ГЕНЕРАЦИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
Лабас Ю. А., Пескин А. В., Клебанов Г. И., Попонов С. Ю., Тихонов А. В.
Институт проблем экологии и эволюции РАН, Москва; *Институт биологии развития РАН, Москва; **Кaфeдpa биофизики Российского государственного медицинского университета, Москва; ***Морской аквариум Московского зоопарка, Москва; ****Кафедра биофизики физическ
Для проверки нашей гипотезы
происхождения биолюминесцентных систем от антиоксидантной системы
защиты клеток, секретирующих в среду активные формы кислорода
(АФК) с антимикробной или медиаторной функциями, мы попытались
проверить, не секретируют ли АФК фотогенные зоны меридиональных
гастроваскулярных каналов у гребневика Вегое
cucumis.
Для этого интактное животное и фрагменты его меридионального
гребного ряда помещали в раствор индикатора АФК
нитросинего тетразолия.
Обнаружено, что синий осадок диформазана образуется не только
в каналах, но также появляется на наружной поверхности животных,
особенно в гребных рядах. Показано, что также интенсивно окрашиваются
с помощью НСТ наружные поверхности низших грибов
Saprolegnia sp.,
губок Sycon
sp., актиний
Aiptasia sp. (особи
без зооксантелл) и пресноводных гидр Hydra
attenuata
(у последних
двух особенно сильно окрашиваются щупальца), слизь, выделяемая
ногой у гастропод Diodora sp.,
межщитковая поверхность тела и лучей офиур
Amphipholis squamata.
Однако не наблюдается окраски поверхности водных макрофитов, полихет,
амфипод и позвоночных (эмбрионы и личинки рыб и амфибий). Окрашивание
животных стимулируется добавлением 1М КСl
в среду обитания животных. Эффект окрашивания снимается добавлением
Zn,Си-супероксиддисмутазы
(Zn,Cu-SOD), а
также отсутствует при охлаждении животных, гипоксии или у мертвых
организмов. В опытах с использованием Тайрона - ловушки супероксидных
радикалов - показано, что губки Sycon sp. в отсутствие
стимуляторов продуцируют супероксидные радикалы, которые появляются
во внешней среде (морская вода). Добавление
Zn,Cu-SOD подавляет
появление сигнала ЭПР от семихиноновых радикалов Тайрона, что
свидетельствует о выходе супероксидных радикалов во внешнюю среду.
Дополнительным свидетельством в пользу интенсивной генерации АФК
губками Sycon sp. служат результаты измерений люминолзависимой
хемилюминесценции. Показан также стимулирующий эффект опсонизированного
зимозана (одного из индукторов "дыхательного взрыва"
фагоцитов). Результаты ингибиторного анализа свидетельствуют,
что возможными источниками супероксидных радикалов в губках Sycon
sp. могут быть НАДФН-оксидаза и митохондрии, но не ксантиноксидазная
и циклооксигеназная системы. Предполагаемая функция обнаруженных
нами систем генерации АФК может заключаться в защите наружной
поверхности организма от сапрофитной микрофлоры. Такая непрерывная
секреция предполагает высокое содержание антиоксидантов в осуществляющих
ее клетках. Отбор на ее минимизацию мог способствовать появлению
в филогенезе разнородных их ограничивающих структур, механически
изолирующих наружный эпителий от внешней среды и микроорганизмов
в ней (наружные скелеты, кутикула, кожа).