Анотація до роботи:

Целевич М.В. Функціонування Na⁺, K⁺- та Ca²⁺-помп мембран зародків в’юна за умов дії фторхінолонів та катіонів важких металів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню функціонування Na⁺, K⁺- та Ca²⁺-АТФаз мембран зародків в’юна Misgurnus fossilis L. за умов дії фторхінолонів та катіонів важких металів. Показано, що антибіотики норфлоксацин, бороцин та флюміквіл до-зозалежно інгібують Na⁺, K⁺-АТФазу зародків на різних етапах раннього ембріоге-незу. Виявлено, що ступінь інгібувального впливу фторхінолонів залежить від стадії розвитку зародка, структури самого фторхінолону та від чутливості Na⁺, K⁺-АТФази до дії антибіотиків. З’ясувалось, що норфлоксацин здатний компенсувати інгібувальну дію катіонів Cd²⁺, Mn²⁺ та Zn²⁺ шляхом зв’язування з цими катіонами.

В інтегральній фракції мембран зародків в’юна ідентифіковано тапсигаргін-нечутливу Ca²⁺-АТФазу плазматичної та тапсигаргін-чутливу Ca²⁺-АТФазу ретику-лярної мембран. Встановлено, що Ca²⁺, Mg²⁺-АТФаза зародків володіє високою спо-рідненістю до катіонів Cd²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺. Визначені коефіцієнти інгібування І_0,5 для катіонів важких металів вказують на переважно конкурентний тип інгібування, однак встановлено, що катіони Cd²⁺ здатні інгібувати Са²⁺, Mg²⁺-АТФазу і за змішаним типом.

Результати інгібування Na⁺, K⁺-АТФази у значній мірі підтверджуються ульт-раструктурними змінами бластомерів зародків в’юна. Виявлено, зокрема, такі по-шкодження органел: гіпертрофію комплексу Гольджі, набряк каналів ГЕР та АЕР, розвиток “мітохондріального пікнозу”, руйнування цитоплазматичної мембрани. Це очевидно призводить до порушення метаболічних процесів і розвитку некрозу в бластомерах зародків, що в кінцевому результаті веде до загибелі зародків.

Запропоновано гіпотетичну схему дії фторхінолонів та катіонів важких металів.

У дисертації відповідно до поставленої мети та завдань проведено дослідження впливу фторхінолонів та катіонів Cd²⁺, Mn²⁺ та Zn²⁺ на функціонування Na⁺, K⁺- та Са²⁺-помп зародків в’юна Misgurnus fossilis L., а також з’ясовано механізми їх впливу на іонтранспортні системи зародків.

1. Фторхінолони норфлоксацин, флюміквіл та бороцин у діапазоні концентрацій 5-25 мкг/мл дозозалежно інгібують оуабаїнчутливу АТФазу зародкових мембран у порівнянні з контролем. Ступінь їхнього інгібувального впливу залежить від стадії розвитку зародка та структури самого фторхінолону, що визначає його фізико-хімічні властивості.

2. Значення коефіцієнтів інгібування І_0,5 свідчать про те, що зміни Na⁺, K⁺-АТФазної активності пов’язані з різним ступенем чутливості даної АТФази до дії фторхінолонів.

3. Дисперсійний аналіз впливів бороцину, флюміквілу та катіонів Mn²⁺ та Zn²⁺ на зміни активності Na⁺, K⁺-ATФази зародків в’юна встановив, що їхній внесок у мінливість активності мембранного ферменту є рівноцінним і близьким за значенням. На відміну від впливів вище названих чинників, вплив норфлоксацину та солей кадмію, як за дії різної концентрації, так і на різних стадіях розвитку, є значним і неоднаковим.

4. Сумісна дія норфлоксацину (5, 15, та 25 мкг/мл) в поєднанні з катіонами Cd²⁺, Mn²⁺ та Zn²⁺ (10^-5 М) зумовлює зниження активності Na⁺, K⁺-ATФази на стадіях 2-х та 16-ти бластомерів, а на наступних досліджуваних стадіях розвитку зародків веде до зростання Na⁺, K⁺-ATФазної активності у порівнянні з дією норфлоксацину.

5. Двофакторний дисперсійний аналіз сумісної дії норфлоксацину та катіонів Cd²⁺, Mn²⁺ та Zn²⁺ показав, що при збільшенні концентрації норфлоксацину пропорційно зростає внесок взаємодії досліджуваних чинників і зменшується частка впливу катіонів металів, тобто їхній інгібувальний ефект компенсує дія норфлоксацину.

6. Плазматичні мембрани зародків в’юна володіють Са²⁺, Mg²⁺-АТФазною активністю, яка періодично змінюється протягом поділу бластомерів і суттєво пригнічується катіонами важких металів. Катіони Cd²⁺, Mn²⁺ та Zn²⁺ інгібують Na⁺, K⁺- і Са²⁺, Mg²⁺-АТФази переважно за конкурентним типом, тобто ефек-тивно взаємодіють з СОО^--групами катіон-зв’язувальних центрів ферментів, а катіони Cd²⁺ здатні інгібувати Са²⁺, Mg²⁺-АТФазу також за змішаним типом, що зумовлено високою спорідненістю цих катіонів до SH-груп АТФаз.

