CC BY
60
THE PARTICULAR FEARTURES OF OXIDATIVE METABOLISM OF NEUTROPHILS IN RATS WITH PNEUMONIA IN CONDITIONS OF HYDROCORTISONE AND EPINEPHRINE INJECTION ON BACKGROUND OF REDUCED GLUTATHIONE
L.V. VOKHMINTSEVA Summary
To study the effect of adaptive hormones (0,3-10-9 M /100 g hydrocortisone and 0,6-10-6 M/100 g epinephrine during 3 days a week after 120 mkg/100g alloxan injection) on blood neutrophils oxidative metabolism in a rat model of Sephadex-pneumonia (intratracheal injection of Sephadex A-25 at a concentration of 5 mg/kg body weight) the authors investigated the spontaneous and stimulated by zymosan peripheral blood neutrophilic nitroblue tetrazolium test, the content of malondialdehyde in lung homogenate and serum, reduced glutathione in lung homogenate and hemolysate. Hormonal dysbalance induced by administration adaptive hormones in rat with lung inflammation leads to the increase spontaneous and stimulated ni-troblue tetrazolium test, the elevation of serum and lung malondialde-hyde levels, the increase the content reduced glutathione in lung and diminution in hemolysate.
Key words: nitroblue tetrazolium, hemolysate
УДК [618.15-002:579.61]-07
ЭФФЕКТ ВОЗБУЖДЕНИЯ МИТОГЕНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НИЗКОИНТЕНСИВНЫМ БАКТЕРИАЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
В.Г. АЛЕКСАНДРОВ, А.А. ЯШИН *
Приведены результаты экспериментов по бактериальному возбуждению митогенической активности микробиологической системы почвы низкоинтенсивным бактериальным воздействием. Высказано предположение, что «механизм» низкоинтенсивного возбуждения пассивной почвенной микрофлоры сообществом физиологически подобных микроорганизмов носит информационный характер и может быть объяснён с позиции теоретических принципов развития живых систем Э.С. Бауэра. Практическая ценность эффекта бактериального возбуждения активности почвы заключается в том, что на его основе возможно создание технологии регулирования содержания в почве водорастворимых элементов питания растения в агрономически значимых пределах.
Цель эксперимента - определение тенденций изменения показателей продуктивности почвы, в зависимости от интенсивности бактериального воздействия на почву препаратом физиологически подобных микроорганизмов (в дальнейшем препарат). В качестве объектов изучения выбраны основные показатели почвенной продуктивности: динамика изменения подвижных форм азота, фосфора, калия; динамика изменения численности аммонифицирующей, нитрифицирующей, азотфиксирующей групп микроорганизмов и организмов, участвующих в разложении почвенного гумуса; динамика изменения подвижных форм гумуса почвы, динамика изменения содержания в почве белковых соединений, изменение агрегатного состава почвы. Исследования проводились лабораторно на модельной почвенной установке. Динамика изменения численности аммонифицирующей, нитрифицирующей, азотфиксирующей групп микроорганизмов и организмов, участвующих в разложении почвенного гумуса, определялась на основании данных микробиологических анализов почвенных проб на стандартных, твёрдых селективных средах: МПА, КАА, Эшби, гумат-агар. На среде МПА выделяются группировки аэробных аммонификаторов, среди которых присутствуют, как бактерии, так и актиномицеты родов: бактерии - Pseudomonas fluorescens, Ps. Denitrificans,Bacillus mesentericus-subtilis, Bac. Megaterium; актиномицеты - Act. Albus, Act. Globisporum, Act. Griseilus, Act. Roseus, Act. Longisporus rubber . Эти группировки микроорганизмов участвуют в превращениях азот содержащих почвенных субстратов, таких как различные белковые соединения (останки почвенной мезофауны и микроорганизмов, перегнойные кислоты, мочевину органических удобрений).
' Кыргызско-Российский Славянский Университет, 720001, г. Бишкек, ул. Киевская, дом 44, 8(996) 555 940867, 312 472698, E-mail: vi-
[email protected] . ТулГУ, медиинститут
На среде КАА выделяются группировки амилолитических микроорганизмов и олигонитрофилов, среди которых присутствуют, как бактерии, так и актиномицеты родов: Pseudomonas, Arthobacter, Fungi, Rhodococcus sp-На среде Эшби выделяются группировки микроорганизмов, фиксирующих атмосферный азот, среди которых присутствуют роды бактерий: Azotobac-ter(chroococcum, agill), Azotomonas. Группировки этих микроорганизмов увеличивают в почве содержание органического азота, который под действием аммонификаторов переходит в доступное состояние для корневого питания растения.
