Анотація до роботи:

Івашків Л.Я. Часова організація біоелектричних і метаболічних процесів у ранньому ембріогенезі в’юна та шпорцевої жаби. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2003.

Дисертацію присвячено проблемі часової організації біоелектричних і метаболічних процесів у ранньому ембріогенезі тварин. Дослідження динаміки проведено з застосуванням системного підходу та математичних методів автокореляційного, крос-кореляційного та спектрального аналізу. Отримано нові дані про принципи часової організації клітинних процесів за нормальних та екстремальних умов розвитку протягом періоду дроблення зародків холоднокровних тварин. Встановлено подібність цієї організації у ранньому ембріогенезі тварин різних систематичних груп (риб та амфібій) та незалежність її від типу дроблення та будови зародків цих тварин. Виявлено достовірні крос-кореляції між динамікою вмісту серотоніну в зародках в’юна з біоелектричними процесами та інтенсивністю енергетичного метаболізму. Запропоновано критерії оцінки динаміки клітинних процесів за нормальних умов розвитку та при дії екстремальних чинників.

У дисертації подано теоретичне узагальнення і нове розв’язання наукової проблеми, що виявляється в з’ясуванні принципів часової організації клітинних процесів у період дроблення зародків холоднокровних тварин.

1. Оцінено особливості коливної динаміки біоелектричних і метаболічних характеристик зародків в’юна та встановлено кількісні залежності між їх часовими змінами. Це дозволило виявити закономірності часової організації клітинних процесів у нормі (16-21 С) на стадії дроблення зародків тварин, а саме – нестабільність коливань (варіативність визначених періодів), особливо характеристик енергетичного метаболізму, динаміці більшості з яких властивий квазіперіодичний характер. Аналіз крос-кореляцій між динамікою ТМП і ШПК показав зростання ступеня спряженості їх аперіодичних і періодичних змін після 150 хв розвитку зародків в’юна, що може свідчити про синхронізацію в цей час коливань названих показників.

2. Порівняльний аналіз динаміки біоелектричних і метаболічних процесів у зародків в’юна та шпорцевої жаби на стадії дроблення виявив аналогії у часових співвідношеннях між перерозподілом вмісту K⁺ і Na⁺, співвідношенням K⁺/Na⁺ у зародках і динамікою ТМП, а також, між змінами характеристик енергетичного метаболізму та змінами біоелектричних характеристик. Ці дані свідчать про подібність часової організації процесів, що зумовлюють динаміку названих характеристик у ранньому ембріогенезі тварин різних систематичних груп та її незалежність від типу дроблення та будови зародків цих тварин.

3. Виявлено достовірні причинно-наслідкові залежності між аперіодичними змінами біоелектричних і метаболічними характеристиками у зародків в’юна та шпорцевої жаби. Можливо, що зміни цих характеристик опосередковуються морфофізіологічними процесами, які відбуваються під час ранніх клітинних циклів в зародках тварин.

4. Встановлено достовірну позитивну крос-кореляцію між динамікою вмісту серотоніну в зародку та ШПК, активністю ферментів циклу Кребса, лактатдегідрогенази, (p<0.05), а також, достовірну негативну кореляцію між вмістом серотоніну, з одного боку, та цитозольною концентрацією катіонів Ca²⁺ у зародків в’юна (p<0.05) й динамікою ТМП (p<0.01), з іншого. На підставі цих результатів можна припустити, що серотонін є однією з проміжних ланок регуляції процесів енергетичного метаболізму на стадії дроблення в ембріогенезі тварин, зокрема, гіперполяризації мембрани.

5. Показано, що за екстремальних умов розвитку зародків в’юна (24 С), коли на наступних стадіях розвитку виникають аномалії й відбувається загибель зародків, значно спрощується коливна динаміка ТМП та ШПК. Це проявляється у ідентичності величин їх періодів, зростанні їх стабільності та порушенні фазових співвідношень їх коливань. Коливання цих показників стають синхронними на протязі усього періоду дроблення зародків, що достовірно (p<0.01) відрізняється від їх динаміки у нормі.

