CC BY
21ЕГЕПШАРНЫЙ
Врач
trichomoniasis, ganguleterakidosis, heterakidosis - in poultry, balantidiosis - in pigs, dirofilarioses, piroplasmosis - in dogs. Invasive extensiveness in various kinds of animals was from 5.5% to 85%.
KEYWORDS: invasive diseases, fur-bearing animals, domestic carnivores, poultry, eimerioses, esophagostomoses, ascaridosis, strongylosis, fasciolosis, trichomoniasis, balantidiosis.
1. Arkhipov, I .A. Effektivnost Biovermina pri nematodozakh sviney [Efficacy of Biovermine for nematodosis of pigs] / I.A.Arkhipov, V.S.Lubavin //Veterinariya. -1998. - № 6. - P. 15-20.
2. Arkhipov, I.A. Vybor antgelmintikov dlya lecheniya zhivotnykh [The Choice of Anthelmintics for the treatment of animals] / I.A.Arkhipov, M.B. Musaev//Veterinariya. - 2004. - № 2. - P. 28-33.
3. Panirovskiy, E.N. Protozoynye bolezni [Protozoal diseases] / E.N.Panirovskiy, G.V.Ni, P.I.Khristianovskiy. -Orenburg: publishing center of OGAU, 2000. -108 p.
4. Timofeev, B.A. Eymeriozy krupnogo rogatogo skota [Eimerioses of cattle] / B.A.Timofeev//Veterinarny consultant. -2004.-№1.-P. 11-13.
5. Andrushko, E.A. Epizootologicheskiy monitoring eymerioza molodnyaka krupnogo rogatogo skota v khozyaystvakh Ivanovskoy I prilezhaschikh oblastey [Epizootological monitoring of eimeriosis of young cattle in farms of Ivanovo and adjacent areas] / E.A.Andrushko, S.V.Egorov// Microbiologicheskiy Jurnal. - 2015. - № 2. - P. 27-31.
6. Experience of diagnostics and containment of foot and mouth disease of cattle in Krasnodar region/O.U.Chernykh, G.A.Koshaev, A.A.Lysenko [et al.] // Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences. - 2017. - Volume 5 (6). - P. 786-792.
Р.Р.Колсанова - кандидат биологических наук, н. е.; М.Х.Гайнутдинов -доктор биологических наук, профессор, ст. н.с.; Р.Р.Шагидуллин - доктор химических наук, член-корреспондент АН РТ, директор.
Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан, г. Казань (420087, г. Казань, ул. Даурская, 28; тел. +7(843)298-59-65; e-mail: [email protected]).
Многолетняя практика использования в ветеринарии синтетических антигельминтных препаратов выявила ряд проблем. Во-первых, эти средства теряют свою эффективность при длительном использовании и снижают естественную устойчивость сельскохозяйственных животных к паразитическим гельминтам. Во-вюрых, развитие органического сельского хозяйства предполагает отказ от использования синтетических антигельминтных средств. Этим объясняется повышенный интерес к поиску антигельминтных средств растительного происхождения, одними из которых являются сок и экстракты чеснока Allium sativum. Вопросы о механизмах нематоцидной активности Asativum и о том, какие вторичные метаболиты Asativum определяют его нематоцидную активность остаются открытыми во многом из-за сложности и дороговизны экспериментов с паразитическими нематодами in vitro. Из-за высокого консерватизма эволюции нематод в экспериментах с синтетическими нематоцидами последние десятилетия вместо паразитических нематод в качестве удобного модельного организма успешно используется сво-бодноживущая почвенная нематода Caenorhabditis elegans. В этой работе показано, что сок Asativum токсичен для C.elegans, и мишенью токсического действия Asativum является нервная система. Всвязистем, что сок Asativum увеличивает чувствительность никотиновых рецепторов С. elegans, возможным механизмом его нематоцидной активности является гиперактивация никотиновых рецепторов. Синергизм в действии сока Asativum и левамизола свидетельствует о потенциальной перспективности использования в качестве антигельминтных средств композиций экстрактов Asativum и синтетических нематоцидов-агонистов никотиновых рецепторов. В целом результаты работы показывают, что С. elegans может использоваться как удобный модельный организм как для контроля эффективности экстрактов A. sativum и других антигельминтных средств растительного происхождения, так и для выделения из них химических соединений с антигельминтной активностью.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Allium sativum, антигельминтные препараты, Caenorhabditis elegans, левами-зол, никотиновые рецепторы ацетилхолина.
