CC BY
21
УДК 615.284
А.В. Егорова, А.Ф. Гатиятуллина, Т.Б. Калинникова
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected]
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ НЕМАТОЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ
ПИРАНТЕЛА
В экспериментах с двумя видами свободноживущих почвенных нематод - Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae - исследована динамика нематоцидной активности пирантела. Пирантел - это агонист никотиновых рецепторов L-субтипа, который применяется для лечения различных гельминтозов у человека и животных. В работе выявлены особенности динамики токсического действия пирантела на организмы C. elegans и C. briggsae. Пирантел в диапазоне концентраций 62.5-250 мкМ в первые 60 мин. инкубации вызывал дозозависимые нарушения поведения C. elegans. Увеличение времени экспозиции до 90-180 мин. приводило к восстановлению нормальной локомоции у части нематод этого вида. Более длительная экспозиция к пирантелу (240-360 мин.) вновь уменьшала долю C. elegans с нормальной локомоцией. C. briggsae были более чувствительны к негативному действию пирантела, чем C. elegans. Снижение доли нематод с нормальной локомоцией отмечалось в первые 90 мин. инкубации с пирантелом. Более длительная экспозиция вызывала незначительное увеличение доли нематод с нормальной локомоцией только при концентрации пирантела 125 мкМ. При более низкой концентрации (62.5 мкМ) доля нематод, не способных поддерживать координацию движений тела при плавании, оставалась на одном уровне при увеличении времени экспозиции до 360 мин. Повторное введение пирантела в среду через 60 мин. после начала эксперимента приводило к резкому снижению доли C. elegans с нормальной локомоцией. Возможность быстрой адаптации нематод к пирантелу при его однократном приеме, выявленная в этой работе, подтверждает необходимость строгого соблюдения рекомендованных дозировок при использовании антигельминтных препаратов для предотвращения развития лекарственной устойчивости гельминтов.
Ключевые слова: Caenorhabditis elegans; Caenorhabditis briggsae; антигельминтные препараты; пирантел.
DOI: https://doi.Org/10.24852/2411-7374.2023.2.70.76
Введение
В структуре заболеваемости населения гель-минтозы занимают второе место после гриппа и острых респираторных заболеваний. По данным официальной статистики, гельминтозы ежегодно являются причиной смерти 135 тысяч человек. Однако, по мнению ряда специалистов, реальная зараженность населения гельминтами превышает данные официальной статистики по меньшей мере в 10 раз (Кляритская и др., 2010). От гельминтозов, передающихся через почву, страдают не менее одного миллиарда человек, онхо-церкозом и лимфатическим филяриозом болеют примерно 40 и 120 миллионов человек (Hahnel et al., 2020; Weaver et al., 2017). У пациентов, зараженных гельминтами, наблюдается снижение иммунитета, различные аллергические реакции, нарушения работы желудочно-кишечного тракта, анемия, неврологические проявления и нарушение эндокринного гомеостаза. В комплексной терапии гельминтозов главную роль играет применение синтетических антигельминтных
препаратов. В настоящее время Всемирная организация здравоохранения рекомендует для лечения гельминтозов четыре препарата, два из которых (пирантел и левамизол) являются аго-нистами никотиновых рецепторов ацетилхолина (н-холинорецепторов), а еще два - альбендазол и мебендазол относятся к бензимидазолам, анти-гельминтное действие которых определяется их способностью нарушать синтез Р-тубулина, утилизацию глюкозы и угнетать образование АТФ (Dent, 2001; Ding et al., 2017; Holden-Dye, Walker, 2014; Weaver et al., 2017). При этом даже препараты одной химической группы отличаются по своей биологической активности и биодоступности. Например, электрофизиологическими исследованиями было показано, что агонисты н-хо-линорецепторов морантел, пирантел и левамизол имитируют действие ацетилхолина у Ascaris suum и Caenorhabditis elegans с убыванием активности в ряду: морантел = пирантел > левамизол > аце-тилхолин (Holden-Dye, Walker, 2014). Биодоступность бензимидазола и левамизола в организмах
70
российский журнал ИМ! экологии
коз значительно ниже, чем в организмах овец. Соответственно для дегельминтизации коз необходима доза препаратов в 1.5-2 раза превышающая дозу, необходимую для дегельминтизации овец (Holden-Dye, Walker, 2014).
