve activity revealed by digital photography// J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2006. V. 334. P. 316-323.
Холодкевич С.В., Иванов А.В., Кузнецова Т.В., Куракин А.С.,. Корниенко Е.Л, Паньков С.Л., Халатов А.Н.. Ультрадианные ритмы в кардиоактивности двустворчатых моллюсков. ДАН – в печати.
Столбов А.Я., Трусевич В.В., Мишуров В.Ж., Шеянов В.А. Автоматизированный комплекс измерения двигательной активности моллюсков (АКИДАМС) и его применение для мониторинга состояния водной среды // Сборник научных трудов, Карадагского природного заповедника НАН Украины. Симферополь: СОНАТ. 2004. Кн. 2. С. 226-230.
Kholodkevich S.V., Ivanov A.V., Kurakin A.S., Kornienko E.L., Fedotov V.P. Real time biomonitoring of surface water toxicity level at water supply stations // Environmental Bioindicators. 2008. V. 3. №1. P. 23-34.

Нефть и газ арктического шельфа-2008: материалы конференции