На среде гумат-агар выделяются группировки микроорганизмов, участвующие в деструкции почвенного гумуса, среди которых присутствуют роды: бактерии - , Arthobacter globiforme, Bact. Proteusr, Ps. Aurantiaca, Bact. Mycoides, актиномицеты -Act. Melanocyeiclys, Act. Albus, Proactinomyces albus. Эти группировки микроорганизмов участвуют в уменьшении молекулярной массы гуминовых, креновых и апокреновых кислот. Это, в свою очередь, способствует обогащению почвенного раствора биологически активными веществами и увеличивает в почве содержание подвижных форм гумусовых веществ, которые проникают через клеточные мембраны и подвергаются внутри клетки превращениям при участии различных оксиредуктаз.
Влияние, внесённых концентраций препарата «Гумовит», на изменение во времени содержания подвижных форм NPK, свободных гуминовых кислот и микроорганизмов в модельной почвенной установке, изучали на основании агрохимических и микробиологических анализов почвенных проб, проводимых согласно стандартным методикам. Усреднённая почвенная проба, по каждому варианту, составлялась из почвенных образцов, периодически отбираемых из пяти точек по схеме «конверт». Описание результатов эксперимента: контроль без внесения препарата; препарат - 100%, доза 300л/га; препарат - 10%, доза 300л/га; препарат - 1%, доза 300л/га. Возмущающее биологическое воздействие одноразовое. Плотность микрофлоры исходного 100 процентного препарата составляла 39*109 кое/мл. Инокуляция почвы Препаратом производилась в борозду на глубину 3 см, объём зоны инокуляции составлял 0,16% от объёма почвенного модельного образца. Интенсивность возбуждения почвы составляла: 0% (контроль), 10-3% (Вариант 1), 10-4% (Вариант 2), 10-5% (Вариант 3). Влажность регулярно поддерживалась на уровне 60% от полной полевой влагоёмкости, температура поддерживалась на уровне 25-280С. Эксперимент 4-кратно повторялся.
Динамика изменения микробиологических и агрохимических показателей активности почвы в зависимости от интенсивности бактериального воздействия. Контрольный вариант. В начале эксперимента (15.09) значение рН в контрольном варианте (табл. 1) было 6,96. Не значительное падение рН к 20.09 объясняется низкой активностью микрофлоры (медленным ростом её численности). Падение содержания подвижного фосфора объясняется преобладанием его биологического поглощения над образованием его подвижной формы, т.к. для повышенного образования подвижного фосфора не хватает кислотности почвы. Азот в это время остаётся на одном уровне, т. е. мобилизация и иммобилизация подвижного азота имеют одинаковую интенсивность. Содержание подвижного калия не значительно увеличилось в почве, что объясняется не значительным преобладанием образования его подвижной формы над биологическим поглощением, т.е. не значительным ростом активности силикатобактерий . Рост активности микрофлоры с 20.09 до 04.10, вызвал снижение рН, при этом тенденция изменения содержания подвижных форм азота, фосфора и калия осталась прежней. С 04.10 активность микрофлоры падает и достигает начального уровня к 18.10, при этом значение рН достигло своего минимума - 6,76. На этом отрезке времени возросло содержание общего подвижного азота, произошло снижение калия и возрастание содержания фосфора.
Общий азот увеличился за счёт увеличения нитратного азота, так аммонийный азот остался на прежнем уровне 10-11 мг/кг, а нитратный азот вырос до 49 мг/кг. Нитратный азот возрос за счёт снижения активности микрофлоры, т. е. за счёт снижения интенсивности его биологического поглощения. Снижение содержания подвижного калия произошло так же за счёт снижения активности силикатобактерий и за счёт снижения его биологического поглощения. Увеличение содержания подвижного фосфора произошло за счёт снижения рН и за счёт снижения его биологического поглощения. Рост активности микрофлоры с 18.10 до 01.11, вызвал не значительное повышение рН, при этом содержа-
ние подвижных форм азота и фосфора снизилось, а калия увеличилось. Снижение содержания азота и фосфора объясняется ростом интенсивности их биопоглощения растущей микрофлорой, а рост уровня калия - ростом активности силикатобактерий почвы.
Таблица 1
Динамика изменения показателей активности почвы (контрольный вариант)
Показатели Дата отбора проб почвенных образцов
15.09.02. 20.09.02 04.10.02 18.10.02 01.11.02
Микрофлора (106кое/г) 26.4 28.3 36.9 28.2 32.7
Подвижный N (мг/кг) 37.6 38.2 36.5 60.7 48.8
Подвижный Р (мг/кг) 475.5 437.2 311.8 437.2 312.6
Подвижный К (мг/кг) 138.9 140.0 143.3 139.7 141.4
рН почвы 6.96 6.94 6.88 6.76 6.83
Вариант 1 (100% концентрация препарата). В начале эксперимента (15.09) значение рН в Варианте 1 (табл.2) было 6,94, а к 20.09 оно упало на 0,02 до значения 6,92. Не значительное падение рН можно объяснить тем, что за этот период произошло значительное увеличение подвижных форм фосфора и калия. Этот рост произошёл на фоне почти десятикратного увеличения плотности доминантных группировок почвенной микрофлоры, который стимулировал значительное увеличение содержания в почве кислых продуктов метаболизма бактерий. Этот процесс сопровождается активным окислением алюмосиликат-ных минералов почвы с высвобождением подвижных форм фосфора и калия и нейтрализацией активности кислых бактериальных выделений. В результате этих процессов увеличилось содержание подвижных форм фосфора с 475.5 до 500.0 и калия с 138.9 до 156.7, а рН снизилось с 6.94 до 6.92.