Одним из последствий длительного применения антигельминтных препаратов является появление устойчивости к ним. В настоящее время устойчивость гельминтов к лекарству рассматривается как снижение ответа популяции на использование препарата в течение длительного времени (Coles, 2006). При этом остается открытым вопрос о динамике чувствительности к препарату отдельных особей при его однократном применении. Ранее нами была показана быстрая адаптация Caenorhabditis elegans к низким (30 мкМ) дозам пирантела (Колсанова и др., 2011). Целью настоящей работы явилось изучение возможности адаптации нематод к высоким (до 250 мкМ) дозам пирантела в экспериментах с двумя близкородственными видами свободноживущих почвенных нематод - Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae. C. elegans успешно используется для оценки биологической активности антигельминтных препаратов благодаря сходству строения тела, физиологии и нейрохимии с паразитическими нематодами. Преимуществами использования C. elegans при испытании фармакологических веществ, по сравнению с паразитическими нематодами, является безопасность для исследователя, простота и дешевизна выращивания в лаборатории, короткий жизненный цикл и возможность получения большого количества особей для эксперимента (Avila et al., 2012; Dent, 2001). C. briggsae используется как дополнительный к C. elegans модельный организм при изучении влияния факторов среды на организмы Metazoa. Эти виды очень сходны по морфологии, особенностям жизненного цикла и системы размножения (Baird, Chamberlin, 2006; Gupta et al., 2007).
Объекты и методы исследования
В работе использовали C. elegans линии дикого типа N2 и C. briggsae линии дикого типа AF16, полученные из Caenorhabditis Genetics Center. Нематод выращивали в чашках Петри (d=10 см) со стандартной средой выращивания (3 г/л NaCl, 17 г/л бактоагар, 2.5 г/л бактопептон, 5 мг/л холестерин, 1 мМ CaCl2, 1 мМ MgSO4, 25 мМ ка-лийфосфатный буфер (pH 6.0)) (Brenner, 1974). Эксперименты проводили при 22°C с молодыми половозрелыми особями. Нематод отмывали от среды выращивания, бактерий и экзометаболи-тов как описано ранее (Kalinnikova et al., 2012,
2016) и рассаживали индивидуально в пробирки с буфером M9 (3 г/л KH2PO4, 6 г/л Na2HPO4, 5 г/л NaCl, 1 мМ MgSO4) (Brenner, 1974). Для приготовления раствора пирантела использовали диме-тилсульфоксид, который в концентрации до 2% не оказывает негативного влияния на организмы нематод (Katiki et al., 2011). Пирантел добавляли в пробирки сразу после рассаживания нематод. Конечный объем среды инкубации 1 мл, концентрация диметилсульфоксида 0.5%. Критерием токсического действия пирантела служили нарушения моторной программы плавания нематод, индуцированного механическим стимулом. Эти нарушения проявлялись в утрате координации локомоторных мышц, необходимой для синусоидальных движений тела при плавании и неспособности поддерживать плавание в течение 10 с после стимула. Эксперименты проводили в четырех повторностях, для каждой концентрации пирантела использовали 30 нематод. Статистическую обработку проводили с использованием углового преобразования Фишера ф*.
Результаты и их обсуждение
Пирантел в концентрации 62.5-250 мкМ вызывал дозозависимые нарушения поведения C. elegans в первые 60 мин. (рис. 1). Увеличение времени экспозиции до 90-180 мин. приводило к восстановлению нормальной локомоции у части нематод. Наиболее сильно это увеличение было выражено при концентрации пирантела 250 мкМ (рис. 1). Более длительная экспозиция (240-360 мин.) вновь уменьшала долю C. elegans с нормальной локомоцией (рис. 1).
C. briggsae были более чувствительны к негативному действию пирантела, чем C. elegans (рис. 1). Снижение доли нематод с нормальной локомоцией отмечалось в первые 90 мин. инкубации с пирантелом. Более длительная экспозиция вызывала незначительное увеличение доли нематод с нормальной локомоцией только при концентрации пирантела 125 мкМ. При более низкой концентрации (62.5 мкМ) доля нематод, не способных поддерживать координацию движений тела при плавании оставалась на одном уровне при увеличении времени экспозиции до 360 мин. (рис. 1).