DOI: 10.33632/1998-698Х.2019-3-12-19
References
УДК: 619:615.284
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ
№3/2019
Болезни, вызываемые паразитическими нематодами у сельскохозяйственных животных, продолжают наносить огромный ущерб животноводству во многих странах [1]. После 1960-х годов контроль над паразитическими нематодами в организмах сельскохозяйственных животных в основном осуществляется с использованием синтетических антигель-минтных средств, таких как агонисты никотиновых рецепторов (н-холинорецепторов) нематод (левамизол и другие), макроциклические лактоны (ивермектин) и бензимидазолы (тиабендазол) [1-3]. Многолетняя практика использования синтетических антигель-минтных средств в ветеринарии выявила целый ряд проблем. Во-первых, в научной литературе имеются указания на то, что уже в середине 1960-х годов многие антигельминтные препараты утратили свою эффективность [4], а в 1980-е годы проблема лекарственной устойчивости гельминтов была признана реально существующей. Во-вторых, даже при успешном длительном и регулярном применении современных антигельминтных средств, они снижают естественную резистентность сельскохозяйственных животных к гельминтам [5]. Дополнительной проблемой является и чрезвычайная опасность распространения гельмин-тозов в связи с развитием органического сельского хозяйства, поскольку пастбища на органических фермах не обрабатываются синтетическими нематоци-дами и являются идеальной средой для интродукции и сохранения гельминтных инфекций. Поэтому философия и практика органического сельского хозяйства стимулирует многих фермеров к поиску и использованию альтернатив регулярному применению синтетических антигельминтных средств.
Чеснок Allium sativum и его экстракты используются как антигельминтные средства на протяжении многих веков. Сок и экстракты A.sativum в странах произрастания этого растения продолжают использоваться для лечения гельминтозов и в настоящее время [5-6]. Антигельминтная активность A.sativum показана для целого ряда паразитических червей [7-11].
В то же время остаются открытыми вопросы о механизмах нематоцидной активности сока и экстрактов A.sativum и о том, какие вторичные метаболиты A.sativum являются токсичными для паразитических нематод. Более того, показано, что аллицин - самый активный компонент экстрактов A.sativum для лечения различных заболеваний человека - не является эффективным антигельминтным средством [7, 12]. Во многом нерешенность этих вопросов объясняется крайней сложностью и дороговизной проведения экспериментов in vitro с организмами паразитических нематод, представляющими значительную опасность для здоровья экспериментаторов. Известно, что из-за высокого консерватизма эволюции нематод в экспериментах с синтетическими нематоцидами последние десятилетия вместо паразитических нематод в качестве удобного модельного организма успешно
используется свободноживущая почвенная нематода Caenorhabditis elegans [1, 3]. Тем не менее, в научной литературе отсутствует информация о возможной токсичности сока или экстрактов A.sativum для организма C.elegans. Поэтому целью этой работы явилась проверка предположения о том, что C.elegans является удобным модельным организмом для изучения нематоцидной активности не только синтетических немато-цидов, но и A.sativum.