7. Електронно-мікроскопічне дослідження ультраструктури бластомерів зародків на першій годині розвитку при дії антибіотиків фторхінолонового ряду виявило суттєві пошкодження органел та плазматичних мембран зародкових клітин. На шостій годині розвитку за умов впливу фторхінолонів зафіксовано розвиток протеолізу та ділянок некрозу.

8. Отримані результати дають підставу вважати, що зародки в’юна Misgurnus fossilis L. на стадіях синхронних поділів бластомерів є зручною та адекватною тест-системою для дослідження впливу фармакологічних та хімічних чинників на живі організми.

Публікації автора:

1. Бойко Н.М., Целевич М.В., Кулачковський О.Р., Ковалишин І.В., Санагурський Д.І. Ультраструктура зародків в’юна за умов впливу іонів цинку та кадмію // Вісник Харків. ун-ту. Біофізичний вісник. – 2002. – Вип. 2 (11). – С. 48-53. (Здобувач провела дослідження та статистичне опрацювання результатів, проаналізувала та узагальнила літературні джерела, взяла участь в аналізі експериментальних даних та їх обговоренні, підготувала до друку статтю).

2. Бойко Н.М., Целевич М.В., Санагурський Д.І. Розвиток зародків та личинок в’юна Misgurnus fossilis L. за умов впливу катіонів важких металів // Вісник Львів. ун-ту, Серія біологічна. – 2003. – Вип. 34. – С. 26-31 (Здобувач провела дослідження та статистичне опрацювання результатів досліджень, проаналізувала літературні джерела, взяла участь в аналізі експериментальних даних та їх обговоренні, підготувала до друку статтю).

3. Целевич М.В., Санагурський Д.І Вплив флюміквілу на активність Na⁺, K⁺-АТФ-ази зародків в’юна // Біологія тварин. – 2003. – Т. 5, №1-2. – С. 289-294. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичне опрацювання ре-зультатів досліджень, проаналізувала та узагальнила літературні джерела, взяла участь в аналізі експериментальних даних, оформленні та написанні статті ).

4. Бойко Н.М., Целевич М.В., Санагурський Д.І. Активність Nа⁺, K⁺ -АТФ-ази мембран зародків в’юна Misgurnus fossilis L. за дії катіонів важких металів // Укр. біохім. журн. – 2004. – Т. 76, №2. – С. 59-63 (Здобувач провела дослідження та статистичне опрацювання результатів досліджень, проаналізувала та узагальнила літературні джерела, взяла участь в аналізі експериментальних даних та визначенні І_0,5, написанні та оформленні статті).

5. Целевич М.В., Бойко Н.М., Мандзинець С.М., Санагурський Д.І. Інгібуваль-ний вплив фторхінолонів на Na⁺, K⁺-АТФ-азну активність зародків в’юна Mis-gurnus fossilis L. // Вісник Львів. ун-ту, Серія біологічна. – 2004. – Вип. 35. – С. 40-46. (Здобувач провела дослідження та статистичне опрацювання результатів досліджень, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні статті).

6. Целевич М.В., Санагурський Д.І. Мембранні білки зародків риб на ранніх ета-пах розвитку // Тези доповідей ІІІ з’їзду Українського біофізичного товариства, 8-11 жовтня 2002 р., м. Львів. – Львів. – 2002. – С. 83. (Здобувач провела дослідження, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез доповіді, представляла стендову доповідь на конференції).

7. Бойко Н.М., Целевич М.В., Санагурський Д.І. Вплив катіонів важких металів на динаміку трансмембранного потенціалу та активність Na⁺, K⁺-АТФ-ази за-родків в’юна // Матеріали міжнародної наукової конференції студентів та молодих учених “ПОЛІТ-2002”, м. Київ. – Київ. – 2002. – С.201 (Здобувач провела дослідження, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез доповіді).

8. Целевич М.В., Санагурський Д.І. Вплив флюміквілу на функціонування Na⁺, K⁺-АТФ-ази на ранніх етапах ембріогенезу зародків в’юна // Матеріали VI міжнародної науково-практичної конференції "НАУКА І ОСВІТА 2003". – Дніпропетровськ – Донецьк – Харків. – 2003. – Т. 3 – С. 49-50 (Здобувач самос-тійно провела дослідження та статистичне опрацювання результатів досліджень, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез, представленні доповіді на конференції).

9. Целевич М.В., Санагурський Д.І. Вплив антибіотиків фторхінолонового ряду на функціонування Na⁺, K⁺-АТФ-ази зародків в’юна (Misgurnus fossilis L.) // Тези доповідей 7-го міжнародного медичного конгресу студентів та молодих учених, 21-23 травня 2003 р., м. Тернопіль. – Тернопіль – 2003. – С. 215 (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичне опрацювання результатів досліджень, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез, представленні усної доповіді на конференції).

10. Целевич М.В., Бойко Н.М., Кулачковський О.Р., Ковалишин І.В., Санагурський Д.І. Ультраструктура бластомерів зародків в’юна за умов впли-ву катіонів важких металів та антибіотиків фторхінолонового ряду // Тези до-повідей установчого з’їзду Українського товариства клітинної біології, 25-28 квітня 2004 р., м. Львів. – 2004. – С. 156 (Здобувач провела дослідження, взяла участь в аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез доповіді).