Таблица. 2
Динамика изменения показателей активности почвы (100% концентрация препарата)
Показатели Дата отбора проб почвенных образцов
15.09.02. 20.09.02 04.10.02 18.10.02 01.11.02.
Микрофлора (106 кое/г) 26.4 262.4 199.9 102.2 52.3
Подвижный N (мг/кг) 37.6 72,7 56.2 58.4 48.5
Подвижный Р (мг/кг) 475.5 500.0 312.3 374.8 437.1
Подвижный К (мг/кг) 138.9 156.7 144.6 139.4 145.5
рН почвы 6.94 6.92 6.85 6.74 6.61
В период с 15.09 по 20.09 плотность доминантных группировок почвенных микроорганизмов возросла с 26.4 до 262.4 млн кое/г, в этот же период содержание подвижных форм азота возросло с 37,6 до 72,7 мг/кг, что было вызвано усилением активности процессов аммонификации и нитрификации. Резкое возрастание плотности почвенной микрофлоры произошло в результате внесения в неё с бактериальным препаратом 57*109 микробных клеток, что составляет порядка 0,0001-0,001% от теоретической численности микрофлоры почвы. В период с 20.09 по 01.11 плотность микрофлоры упала с 262,4 до 52,3 млн кое/г, в этот же период произошло и плавное снижение содержания подвижного азота с 72,7 до 48.5 мг/кг почвы. Связь этих процессов объясняется бактериальным составом активирующего препарата, основу которого составляют аммонификаторы, олигонитрофилы и деструкторы гуминовых соединений. За этот же период рН упало с 6,92 до 6,61, что указывает на активность окислительных процессов почвы. Падение плотности микрофлоры объясняется нарастанием в микробном почвенном сообществе стрессовых тенденций в периоде активного роста, а так же естественной цикличностью смены состояний активности и покоя в бактериальных сообществах. Снижение рН вызвано усилением окислительновосстановительных процессов, которое было вызвано резким возрастанием активности микрофлоры в предыдущем периоде.
Изменение содержания в почве подвижного фосфора в период с 15.09 до 01.11 носило колебательный характер. Так с 15.09 по 20.09 происходило быстрое нарастание (с 475.5 до 500.0 мг/кг), а с 20.09 по 04.10 постепенное снижение содержания фосфора (с 500,0 до 312.3 мг/кг), что объясняется изменением активности микрофлоры в этот период, т. е. резкий рост её активности сменился спадом. Нарастание подвижного фосфора в этот период объясняется резким увеличением содержания в почве кислых
бактериальных выделений, когда интенсивность процесса высвобождения преобладала над процессом поглощения. Спад содержания подвижного фосфора в почве в этот период объясняется, как снижением интенсивности его высвобождения из почвенных коллоидных частиц, вызванного снижением активности микрофлоры, так и высокой интенсивностью его биологического поглощения с 20.09 по 04.10. В период с 04.10 по 01.11 произошло значительное нарастание содержания подвижного фосфора в почве (с 312.3 до 437.1 мг/кг). Этот процесс сопровождался довольно интенсивным снижением рН с 6.85 до 6.61, что усилило окислительные процессы почвы и, как следствие, высвобождение фосфора из минеральных коллоидов. В этот же период происходило и снижение активности биологического поглощения фосфора, вследствие снижения активности почвенной микрофлоры. Увеличению содержания в почве подвижного фосфора так же способствовал и процесс минерализации погибших бактериальных клеток в период с 15.09 по 04.10. Численность погибших клеток в этот период составила порядка 5*1012 клеток на 1 кг почвы, которые могли содержать в себе порядка 100 мг фосфора. Изменение содержания в почве подвижного калия в период с 15.09 до 01.11 носило такой же характер, как и изменение фосфора, т.е. изменения содержания подвижного калия в почве, в течение экспериментального периода, объясняются теми же причинами, что и изменения содержания фосфора.
Вариант 2 (10% концентрация препарата). Во втором варианте график изменения плотности микрофлоры во времени имеет волнообразный характер с двумя пиками 20.09 и 18.10 (табл.3), где плотность микрофлоры составляла 34,9 и 38,9 млн кое на 1 г воздушно-сухой почвы. Изменение содержания подвижных форм азота в почве повторяет характер графика изменения плотности микрофлоры во времени, что подтверждает, как и в случае Варианта 1, тесную связь этих двух процессов.
Таблица.3
Динамика изменения показателей активности почвы (10% концентрация препарата)
Показатели Дата отбора проб почвенных образцов
15.09.02. 20.09.02 04.10.02 18.10.02 01.11.02.