Материалы и методы. Caenorhabditis elegans линии дикого типа N2, доступной в Caenorhabditis Genetics Center, выращивали при 22°С в чашках Петри со стандартной средой выращивания нематод (Зг/л NaCI, 17 г/л бакгоагар, 2,5 г/л бактопептон, 5мг/л холестерин, 1 мМ CaCi2,1 мМ MgS04,25 мл/л калийфосфатный буфер (рН 6,0)), засеянной Ecoli ОР50 [13]. Эксперименты проводили в NG буфере (3 г/л NaCI, 1 мМ CaCI2, 1 мМ MgS04,25 мл/л калийфосфатный буфер (рН 7.0)), с гермафродитами 2-х дневного возраста. Для каждого эксперимента нематод смывали с агара NG буфером в чашку Петри диаметром 40 мм, откуда пипеткой их переносили в стеклянную центрифужную пробирку. В этой пробирке нематод отмывали от среды выращивания, бактерий и метаболитов. Для этого в пробирку добавляли 10 мл NG буфера. После оседания нематод на дно пробирки весь супернатант удаляли. Эту процедуру повторяли трижды. Общее время отмыва составляло около 30 минут. После этого нематод переносили в чистую чашку Петри диаметром 40 мм с NG буфером, откуда их рассаживали пипеткой Юмкл в стеклянные пробирки с плоским дном, содержащие 1 мл NG буфера (по одной особи в каждую пробирку).
Для изучения токсического действия A.sativum на организм C.elegans исследовали влияние сока при его разбавлении NG буфером на плавание C.elegans, индуцированное механическим стимулом (встряхивание пробирки с нематодой). Показателями нарушения поведения C.elegans являлись нарушения моторной программы плавания, заключающиеся в нарушениях координации сокращения и расслабления мышц, необходимой для синусоидальных движений тела при плавании и отсутствие способности к плаванию в одном направлении в течение 10 сек после стимула. Еще одним показателем токсического действия сока A.sativum, левамизола и алдикарба являлся паралич нематод (полное отсутствие спонтанной и индуцированной локомоции). Для получения сока луковицы A.sativum измельчали в пластмассовом гомогенизаторе. Сок отжимали вручную через мельничный газ с диаметром ячеек 35 мкм. В экспериментах использовался сок A.sativum после отстаивания в течение 20 ч при температуре 6°С или после его замораживания и размораживания в день эксперимента.
В первой серии экспериментов сравнивали динамику нарушения поведения, индуцированных соком A.sativum, левамизолом и алдикарбом в условиях 2-х часовой экспозиции нематод ктоксикантам. Эксперимен-
ты проводили в трех повторностях с использованием 100 нематод в каждом варианте. Во второй серии экспериментов регистрировали проявления токсического действия сока А.эаТтт после 4-х часовой экспозиции нематод к свежему соку при температурах 22 и 31°С и соку, подвергавшемуся замораживанию и размораживанию. В третьей и четвертой серии исследовали влияние сока А.заИчит на чувствительность С.е/едалБ к токсическому действию левамизола. проявлявшемуся в нарушениях моторной программы плавания после 15-мин экспозиции к нему и параличе нематод после 60-120-мин экспозиции нематод к левамизолу.
В работе использовали реактивы фирмы 81дта-А1с1г1оЬ. Статистическую обработку результатов проводили с использованием углового преобразования Фишера ф*.
Результаты исследований. Известно, что мишенью действия большинства синтетических немато-цидов является нервная система как паразитических, так и свободноживущих нематод [1, 3]. Поэтому причиной токсического действия сока и экстрактов из А.заИтт на организмы паразитических нематод [5,6, 7,9,10,11,12] может быть нарушение интегративных функций нервной системы. Для проверки этого предположения были проведены эксперименты, в которых исследовалось действие сока А.Ба^ит на поведение С.е1едапз. Локомоция является одной из важнейших форм поведения нематод [14]. Поэтому нами было изучено действие сока А.ва^ит на плавание С.еШдапэ, индуцированное механическими стимулом. Как показано в табл. 1, следствием введения сока А.эа^ит в среду инкубации С.е1едапз являются дозозависимые нарушения этой формы поведения, которые развиваются в ходе экспозиции к соку Азайют в течение 2-4 часов. Изначально нарушения поведения С.еШдапэ,
индуцированные соком Аэайшт, проявляются в нарушениях моторной программы плавания нематод, индуцированного механическим стимулом, которые выявляются в отсутствии способности к координации сокращения и расслабления мышц тела, необходимой для синусоидальных движений тела при плавании (табл. 1). Увеличение продолжительности инкубации нематод в средах с разбавленным соком А.эа^ит вызывает паралич нематод (полную потерю нематодами способности к спонтанной и индуцированной двигательной активности) (табл. 2). Сходное с соком негативное влияние на плавание С.е/едапв, индуцированное механическим стимулом, оказывают синтетические нематоциды левамизол и алдикарб. Они так же изначально нарушают моторную программу плавания С-е/едапв при сохранении двигательной активности, а при увеличении продолжительности токсического действия или увеличении концентрации токсиканта - паралич нематод.
