Анотація до роботи:

Мандзинець С.М. Вплив івермектину та його аналогів на функціональні властивості мембран зародків в’юна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню функціонування Na⁺, K⁺- та Ca²⁺-АТФаз мембран зародків в’юна Misgurnus fossilis L. за умов дії івермектина та авермектину. Показано, дозозалежне інгібування Na⁺, K⁺-АТФази зародків авермектинами. Визначено константи напівінгібування І₅₀ для авермектинів. Аналіз у координатах Діксона показав умовно конкурентний тип інгібування. Встановлено, що Ca²⁺, Mg²⁺-АТФаза зародків володіє меншою чутливістю до препаратів у порівнянні Na⁺, K⁺-АТФазою. Виявлено залежність ступеня інгібувального впливу авермектинів від стадії розвитку зародка, структури самого авермектину та чутливості ензиму до дії антипаразитарних речовин. Результати інгібування АТФаз у значній мірі підтверджуються змінами ТМП, ультраструктури бластомерів та морфології зародків та личинок. Виявлено такі пошкодження органел: гіпертрофію, набряк каналів ГЕР та АЕР, збільшення лізосом та травних вакуоль, руйнування ПМ, що призводить до метаболічних порушень і розвитку некрозу в бластомерах, який в кінцевому результаті веде до загибелі зародків. Встановлено можливі причини виникнення токсичних ефектів викликаних дією авермектинів.

У дисертації відповідно до поставленої мети та завдань проведено дослідження впливу авермектинів на функціонування Na⁺, K⁺- та Са²⁺-помп зародків в’юна Misgurnus fossilis L., а також з’ясовано ймовірні механізми їх впливу на іонтранспортні системи зародків, та наслідки їх впливу на морфогенетичному та клітинному рівні.

1. Визначено кінетичні характеристики Na⁺, K⁺-ATФазної активності ПМ зародків в’юна Misgurnus fossilis L. упродовж раннього ембріогенезу, показано наявність центрів різної спорідненості до АТФ, які змінюються впродовж синхронних поділів. Розраховано максимальну швидкість та конcтанти Міхаеліса-Ментен для реакції гідролізу АТФ на кожній з досліджуваних стадій розвитку.

2. Авермектин та івермектин у діапазоні концентрацій (0,001-10 мкг/мл) за умов проведення досліджень in vitro та (0,01-1 мкг/мл) in vivo дозозалежно інгібують оуабаїнчутливу АТФазу зародкових мембран у порівнянні з контролем. Значення констант напівінгібування І₅₀ свідчать про те, що зміни Na⁺, K⁺-АТФазної активності пов’язані з різним ступенем чутливості даної АТФази до дії авермектинів та умовами проведення досліджень.

3. Авермектини у концентрації 0,1 та 1 мкг/мл інгібують сумарну Са²⁺, Mg²⁺-АТФазну активність. Ступінь інгібування, якої залежить від умов проведення дослідження та стадії розвитку. Найбільш чутливою до дії препаратів є остання стадія синхронних поділів за умов проведення дослідження in vivo.

4. Інгібіторний аналіз дії івермектину на Na⁺, K⁺-АТФазу показав наявність умовно конкурентного типу інгібування, який може здійснюватись за механізмом зв’язування івермектину та авермектину з молекулами Na⁺, K⁺-АТФази, з подальшою зміною конформації і затриманням ферментів у стані Е₁ та зміною ліпідного оточення, характерною для клітин у стані активного поділу.

5. Дисперсійний аналіз впливу концентрації препаратів та фактору часу на зміни активності Na⁺, K⁺-ATФази зародків встановив, що їхній внесок у мінливість активності мембранного ферменту є більш істотним на стадії 8 поділу і дещо знижується на стадії 10 поділу бластомерів.

6. Зміни у динаміці коливань ТМП зародків в’юна протягом синхронних поділів вказують на зменшення абсолютних значень ТМП, які свідчать про зниження в основному активності Na⁺, K⁺-АТФази, а також ймовірної зміни іонної проникності мембран бластомерів. Збільшення періоду коливань та порушення синхронності коливань вказують на сповільнення процесів розвитку зародків.

7. Морфологічні зміни свідчать про високу чутливість організмів зі слабкою системою захисту. За дії авермектинів у зародків виявлено такі аномалії: відставання у розвитку, деформацію кісток скелету, затримку та аномалії у закладанні серцево-судинної системи, недорозвинення зябер та плавців.

8. Електронно-мікроскопічне дослідження ультраструктури бластомерів зародків на першій годині розвитку при дії авермектинів виявило суттєві пошкодження мембранних органел зародкових клітин. На першу годину розвитку відмічено ознаки некрозу клітин і значну вакуоляризацію клітинного вмісту при наявності препаратів у інкубаційному середовищі у концентрації 1 мкг/мл. На шостій годині розвитку зафіксовано протеоліз та ділянки некрозу за дії івермектину у концентрації 0,1 мкг/мл.

9. Отримані результати дають підставу вважати, що дія авермектинів на зародки в’юна Misgurnus fossilis L. здійснюється через дестабілізацію структур і функцій мембран та інгібування ферментативної активності системи активного транспорту іонів (Na⁺, K⁺, Са²⁺), які у свою чергу запускають механізми некротичної загибелі клітин.

