Регуляторна дія монохроматичного видимого світла нетеплової інтенсивності на розвиток птиці

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Регуляторна дія монохроматичного видимого світла нетеплової інтенсивності на розвиток птиці

Спеціальність: Біофізика

Якименко Ігор Леонідович

Київ, 2003 рік

Актуальність теми. Протягом останніх десятиріч сформувалася і інтенсивно розвивається галузь біофізики, що вивчає біологічні ефекти низько-інтенсивного монохроматичного світла. Значною мірою це обумовлено появою на початку 60-х років минулого століття принципово нових джерел оптичного випромінювання - лазерів. Низько-інтенсивні лазери є ідеальними джерелами монохроматичного видимого світла для біологічних досліджень та терапевтичної практики (В.Л. Шевченко, 1999). Попри широту виявлених біологічних ефектів монохроматичного світла нетеплових інтенсивностей (E. Mester, 1968, Р.Е. Кавецкий и др., 1969, С.М. Зубкова, 1978, Т.Й. Кару, 1985, G.A. Callaghan et al., 1996, N. Cohen, 1998, N. Grossman et al., 1998, Н.Ф. Гамалея и др., 1999 та ін.) та запропоновані механізми біологічної ефективності останнього (С.М. Зубкова и др., 1981, Н.Г. Самойлов, 2000, Т.Й. Кару, 2001) вкрай обмеженою є кількість досліджень щодо комплексної оцінки впливу монохроматичного видимого світла на тваринні організми. Практично відсутні роботи по вивченню впливу монохроматичного світла на стан ключових метаболічних систем організму протягом усього ембріонального та постнатального періодів розвитку. Аналіз літературних даних спонукає до висновку про необхідність першочергової оцінки при цьому стану систем, безпосередньо пов'язаних з окислювальними процесами в організмі птиці - енергетичної системи мітохондрій, гідроксилюючої системи мікросом, антиоксидантної системи.

Залишається відкритим питання щодо порівняльної оцінки ефективності монохроматичного видимого світла різних ділянок спектру. Переважна кількість робіт виконана за використання червоного лазерного світла, проте достатнього експериментального та теоретичного обґрунтування цьому немає.

У ряді робіт виявлено вплив монохроматичного лазерного світла на ембріональний розвиток та виведення молодняку птиці (Б.Ф. Бессарабов, Е.Б. Петров, 1982, 1983, А.И. Кононский, 1984, М.Н. Мамукаев, 1998 та ін.). Роботи носили переважно прикладний характер і не мали на меті проведення всебічного аналізу впливу випромінювання на стан ембріонів та отриманої при цьому птиці. Проте комплексна оцінка стану птиці після дії ефективних режимів монохроматичного видимого світла за різних умов проведення експерименту дозволить виявити можливості та обмеження цього фактора щодо його біологічної ефективності та виявити метаболічні шляхи реалізації останньої. Прикладний аспект експериментальної моделі з використанням ембріонів птиці також є вкрай важливим, оскільки розробка та обґрунтування методів збільшення виведення та виживання молодняку птиці має неабияке значення для сучасного промислового птахівництва. При цьому слід наголосити на екологічній безпеці фактора впливу, яким є монохроматичне світло нетеплових інтенсивностей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота тісно пов'язана з дослідженнями, що виконувалися автором у межах участі у державних наукових темах на замовлення Міністерства аграрної політики України та Кабінету міністрів України “Створення материнських ліній перспективного кросу та впровадження технологічних елементів виробництва племінної продукції м'ясних курей у СГЦ “Оріана” Київської області”, № держреєстрації 0199U002431 та “Удосконалення технології виробництва племінних якостей перспективних кросів м'ясних курей в АТ “Племпол”, № держреєстрації 00198U005145. Фрагменти роботи виконано за підтримки гранту міжнародного проекту по співробітництву між науковцями країн - членів НАТО та країн - партнерів НАТО “Удосконалення промислової технології інкубації яєць сільськогосподарської птиці” (NATO Рroject SA LST.CLG977291).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи було комплексне дослідження впливу монохроматичного видимого світла нетеплових інтенсивностей на ембріональний і постнатальний розвиток птиці та оцінка стану енергетичної, гідроксилюючої та антиоксидантної систем птиці після дії монохроматичного видимого світла за різних умов проведення експерименту.