Как показано в таблице 2, токсичность сока А.эа^ит увеличивается на 100%, если он был предварительно заморожен, а через шесть дней разморожен. Эффективность токсического действия сока Азай'уит на организм С.е/едалв увеличивается и при умеренном повышении температуры с 22 до 31°С, которое переносимо организмами нематод.
Сходство в нарушениях поведения С.е/едалв, индуцированных соком А.заШит и агонистом н-холино-рецепторов нематод левамизолом, позволило предположить, что мишенью действия компонентов сока А.заШит, вызывающих нарушения поведения, могут быть н-холинорецепторы. Для проверки этого предположения были проведены эксперименты, в которых изучалось влияние сока А.эа^ит на чувствительность н-холинорецепторов к левамизолу.
Таблица 1
Влияние сока Allium sativum, левамизола и алдикарба на поведение Caenorhabditis elegans
Условия эксперимента Доля нематод с нарушениями моторной программы плавания, %
Время экспозиции ктоксикантам, мин
30 60 90 120
Сок A. sativum 2,5% 5% 10% 0 15±1 20+1 0 29±1 43+2 21 ±1 35±1 62±2 34±1 69±2 91+3
Алдикарб 25 мкМ 50мкМ 100 мкМ 10±1 19+1 39±2 21±2 38+2 61 ±3 32±2 45+3 79±3 52±3 61+2 91 ±4
Левамизол 15мкМ ЗОмкМ бОмкМ 28+1 41 ±2 62±3 40+2 54±3 79±4 63+3 81 ±4 100 81+3 100
Примечание: В каждом варианте эксперимента использовано 100 нематод. Нематод инкубировали индивидуально в 1 мл N6 буфера с добавлением в него сока А.ваИтт, алдикарба или левамизола.
Таблица 2
Токсическое действие сока Allium sativum на организм Caenorhabditis elegans
Условия эксперимента 22°С, сок Asativum 22°С, сок A. sativum после размораживания 31°С, сок A.sativum
2,5% 5% 10% 2,5% 5% 2,5% 5% 10%
Доля нематоде нормальным поведением,% 39+1 0 0 0 0 0 0 0
Доля нематоде нарушениями моторной программы плавания, % 61 ±3 60±3 21±2 41 ±2 15±1 58±2 19±1 7±1
Доля нематод, у которых наступил паралич, % 0 40±2 79±3 59±3 85±2 32±1 81±2 93±4
Примечание: В каждом варианте эксперимента использовано 100 нематод. Нематод инкубировали 4 часа индивидуально в 1 мл NG буфера с добавлением в него сока Asativum при различных разбавлениях.
Таблица 3
Сенситизация поведения Caenorhabditis elegans к токсическому действию левамизола соком
Allium sativum
Доля нематод, у которых наступил паралич, %
Условия эксперимента Время экспозиции ктоксикантам, мин
30 60 90
5% сок Asativum 0 0 0
10% coKAsativum 0 0 5±1
30 мкМ левамизол 60 мкМ левамизол 120 мкМ левамизол 0 0 0 0 0 0 11±1 25+1 42±2
5% сок A. sativum + 30 мкМ левамизол + 60 мкМ левамизол +120 мкМ левамизол 0 8±1 15±1 17±1 24+1 30±2 32±2 41+3 51 ±2
10% сок A. sativum + 30 мкМ левамизол + 60 мкМ левамизол +120 мкМ левамизол 0 12+1 31+2 19+1 43+2 61+2 41+2 65+2 71+3
Примечание: В каждом варианте эксперимента использовано буфера с добавлением в него сока А.вай'дат и/или левамизола.
