Шангин-Березовский Г.Н., Молоскин С.А., Рыхлецкая О.С. Парадоксальный эффект воздействия микродоз НДММ и ПАБК в зависимости от чувствительности подопытного материала // Химический мутагенез в создании сортов с новыми свойствами. -- М.: Наука, 1986. -- С. 243--248.

 УДК  575.24 + 591.16

ПАРАДОКСАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ

МИКРОДОЗ НДММ И ПАБК В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПОДОПЫТНОГО МАТЕРИАЛА.

Г.Н. ШАНГИН-БЕРЕЗОВСКИЙ, С.А. МОЛОСКИН, О.С. РЫХЛЕЦКАЯ

Ордена Трудового Красного Знамени Московская ветеринарная

Академия им. К.И. Скрябина.

 

     В эксперименте с использованием микродоз супермутагенов для стимуляции роста и развития различных видов животных и растений неоднократно наблюдались случаи, когда меньшая доза соединения производила более сильный положительный  эффект [1-4].        В качестве примера можно привести данные по выводу цыплят кур межлинейного кросса Б-9 (табл. 1).

      Можно видеть, что меньшие дозы НДММ 10-8  и  10-10  г. на яйцо уменьшили частоту синдрома  кровь-кольцо и повысили процент выводимости цыплят. При микродозе 10-6 г на яйцо такого эффекта не было, и вывод цыплят был ниже, чем в контроле. Если бы дело касалось не большей, а меньшей дозы воздействия, можно было бы сделать вывод просто о ее неэффективности. Однако, фактически в этом случае действовало в 100 – 1000 раз больше молекул, чем при дозах 10-8   и 10-10 г. на яйцо.

     В большинстве случаев при дозе 10-6 г. на яйцо у птицы не наблюдается угнетения развития, а происходит стимуляция-нормализация процессов онтогенеза и повышение резистентности особей [2, 3].  Однако можно допустить, что в данном опыте воздействие в этой дозе произвело не положительный, а слабо отрицательный эффект. В пользу этого говорит тенденция к уменьшению процента выведенных цыплят (80 против 85). Однако, процент кондиционного молодняка во всех опытных группах был одинаков и значительно превосходил контроль. Следовательно, обработка яиц в этой дозе приводила к неодинаковому ответу: угнетающее действие было не на всех, а лишь на некоторой части яиц, проэмбрионы в которых после обработки НДММ погибали.  В опыте проявились две фракции с разной чувствительностью к  микродозе НДММ: реактивная, в которой воздействие стимулировало развитие, и лабильная, в отношении которой доза 10-6 г. на яйцо оказалась уже чрезмерной. Таким образом, представление о наличии фракций с различной чувствительностью  к воздействию

полезно для анализа случаев парадоксального эффекта микродоз биологически активных соединений.

     Эффект меньших доз НДММ был обнаружен и в опытах на культуре клеток животных in  vitro. В первичных культурах куриных  фибробластов и в перевиваемых культурах клеток мыши и хомяка адгезия  и пролиферация  были обратно пропорциональны значению микродозы воздействия[4]. Это явление было показано не только для малых, но и для ультрамалых доз воздействия (мнимые концентрации НДММ). Его можно проиллюстрировать данными по анализу развития дрозофилы  из яиц, обработанных водным раствором НДММ (табл .2).

 

Таблица 1. Процент яиц с кровяным синдромом кровь-кольцо

и выводимость цыплят после предынкубационной обработки яйца микродозами НДММ.

Доза Ндмм, г. на яйцо Яйца с синдромом кровь-кольцо, % Выводимость цыплят, % Кондиционные цыплята, %  10-6 0,4 ± 0,4 80,2 ± 2,5 94,3 ± 1,6  10-8  0,00 87,9 ± 2,0 95,4 ± 1,3  10-10 0,00 86,2 ± 2,1 94,8 ± 1,4  Контроль 0,7 ± 0,5 84,8 ± 2,2 86,1 ± 2,3

 

Таблица 2. Влияние микродоз НДММ на развитие D. Melanogaser.