Для проверки эффективности адаптации C. el-egans к пирантелу были проведены эксперименты, в которых исследовалась реакция нематод на повторное введение антигельминтика. Для этого через 60 мин. после начала эксперимента в среду инкубации повторно добавляли пирантел. Концентрация препарата при этом увеличивалась в два раза по сравнению с исходной. Повышение
2/2123
71
C. briggsae
î $
—ь- -*
30 60 90 120 240 360
Минуты Minutes |
62.5 мкМ пиран 125 мкМ пиран 250 мкМ пиран
ла / 62.5 pM pyrantel ■а / 125 pM pyrantel ■а / 250 pM pyrantel
C. elegans
Я £ ' S i. = S
90
180
120
Минуты / Minutes 62.5 мкМ пирантела / 62.5 pM pyrantel 125 мкМ пирантела / 125 pM pyrantel 250 мкМ пирантела / 250 pM pyrantel
Рис. 1. Действие пирантела на локомоцию C. elegans и C. briggsae Fig. 1. Pyrantel action on C. elegans and C. briggsae locomotion
концентрации пирантела с 250 мкМ до 500 мкМ и с 125 мкМ до 250 мкМ приводило к резкому снижению доли нематод с нормальной локомоцией (рис. 2). Повышение концентрации пирантела с 62.5 мкМ до 125 мкМ также вызывало снижение доли C. elegans с нормальной локомоцией, но это снижение было меньше, чем при первых двух концентрациях (рис. 2). Аналогичные эксперименты с C. briggsae не проводились, поскольку в первой серии опытов адаптация нематод этого вида к пирантелу была выражена слабее, чем в экспериментах с C. elegans (рис. 1).
Пирантел является одним из селективных аго-нистов никотиновых рецепторов L-субтипа (Dent, 2001; Gottshalk et al., 2005; Sleigh, 2010). Ранее ко-локолообразная кривая «доза-эффект» была описана при действии пирантела на мышцы нематоды Ascaris suum (Harrow, Gration, 1985). Выявленная нами зависимость изменения поведения C. elegans от времени экспозиции к пирантелу сходна с той, которая описана для никотина (Fleming et al., 1997). Развитие токсического действия никотина на C. elegans во времени ограничивается противоположно направленным процессом быстрой адаптации нематод к нему (Gottshalk et al., 2005).
Проведенные нами эксперименты позволяют
в £
3 'S
S jr g 1
в ¡2 g &
S
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
S jT
§ S
в 5
! !
s!'!
g &
à
■
■
30 I 60 I 90 I 120 I 240 Минуты / Minutes ■ 62.5 мкМ пирантела / 62.5 pM pyrantel
-повторное добавление 62.5 мкМ пирантела / repeated pyrantel addition of 62.5 pM
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
■
■
■
■
30 60 90 120 240
Минуты / Minutes
□ 125 мкМ пирантела / 125 pM pyrantel
-повторное добавление 125 мкМ пирантела / repeated pyrantel addition of 125 pM
100 90 80 70 -60 50 40 30 -20 10 0
il il
a
1 I 60 I 90 I 120 I 240 Минута / Minutes
□ 250 мкМ пирантела / 250 pM pyrantel
-повторное добавление 250 мкМ пирантела / repeated pyrantel addition of 250 pM
Рис. 2. Влияние повторного введения пирантела в
среду инкубации на локомоцию C. elegans: А - исходная концентрация пирантела 62.5 мкМ; B - исходная концентрация пирантела 125 мкМ; C
- исходная концентрация пирантела 250 мкМ Fig. 2. The influence of repeated pyrantel addition on
C. elegans locomotion: A - initial pyrantel concentration was 62.5 ¡M; B -initial pyrantel concentration was 125 ¡M; C - initial pyrantel concentration was 250 ¡M
сделать вывод о возможности быстрой адаптации нематод к пирантелу (рис. 1). При увеличении дозы пирантела повторным введением в среду инкубации чувствительность к нему восстанавливается (рис. 2). Выявленная нами динамика
A
B
30
60
240
360
C
72
российский журнал лрииной экологии
действия пирантела на локомоцию C. elegans согласуется с результатами опубликованных ранее работ других авторов, посвященных исследованию действия антигельминтиков на организмы нематод этого вида. В работе (Weaver et al., 2017) показано, что пирантел в диапазоне концентраций 0.17-1700 мкМ не вызывал гибели C. elegans в течение трех суток экспозиции к нему. После семидневной экспозиции к пирантелу отмечалась дозозависимая гибель нематод. При концентрации препарата 1700 мкМ погибали почти 100% особей. При концентрациях пирантела 170, 17 и 1.7 мкМ погибало 75, 35 и 10% нематод соответственно. Нарушения спонтанной локомоции C. elegans появлялись через сутки при концентрации пирантела 170 