Кратковременная (15 мин) экспозиция С.е/едалэ к левамизолу вызывает дозозависимые нарушения моторной программы плавания, индуцированного механическим стимулом [15]. Введение в среду сока Азай'уит в отсутствие левамизола в этих условиях не оказывает влияния на поведение С.е/едапв (рис. 1), так как действие А^п/ит на поведение развивается с лаг-фазой в более длительные сроки экспозиции к нему С.е/едапв (табл. 1). В то же время в этих условиях эксперимента компоненты сока А-ваШип увеличивают чувствительность поведения к действию левамизола, так как концентрация левамизола, эффективная для нарушения моторной программы плавания, снижается введением сока А.Ба^ит в среду (рис. 1).
Причиной нарушения моторной программы плавания С.е/едалэ левамизолом является гиперактивация н-холинорецепторов, которая может происходить в си-
зо нематод. Нематод инкубировали индивидуально в 1 мл N0
стеме нейронов, регулирующей локомоцию нематоды, или в мышцах тела [15]. Поэтому результаты нашей работы свидетельствуют о сенситизации н-холинорецеп-торов компонентами сока А-ваИтт. Эта сенситизация проявляется не только при действии левамизола, но и в условиях аномального повышения концентрации эндогенного ацетилхолина частичным ингибированием ацетилхолинэстеразы алдикарбом. Алдикарб вызывает сходные с действием левамизола нарушения моторной программы плавания, так как причиной нарушения локомоции превышением оптимальной концентрации эндогенного ацетилхолина, как и при действии левамизола, является гиперакгивация н-холинорецепторов [16,17]. В условиях 15-мин экспозиции Се/едапэ к ал-дикарбу введение в среду сока Аза1шт снижает концентрацию алдикарба, эффективную для нарушения моторной программы плавания (рис. 1). Следователь-
lOQ 9О -SO -70 -60 50 40 -БО -20 -10 О
i
□ Контроль S 5% сока A. sativui
О ЗО 60 120 Левамизал, мкМ
20 40 SO Алдикарб, мкМ
Рис. 1. Влияние сока Allium sativum (5%) на чувствительность поведения Caenorhabditis elegans
к левам изо л у и алдикарбу. По оси ординат доля нематод с нормальным поведением (в %) после 15-мин экспозиции к левамизолу (А) или алдикарбу (Б) при температуре 22°С. По оси абсцисс концентрация левамизола или алдикарба (мкМ). В каждом варианте использовано 100 нематод.
но, компоненты сока АваИшт увеличивают чувствительность н-холинорецепторов не только к левамизолу, но и к эндогенному ацетилхол и ну.
Сок Азайш/п увеличивает чувствительность поведения С.е1едапз к левамизолу в условиях не только кратковременной (15 мин), но и длительной (90-120 мин) экспозиции нематод к этому синтетическому нематоциду, которая вызывает паралич нематод (табл. 3). В этих условиях концентрация левамизола, эффективная для полного обездвиживания нематод, многократно снижается соком Ава1мит.
Два возможных объяснения сенситизации организма С,е1едапз к токсическому действию левамизола введением в среду сока А^аШит заключаются в следующем:
1. Сок Авай/ит содержит неидентифицирован-ный вторичный метаболит или метаболиты, прямое действие которых на холинергическую систему нематоды вызывает увеличение чувствительности н-холинорецепторов как к левамизолу, так и к эндогенному ацетилхол и ну (рис. 1, табл. 3).
2. Кутикула нематод обладает очень низкой проницаемостью для большинства химических соединений [18, 19]. Поэтому сенситизация н-холинорецепторов, проявляющаяся уже через 15 мин после экспозиции нематод к разбавленному соку Ава&'ъш), может быть следствием не прямого действия компонентов сока на н-холинорецепторы в системе нейронов, регулирующих локомоцию, или локомоторных мышцах, а активации ноцицептивных нейронов, дендриты которых контактируют с окружающей средой [18, 19]. Ноци-цегттивные нейроны воспринимают информацию о потенциально опасных для организма нематоды факторах
среды, включающих в себя токсиканты, и сигналы из этих нейронов, поступающие в интернейроны, индуцируют такую адаптивную реакцию, как избегание локальных сред, неблагоприятных для выживания [18,19].