У задачі роботи входило…

Визначення діапазону густини енергії монохроматичного видимого світла, що впливає на ембріональний та постнатальний розвиток птиці.

Дослідження методом електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) впливу монохроматичного видимого світла на рівень функціонування електронтранспортного ланцюга (ЕТЛ) енергетичної системи мітохондрій в печінці птиці за вмістом вільних радикалів (ВР) семіхінонного типу, відновлених залізосірчаних центрів та наявністю нітрозильних комплексів негемового заліза у цьому органі.

Оцінка методом ЕПР функціонального стану гідроксилюючої системи печінки птиці за рівнем окисленої форми цитохрому Р-450 після дії монохроматичного випромінювання видимого діапазону.

Вивчення динаміки стану антиоксидантної системи (АОС) птиці за рівнем пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ) та активністю ферментів АОС печінки та крові після дії монохроматичного видимого світла.

Оцінка вмісту парамагнітних комплексів марганцю у структурах ембріона та печінці птиці при дії монохроматичного випромінювання видимого діапазону.

Дослідження впливу монохроматичного видимого світла на кінцеві показники еритропоезу птиці.

Оцінка дії монохроматичного видимого світла на ембріони птиці, уражені значними дозами рентгенівського випромінювання.

Вивчення дії монохроматичного видимого світла на організм птиці на фоні модельної інтоксикації птиці CCl4.

Оцінка хронічної дії монохроматичного видимого світла на організм птиці та вивчення змін кореляційних зв'язків між досліджуваними показниками метаболізму у птиці з опромінених монохроматичним червоним світлом інкубаційних яєць.

Об'єкт досліджень - біологічна ефективність електромагнітного випромінювання оптичного діапазону.

Предмет досліджень - дія монохроматичного видимого світла червоного та синього діапазонів (633 нм, 442 нм, 600-700 нм) нетеплових інтенсивностей на ембріональний та постнатальний розвиток птиці за станом енергетичної системи мітохондрій, гідроксилюючої системи мікросом та антиоксидантної системи печінки та крові птиці.

Методи досліджень. Для аналізу вмісту вільних радикалів та парамагнітних центрів у тканинах використовували метод електронного парамагнітного резонансу в умовах низькотемпературної стабілізації зразків (Т = 77К), активність ферментів антиоксидантного захисту та рівень пероксидів ліпідів визначали біохімічними та спектрофотометричними методами, оцінку рівня еритропоезу - цитометрично.

Інтенсивність ембріонального та постнатального розвитку птиці оцінювали морфометрично, за біологічним контролем інкубації та продуктивними показниками птиці. Отримані результати опрацьовували статистичними методами.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено, що опромінення інкубаційних яєць птиці монохроматичним світлом червоного (633 нм) та синього (442 нм) діапазонів густиною потужності 0,01-0,5 мВт/см. кв. та часі опромінення 60-180 с (густина енергії 0,6-30 мДж/см. кв.) стимулює ембріональний розвиток та вірогідно зменшує ембріональну смертність птиці. Ефективність опромінення має обернену кореляційну залежність від інкубаційних якостей яєць (патент 25688А України від 24.12.97, автор - Якименко І.Л.).

Встановлено, що опромінення ембріонів перепелів червоним лазерним світлом, попередньо уражених значними дозами рентгенівського випромінювання, збільшує виживання ембріонів у 1,7-1,9 рази (патент 34045А України від 18.05.99, автори - І.Л. Якименко, Т.М. Царенко).