и 1700 мкМ, через двое суток при концентрации пирантела 17 мкм, и через трое суток при более низких концентрациях пирантела. В работе (Lycke et al., 2013) приведены результаты исследования действия на C. elegans агони-стов н-холинорецепторов пирантела, левамизола, трибендимидина и метиридина. Наблюдения за чередованием и длительностью периодов покоя и спонтанной двигательной активности нематод показали, что при увеличении времени экспозиции к левамизолу, трибендимидину и метиридину длительность периодов иммобилизации возрастает, а продолжительность периодов спонтанной активности, напротив, убывает. При экспозиции C. elegans к пирантелу длительность периодов иммобилизации была наибольшей в начале эксперимента и уменьшалась по мере увеличения времени действия препарата. Длительность периодов спонтанной активности мало отличалась при действии всех исследованных препаратов. В этой же работе показано, что после 40-минутной экспозиции к пирантелу были непрерывно или периодически иммобилизованы 53.33 и 46.66% нематод соответственно, в то время как при действии других препаратов 20-60% C. elegans сохраняли постоянную двигательную активность до конца эксперимента (Lycke et al., 2013).
Различия в чувствительности к действию пирантела двух видов нематод - C. elegans и C. briggsae - могут обуславливаться особенностями их нервных систем. Пирантел является агонистом н-холинорецепторов L-субтипа. Ранее нами были выявлены различия в устойчивости лабораторных линий C. elegans и C. briggsae к превышению физиологического оптимума температуры (Kalin-nikova et al., 2011), связанные с модуляцией как никотиновой, так и мускариновой холинергиче-ской трансмиссии (Kalinnikova et al., 2016). Более высокая, по сравнению с C. elegans, чувствительность C. briggsae к ионам меди, свинца и кадмия
также связана с различиями никотиновой холи-нергической трансмиссии (Егорова и др., 2021).
Заключение
В целом результаты, представленные в этой работе, показывают возможность быстрой адаптации C. elegans не только к низким (Колсанова и др., 2011), но и к высоким (до 250 мкМ) дозам пирантела уже при его однократном применении. Аналогичная динамика нематоцидной активности пирантела была выявлена нами и в экспериментах с C. briggsae при концентрации пирантела 125 мкМ. Причиной быстрой адаптации нематод к пирантелу может быть сокращение длительности периодов иммобилизации при увеличении экспозиции C. elegans к пирантелу, описанное в работе (Lycke et al., 2013). Возможность быстрой адаптации C. elegans и C. briggsae к пирантелу при его однократном приеме, выявленная в наших экспериментах, может отражать особенности динамики нематоцидной активности пирантела и в отношении других видов нематод. Это подтверждает необходимость строгого соблюдения рекомендованных дозировок при использовании антигельминтных препаратов, поскольку их применение в субтерапевтических дозах является существенным фактором, способствующим развитию лекарственной устойчивости гельминтов (Shalaby, 2013). Повторное применение пиранте-ла повышает эффективность его антигельминтно-го действия, поскольку восстанавливает чувствительность нематод к препарату.
Список литературы
1. Егорова А.В., Калинникова Т.Б., Шагидуллин Р.Р. Токсическое действие меди, кадмия и свинца на свободножи-вущих почвенных нематод Caenorhabditis elegans и Caenor-habditis briggsae // Токсикологический вестник. 2021. №1. С. 43-46. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-1-43-46.
2. Кляритская И.Л., Вильцанюк И.А., Григоренко Е.И., Чернуха С.Н. Современные представления о лечении и диагностике гельминтозов // Кримський терапевтичний журнал. 2010. №2. С. 144-147.
3. Колсанова Р.Р., Тимошенко А.Х., Гайнутдинов М.Х., Калинникова Т.Б. Действие левамизола и пирантела на поведение почвенных нематод Caenorhabditis elegans и Caenor-habditis briggsae // Ученые записки Казанского университета. Сер. Естественные науки. 2011. Т. 153, кн. 2. С. 180-189.
4. Avila D., Helmcke K., Aschner M. The Caenorhabditis elegans model as a reliable tool in neurotoxicology // Human & experimental toxicology. 2012. Vol. 31. P. 236-243. doi: 10.1177/0960327110392084.