Микрофлора (106кое/г) 26.4 34.9 27,6 38.9 36.5
Подвижный N (мг/кг) 37.6 61.4 42.2 59,5 53.0
Подвижный Р (мг/кг) 475.5 374.8 311.5 374.9 375.5
Подвижный К (мг/кг) 138.9 148.8 125.6 137.0 138.7
рН почвы 6.88 6.87 6.85 6.74 6.74
Таблица 4
Динамика изменения показателей активности почвы (1% концентрация препарата)
Показатели Дата отбора проб почвенных образцов
15.09.02. 20.09.02 04.10.02 18.10.02 01.11.02.
Микрофлора (106кое/г) 26.4 31.9 46.8 29.0 33.9
Подвижный N (мг/кг) 37.6 45.3 48.2 65.6 49.4
Подвижный Р (мг/кг) 475.5 337,2 313.1 400.5 380.8
Подвижный К (мг/кг) 138.9 134.7 123.5 128.6 130,2
рН почвы 6.84 6.83 6.83 6.68 6.74
На начальном этапе эксперимента, 15.09 - 20.09, характер изменения подвижных фосфора и калия имеет противоположную направленность, но на этапе с 20.09 по 01.11 характер их изменения стал одинаковым: с 15.09 по 20.09 подвижный фосфор снизился с 475.5 до 374.8 мг/кг, а подвижный калий возрос с 138.9 до 148.8 мг/кг; с 20.09 по 04.10 содержание фосфора и калия снизилось с 374.8 до 311.5 мг/кг и с 148.8 до 125.6 мг/кг соответственно; с 04.10 по 01.11 содержание фосфора и калия увеличилось с
311.5 до 375.5 и с 125.6 до 138.7 мг/кг соответственно; такой характер изменения подвижных форм фосфора и калия объясяет-ся следующими соображениями: активный рост плотности микрофлоры с 15.09 по 20.09 (на 8,5 млн кое/г) вызвал увеличение в почве содержания кислых бактериальных выделений, в результате чего произошло и увеличение содержания в почве подвижных фосфора и калия, однако, биологическое поглощение фосфора в этот период было выше, чем поглощение калия, в результате чего содержание калия возросло на 9,9 мг/кг, а фосфора снизилось на 100,7 мг/кг. О росте активности микрофлоры говорит так же снижение значения рН с 6.97 до 6.87; снижение активности почвенной микрофлоры с 20.09 по 04.10 вызвало и снижение посту-
пления в почву кислых бактериальных выделений, а активность поглощения подвижных фосфора и калия органоминеральным комплексом почвы осталась на прежнем уровне, в результате этого произошло снижение содержания фосфора и калия на 63.3 и 23,2 мг/кг соответственно. О спаде активности микрофлоры говорит и неизменное значение рН, которое оставалось на уровне 6.87-6,85; рост активности микрофлоры на этапе с 04.10 по 01.11 вызвал снижение актуальной кислотности почвы с 6.85 до 6.74, это способствовало увеличению содержания в почве подвижных форм фосфора и калия на 64,0 и 13,1 мг/кг соответственно.
Вариант 3 (1% концентрация препарата). В третьем варианте график изменения плотности микрофлоры во времени имеет волнообразный характер с пиком, приходящемся на 04.10 и по характеру изменения подобен графику контрольного варианта. Основное абсолютное отличие между ними заключается в том, что график Варианта 3 имеет большие значения плотности микрофлоры на этапе с 20.09 по 04.10 по сравнению с контрольным вариантом, где их значения разнятся на 3,6 и 10.1 млн кое/г соответственно. Характер изменения во времени подвижных форм азота в варианте 3 и контроле совпадают, основное абсолютное отличие между ними заключается в превышении значений графика Варианта 3 над Контролем. В контрольных точках 20.09,
04.10, 18.10, 01.11 значения уровня подвижного азота в почве Варианта 3 превышают значения содержания подвижного азота в этих точках контрольного варианта на 7,1; 11,7; 4,9; 0,6 мг/кг соответственно. Превышение содержания подвижного азота Варианта 3 над контрольным объясняется более высокой активностью микрофлоры в Варианте 3, вызванное биологическим корректирующим воздействием на почву раствора 1% препарата.