Факты, свидетельствующие в пользу второго из этих объяснений, сводятся к следующему. Во-первых, известно, что Азай'шт является одним из репеллентов для С.е/едалэ [14]. Во-вторых, сигналы из полимодальных ноцицептивных нейронов, чувствительных к потенциально повреждающей организм высокой температуре, также, какАваймп, вызывают сенситизацию н-холинорецепторов С.е1едапз [15]. Поэтому очевидно, что быстрая (15 мин) сенситизация н-холинорецеп-торов метаболитами Авайшт является проявлением неспецифической адаптивной реакции холинергиче-ской системы на опасные для организма изменения окружающей среды (Азайит и экстремальная высокая температура). Сенситизация н-холинорецепторов является механизмом активации холинергической синаптической трансмиссии для увеличения скорости покидания локальных сред, потенциально опасных для организмов нематод [15]. В то же время в наших экспериментах проявлялось и негативное влияние Авай/ит на поведение С.е/едага (нарушения моторной программы плавания и паралич нематод), которое развивается десятки минут (табл. 1,2) и не может быть объяснено адаптивной стресс-реакцией организма. В условиях длительной (90-120 мин) экспозиции С.е1едапБ к АзаЛмяп выявлялся и синергизм в токсическом действии Аза&'шт и левамизола на поведение нематод (табл. 3), который объясняется сенситизацией н-холинорецепторов, но не может быть следствием активации ноцицептивных нейронов действием вторич-
ных метаболитов A. sativum из окружающей среды, так как эти нейроны адаптируются к действию токсикантов достаточно быстро [19].
Заключение. Результаты этой работы свидетельствуют о наличии в A.sativum компонентов, токсичных не только для паразитических нематод [5, 6, 7, 8], но и для свободноживущей нематоды C.elegans. Сходство в токсическом действии синтетических нематоцидов на организмы паразитических нематод и C.elegans объясняется высоким консерватизмом эволюции нематод. Этот консерватизм хорошо объясняет и токсичность A.sativum для паразитических нематод и C.elegans. Причиной токсического действия A.sativum на организм C.elegans являются нарушения интегративных функций нервной системы, так как A.sativum вызывает нарушения моторной программы плавания, сходные с теми, которые происходят при действии левамизола, с последующим параличом нематод. В то же время A.sativum вызывает увеличение чувствительности
Литература
поведения нематод к токсическому действию левамизола, свидетельствующее о том, что при действии A. sativum на C.elegans происходит увеличение чувствительности н-холинорецепторов L-подтипа.
В целом результаты работы показывают, что дальнейшие исследования токсического действия A.sativum на организм C.elegans могут оказаться чрезвычайно перспективными. Во-первых, эти исследования дают возможность идентифицировать компоненты сока A.sativum, эффективные в качестве антигельминтных средств. Во-вторых, C.elegans может быть использована для контроля антигельминтной активности экстрактов A.sativum, которая зависит от условий его выращивания и хранения. Кроме того, синергизм в действии сока A.sativum и левамизола показывает потенциальную перспективность использования композиций синтетических нематоцидов-агонистов н-холинорецепторов и экстрактов A.sativum для лечения гельминтозов.
1. Holden-Dye, L. Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis elegans / L.Holden-Dye, R.J.Walker //Wormbook.org. The C. elegans Research Community. - 2014 // URL: http://www.wormbook.org (date of access June 21,2014).
2. Sleigh, J.N. Functional analysis of nematode nicotinic receptors / J.N.SIeigh // Biosci. Horizons. - 2010. -Vol. 3. - P. 29-39.
3. Dent, J.A. What can Caenorhabditis elegans tell us about nematocides and parasites? / J.A.Dent // Biotechnol. Bioprocess Eng. - 2001. - Vol. 6. - P. 252-263.