Публікації автора:

1. Зміни морфологічного розвитку зародків та личинок в’юна Misgurnus fossilis L. за умов впливу івермектину / С.М. Мандзинець, М.В. Целевич, Д.І. Санагурський, Д.В. Янович // Науковий Вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Ґжицького. – 2006. – Т.8, №2 (29). – С. 91-95.

2. Зміна ферментативної активності Na⁺, K⁺–помпи зародків риб за умов впливу івермектину / Мандзинець С.М., Целевич., М.В., Янович Д.В., Санагурський Д.І. // Біологія тварин. – 2006. – Т 9, № 1-2. – С. 217-221.

3. Мандзинець С. Властивості макроциклічних лактонів як модуляторів мембранних структур / С. Мандзинець // Вісник Львів. ун-ту. Серія біол. – 2008. – Вип. 46. – С. 13-32.

4. Целевич М.В. Кінетичні характеристики Na⁺, K⁺-АТФази клітин зародків в’юна / М.В. Целевич, С.М. Мандзинець, Д.І. Санагурський // Вісник Харків. ун-ту ім. В. Н. Каразіна. – 2008. – Т. 1, № 20. – С. 29-36.

5. Мандзинець С.М. Аналіз впливу двох макроциклічних лактонів на активність Na⁺, K⁺- залежної, Mg²⁺-активованої АТФази зародків в’юна / С.М. Мандзинець, М.В. Целевич, Д.І. Санагурський // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2008. – № 3. – С. 19-24.

6. Мандзинець С.М., Целевич М.В., Янович Д.В., Санагурський Д.І. Вплив івермектину на Na⁺, K⁺–АТФазну активність зародків риб: збірник тез IV з’їзд Українського біофізичного товариства (Донецьк, 19-21 грудня, 2006 р.). – С. 70-71

7. Мандзинец С.М., Целевич М.В., Янович Д.В., Санагурский Д.И. Константы ингибирования Na⁺, K⁺-ATP-азы зародышей вьюна авермектинами: Сб. тезисов 11-ой Пущинской межд. школы-конференции мол. ученых: [БИОЛОГИЯ - НАУКА XXI ВЕКА] (Пущино, 29 октября – 2 ноября, 2007 г.). – Пущино, 2007. – 12 с. – Режим доступу до тез: http://www.biology21.ru/downloads/Biology21Thesis2007.pdf

8. Mandzynets S.M., Tselevych M.V., Yanovich D.V. Sanagurski D.I. Ivermectin is as modulator of the activity of the Na,K-ATPase of loach embryo’s during early embryogenesis: abstracts 6^th Parnas Conference [Molecular mechanism of cellular signaling], (Krakow, Poland, May 30 – June 02, 2007). – Krakow, Poland, 2007 – 22 p.

9. Мандзинец С.М., Целевич М.В., Санагурский Д. И. Влияние ивермектина на активность Na⁺, K⁺-активированой, Mg²⁺-зависимой АТФазы зародышей вьюна in vitro и in vivo: Сборник. ст. в 2-х частях. Первая часть. [“Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем: Межд. науч. Конф.; Восьмой съезд Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков”], (Минск, 25-27 июня 2008 г) / Под. редакцией: И.Д. Волотовского и др. – Минск: 2008 г. – 392 с.

10. Мандзинец С.М., Целевич М.В. Особенности кинетики Na⁺,K⁺–активированного, Mg²⁺-зависимого гидролиза АТФ зародышевыми клетками вьюна: Материалы докл. XV межд. конф. студ., асп. и мол. ученых “Ломоносов” / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев. [Электронный ресурс] — М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. — 1 электрон. опт. диск (CD-ROM); 12 см. - Систем. требования: ПК с процессором 486 +; Windows 95; дисковод CD-ROM; Adobe Acrobat Reader. – 17 с. – Режим доступу до тез:

http://www.lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2008/02_1.pdf

11. Mandzynets S.M., Tselevych M.V., Sanagursky D.I. Avermectins: concentration-dependent effects on adenosine triphosphatase in loach embryos of M. fossilis L. during early development: [Biologycal motility: achievements and perspectives] / Eds . Z.A. Podlubnaya, S.L. Malyshev. – Pshchino: Foton-Vek, 2008. – Vol.1. – P. 162-163.

12. Мандзинець С.М. Комплексний вплив авермектинів на іонтранспортні системи зародків Misgurnus fossilis впродовж раннього ембріогенезу: збірник тез міжнар. наук. конф. присв. 70-річчю від дня народження проф. О.А. Гойди [“Біофізичні механізми функціонування живих систем”] (Львів, 16-18 жовтня 2008 року). – Львів, 2008. – 61-62 с.

13. Мандзинец С.М., Целевич М.В., Янович Д.В., Санагурский Д.И. Влияние авермектинов на сумарную Са²⁺-АТФазную активность мембран зродышей вьюна Misgurnus fossilis L.: Сб. тезисов 12-ой Пущинской межд. школы-конференции мол. учених [БИОЛОГИЯ - НАУКА XXI ВЕКА], (Пущино, 10 – 14 ноября, 2008 года).– Пущино, 2008. – 178 с. – Режим доступу до тез:

http://www.biology21.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=46&Itemid=55

14. Мандзинець С.М., Целевич М.В., Санагурський Д.І. Зміни динаміки трансмембранного потенціалу зародків в’юна упродовж раннього ембріогенезу за умов впливу івермектину: Матеріали ІІІ міжн. конф. мол. учених [“Біологія: від молекули до біосфери”], (Харків 18-21 листопада 2008 р.). – Харків, 2008. – 75 с.