Таблица.5
Средние значения биологических и агрохимических показателей активности почвы за экспериментальный период
Варианты Средние значения биологических и агрохимических показателей активности почвы за экспериментальный период
Плотность микрофлоры (106 кое/г) ж- г) П( Подвиж- ный фосфор (мг/кг) Подвижный калий (мг/кг) Актуальная кислотность (рН) Гумино- вые кислоты (%)
Контроль 30,50 44,36 376,22 140,60 6.87 0,99
100% 128,64 54,68 419,94 145,02 6,81 0,96
10% 32,86 50,74 382,44 137,80 6,82 0,96
1% 33,60 49,06 394,88 131,18 6,78 0.96
Характер изменения во времени подвижных форм фосфора и калия в варианте 3 соответствует изменениям активности микрофлоры почвы. На этапе с 15.09 по 04.10 происходит активное увеличение плотности микрофлоры, которое вызывает увеличение содержания в почве кислых бактериальных выделений, усиливающих образование свободного фосфора и калия, однако интенсивность процесса их высвобождения ниже интенсивности их биологического поглощения. По этой причине произошло снижение содержания подвижного фосфора и калия в почве с
475.5 до 313,1 мг/кг и с 138.9 до 123.5 мг/кг соответственно. На этапе с 04.10 по 01.11 произошло снижение активности микрофлоры почвы, вследствие этого произошло снижение интенсивности биологического поглощения фосфора и калия, при этом интенсивность их высвобождения осталась прежней, благодаря процессу минерализации погибших бактериальных клеток. Это вызвало увеличение содержания в почве подвижного фосфора и калия с 313.1 до 380.8 мг/кг и с 123.5 до 130,2 мг/кг соответственно. Подтверждением активности окислительных процессов в почве может служить динамика изменения актуальной кислотности почвы с 10.09 по 01.11. За этот период значение рН снизилось с 6.97 до 6.74, а наименьшее значение рН пришлось на 18.10, хотя пик активности микрофлоры пришёлся на 04.10. Это может быть объяснено увеличением содержания в почве оксида углерода, связанное с процессом автолиза белков отмерших бактериальных клеток за период с 15.09 по 04.10.
Изменение средних во времени значений показателей активности почвы в зависимости от интенсивности её бактериального возмущения. Изменение средних значений биологических и агрохимических показателей активности почвы в зависимости от интенсивности биологического воздействия на почвенные образцы (табл. 5).
Сравнение этих значений по вариантам показывает существенную зависимость их от интенсивности бактериального воздействия. Если контрольный вариант принять за эталонное изменение показателей почвенной активности в не возмущённом почвенном образце, тогда относительно его можно сделать следующие заключения о характере почвенных процессов, влияющих на изменение этих показателей, в зависимости от интенсивности бактериального возмущения. В Варианте 1 средняя плотность микрофлоры, в результате биологического воздействия интенсивностью 10-3%, возросла на 321,8%, относительно контроля.
В связи с этим средние значения содержания подвижных форм азота, фосфора, калия возросли на 10,32, 43,72, 4,42 мг/кг соответственно, что в абсолютном значении соответствует средней прибавке подвижных азота, фосфора, калия в продуктивном горизонте почвы на 41,3, 174,9, 17,7 кг/га соответственно. Из данных табл.2. и 5 максимальные значения этих элементов 20.09 превышали средние значения на 18,0, 80,0, 11,7 мг/кг, что в абсолютном значении, в течение 10-20 дней, соответствует прибавке подвижных азота, фосфора, калия в продуктивном горизонте почвы на 77,3, 324,9, 41,1 кг/га соответственно. Такая прибавка подвижных питательных элементов соизмерима с разовой полевой нормой ОТК. Из анализа средних значений Рн этих вариантов следует, что отношение среднего значения рН к начальному значению для контроля составляет 0,99, а для Варианта 1 - 0,98. Это говорит о том, что окислительная активность почвы в Варианте 1 несколько выше, чем в контроле. Анализ средних значений содержания подвижных гумусовых веществ этих вариантов говорит о том, что в Варианте 1 интенсивности процессов деструкции и образования подвижных форм гумуса практически сбалансированы и лишь на 0,03% процесс деструкции Варианта 1 преобладает над процессом синтеза в контроле. В Варианте 2 средняя плотность аборигенной микрофлоры, в результате биологического воздействия на неё с интенсивностью 104%, возросла на 7,7%, относительно контроля. В связи с этим средние значения содержания подвижных форм азота и фосфора возросли на 5,03, 6,24 мг/кг соответственно, что в абсолютном значении соответствует средней прибавке подвижных азота и фосфора в продуктивном горизонте почвы на 20.1, 25,0 кг/га соответственно. Среднее значение содержания подвижного калия в почве второго варианта, по отношению к контролю, сократилось на 2,8 мг/кг, что соответствует снижению абсолютного содержания подвижного калия на
11,2 кг/га. Из данных таблиц 4.2.2. и 4.2.5 максимальные значения азота и калия пришлись на 20.09 и превышали их средние значение на 10,7 и 11,0 мг/кг, что в абсолютном значении, в течении первых 12 дней, что соответствует средней прибавке в продуктивном горизонте почвы подвижных азота и калия на 40,2 и 9,8 кг/га соответственно. Отрицательный баланс подвижного калия, за экспериментальный период, объясняется тем, что при интенсивности биологического возбуждения почвы 10-4%, интенсивность поглощения оказалась выше интенсивности мобилизации калия. Из анализа средних значений Рн этих вариантов следует, что отношение среднего значения рН к начальному значению для контроля и Варианта 2 равны 0,99. Почвенная окислительная активность контроля в среднем идентична окислительной активности Варианта 2. Анализ средних значений содержания подвижных гумусовых веществ в почве этих вариантов говорит о том, что в Варианте 2 интенсивности процессов деструкции и образования подвижных форм гумуса практически сбалансированы и лишь на 0,02% активность процесса деструкции Варианта 2 преобладает над процессом синтеза в контроле.
