177 Проблемы биологии и медицины, 2017, №2 (94)
УДК: 576.311.347.577.352.465
ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДЕФОЛИАНТОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС IN VITRO
К.Р. ОЧИЛОВ
Бухарский Государственный медицинский институт, Республика Узбекистан, г. Бухара
ТУРЛИ ДЕФОЛИАНТЛАРНИНГ КАЛАМУШ ЖИГАРИ МИТОХОН-ДРИЯСИ ЭНЕРГЕТИК
ЖАРАЁНЛАРИГА IN VITRO ТАЪСИРИ
К.Р. ОЧИЛОВ
Бухоро Давлат медицина институти, Ўзбекистон Республикаси, Бухоро
IMPACT OF VARIOUS DEFOLIATES ON THE ENERGETIC PROCESSES OF MITOCHONDRIA
OF THE LIVER OF RATS IN VITRO
K.R. OCHILOV
Bukhara State Medical Institute, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Турли концентрациядаги (1.10
-5
-2.10
-4
) дефолиантлар, жумладан, бутифос (I), дропп (II),
бутилкаптакс (III), хиназопин (IV), сихат (V), тетра-п-бутиламмопий бром (VI), этрел (VII), геметрел
(VIII), аллил-4-метилпиридини бром (IX), 1-аминоциклопропан-1-карбон кислота (AЦПК) (Х) нинг нафас
олиш, оксидланиш-фосфорланиш жараёни, каламушлар жигари митохондрияси ички мембранасининг
ўтказувчанлигига таъсири ўрганилди. Умуман олганда ўрганилган моддаларнинг умумий токсиклиги ва
уларнинг митохондрияга таъсири ўртасида яхши корреляция аниқланди.
Калит сўзлар:
дефолиант, энергетик жараёнлар, митохондрия.
The effect of defoliant butyphos (I), dropp (II), butylcaptacs (III), hinazopin (IV), tetra-n-butylammonium
bromide (VI), etrel (VII), gemetrel (VIII), allyl-4-methylpyridinium bromide (IX), 1-aminocyclopropan-1-
carbonate (ACPC) (X) at various concentrations .(1.10
-5
-2.10
-4
M) on respiration, oxidative phosphorylation
(OP) and permeability of the inner mitochondrial membrane from rat liver has been studied. It has been estab-
lished that some of the compounds uncouple OP by increasing the inner mitochondrial membrane permeability
for H+ (II) inhibit the respiration in V3 condition and induce less selective permeability for a number of ions
(I,III). The other defoliants either induce respiration generally in metabolic states 3 and 4 (IV, VI, IX) or have
no effect on the respiration and OP (V, VII, VIII, X). On the whole a good correlation between the common tox-
icity of the studied preparation (LD
50
) and their mitochondrial effect has been revealed, therefore the latter can
be considered as intracellular targets involved in the realization of pesticide action.
Keywords:
defoliant, energy processes, mitochondria.
Дефолианты нарушают различные стороны
обмена веществ в растениях. В частности, такие
препараты, как бутифос и бутилкаптакс, ингиби-
руют реакцию Хилла, циклическое и нецикличе-
ское фотофосфорилирование, нарушают углевод-
ный обмен растений, разобщают окислительное
фосфорилирование. Очевидно, что такие суще-
ственные сдвиги в метаболизме растительных
клеток наряду с изменением баланса фитогормо-
нов, снижением транспорта ауксина, накоплением
этилена и приводят в итоге к опаданию листьев
[2,4-6]. Известны и многочисленные побочные
эффекты действия пестицидов этого класса. Ток-
сическое влияние дефолиантов и других пестици-
дов на организм теплокровных обусловлено раз-
личными эффектами, включая мембраноактивные
свойства, при этом митохондрии рассматривают-
ся как наиболее вероятные внутриклеточные
«мишени» [1,3,7-9].
Мы исследовали прямое действие ряда
«классических» дефолиантов на митохондрии пе-
чени крыс in vitro. Для сравнения в работе приве-
дены данные по бутифосу - препарату с высокой
дефолиирующей активностью, применение кото-
рого в хлопководстве в настоящее время прекра-
щено, ввиду высокой токсичности в отношении
теплокровных. Митохондрии выделяли из печени
крыс методом дифференциального центрифуги-
рования. Среда выделения содержала 250
м
М са-
харозы, 10
м
М трисбуфера рН 7,4. Дыхание изо-
лированных митохондрий регистрировали поля-
рографически с помощью кислородного электро-
да Кларка и полярографа LP-7. Влияние дефоли-
антов на пассивную проницаемость деэнергизо-
ванных митохондрий изучали в изоосмотических
средах солей нитрата и оценивали по кинетике
изменения оптической плотности при 520 нм.