5. Baird S.E., Chamberlin H.M. Caenorhabditis briggsae methods (December 18, 2006). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/wormbook.1.128.1 // URL: http://wormbook.org/chapters/www_Cbriggsaemethods/Cbrigg-saemethods.pdf (дата обращения 28.03.2023).
6. Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans // Genetics. 1974. Vol. 77. P. 71-94. https://doi.org/10.1093/genet-
2/2123
73
ics/77.1.71.
7. Coles G.C. Drug resistance and drug tolerance in parasites // Trends in parasitology. 2006. Vol. 22. P. 348. https://doi. org/10.1016/j.pt.2006.05.013.
8. Dent J.A. What can Caenorhabditis elegans tell us about nematocides and parasites? // Biotechnology and bioprocess engineering. 2001. Vol. 6. P. 252-263. https://doi.org/10.1007/ bf02931986
9. Ding X., Njus Z., Kong T., Su W., Ho C.-M., Pandey S. Effective drug combination for Caenorhabditis elegans nematodes discovered by output-driven feedback system control technique // Science Advances. 2017. Vol. 3. eaao1254. https://www. science.org/doi/10.1126/sciadv.aao1254.
10. Fleming J.T., Squire M.D., Barnes T.M., Tornoe C., Matsuda K., Ahnn J., Fire A., Sulston J.E., Baenard E.A., Sattelle D.B., Lewis J.A. Caenorhabditis elegans levamisole resistance genes lev-1, unc-29 and unc-38 encode functional nicotinic acetylcholine receptor subunits // Journal of Neuroscience. 1997. Vol. 17. P. 5843-5857. https://doi.org/10.1523/jneuros-ci.17-15-05843.1997.
11. Gottschalk A., Almedon R.B., Schedletzky T., Anderson S.D., Yates III J.R., Schafer W.R. Identification and characterization of novel nicotinic receptor associated proteins in Caenorhabditis elegans // The EMBO journal. 2005. Vol. 24. P. 25662578. https://doi.org/10.1038/sj.emboj.7600741.
12. Gupta B.P., Johnsen R., Chen N. Genomics and biology of the nematode Caenorhabditis briggsae (May 3, 2007). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/worm-book.1.136.1 // URL: http://wormbook.org/chapters/www_ge-nomesCbriggsae/ genomesCbriggsae.pdf (дата обращения 28.03.2023).
13. Hahnel S.R., Dilks C.M., Heisler I., Andersen E.C., Kulke D. Caenorhabditis elegans in anthelmintic research - Old model, new perspectives // International journal for parasitology: drugs and drug resistance. 2020. Vol. 14. P. 237-248. https://doi. org/10.1016/j.ijpddr.2020.09.005.
14. Harrow I.D., Gration K.A. Mode of action of the anthelmintics morantel, pyrantel and levamisole in the muscle cell membrane of the nematode Ascaris suum // Pesticide science. 1985. Vol. 16. P. 662-672. https://doi.org/10.1002/ps.2780160612.
15. Holden-Dye L., Walker R.J. Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis elegans (December 16, 2014). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/wormbook.1.143.2 // URL: http://wormbook.org/ chapters/www_anthelminticdrugs.2/ anthelminticdrugs.2.pdf (дата обращения 28.03.2023).
16. Kalinnikova T.B., Timoshenko A.Kh., Tarasov O.Yu., Gainutdinov T.M., Gainutdinov M.Kh. Thermotolerance of soil nematodes Caenorhabditis briggsae AF16 and Caenorhabditis elegans N2 under experimental conditions // Russian journal of ecology. 2011. Vol. 42, №5. P. 435-437. https://doi.org/10.1134/ s1067413611050079.
17. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Gainutdinov M.Kh. Caenorhabditis elegans as a convenient model organism for understanding heat stress effects upon intact nervous system // Heat stress: causes, treatment and prevention. NY: Nova Science Publishers, 2012. P. 113-140.
18. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Belova E.B., Shagidullin R.R., Gainutdinov M.Kh. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes // Journal of thermal biology. 2016. Vol. 62. P. 37-49. https://doi.org/10.1016/j. jtherbio.2016.05.007.