В Варианте 3 средняя плотность почвенной микрофлоры, в результате биологического воздействия на неё с интенсивностью 10-5%, возросла на 10,2%, относительно контроля. В связи с этим средние значения содержания подвижных форм азота и фосфора возросли на 4,70 и 18,66 мг/кг соответственно, что в абсолютном значении соответствует средней прибавке подвижных азота и фосфора в продуктивном горизонте почвы на 18,80 и 74,64 кг/га соответственно. Однако, среднее значение содержания подвижного калия в почве третьего варианта, по отношению к контролю, сократилось на 9,42 мг/кг, что соответствует снижению абсолютного содержания подвижного калия на 37,68 кг/га. Из данных табл. 2. и 5 максимальное значение содержания
подвижного азота пришлись на 18.10 и превышало его среднее значение на 16,54 мг/кг, что в абсолютном значении, в течении первых 12 дней, соответствует средней прибавке в продуктивном горизонте почвы подвижного азота на 66,16 кг/га.
вы подвижного азота на 66,16 кг/га. Отрицательный баланс подвижного калия, за экспериментальный период, объясняется тем, что при интенсивности биологического возбуждения почвы 105%, интенсивность его поглощения оказалась выше интенсивности его мобилизации. Из анализа средних значений рН этих вариантов следует, что отношение среднего значения рН к начальному значению для контроля и Варианта 3 одинаковы и равны
0,99. Это говорит о том, что почвенная окислительная активность контроля идентична окислительной активности Варианта 2. Анализ средних значений содержания подвижных гумусовых веществ в почве этих вариантов говорит о том, что в Варианте 3 интенсивности процессов деструкции и образования подвижных форм гумуса практически сбалансированы и лишь на 0,02% активность процесса деструкции Варианта 3 преобладает над процессом синтеза в контроле.
Таблица 6
Динамика изменения численности доминантных группировок микроорганизмов в 1 г воздушно-сухой почвы модельной почвенной установки в зависимости от концентрации бактериального препарата
(млн. кое на 1 мл)
"Гумовит" - 100%
Варианты Дата отбора проб почвенных образцов
15.09.02. 20.09.02 04.10.02 18.10.02 01.11.02.
Контроль 26.4 28.3 36.9 28.2 32.7
100% 26.4 262.4 199.9 102.2 52.3
10% 26.4 34.9 27,6 38.9 36.5
1% 26.4 31.9 46.8 29.0 33.9
Сравнительный анализ показателей почвенной активности варианта 1 с вариантами 2 и 3 показал, что при бактериальном возбуждении почвы с интенсивностью 10-3% средние значения содержания азота, фосфора, калия выше, чем во втором и третьем вариантах. Превышение содержания азота, фосфора, калия в варианте 1 против вариантов 2 и 3 составляют 7,8%, 9,8%, 5,2% и 11,5%, 6,%, 10,6% соответственно. Значения показателей почвенной активности вариантов 2 и 3 (интенсивность бактериального возбуждения 10-4% и 10-5%) различаются не значительно, так превышение содержания азота и калия в варианте 2 против варианта 3 составляют 3,4% и 5,05% соответственно, а среднее содержание фосфора в варианте 2 ниже на 3,2%, чем в варианте 3. контроль (без внесения препарата)
40
30
х 20
г
10 0
11.09.0 21.09.0 01.10.0 11.10.0 21.10.0 31.10.0 10.11.0 2222222 дата отбора проб
Рис.1. Динамика изменения численности доминантных группировок почвенных микроорганизмов в контрольном варианте
Из сказанного следует, что одноразовое бактериальное возбуждение почвы с интенсивностью 10-3% вызывает образование в почве дополнительного количества подвижных форм элементов питания растения, сравнимое с их содержанием в полной полевой норме минеральных удобрений. В результате исследований было установлено, что при интенсивности бактериального воздействия, составляющего 10-3% от начальной плотности микроорганизмов почвы, плотность микрофлоры в почве увеличивается в 10 раз через 5 дней после оказания воздействия по отношению к контролю. Восстановление возбуждённого состояния биосистемы почвы до исходного происходит в течение 65-70 дней, при этом процесс затухания имеет плавный характер. При интенсивности бактериального воздействия, составляющего 10-4% и 105% от начальной плотности микроорганизмов почвы, плотность микрофлоры в почве увеличивается на 30-40% по отношению к контролю, а затухание возбуждения имеет колебательный характер. При внесении возбуждающей микрофлоры, в почву не вносилось с нею дополнительного питания для микрофлоры.
Выводы. Описанный выше эффект усиления митогениче-ской активности почвы низкоинтенсивным бактериальным воздействием, может быть объяснён с позиции принципов развития живых систем, провозглашённых А.Г. Гурвичем и Э.С. Бауэром в теоретической биологии [1, 3].