4. Kaplan, R.M. Drug resistance in nematodes of veterinary importance: a status report / R.M.Kaplan // Trends Parasitol. - 2004. - Vol. 20. - P. 477-481.
5. Masamha, B. Efficasy of Allium sativum (garlic) in controlling nematodes parasites in sheep / B.Masamha, C.T.Gadzirayi, I.Mukutirwa//Intern. J. Appl. Res. Vet. Med. - 2010. - Vol. 8. - P. 161-169.
6. Effects of garlic supplementation on parasitic infestation, live weight, and hematological parameters in Black Bengal goat / Mir Md.l.Hasan [et al.] // J. Adv. Vet. Anim. Res. - 2015. - Vol. 2. - P. 326-331.
7. Anthelmintic activity of Allium sativum / P.U.Kadam [et al.] I I Pharma Sci. Monitor. - 2015. - Vol. 6. - P. 25-37.
8. Therapeutic uses and pharmacological properties of garlic, shallot and their biologically active compounds / P.Mikaili [et al.] // Iran. J. Basic Med. Sci. - 2013. - Vol. 16. - P. 1031-1048.
9. Ahmed, M. In vitro anthelmintic activity of crude extracts of selected medicinal plants against Haemonchus contortustrom sheep/ M.Ahmed, M.D.Laing, I.V.Nsahlai //J. Helmintol. - 2012. - Vol. 26. - P. 1-6.
10. The effects of different plant extracts on nematodes / S. Klimpel [et al.] // Parasitol. Res. - 2011. - Vol. 108. -P. 1047-1054.
11. Abdel-Ghaffar, F. The effects of different plant extracts on intestinal cestodes and on trematodes / FAbdel-Ghaffar, M.Semmler, K.A.AI-Rasheid // Parasitol. Res. - 2011. - Vol. 108. - P. 979-084.
12. Efficasy of allicin from garlic against Ascaridia galli infection in chickens / F.C.Velkers [et al.] I I Poultry Sci. - 2011. -Vol. 90.-P. 364-368.
13. Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans / S.Brenner // Genetics. -1974. - Vol. 77. - P. 71-94.
14. Bargmann, C.I. Genetic and cellular analysis of behavior in C. elegans / C.I.Bargmann //Annu. Rev. Neurosci. -1993.-Vol. 16.-P. 47-71.
15. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes/T.B.Kalinnikova [et al.] //J. Therm. Biol. - 2016. - Vol. 62. - P. 37-49.
16. Mahoney, T.R. Analysis of synaptic transmission in Caenorhabditis elegans using an aldicarb-sensitivity assay / T.R.Mahoney, S.Luo, M.LNonet // Nat. Protoc. - 2006. - Vol. 1. - P. 1772-1777.
17. A neuronal acetylcholine receptor regulates the balance of muscle excitation and inhibition in Caenorhabditis elegans / M.Jospin [et al.] // PLoS Biology. - 2009. - Vol. 7.
18. Sensing of cadmium and copper ions by externally exposed ADL, ASE, and ASH neurons elicits avoidance response in Caenorhabditis elegans / YSambongi [et al.] // NeuroReport. -1999. - Vol. 10. - P. 753-757.
ЕГЕПШАРНЫЙ
Врач
19. Hilliard, M.A. C.elegans responds to chemical repellents by integrating sensory inputs from the head and the tail /M.A.Hilliard, C.I.Bargmann, P.Bazzicalupo//Curr. Biol. - 2002. - Vol. 12. - P. 730-734.
KalinnikovaT.B.-Candidate of Biological Sciences; EgorovaA.V.~ Research Assistant;
Kolsanova R.R. - Candidate of Biological Sciences; GainutdinovM.Kh. - Doctor of Biological Sciences, professor; Shagidullin R.R. - Doctor of Chemistry, Corresponding Member
of Tatarstan Academy of Sciences.
Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences,
Russian Federation, Kazan (e-mail: [email protected]).