Методом ЕПР виявлено активацію функціонування електронтранспортного ланцюга енергетичної системи мітохондрій печінки перепелів ембріонального та постембріонального періодів розвитку після опромінення інкубаційних яєць монохроматичним світлом червоного та синього діапазонів (за рівнем вільних радикалів семіхінонного типу). Вперше встановлено наявність нітрозильних комплексів заліза у печінці тритижневих перепелят та виявлено вплив на цей показник монохроматичного червоного світла. Методом ЕПР виявлено активацію гідроксилюючої системи мікросом у печінці перепелів, отриманих з опромінених монохроматичним червоним світлом інкубаційних яєць, та нормалізуючу дію курсового опромінення птиці червоним лазерним світлом на функціональний стан системи цитохрому Р-450 при інтоксикації птиці чотирихлористим вуглецем.

Вперше досліджено кінетику змін рівня пероксидів ліпідів (ПЛ) та активності ферментів антиоксидантної системи у печінці та крові перепелів, одержаних з опромінених монохроматичним світлом інкубаційних яєць. Встановлено, що опромінення яєць червоним світлом чинить виражену прооксидантну дію на етапі виведення молодняку та вірогідний антиоксидантний вплив у постембріональний період розвитку птиці.

Виявлено збільшення рівня парамагнітних комплексів Mn2+ у тканинах ембріонів та печінці молодняку перепелів з опромінених червоним лазерним світлом інкубаційних яєць. Вперше зареєстровано парамагнітний сигнал комплексів Mn2+ у жовточному мішку та жовтку 15-добових перепелиних ембріонів з опромінених червоним світлом інкубаційних яєць.

Досліджено кінетику рівня гемоглобіну та кількості еритроцитів у крові перепелів з опромінених монохроматичним червоним світлом інкубаційних яєць та встановлено збільшення вмісту гемоглобіну в одному еритроциті у дослідної птиці протягом усього постембріонального періоду розвитку.

Публікації.

За темою дисертації опубліковано 39 друкованих праць: 30 статей у фахових наукових журналах та збірниках наукових праць, 1 методичні рекомендації, 8 публікацій у матеріалах наукових конференцій та отримано 3 патенти України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з таких розділів: "Вступ", "Огляд літератури", "Матеріал і методи досліджень", "Результати досліджень", "Обговорення результатів досліджень", "Висновки", "Практичні рекомендації" та список використаних джерел (577 найменувань). Дисертацію викладено на 244 сторінках тексту, вона містить 43 таблиці та 13 рисунків.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Якименко І.Л. Вплив червоного лазерного світла на ембріональний розвиток та стан молодняку перепела японського // Доповіді HAH України. - №5. - 2001. - С. 168-172. фізичний біологічний антиоксидантний

2. Якименко І.Л., Сидорик Є.П. Дія низькоінтенсивного лазерного випромінювання на перекисне окиснення ліпідів та активність антиоксидантних ферментних систем в організмі птиці // Доповіді НАН України. - 2000. - №8. - С. 175-179.

3. Якименко И.Л., Сидорик Е.П. Чувствительность системы цитохрома Р-450 печени птицы к действию красного лазерного света // Доповіді НАН України. - 2000. - №7. - С. 188-191.

4. Якименко І.Л. Інтенсивність пероксидного окислення ліпідів та концентрація вільних радикалів у печінці перепелів за дії низькоінтенсивного лазерного випромінювання на їхні ембріони // Український біохімічний журнал. - 2001. - №2. - С. 20-23.

5. Якименко І.Л., Сидорик Є.П. Регуляторна дія низькоінтенсивного лазерного випромінювання на стан антиоксидантної системи організму // Український біохімічний журнал. - 2001. - №1. - С. 16-23.

6. Якименко І.Л., Cидорик Є.П. Захисна дія лазерного світла на радіаційно уражені ембріони птиці // Український радіологічний журнал. - №1. - 2001. - C. 59-63.

Размещено на Allbest.ru