дата отбора проб
Рис.2 Динамика изменения численности доминантных группировок почвенных микроорганизмов в Варианте 1
"Гумовиг" - 10%
60 &■ 40 1 20 0
11.09.02 21.09.02 01.10.02 11.10.02 21.10.02 31.10.02 10.11.02 дата отбора проб
Рис.3 Динамика изменения численности доминантных группировок почвенных микроорганизмов в Варианте 2
"Гумовит" - 1%
50 40 &■ 30 1 20 10 0
11.09.0 21.09.0 01.10.0 11.10.0 21.10.0 31.10.0 10.11.0 2222222 дата отбора проб
Рис.4 Динамика изменения численности доминантных группировок почвенных микроорганизмов в Варианте 3
Начальная активность микрофлоры почвы соответствовала уровню покоя. Возбуждающее бактериальное воздействие было оказано на узкую зону почвы - 0,16% её объёма, что вызвало через 5 дней увеличение в продуктивном горизонте почвы (25 см) среднего значения плотности микрофлоры в 10 раз без внесения в неё дополнительного питания для микроорганизмов. Мы считаем, что факторами возбуждения являются: низкоинтенсивное электромагнитное излучение [5], активно делящихся бактериальных клеток сообщества доминантных микроорганизмов, внесённых в почву, которое активизировало митоз клеток почвенной биосистемы; водный раствор бактериального препарата структурирован, он богат ансамблями полимерных молекул, на которых активно протекают реакции рекомбинации радикалов, энергия которых может выступать и в роли пускателя метаболических процессов и их ритмоводителя [6, 7].
Вследствие запуска процесса снижения накопленного почвенной бактериальной системой биологического потенциала, начался процесс увеличения её внешней работы, энергия которого пропорциональна интенсивности биологического возбуждения; развитие возбуждённой биосистемы почвы происходит до предела массы, который соответствует моменту достижения максимального значения плотности микрофлоры, при этом биопотенциал биосистемы почвы снизился до минимума, и запустился основной процесс, началось сокращение массы биосистемы почвы (плотности микрофлоры) и наращивание её биопотенциала (рис. 2-4). В невозбуждённой почвенной биосистеме процесс изменения во времени интенсивности её метаболизма подчиняется гармоническому закону, т.е. почвенная биосистема является природным осциллятором (рис.1). Эти принципы экспериментально подтвердили: [2,4-5]. Эффект возбуждения почвенной биосистемы низкоинтенсивным бактериальным воздействием, может являться одной из демонстраций этих принципов.
В качестве графической демонстрации описанного эффекта, нами приводятся графики (рис. 1-4) изменения во времени средней митогенической активности почвенной микрофлоры в зави-
симости от интенсивности возмущающего бактериального воздействия. Изменение во времени плотности доминантных группировок контрольного и опытных образцов почвы приводятся в табл. 6.
Литература
1. Токин Б. П.Теоретическая биология и творчество Э.С.Бауэра.- Изд-во.Ленингр. Унив-та, 1963.
2. Бауэр Эрвин и Теоретическая биология (К 100-летию со дня рождения), сб. науч. трудов.- Пущино, 1993
3. История России: Хрестоматия.- 1917-1940.- Екатеринбург, 1993.
4. Белоусов Л.В. и др. // Природа.- 1997.- № 3.-С. 64-80.
5. Гурвич А.Г. Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей.- М.: Наука.- 1991.- 287 С.
6. Воейков В.Л. Биофизикохимические аспекты старения и долголетия», «Успехи геронтологии», 2002г., вып. 9, каф. биоор-ганической химии, биофакультет МГУ им. М. В. Ломоносова, М.
7. Воейков В. Л. Принцип увеличивающейся внешней работы Э Бауэра и прогрессивное развитие материи, Пете!, http://www.portalus.ru/modules/philosophy/rus_readme.php7subactio n=showfull&id=1108054881&archive=0215&start_from=&ucat=1&, 10.02.2005г.