 

Концентрация НДММ,г/мл*	Среднее число личинок на самку **	Среднее число куколок на самку ***	Среднее число имаго на самку
			на 14-й день	на 15-й день	за оба дня
10-9	9,3	22,9	2.6	6,5	9,1
10-29	19,8	33,6	6,8	6,7	13,5
Контроль	10,7	21,0	4,9	5,7	10,6
*С учетом того, что яйца занимали лишь малую часть поверхности питательной среды, фактически доза была на порядок меньше ** На 8-й день со дня кладки                  ***  На  11-й день со дня кладки

 

     Как можно видеть, ультра малая доза воздействия оказалась эффективнее реальной микродозы 10-9 г/мл.

      Парадоксальный эффект  ультрамалой дозы НДММ был обнаружен также при анализе прорастания семян ели и томатов. Замачивание семян ели в воде с реальной и мнимой концентрацией НДММ привело к прорастанию 88 и 95% семян. В контроле всхожесть составила 87%. Аналогичные данные были получены при анализе  длины первого корешка обработанных НДММ семян томатов.

      О значении влияния биологической  системы объекта на действие НДММ говорят результаты опытов с использованием другого генетически активного соединения – ПАБК. Влияние предынкубационной обработки ПАБК на выводимость цыплят и их соотношение по полу (кросс Б-9) было следующим:

 Табл. 3

Доза ПАБК, г на яйцо*	Выводимость цыплят %	Соотношение по полу ♂♂/♀♀
10-6	82,1 ± 1,6	1,105
10-24	88,3 ± 1,3	1,204
Контроль	78,1 ± 1,9	0,903
* Обработка яйца водным раствором ПАБК

 

    Ниже показана оплодотворяемость свиноматок и живая масса поросят при рождении после осеменения спермой с добавлением ПАБК.

 

Табл. 4.

Доза ПАБК *	Оплодотворение %	Оплодотворение %
10-6	80,9 ± 5,8	1361 ± 19
10-24	84,8 ± 5,3**	1453 ± 23 **
контроль	65,2 ± 7,0	1344 ± 18
* В расчете на спермодозу **  Значимость различий с контролем на уровне Р < 0.01

 

     Как видно из таб. 3, 4, меньшая (фактически – мнимая) доза ПАБК производит в большей степени положительное влияние на биологические показатели (жизнеспособность, воспроизводительную функцию, живую массу) животных. Таким образом, парадоксальный эффект  микродозы может быть вызван у разных биологических объектов  действием не только НДММ, но и ПАБК.

     На возможность большего эффекта воздействия меньшей микродозы  биологически активного соединения  впервые обратил внимание и начал активно изучать ее один из авторов данного сообщения – С.А. Молоскин. Поскольку  явление обнаружено у ряда объектов при действии биологически активных соединений,  как на организменном, так и на клеточном уровне, мы считаем возможным называть его парадокс Молоскина.

      Известно, что хранение  яиц птицы до инкубации снижает их инкубационные качества, лабилизирует [1] подопытный материал. В свете этого, представляют интерес результаты воздействия НДММ на яйцо разных сроков хранения. Опыт был проведен на яйце гусей, выводимость которых ниже, чем у сухопутной птицы.

      Ниже приводятся данные по выводимости гусят после предынкубационной обработки яйца НДММ.

 

Табл. 5.

Доза НДММ  г на яйцо	Выводимость,%
	Без хранения до инкубации	После 7 дней хранения
Контроль	71 ± 1,8	48,9 ± 2,0
10 -6	64,1 ± 1,9	55,6 ± 2,0
10 –4	61.6 ± 2,0	61,6 ± 2,0

 

     Хранение яйца резко уменьшило выводимость. Воздействие НДММ на такое яйцо уменьшило процент выводимости гусят. Однако эффект микродозы был опосредован условиями хранения яиц до инкубации. Эффект воздействия на свежее яйцо был противоположных эффекту обработки яиц после 7 дней хранения,  где действие НДММ не уменьшило, а повысило выводимость.