19. Katiki L.M., Ferreira J.F.S., Zajac A.M., Master C., Lindsay D.S., Chagas A.C.S., Amarante A.F.T. Caenorhabditis elegans as a model to screen plant extracts and compounds as natural anthelmintics for veterinary use // Veterinary parasitology.
2011. Vol. 182. P. 264-268. doi:10.1016/j.vetpar.2011.05.020.
20. Lycke R., Parashar A., Pandey S. Microfluidics-enabled method to identify modes of Caenorhabditis elegans paralysis in four anthelmintics // Biomicrofluidics. 2013. Vol. 7. P. e064103. https://doi.org/10.1063/1.4829777.
21. Shalaby H.A. Anthelmintic resistance; how to overcome it? // Iranian journal of parasitology. 2013. Vol. 8. P. 18-32.
22. Sleigh J.N. Functional analysis of nematode nicotinic receptors // Bioscience Horizons. 2010. Vol. 3. P. 29-39. https:// doi.org/10.1093/biohorizons/hzq005.
23. Weaver K.J., May C.J., Ellis B.L. Using a health-rating system to evaluate the usefulness of Caenorhabditis elegans as a model for anthelmintic study // PLoS ONE. 2017. P. 1-20. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179376.
References
1. Egorova A. V., Kalinnikova T. B., Shagidullin R. R. Tox-icheskoe deistvie medi, kadmiya i svintsa na svobodnozhivush-chikh pochvennykh nematod Caenorhabditis elegans i Caenorhabditis briggsae [Toxic action of copper, cadmium and lead on organisms of free-living soil nematodes Caenorhabditis el-egans and Caenorhabditis briggsae] // Toxikologicheskii vest-nik [Toxicological Review]. 2021. No 1. P. 43-46. https://doi. org/10.36946/0869-7922-2021-1-43-46.
2. Klyaritskaya I.L., Vil'tsanjuk I.A., Grigorenko E.I., Cher-nukha S.N. Sovremennye predstavlenija o lechenii i diagnostike gelmintozov [Modern conception about treatment and diagnostics of helminthosis] // Krimskiji terapevtichniji zhurnal [Crimean therapeutic journal]. 2010. No 2. P. 144-147.
3. Kolsanova R.R., Timoshenko A.Kh., Gainutdinov M.Kh., Kalinnikova T.B. Deistvie levamisola i pirantela na povedenie pochvennykh nematod Caenorhabditis elegans i Caenorhab-ditis briggsae [Levamisole and pyrantel action upon behavior of soil nematodes Caenorhabditis elegans and Caenorhabditis briggsae] // Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta. Seriya Estestvennye nauki [Proceedings of Kazan University. Natural Sciences Series]. 2011. Vol. 153, No 2. P. 180-189.
4. Avila D., Helmcke K., Aschner M. The Caenorhabdi-tis elegans model as a reliable tool in neurotoxicology // Human & experimental toxicology. 2012. Vol. 31. P. 236-243. doi: 10.1177/0960327110392084.
5. Baird S.E., Chamberlin H.M. Caenorhabditis briggsae methods (December 18, 2006). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/wormbook.1.128.1 // URL: http://wormbook.org/chapters/www_Cbriggsaemethods/Cbrigg-saemethods.pdf (дата обращения 28.03.2023).
6. Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans // Genetics. 1974. Vol. 77. P. 71-94. https://doi.org/10.1093/genet-ics/77.1.71.
7. Coles G.C. Drug resistance and drug tolerance in parasites // Trends in parasitology. 2006. Vol. 22. P. 348. https://doi. org/10.1016/j.pt.2006.05.013.
8. Dent J.A. What can Caenorhabditis elegans tell us about nematocides and parasites? // Biotechnology and bioprocess engineering. 2001. Vol. 6. P. 252-263. https://doi.org/10.1007/ bf02931986.
9. Ding X., Njus Z., Kong T., Su W., Ho C.-M., Pandey S. Effective drug combination for Caenorhabditis elegans nematodes discovered by output-driven feedback system control technique // Science Advances. 2017. Vol. 3. eaao1254. https://www.sci-ence.org/doi/10.1126/sciadv.aao1254.
10. Fleming J.T., Squire M.D., Barnes T.M., Tornoe C., Matsuda K., Ahnn J., Fire A., Sulston J.E., Baenard E.A., Sattelle D.B., Lewis J.A. Caenorhabditis elegans levamisole resistance genes lev-1, unc-29 and unc-38 encode functional nicotinic acetylcholine receptor subunits // Journal of Neuroscience.
