Більчук В.С.¹, Матвєєва С.В.², Жученко С.И.²

НДІ біології Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара¹

Дніпропетровський проектно-технологічний центр „Облдержродючість”²

Участь гутатіон-залежної системи в детоксикації іонів важких металів в умовах підвищенної температури

Глутатіон, який відноситься до толових сполук, завдяки його високій спорідненості до іонів важких металів, є об’єктом підвищеної уваги при вивчені дії цих забруднювачів середовища на рослинний організм. Результати останніх років показують, що GSH опосередковує дію стресових факторів на ініціацію транскрипції білків теплового шоку, дію NO на тіол залежні процеси [1,2], що треба враховувати при виявленні механізмів дії важких металів на організм у трансформованому середовищі.

В роботі представлені результати по впливу термостресу на процес детоксикації іонів важких металів з участю глутатіону.

Об’єктом дослідження були семидобові проростки кукурудзи гібриду Хмельницький, які вирощували на розчинах солей свинцю та кадмію окремо та за дії гіпертермії (+48⁰С). Вміст важких металів визначали на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С 115 – М 1 (Суми) [3]. Вміст відновленого глутатіону визначали за загальноприйнятою методикою [4].

Комплекс глутатіону з металами формується в неферментативній реакції. Тому, для інтерпретації змін його в тканині при дії металів, важливо визначити селективність їх звязування з SH- групою GSH іn vitro. Нами було показано, що при інкубації в розчині з різною концентрацією іонів кадмію та свинцю вони утворюють комплекс метал:сульфгідрил у співвідношенні 1 : 2, які регенерують сполуки GS-Pb-RS та GS-Cd-RS , де RS доповнюючий ліганд. При цьому чутливість до металів SH-групи була більшою для іонів кадмію в порівнянні з іонами свинцю. Важливим показником безпосереднього зв'язування іонів важких металів з глутатіоном при їх дії на рослинний організм є співвідношення між вмістом в тканині металу-забруднювача та GSH. Так, застосування солей кадмію та свинцю у вигляді нітратів призвела до їх накопичення в різних органах семидобових проростків на тлі дії температури (табл.1).

Таблиця 1 Концентрація кадмію і свинцю в вегетативних органах семидобових проростків

Варіант досліду	Вміст важких металів, мкмоль/г сухої речовини
	зерно	лист	Коріння
Кадмій
Контроль	0,022	0,056	0,163
0,5 .10 ^4мол/л	0,111	0,414	0,886
0,5 .10^-4мол/л (t)	0,079	0,289	0,696
1,0.10^-4мол/л	0,255	0,873	0,935
1.0.10^-4мол/л (t)	0,224	0,557	0,905
Свинець
Контроль	0,001	0,001	0,003
0,5 .10^-4мол/л	0,036	0,121	0,201
0,5 .10^-4мол/л (t)	0,046	0,156	0,332
1,0.10^-4мол/л	0,076	0,242	0,491
1.0.10^-4мол/л (t)	0,119	0,377	0,809

Згідно з отриманими даними в кореневій системі і листках проростків інтенсивність процесу акумуляції кадмію була більшою ніж свинцю. При дії підвищенної температури вміст свинцю в органах проростків збільшувався і складав 9,64 мкг/ г сухої речовини в зерні проростків, 32,39 мкг/ г сухої речовини в листках та 68,78 мкг/ г сухої речовини в корені на тлі розчину токсиканту 0,5 .10^-4мол/л . Аналогічну залежність спостерігали на тлі дії нітрату свинцю в концентрації 1,0 .10^-4мол/л . При пророщуванні рослин на середовищі, яке містило мінімальну концентрацію солей кадмію при дії температури спостерігали зворотню тенденцію його накопичення. Аналіз експериментальних даних вмісту глутатіону дозволив встановити, що його концентрація достовірно підвищувалась на тлі дії сполук свинцю в різних частинах проростків в умовах термостресу (табл. 2). Співвідношення між вмістом в тканині металу-забруднювача та GSH становив 1:22 у контрольних зразках, а за концентрації кадмію 50 ммоль/л 1:8, а підвищення концентрації призводило до співвідношення 1:2.

Таблиця 2 Концентрація відновленного глутатіону в вегетативних органах семидобових проростків кукурудзи

Варіант досліду	Вміст глутатіону, мкмоль/г сухої речовини
	Зерно	лист	Коріння
Кадмій
Контроль	0,48	1,32	1,52
0,5 .10 ^4мол/л	0,61	2,64	1,62
0,5 .10^-4мол/л (t)	0,65	2,92	1,78
1,0.10^-4мол/л	0,45	2,94	1,87
1.0.10^-4мол/л (t)	0,50	3,24	1,92
Свинець
Контроль	0,52	1,34	1,73
0,5 .10^-4мол/л	0,39	1,48	1,75
0,5 .10^-4мол/л (t)	0,41	1,91	1,88
1,0.10^-4мол/л	0,36	2,09	1,95
1.0.10^-4мол/л (t)	0,47	2,65	2,21

Для іонів свинцю це співвідношення становило від 1:11 до 1:4, що свідчить про достатність глутатіону для зв’язування іонів важких металів.

Список літератури

1. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Обмен глутатиона // Успехи биологической химии. – М.: Наука, 1990. – Т. 31. – С. 157-179

2. Ballatory N. Glutathione mercaptides as transport forms of metals // Adv. Pharmacol. – 1994. – V. 27. – P. 271-298

3. Вимірювання масової долі кадмію, свинцю, міді, цинку в продукції рослинництва та харчових продуктах методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії (КЯТ № 015-01-2005)

4. Lay M.-M., Casida J.E. Dichloroacetamide antidotes enhance thriocarbamate sulfoxide detoxification by elevating corn root glutathione content and glutathione-S-transferase activity // Pesticide Biochem. and Physiol. – 1976. – V. 18, N6. – P. 442-456.