ДИНАМІКА ТРАНСМЕМБРАННОГО ПОТЕНЦІАЛУ ЗАРОДКІВ В’ЮНА
В УМОВАХ ВПЛИВУ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ

Н. Бойко, Д. Санагурський

Львівський національний університет імені Івана Франка,
вул.Грушевського, 4, м.Львів 79005 Україна
e-mail: biolog@franko.lviv.ua

В умовах сьогоднішнього забруднення навколишнього середовища особливо актуальним є дослідження впливу на розвиток та життєдіяльність живих організмів таких чинників забруднення, як іони важких металів. Важливе виявлення можливих механізмів цього впливу.

Показниками, що швидко реагують на наявність у зовнішньому середовищі токсичних і біологічно активних речовин, є електричні параметри мембран зародків тварин [1, 2, 5]. Один з таких параметрів – трансмембранний потенціал (ТМП), характер періодичних коливань якого, пов’язаних з клітинним поділом на ранніх стадіях розвитку, зазнає суттєвих змін за наявності іонів важких металів.

Об’єктом досліджень були зародки в’юна ( Misgurnus fossilis L.) у період від запліднення до закінчення стадії дроблення бластомерів. Яйцеклітини одержували і запліднювали за Нейфахом [4]. Овуляцію стимулювали внутрішньом’язовим уведенням самкам хоріогонічного гонадотропіну (500 од.). Ікру одержували через 36 год після стимуляції. Сім’яники отримували після декапітації та розтину черевної порожнини самців. Ікру запліднювали в чашках Петрі суспензією сперміїв. Через 5-10 хв після запліднення зиготи відмивали та інкубували при температурі  20-22о С у фізіологічному розчині Гольтфретера.

Розчини солей важких металів виготовляли на основі розчину Гольтфретера.

ТМП реєстрували за допомогою стандартної мікроелектродної техніки [3] на зібраній нами установці за допомогою скляного мікроелектрода, заповненого розчином KCl (ЗМ). Зародок звільняли від перивітелінової оболонки механічним способом (за допомогою препарувальних голок) і поміщали в камеру експериментальної установки, заповнену розчином Гольтфретера. Коливання записували за допомогою потенціометра КСП-4.

Ми досліджували зміни рівня та динаміки ТМП зародків в’юна в період дроблення бластомерів унаслідок внесення в інкубаційне середовище хлоридів таких металів, як нікель, кобальт, цинк, марганець, олово та хром. Концентрації металів у середовищі були від 10-6 до 10-4М.

Розчини хлоридів металів додавали в камеру, де перебував зародок на стадіях 8-16 бластомерів. Зміни динаміки ТМП, які були результатом впливів іонів важких металів,  починали простежуватись через один повний цикл поділу.

При наявності в інкубаційному середовищі іонів важких металів спостерігалась загальна деполяризація мембрани, а також зменшення амплітуди та збільшення періоду коливань  ТМП.  Останнє збігалося зі зменшенням частоти поділу, а отже іони важких металів спричиняли сповільнення розвитку зародків. Ці зміни виявлялись більш виражено внаслідок збільшення концентрації металів у середовищі інкубації. Зокрема, за наявності іонів нікелю в концентрації 10-5М (рис.1) спостерігали значну деполяризацію мембрани — до -30-35 мВ (норма — 60-70 мВ) (максимальні значення). Іони кобальту, марганцю та хрому в концентрації 10-5М спричиняли деполяризацію мембрани до -45-50 мВ (рис. 2, 3, 6). Значна деполяризація простежувалась також  у  разі  впливу іонів олова в концентрації 10-5М (рис. 4) — до -35-40 мВ та цинку в концентрації 10-5М (рис.5) — до -40-45 мВ. У випадку зменшення концентрації важких металів до 10-5 М деполяризація мембрани менш виражена: до  -45-50 мВ при наявності іонів олова та цинку (рис.4,5) і до  -50-55 мВ унаслідок впливу іонів хрому та марганцю (рис.3,6).


Рис. 1. Динаміка ТМП під впливом іонів нікелю в концентрації 10-5 М (1) та 10–6 М   (2) порівняно з контролем (3).


Рис. 2. Динаміка ТМП під впливом іонів кобальту в концентрації 10-4 М (1) та 10–5 М (2) порівняно з контролем (3).


Рис. 3. Динаміка ТМП під впливом іонів хрому в концентрації 10-5 М (1) та 10–6 М (2) порівняно з контролем (3).


Рис. 4. Динаміка ТМП під впливом іонів олова в концентрації 10-4 М (1) та 10 –5 М (2) порівняно з контролем (3).


Рис. 5. Динаміка ТМП під впливом іонів цинку в концентрації 10-5 М(1) та 10 –6 М (2) порівняно з контролем (3).


Рис. 6. Динаміка ТМП під впливом іонів марганцю в концентрації 10-5 М (1) та 10 –6 М (2) порівняно з контролем (3).

За наявності в інкубаційному середовищі іонів нікелю, марганцю, кобальту та хрому в концентрації 10-4-10-5 М (рис. 1-3, 6) період коливань ТМП збільшувався в 1,5 - 2,0 рази, а, отже, в 1,5 - 2,0 рази зменшувалась частота поділу бластомерів. Це збігалося і з даними візуального спостереження за зародками: тварини, яких інкубували за наявності іонів важких металів у середовищі, розвивались набагато повільніше, ніж контрольні особини, і, крім того, мали певні вади розвитку.

Амплітуда коливань ТМП також значно зменшувалась під впливом іонів важких металів: за наявності іонів нікелю, хрому, олова в концентрації 10-5 М (рис. 1, 3, 4) — в 2,0 - 2,5 рази, а іонів марганцю та цинку (концентрація 10-5) (рис. 5, 6) в 1,5 - 2,0 рази. Наявність іонів важких металів у менших концентраціях приводила до менш виражених змін амплітуди та періоду коливань.

Такі зміни свідчать, на наш погляд, про можливий вплив іонів важких металів на провідність іонних каналів як щодо їхньої модифікації, так і щодо конкурентної взаємодії. Можлива також загальнотоксична дія важких металів на організм, який розвивається, а це в кінцевому підсумку призводить до пригнічення внутрішньоклітинного метаболізму.


  1. Бойко Н.М., Гойда О.А.   Морфогенез та електричні параметри мембран зародків в’юна за умов наявності в середовищі важких металів// Актуальні проблеми мед., біол., ветер. і сільськ. госп. – 1996. – С. 85-86.

  2. Гойда О.А.   Біофізичні аспекти раннього онтогенезу тварин. К., 1993.

  3. Костюк П.Г.   Микроэлектродная техника. К., 1960.

  4. Нейфах А.А.   Молекулярная биология процессов развития. М., 1977.

  5. Санагурский Д.И.   Трансмембранный потенциал в раннем эмбриогенезе вьюна (Misgurnus fossilis L.) при гормональных воздействиях: Автореф. дис…канд. биол. наук. К., 1983.