ВПЛИВ РАУНДАПУ НА ДВОСТУЛКОВОГО МОЛЮСКА UNIO TUMIDUS ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ПІДХОДУ EX VIVO

V. V. Khoma, V. V. Martinyuk, T. R. Mackiv, L. L. Gnatyshyna, G. Spriņģe, O. B. Stoliar


DOI: http://dx.doi.org/10.30970/sbi.1401.614

Анотація


Гліфосат – один із найбільш використовуваних гербіцидів у світі. Він діє як специфічний інгібітор ензиму 5-енолпірувілшикимат-3-фосфат синтази, властивого рослинам і бактеріям, блокуючи синтез ароматичних сполук, проте проявляє і побічні ефекти у тварин, пов’язані з пригніченням імунного захисту й ураженням симбіотичних бактерій. Відомо про його генотоксичність. Біохімічні реакції водяних тварин за його дії досліджені мало. Нещодавно було запропоновано експрес-підхід ex vivo до оцінювання несприятливого впливу без ушкодження організмів. Метою нашого дослідження було перевірити цей підхід до оцінювання токсичності гліфосату для двостулкового молюска. Зразки тканини зябер і травної залози прісноводного двостулкового молюса Unio tumidus піддавали впливу таких концентрацій гліфосату (препарат Roundup MAX): 13,3; 26,7; 66,8 і 133,6 мкг/л протягом 17 год (2 год за 20 °С та 15 год за ~ 2–4 °С). Нами проаналізовано маркери окисного стресу (загальна антиоксидантна активність, кінцеві продукти перекисного окиснення ліпідів (TBARS) і карбоніли протеїнів (РС)), низькомолекулярні тіоли (GSH/GSSG і металотіонеїн (МТ)), а також  активність холінестерази як показник нейротоксичності. Ми також визначили індекс життєздатності клітин за стабільністю лізосомальних мембран за допомогою тесту утримання нейтрального червоного (NRR). Результати вказують на те, що найнижчі концентрації глікосату спричиняють найпомітніші зміни показників: зниження концентрації МТ (~ удвічі) й активності холінестерази. Загальна антиоксидантна активність значно знижувалася за всіх впливів відповідно до зниження концентрації МТ та/або GSH. Відтак, за умов ex vivo дія препарату глі­фосату спричиняє послаблення антиоксидантного потенціалу тканин, пов’язаного з концентрацією клітинних тіолів, і типову для гостротоксичної дії фосфороорганічних сполук нейротоксичність. Однак рівень TBARS і PC не відрізнявся порівняно з контролем, що можна пояснити коротким періодом інкубації тканини. Несподівано показник NRR зростав за дії найвищої використаної концентрації гліфосату, ймовірно, завдяки хелатуючій здатності гліфосату чи інших складових використовуваного препарату. Це дослідження дає змогу виявити ранні біологічні ефекти гліфосату в низьких екологічно реалістичних концентраціях. Подальша перевірка цього підходу потребує порівняння результатів у експериментах ex vivo та in vivo.


Ключові слова


Раундап, двостулковий молюск, цитотоксичність, ex vivo

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Appelqvist H., Sandin L., Björnström K., Saftig P., Garner B., Öllinger K., Kаgedal K. Sensiti­vity to lysosome-dependent cell death is directly regulated by lysosomal cholesterol content. PloS Оne, 2012; 7(11): e50262.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

2. Akcha F., Spagnol C., Rouxel J. Genotoxicity of diuron and glyphosate in oyster spermatozoa and embryos. Aquat. Toxicol., 2012; 106: 104-113.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

3. Anderson M.E. Determination of glutathione and glutathione disulfide in biological samples. Meth. Enzymol, 1985; 113: 548-555.
Crossref ● Google Scholar

4. Annett R., Habibi H.R., Hontela A. Impact of glyphosate and glyphosate-based herbicides on the freshwater environment. J. Appl. Toxicol., 2014; 34(5): 458-479.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

5. Beltran K.S., Pocsidio G.N. Acetylcholinesterase activity in Corbicula fluminea Mull., as a biomarker of organophosphate pesticide pollution in Pinacanauan River, Philippines. Environ. Monit. Assess., 2010; 165: 331-340.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

6. Bianco K., Yusseppone M.S., Otero S., Luquet C., de Molina M.D.C.R., Kristoff G. Cholinesterases and neurotoxicity as highly sensitive biomarkers for an organophosphate insecticide in a freshwater gastropod (Chilina gibbosa) with low sensitivity carboxylesterases. Aquat. Toxicol., 2013; 144: 26-35.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

7. Carles L., Gardon H., Joseph L., Sanchís J., Farre, M., Artigas J. Meta-analysis of glyphosate contamination in surface waters and dissipation by biofilms. Environ. Int., 2019; 124: 284-293.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

8. Czarnota M., & Thomas P.A. Using surfactants, wetting agents, and adjuvants in the greenhouse. University of Georgia J., 2010.
URL: http://hdl.handle.net/10724/12373

9. Ellman G.L., Courtney K.D., Andres V.J., & Featherstone R.M. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochem. Pharmacol., 1961; 7(2): 88-95.
Crossref ● Google Scholar

10. Falfushynska H., Gnatyshyna L., Stoliar O. In situ exposure history modulates the molecular responses to carbamate fungicide Tattoo in bivalve mollusk. Ecotoxicology, 2013; 22 (3): 433-445.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