6. Аналіз змін ТМП та ШПК, визначених щохвилинно, за умов впливу колхіцину, який блокує клітинний поділ зародків в’юна, виявив збільшення на порядок інтенсивності коливань вказаних показників. Параметри коливань мембранного потенціалу при цьому стабілізуються. Осциляція швидкості поглинання кисню значно сповільнюється і стає аперіодичною. Механізм формування коливних процесів біоелектрогенезу не залежить від часової динаміки інтенсивності енергетичного метаболізму.

7. Апробовані у роботі методи можуть застосовуватися для аналізу ритмічних процесів, що відбуваються на різних рівнях біологічної організації, з метою діагностики та прогнозування функціонального стану біосистем при дії різних чинників. Одержані результати дозволяють використати зазначені методи аналізу для діагностування життєздатності зародків риб. Найбільш чутливими критеріями оцінки динаміки процесів за нормальних умов розвитку та при дії негативних чинників слід вважати такі критерії, як форма авто- і крос-корелограм, максимуми спектральної потужності коливань на періодограмах біоелектричних і метаболічних показників.

Публікації автора:

1. Івашків Л.Я., Градюк М.Б., Санагурський Д.І. Особливості часової організації мембранозв'язаних процесів у ранньому ембріогенезі тварин // Вісн. Харк. ун-ту. Сер. Біофізичний вісник. – 2001. – Т. 1(8), №525. – С.42-50.

2. Івашків Л., Градюк М., Санагурський Д. Аналіз крос-кореляцій у часових змінах фізико-хімічних показників розвитку зародків в'юна // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біологічна. – 2001. – №27. – С.3-11.

3. Івашків Л.Я., Гумецький Р.Я., Санагурський Д.І. Дослідження змін фізико-хімічних показників розвитку зародків в'юна методами кореляційного та спектрального аналізів // Вісн. Харк. ун-ту. Сер. Біофізичний вісник. – 2001. – №528. – Т. 2 (9). – С.51-57.

4. Івашків Л.Я., Санагурський Д.І., Рибальченко Т.В. Дослідження крос-кореляцій між змінами фізико-хімічних показників розвитку зародка X. laevis у період синхронних дроблень // Вісн. КНУ ім. Т. Шевченка. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. – 2002. – №.8. – С.24-28.

5. Івашків Л., Гумецький Р., Санагурський Д. Часові співвідношення динаміки метаболічних та біоелектричних характеристик раннього ембріогенезу в’юна та шпорцевої жаби // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. – 2002. – №.29. – С.15-24.

6. Ивашкив Л.Я., Гумецкий Р.Я., Санагурский Д.И. Анализ зависимостей в динамике физико-химических характеристик раннего эмбриогенеза холоднокровных животных // Сборник тезисов 6-ой Пущинской школы-конференции молодых ученых “Биология – наука XXI века”. – Пущино. – 2002. – Т.1. – С.12-13.

7. Івашків Л.Я. Дослідження динаміки фізико-хімічних характеристик раннього ембріогенезу в’юна при дії різних факторів // Матеріали ІІ всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів “Біологічні дослідження молодих вчених на Україні”. – Київ. – 2002. – Вип.1. – С.19-20.

8. Івашків Л.Я., Гумецький Р.Я., Санагурський Д.І. Аналіз динаміки фізико-хімічних характеристик раннього ембріогенезу в’юна при цитостатичних та температурних впливах // Збірник тез доповідей IIІ з’їзду Українського біофізичного товариства. – Львів. – 2001. – C.153.

9. Ivashkiv L., Humetskyi R., Sanagurskyi D. Analysis of the dynamics of the physical-chemical characteristics during early embryogenesis of loach under cytostatic and temperature influence // 4th Parnas Conference “Molecular mechanisms of cell activation: biological signals and their target enzymes”. – Wroclaw. – 2002. – P.63.

10. Івашків Л.Я., Гумецький Р.Я., Санагурський Д.І. Дослідження часових залежностей в динаміці фізико-хімічних характеристик раннього онтогенезу холоднокровних тварин // Наука і молодь. Матеріали міжнародної наукової конференції студентів та молодих вчених “Політ-2002”. – Київ. – С. 198.