В настоящей работе были исследованы 10
препаратов, обладающих дефолирующей актив-
ностью. Отдельные препараты либо широко при-
менялись ранее в хлопководстве (дефолианты
«мягкого» действия - бутифос и бутилкаптакс,
Воздействие различных дефолиантов на энергетические процессы митохондрий печени крыс …
178 Проблемы биологии и медицины, 2017, №2 (94)
последней иногда в смеси с хлоратом магния),
либо рекомендованы недавно для массового ис-
пользования (дропп, геметрел, сихат). Ряд других
препаратов находятся на стадии разработки, и для
них в настоящее время не представлены справоч-
ные данные о токсичности.
В работе использовали 2,4-динитрофенол
(ДНФ), глутамат натрия, ротенон фирмы “Sigma”
(США), АДФ, малат, сукцинат фирмы “Serva”
(Германия).
Исследованные дефолианты воздействуют
на параметры окислительного фосфорилирования
неодинаково. С одной стороны, такие препараты,
как бутифос, бутилкаптакс, в концентрации 1.10
-5
-
1.10
-4
М при использовании НАД-зависимых суб-
стратов ингибируют дыхание митохондрий, о чем
свидетельствует уменьшение скорости потребле-
ния кислорода в метаболическом состоянии 3 (V
3
)
по Чансу на 53-69%. При этом коэффициент ды-
хательного контроля (ДК) уменьшается до 2,9, 2,1
против контроля 3,7. Снижение отношения
АДФ\О обнаруживается только в присутствии
бутилкаптакса, а бутифос сохраняет фосфорили-
рующую активность митохондрий на уровне кон-
троля в концентрации 1.10-4 М. Добавление 2,4-
ДНФ на фоне этих дефолиантов не вызывает сти-
муляции окисления субстратов (V
диф
). Дальней-
шее увеличение концентрации этих дефолиантов
до 2.10-4 М приводит у снижению коэффициен-
тов ДК до единицы.
С другой стороны, дефолиант дропп вызы-
вает стимуляцию скорости окисления глутамата,
малата на 26% в метаболическом состоянии 4 (V
4
)
по Чансу. Разобщающее действие дроппа прояв-
ляется уже в концентрации препарата до 1.10-
4
М,
при этом снижение ДК до 1 является следствием
стимуляции дыхания в состоянии V
4
.
Исследовано влияние дефолиантов на пас-
сивную проницаемость мембраны митохондрий
печени крыс для различную одно - и двухвалент-
ных катионов. Скорость энергонезависимого
набухания митохондрий в разных солевых средах
возрастает во всех случаях практически линейно с
увеличением концентраций дефолиантов. Инду-
цированная бутифосом (5.10
-5
М) проницаемость
для различных катионов может быть представле-
на отношением К
+
: Са 2
+
:Н
+
= 1,0:0,8:0,66. Увели-
чение проницаемости для К
+
было принято за 1.
Препарат дропп проявляет в основном протоно-
форную активность в случае регистрации прони-
цаемости для других катионов существенного из-
менения кинетики набухания митохондрий не от-
мечалось. Бутилкаптакс также обладает значи-
тельной мембранной активностью. В его присут-
ствии усиливается набухание деэнергизованных
митохондрий в изоосмотических растворах солей
нитратов магния, калия и кальция. Протонофор-
ные свойства у этого препарата выражены в 8-10
раз слабее, чем у бутифоса и дроппа. В целом ин-
дуцированную бутилкаптаксом (5.10-5 М) прони-
цаемость для этих катионов можно представить
отношением Мg2+:H+:R+Ca=1,3:1,0:0,6.
Практически не влияют кинетику набуха-
ния деэнергизованных митохондрий в присут-
ствии одно и двухвалентных катионов в концен-
трационном диапазоне 1.10
-5
– 1.10
-4
М дефолиан-
ты хиназопин, сихат, тетра-II-бутиламмоний бро-
мистый, этрел, геметрел, лирует с их действием
на окислительное фосфорилирование. Наличие
хорошей корреляции общей токсичности иссле-
дованных дефолиантов, кроме дроппа, с их дей-
ствием на энергетику митохондрий и состояние
проницаемости мембран подтверждает высказан-
ное ранее положение; что митохондрии и проте-
кающие в них метаболические процессы могут
представить собой вполне реальные «мишени»
обеспечивающие токсическое действие пестици-
дов.
Исследованные нами дефолианты различа-
ются как по токсичности на теплокровных, так и
по механизму действия на растительный орга-
низм. Некоторые из них (дропп) являются агони-
стами цитокиновых рецепторов в растениях, дру-
гие (этрел, геметрел, АЦПК) служат продуцента-
ми этилена- мощного эндогенного фактора старе-
ния и созревания. Наконец, бутилкаптакс, тетра-
II-бутиламмоной бромистый и, по-видимому, бу-
тифос могут представляет собой группу проду-
центов масляного альдегид стимулирует образо-
вание отделительного слоя в листьях, обеспечивая
дефолиирующий эффект. Однако в независимости
от механизма действия общая проблема состоит в
том что масляный альдегид оказывает побочное и
токсическое действие.