     Примечательно совпадение результатов воздействия большей дозы на яйцо без и после хранения (61,6% вывода). В одном случае НДММ уменьшила, а в другом увеличила вывод гусят до этого уровня. Очевидно наличие в материале фракций с разной чувствительностью к предынкубационным воздействиям. Свежее яйцо имело до обработки лабильную фракцию (проэмбрионы), которые  после хранения погибли. Сохранившиеся яйца составляли фракцию реактивных, чувствительность которых к НДММ выразилась в улучшении характера развития [1].

 

Таблица 6. Процент прорастания и длина первичного корешка семян томатов после воздействия  НДММ и проращивания в темноте и на свету.

Проращивание семян	Концентрация НДММ г/мл	Прорастание семян %	Длина первичного корешка, мм
			среднее	Лимиты
В темноте	Контроль	86,8  ±  0,8	37,3 ± 0,6	34,8 ¸ 40,6
	10 –30	94,4  ±  0,5 *	39,4 ± 0,7*	36,0 ¸ 42,2
	10 –7	87,5  ±  0,7 **	36,9 ± 0,6**	33,5 ¸ 41,7
На свету	Контроль	78,8  ±  0,9	28,3 ± 0,5	24,6 ¸ 37,6
	10 –30	69,5  ±  1,0 *	25,1 ± 0,5*	18,8 ¸ 30,0
	10 -7	79,3  ±  0,9 **	26,9 ± 0,5 **	25,2 ¸ 33,1
* Значимые различия с контролем ** Значимые различия с предыдущим вариантом воздействия

 

     По-видимому, эффект микродозы  биологически активного соединения зависит от соотношения лабильной и реактивной фракции особей (клеток и эмбрионов), а также от чувствительности подопытного материала. Как было видно, на соотношение лабильной и реактивной фракции влияли условия содержания яйца до инкубации.

     Можно показать, что столь же существенны и условия развития подопытного объекта. В табл. 3 приведены данные по прорастанию и длине первичного корешка томатов при проращивании обработанных семян в темноте или на свету. При благоприятных условиях (проращивание в темноте) положительно эффективной оказывается меньшая, при неблагоприятных (проращивание на свету) – большая доза НДММ. Следовательно, при хороших условиях развития для его стимуляции  (нормализации) достаточно лишь перехода воды раствора  в биологически активное состояние [4].

     При неблагоприятных условиях прорастания положительный эффект достигается при воздействии  реальной дозы  НДММ, длительно поддерживающей биологически активное состояние воды в растворе и, можно думать, в цитоплазме клеток.

     Благоприятные условия прорастания (замачивание в темноте) повышают всхожесть семян, неблагоприятные (проращивание на свету) уменьшают ее аналогично тому, как это имело место в отношении вывода цыплят (вероятно – гусят, А.В.) из яиц после их хранения  до инкубации (табл. 2 - ?А.О., скорее всего имеется ввиду таблица 3).

«Мнимая» доза НДММ (биологически активная вода) увеличивает процент прорастания после обработки семян в темноте и снижает его при проращивании на свету. Положительный эффект воздействия реальной дозы  10-7 г/мл незначителен в отношении прорастания семян в контроле, но весьма высок по отношению к действию «мнимой» дозы при проращивании семян на свету. Следовательно, для компенсации отрицательного влияния неблагоприятных условий прорастания семян недостаточно кратковременного воздействия измененной НДММ воды раствора. Такая вода не увеличивает, а снижает процент прорастания семян. Положительно эффективной оказывается воздействие реальной дозы 10-7 г/мл.

     Проращивание на свету отрицательно влияет на длину корешка. Однако воздействие измененной НДММ воды (10-30 г/мл) при действии в темноте увеличивает, а на свету еще в большей степени, чем действие света, угнетает рост корешка. Такое влияние было системным  для всего опытного материала.      

     Проращивание на свету не только ведет к гибели изначальной фракции чувствительных (лабильных) семян, но усиливает эту чувствительность. Иначе трудно объяснить дальнейшее уменьшение процента прорастания семян при воздействии на свету измененной водой, а также существенное уменьшение длины первичного корешка даже по сравнению с контролем (25,1 мм против 28,3 мм в контроле на свету и 37,3 мм при проращивании в темноте).