11. Fent K. Fish cell lines as versatile tools in ecotoxicology: assessment of cytotoxicity, cytochrome P4501A induction potential and estrogenic activity of chemicals and environmental samples. Toxicol. In Vitro, 2001; 15(4-5): 477-488.
Crossref ● Google Scholar

12. Fiser B., Jójárt B., Csizmadia I.G., Viskolcz B. Glutathione - hydroxyl radical interaction: a theoretical study on radical recognition process. PLOS ОNE, 2013; 8(9).
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

13. Giuliani M.E., Sparaventi E., Lanzoni I., Pittura L., Regoli F., Gorbi S. Precision-Cut Tissue Slices (PCTS) from the digestive gland of the Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis: An ex vivo approach for molecular and cellular responses in marine invertebrates. Toxicol. In Vitro, 2019; 61.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

14. Gnatyshyna L., Falfushynska H., Mykhalska V., Mischuk N., Stoliar O. Multi-marker study of the response of bivalve mollusk Unio tumidus induced by the compounds of typical municipal effluents. Studia Biologica, 2017; 11(2), 37-44.
Crossref ● Google Scholar

15. Gnatyshyna L., Khoma V. , Horyn O., Ozoliņš D., Skuja A., Kokorite I., Rodinov V., Martyniuk V., Spriņģe G., Stoliar O. Multi-marker study of Dreissena polymorpha populations from hydro­power plant reservoir and natural lake in Latvia. Turk. J. Fish.& Aquat. Sci., 2020; 20(6): 409-420.
Crossref ● Google Scholar

16. Gnatyshyna L., Khoma V., Mishchuk O., Martinyuk V., Spriņģe G., & Stoliar O. Multi-marker study of the responses of the Unio tumidus from the areas of small and micro hydropower plants at the Dniester River Basin, Ukraine. Environ. Sci. Pollut. Res., 2020; 1-12.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

17. Haj E.I.Y., Bohn S., Souza M.M. Tolerance of native and invasive bivalves under herbicide and metal contamination: an ex vivo approach. Environ. Sci. Pollut. Res., 2019; 30: 31198-31206.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

18. Matozzo V., Fabrello J., Masiero L., Ferraccioli F., Finos L., Pastore P., Di Gangi I.M., Bogialli S. Ecotoxicological risk assessment for the herbicide glyphosate to non-target aquatic species: a case study with the mussel Mytilus galloprovincialis. Environ. Pollut., 2018; 233: 623-632.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

19. Mensah P.K., Palmer C.G., Odume O.N. Ecotoxicology of glyphosate and glyphosate-based herbicides-toxicity to wildlife and humans. In: Larramendy M.L., Soloneski S. (Ed.) Toxicity and Hazard of Agrochemicals. InteachOpen, 2015: 93-111.
Crossref ● Google Scholar

20. Mertens M., Höss S., Neumann G., Afzal J., Reichenbecher W. Glyphosate, a chelating agent-relevant for ecological risk assessment? Environ. Sci. Pollut. Res., 2018; 25(6): 5298-5317.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

21. Ohkawa H., Ohishi N., Tagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal. Biochem., 1979; 95: 351-358.
Crossref ● Google Scholar

22. Pala A. The effect of a glyphosate-based herbicide on acetylcholinesterase (AChE) activity, oxidative stress, and antioxidant status in freshwater amphipod: Gammarus pulex (Crustacean). Environ. Sci. Pollut. Res., 2019; 26: 36869-36877.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

23. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic. Biol. Med., 1999; 26(9-10): 1231-1237.
Crossref ● Google Scholar

24. Reznick A. Z., Packer L. Oxidative damage to proteins: spectrophotometric method for carbonyl assay. Meth. Enzymol., 1994; 233: 357-363.
Crossref ● Google Scholar

25. Séguin A., Mottier A., Perron C., Lebel J.M., Serpentini A., Costil K. Sub-lethal effects of a glyphosate-based commercial formulation and adjuvants on juvenile oysters (Crassostrea gigas) exposed for 35 days. Mar. Pollut. Bull., 2017; 117(1-2): 348-358.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

26. Torretta V., Katsoyiannis I.A., Viotti P., Rada E.C. Critical review of the effects of glyphosate exposure to the environment and humans through the food supply chain. Sustainability, 2018; 10(4): 950-970.
Crossref ● Google Scholar

27. Tung L., Troiano G.C., Sharma V., Raphael R.M., Stebe K.J. Changes in electroporation thresholds of lipid membranes by surfactants and peptides. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1999; 888(1): 249-265.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

28. Vehovszky Á., Farkas A., Csikós V., Székács A., Mörtl M., Győri J. Neonicotinoid insecticides are potential substrates of the multixenobiotic resistance (MXR) mechanism in the non-target invertebrate, Dreissena sp. Aquat. Toxicol., 2018; 205: 148-155.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar

29. Viarengo A., Burlando B., Dondero F. Metallothionein as a tool in biomonitoring programmes. Biomarkers, 1999; 4: 455-466.
Crossref ● PubMed ● Google Scholar


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2020 V. V. Khoma, V. V. Martinyuk, T. R. Mackiv, L. L. Gnatyshyna, G. Spriņģe, O. B. Stoliar

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.