Согласно представленным выше данным,
использование изолированных митохондрий (или
еще лучше - интактных клеток) позволяет быстро
и эффективно производить первичный скрининг
многих новых пестицидов с целью оценки их ток-
сичности. По-видимому, проблему внутриклеточ-
ной «мишени» пестицидов можно рассматривать
шире, отводя ее роль биологическим мембранам
вообще. При этом может происходить ингибиро-
вание мембраносвязанных ферментов, индуциро-
ваться ионная проницаемость, изменяться микро-
вязкость мембран, нарушаться липид-белковые и
лиганд-рецепторные взаимодействия и т.д.
Однако, если связь мембраноактивных
свойств того или иного дефолианта с его токсико-
логическими характеристиками имеет логическое
объяснение, то отношение конкретных мембран-
ных эффектов к процессу искусственной дефоли-
ации, несомненно, требует дальнейшего уточне-
ния.
К.Р. Очилов
Биология ва тиббиёт муаммолари, 2017, №2 (94) 179
Литература:
1. Иргашев Т.А., Каримов А.И.Хроническое воз-
действие нитрата на активность ферментов сыво-
ротки крови и ткани печени крыс // Известия
Оренбургского государственного аграрного уни-
верситета. 2016. № 3 (59). C. 216-218.
2. Карташева Н.В., Мамчиц Л.П., Климович С.В.
Эколого-гигиеническое значение почвы в статусе
здоровья населения (лекция)// Проблемы здоровья
и экологии. 2012. № 2 (32). C. 51-56.
3. Остапенко Ю.Н., Рожков П.Г. Признаки отрав-
ления пестицидами и меры первой медицинской
помощим// Защита и карантин растений. 2012. №
6. C. 46-50.
4. Тойгильдина И.А., Тойгильдин А.Л., Еремина
С.А. Экотоксикологическая оценка применения
пестицидов на территории Ульяновской области//
Вестник Ульяновской государственной сельско-
хозяйственной академии. 2014. № 2 (26). C. 38.
5. Шильникова Н.В., Андрияшина Т.В. Влияние
пестицидов на биоценоз почвенного покрова//
Вестник Казанского технологического универси-
тета. 2012. № 7. том 15
6. Эргашев Д.А., Аскарова М.К., Тухтаев С. Вза-
имодействие компонентов в водной системе с
участием хлоратов и хлоридов кальция, магния и
2-хлорэтилфосфонат бис моноэтаноламмония//
Universum: химия и биология. 2016. № 8 (26)
7. Anand R., Kumari P., Kaushal A., Bal A., Wani
W.Y., Sunkaria A., Dua R., Singh S., Bhalla A., Gill
K.D. Effect of acute aluminum phosphide exposure
on rats: a biochemical and histological correlation//
ToxicolLett. 2012 23;215(1)
8. Binukumar B.K., Bal A., Kandimalla R., Sunkaria
A., Gill K.D. Mitochondrial energy metabolism im-
pairment and liver dysfunction following chronic ex-
posure to dichlorvos// Toxicology. 2010 Apr
11;270(2-3). P. 77-84.
9. Dua R., Sunkaria A., Kumar V., Gill K.D. Im-
paired mitochondrial energy metabolism and kinetic
properties of cytochrome oxidase following acute
aluminium phosphide exposure in rat liver// Food
Chem.Toxicol. 2010 Jan;48(1) P. 53-60.
ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ
ДЕФОЛИАНТОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ
КРЫС IN VITRO
К.Р. ОЧИЛОВ
Бухарский Государственный медицинский
институт, Республика Узбекистан, г. Бухара
Исследовано влияние различных концен-
траций (1.10
-5
-2.10
-4
) дефолиантов бутифоса (I),
дроппа (II), бутилкаптакса (III), хиназопина (IV),
сихата (V), тетра-п-бутиламмопия бромистого
(VI), этрела (VII), геметрела (VIII), аллил-4-
метилпиридиния
бромистого
(IX),
1-
аминоциклопропан-1-карбоновой
кислоты
(AЦПК) (Х) на дыхание, окислительное фосфори-
лирование (ОФ) и проницаемость внутренней
мембраны митохондрий печени крыс. Обнаруже-
но, что некоторые соединения разобщают ОФ,
увеличивая проницаемость внутренней мембраны
митохондрий для Нг (II), ингибируют дыхание в
состоянии V3 и индуцируют менее избиратель-
ную проницаемость для различных ионов (I, III).
Другие дефолианты либо вызывают общую сти-
муляцию дыхания в метаболических состояниях 3
и 4 (IV, VI, IX), либо не влияют на дыхание и ОФ
(V, VII, VIII, X). В целом выявлена хорошая кор-
реляция между общей токсичностью исследован-
ных препаратов (ЛД
50
) и их действием на мито-
хондрии, в связи с чем последние можно рассмат-
ривать как внутриклеточные «мишени», вовле-
ченные в реализацию действия пестицидов.
Ключевые слова:
дефолиант, энергетиче-
ские процессы, митохондрия.