     Полученные в ряде экспериментов результаты позволяют связать парадоксальный эффект микродоз биологически активных  соединений (НДММ и ПАБК) с характером чувствительности подопытного материала. Более низкий процент выводимости указывает на несомненное  наличие лабильной фракции уязвимых к внешним воздействиям особей – в этом отношении не удивляют различия в эффекте  воздействия  НДММ  на яйцо кур и гусей. Сравнивая результаты воздействия НДММ по данным табл. 1, 3 и 5 можно видеть, что в первых случаях более эффективными  были меньшие, а в последнем – большая микродоза  соединения. Мы полагаем, что это объясняется различных характером  влияния измененной воздействием НДММ воды раствора. Если доля лабильных особей и степень

лабильности  системы организма в подопытном материале невелики, для нормализации роста-развития достаточно воздействия самых малых микродоз соединения и даже только измененной НДММ воды. В случае, когда степень лабильности в подопытном материале велика, такого воздействия недостаточно. Более того, возбуждение, вызванное обработкой, может привести к отрицательным последствиям. Для того, привести в порядок  разлаженную систему связей организма, требуется длительное, последовательное воздействие соединения. Основу  положительного эффекта и в этом случае составляет, по-видимому, ответ системы на действие  измененной воды. В пользу этого говорит тот факт, что действие реальной микродозы вещества в ряде случаев (табл.1-4) уступало эффекту условной  его концентрации или было незначительным на фоне контроля (табл.6). Возвращаясь к данным прежних исследований, в которых положительный эффект влияния микродоз НДММ в отношении роста клеток в культуре был тем больше, чем меньше была выбранная микродоза соединения [4], можно предположить, что алкилирование биологических структур вряд ли приводит к положительному влиянию на рост и развитие клетки и организма. Более вероятными кажутся положительное влияние молекул соединения при образовании с его помощью мутаген-ферментных    комплексов и опосредованное положительное действие через изменение воды в  биологически активное состояние.

     Парадоксальный эффект воздействия микродоз НДММ и ПАБК позволяет говорить о разработке методов прогноза уровня и характера чувствительности  подопытных объектов к биологически активным воздействиям. Вместе с тем, как видно из опыта, само по себе воздействие таких соединений оказывается одним из средств измерения такой чувствительности.

 

       Л И Т Е Р А Т У Р А

Шангин-Березовский Г.Н., Алексеев В.Л., Перчихин Ю.А.  Супермутагены как средство анализа чувствительности биологических структур. – В кн.: Химический мутагенез и гибридизация. М.: Наука, 1978, с. 234-240.

Салладин И.А., Влияние НДММ на лизоцимную активность в белке яиц сыворотке крови кур. – В кн.: Улучшение культурных растений и химический мутагенез. М.: Наука, 1982, с. 242-244.

Молоскин С.А. Действие ультрамалых доз НДММ на показатели развития кур. – В кн.: Улучшение культурных растений и химический мутагенез. М.: Наука, 1982, с. 244-246.

Шангин-Березовский Г.Н., Адамов В.Я., Рыхлецкая О.С., Молоскин С.А. Системный характер стимулирующего действия  ультрамалых  доз супермутагенов. – В кн. Улучшение культурных растений и химический мутагенез. М.: Наука, 1982, с. 65-76. 

 

    Поскольку указанная статья поступила ко мне в эл.форме в сильно сжатом виде, мне пришлось перепечатывать ее вручную. При перепечатывании обнаружено несколько ошибок, пропущенных корректурой  в ходе издания книги. В частности часть таблиц не было оформлена, как собственно таблицы и не пронумерована, хотя в тексте имеются ссылки на эти таблицы. При перепечатке я позволил себе оформить указанные таблицы в виде таблиц (табл. 3,4, 5) пронумеровав их по порядку и изменив номер таблицы 6 (в оригинале – 3). Тем более, что в тексте упоминаются таблицы, с указанными номерами. Далее, судя по контексту на стр.4 имеется в виде эксперимент по выведению гусят, а не цыплят, на что мною указано. Викулов А.О.