The long-term practice of usage of synthetic anthelmintic drugs in veterinary has revealed a number of problems. Firstly, these drugs lose their efficiency during long-term use and decrease the natural resistance of animals to parasitic helminthes. Secondary, the progress of organic farming involves giving up the use of synthetic anthelmintic drugs. This explains high interest to search phytogenous anthelmintics, ones of which are juice and extracts of garlic Allium sativum. The questions of mechanisms of nematocidal activity of A.sativum and about secondary metabolites ofA.sativum are responsible for its nematocidal activity are still open mainly because the experiments with parasitic nematodes in vitro are very difficult and expensive. Due to high conservatism of nematodes evolution in experiments with synthetic nematocides, over the last 10 years free-living soil nematode Caenorhabditis eiegans has been successfully used as convenient model organism instead of parasitic nematodes. In this article it is shown that Asativum juice is toxic for C.elegans and the target of toxic action of Asativum is the nervous system. Asativum juice increases the sensitivity of C.elegans nicotinic receptors; therefore hyperactivation of nicotinic receptors is the possible mechanism of its nematocidal activity. Synergism in Asativum juice and levamisole action signifies the potential availability of usage as anthelmintics the compositions of A.sativum extracts and synthetic nematocides-agonists of nicotinic receptors. In total, the results of this work show that C.elegans can be used as a convenient model organism both for the control of effectiveness of Asativum extracts and other phytogenous anthelmintic drugs and for isolation of chemical compounds with anthelmintic activity from plants.
KEY WORDS: Allium sativum, anthelmintic drugs, Caenorhabditis eiegans, levamisole, nicotinic acetylcholine receptors.
1. Holden-Dye, L. Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis eiegans / LHolden-Dye, R.J.Walker //Wormbook.org. The C. eiegans Research Community. - 2014 // URL: http://www.wormbook.org (date of access June 21, 2014).
2. Sleigh, J.N. Functional analysis of nematode nicotinic receptors/J.N.SIeigh // Biosci. Horizons. - 2010. -Vol. 3. - P. 29-39.
3. Dent, J.A. What can Caenorhabditis eiegans tell us about nematocides and parasites? / J.A.Dent I I Biotechnol. Bioprocess Eng. - 2001. - Vol. 6. - P. 252-263.
4. Kaplan, R.M. Drug resistance in nematodes of veterinary importance: a status report / R.M.Kaplan // Trends Parasitol. - 2004. - Vol. 20. - P. 477-481.
5. Masamha, B. Efficasy of Allium sativum (garlic) in controlling nematodes parasites in sheep / B.Masamha, C.T.Gadzirayi, I.Mukutirwa// Intern. J. Appl. Res. Vet. Med. - 2010. - Vol. 8. - P. 161-169.
6. Effects of garlic supplementation on parasitic infestation, live weight, and hematological parameters in Black Bengal goat/ Mir Md.l.Hasan [et al.] //J. Adv. Vet. Anim. Res. - 2015. - Vol. 2. - P. 326-331.
7. Anthelmintic activity of Allium sativum / P.U.Kadam [et al.] // Pharma Sci. Monitor. - 2015. - Vol. 6. - P. 25-37.
8. Therapeutic uses and pharmacological properties of garlic, shallot and their biologically active compounds / P.Mikaili [et al.] // Iran. J. Basic Med. Sci. - 2013. - Vol. 16. - P. 1031-1048.
9. Ahmed, M. In vitro anthelmintic activity of crude extracts of selected medicinal plants against Haemonchus confortus from sheep/M.Ahmed, M.D.Laing, I.V.Nsahlai //J. Helmintol. - 2012. - Vol. 26. - P. 1-6.
10. The effects of different plant extracts on nematodes / S. Klimpel [et al.] // Parasitol. Res. - 2011. -Vol. 108.-P. 1047-1054.
11. Abdel-Ghaffar, F. The effects of different plant extracts on intestinal cestodes and on trematodes / FAbdel-Ghaffar, M.Semmler, K.A.AI-Rasheid // Parasitol. Res. - 2011. - Vol. 108. - P. 979-084.
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3/2019
NEUROTOXICITY OF ALLIUM SATIVUM FOR NEMATODE CAENORHABDITIS ELEGANS
References