THE STIMULATION EFFECT OF MITOGENIC ACTIVITY OF MICROBIOLOGICAL SYSTEM BY LOW-FREQUENCY BACTERIAL INFLUENCE
V.G. ALECSANDROV, A.A. YASHIN Summary
The practical value of bacterial stimulation effect of soil’s activity is consist of creation on this basis the technology for regulation of contents in the soil a wqter soluble elements for nutrition of plants in agronomic significant withins
Key words: bacterial stimulation effect
УДК 616.1-005-008.814-085.849.11(145)
СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТРЕССА
В.Ф. КИРИЧУК, А.А. ЦЫМБАЛ*
Свободно-радикальное окисление является одним из универсальных механизмов повреждения клеток, но вместе с тем это и необходимый процесс для нормального функционирования живых систем [7]. Состояние процессов липопероксидации в условиях нормы определяет характер модификации фосфолипид-ного бислоя биологических мембран, энергетического и пластического обеспечения клеток, активности транспортных и рецепторных систем мембран, возбудимость клетки и многие внутриклеточные метаболические процессы [7]. Свободно'-радикальные процессы участвуют в реакциях окислительного фосфорилирова-ния, биосинтеза простагландинов и нуклеиновых кислот, в регуляции липолитической активности, в процессах митоза, метаболизма катехоламинов. В то же время интенсификация свободнорадикального окисления является закономерным процессом потенцирования патогенных эффектов воздействия этиологических факторов инфекционной и неинфекционной природы [7]. Доказано, что сигналом запуска стресс-реакции служит стереотипное и биологически важное изменение внутренней среды клетки, организма. Таким сигналом служит смещение прооксидантно-антиоксидантного равновесия в направлении активации процесса перекисного окисления липидов в биологических мембранах и жидкостях [6,7]. Под влиянием чрезвычайных раздражителей процессы биологического окисления и процессы липопероксида-ции усиливаются, происходит угнетение функциональной активности ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы [6,7]. Следовательно, коррекция уровня токсических промежуточных продуктов липопероксидации и нормализация активности звеньев антиоксидантной системы крови является патогенетически обоснованным.
Большое внимание уделяется вопросам взаимодействия биообъектов с электромагнитными волнами терагерцового диапа-
* 410012, Саратов, ул. Большая Казачья, ГМУ каф. Норм. Физиол.
зона. Терагерцовыми называют электромагнитные волны в частотном диапазоне 102....104 ГГц, или с длинами волн от 3 мм до 30 мкм [2]. Наибольший интерес в экспериментальной науке вызывают волны терагерцового диапазона молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц [2,3], поскольку оксид азота выполняет функцию одного из универсальных регуляторов физиологических, патофизиологических и биохимических процессов в клетке и в организме в целом [6].
Цель исследования - изучение влияния волн терагерцово-го диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на процессы свободно-радикального окисления и антиоксидантные свойства крови в условиях экспериментального стресса.
Материалы и методы. Изучали образцы крови 75 белых беспородных крыс-самцов массой 180-220 г, полученных из вивария университета. В качестве модели, имитирующей интенсификацию процессов свободно-радикального окисления и угнетение активности антиоксидантной системы применяли иммобили-зационный стресс - фиксация крыс в положении на спине в течение 3 часов [3]. Исследование проводилось в 5-х группах животных по 15 особей в каждой: 1 группа - контрольная - интактные животные; 2 группа - группа сравнения, животные в состоянии иммобилизационного стресса; 3, 4 и 5 группы - опытные, в которых животные подвергались однократному облучению терагер-цовыми волнами на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5, 15 и 30 минут соответственно на фоне иммобилизации. Для устранения влияния сезонной и циркадной зависимости на показатели липопероксидации и антиоксидантной активности крови эксперименты проводились в осенний период в первой половине дня. Все животные при проведении экспериментов находились в одинаковых условиях.
Облучение животных проводилось электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц с помощью аппарата «КВЧ-NO», впервые разработанный в Медикотехнической ассоциации КВЧ (г. Москва) совместно с ФГУП «ННП-Исток» (г. Фрязино) и ОАО «Центральный научноисследовательский институт измерительной аппаратуры» (г. Саратов) на участок кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины. Облучатель располагался на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Мощность излучения аппарата - 0,7мВт, а плотность мощности, падающей на участок кожи размером 3 см2, составляла 0,2 мВт/см2 [4] .
Забор крови вели в пластиковые пробирки путем пункции сердца. В качестве стабилизатора крови использовали 3,8% раствор цитрата натрия в соотношении 9:1. О состоянии процессов свободно-радикального окисления судили по содержанию в крови промежуточных продуктов липопероксидации - гидроперекисей липидов, малонового диальдегида. Для оценки степени аутоинтоксикации и синдрома цитолиза использовали показатель уровня в крови молекул средней массы. Интегративными показателями состояния активности антиоксидантной системы крови при иммобилизационном стрессе явились перекисная резистентность эритроцитов, активность клеточных фракций высокомолекулярных соединений ферментативного звена - супероксиддис-мутазы и каталазы, низкомолекулярных соединений неферментного звена - общих сульфгидрильных групп и витамина Е [13].
Эксперименты на животных проводились в соответствии с Женевской конвенцией «International Guiding principles for Biomedical Research Involving Animals» (Geneva, 1990 г.), приказом Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных» (по состоянию на 20
октября 2006 года), Хельсинкской Декларацией Всемирной Медицинской Ассоциации (редакция октябрь 2000 г.).
Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0. Для выявления достоверности изменений показателей свободнорадикального окисления и антиоксидантной активности крови проверялись гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро-При нормальных распределениях и выполнении условий равенства дисперсий для сравнения использовался Т-критерий Стью-дента, в случае распределений, отличных от нормальных - U-test Mann - Whitney. Статистически значимы различия при P<0,05.
Результаты. Показано, что у крыс, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, резко активировались процес-