74
российский журнал прикладной экологии
1997. Vol. 17. P. 5843-5857. https://doi.org/10.1523/jneuros-ci.17-15-05843.1997.
11. Gottschalk A., Almedon R.B., Schedletzky T., Anderson S.D., Yates III J.R., Schafer W.R. Identification and characterization of novel nicotinic receptor associated proteins in Caenor-habditis elegans // The EMBO journal. 2005. Vol. 24. P. 25662578. https://doi.org/10.1038/ sj.emboj.7600741.
12. Gupta B.P., Johnsen R., Chen N. Genomics and biology of the nematode Caenorhabditis briggsae (May 3, 2007). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/worm-book.1.136.1 // URL: http://wormbook.org/chapters/www_ge-nomesCbriggsae/ genomesCbriggsae.pdf (accessed 28.03.2023).
13. Hahnel S.R., Dilks C.M., Heisler I., Andersen E.C., Kulke D. Caenorhabditis elegans in anthelmintic research - Old model, new perspectives // International journal for parasitology: drugs and drug resistance. 2020. Vol. 14. P. 237-248. https://doi. org/10.1016/j.ijpddr.2020.09.005.
14. Harrow I.D., Gration K.A. Mode of action of the anthelmintics morantel, pyrantel and levamisole in the muscle cell membrane of the nematode Ascaris suum // Pesticide science. 1985. Vol. 16. P. 662-672. https://doi.org/10.1002/ ps.2780160612.
15. Holden-Dye L., Walker R.J. Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis elegans (December 16, 2014). The C. elegans Research Community, WormBook. doi/10.1895/wormbook.1.143.2 // URL: http://wormbook.org/ chapters/www_anthelminticdrugs.2/ anthelminticdrugs.2.pdf (accessed 28.03.2023).
16. Kalinnikova T.B., Timoshenko A.Kh., Tarasov O.Yu., Gainutdinov T.M., Gainutdinov M.Kh. Thermotolerance of soil nematodes Caenorhabditis briggsae AF16 and Caenorhabditis elegans N2 under experimental conditions // Russian journal of ecology. 2011. Vol. 42, No 5. P. 435-437. https://doi.org/10.1134/ s1067413611050079.
17. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Gainutdinov M.Kh. Caenorhabditis elegans as a convenient model organism for understanding heat stress effects upon intact nervous system // Heat stress: causes, treatment and prevention. NY: Nova Science Publishers, 2012. P. 113-140.
18. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Belova E.B., Shagidullin R.R., Gainutdinov M.Kh. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes // Journal of thermal biology. 2016. Vol. 62. P. 37-49. https://doi.org/10.1016/j. jtherbio.2016.05.007.
19. Katiki L.M., Ferreira J.F.S., Zajac A.M., Master C., Lindsay D.S., Chagas A.C.S., Amarante A.F.T. Caenorhabditis elegans as a model to screen plant extracts and compounds as natural anthelmintics for veterinary use // Veterinary parasitology. 2011. Vol. 182. P. 264-268. doi:10.1016/j.vetpar.2011.05.020.
20. Lycke R., Parashar A., Pandey S. Microfluidics-enabled method to identify modes of Caenorhabditis elegans paralysis in four anthelmintics // Biomicrofluidics. 2013. Vol. 7. P. e064103. https://doi.org/10.1063/L4829777.
21. Shalaby H.A. Anthelmintic resistance; how to overcome it? // Iranian journal of parasitology. 2013. Vol. 8. P. 18-32.
22. Sleigh J.N. Functional analysis of nematode nicotinic
receptors // Bioscience Horizons. 2010. Vol. 3. P. 29-39. https:// doi.org/10.1093/biohorizons/hzq005.
23. Weaver K.J., May C.J., Ellis B.L. Using a health-rating system to evaluate the usefulness of Caenorhabditis elegans as a model for anthelmintic study // PLoS ONE. 2017. P. 1-20. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179376.
Egorova A.V., Gatiyatullina A.F., Kalinnikova T.B. The characteristic of dynamics of pyrantel nematocidal activity.
The dynamics of pyrantel nematocidal activity was investigated in experiments with two soil nematodes, namely Caenorhabditis elegans and Caenorhabditis briggsae. Pyrantel is agonist of L-subtype nicotinic acetylcholine receptors, which is used to treat different helminthiases of humans and animals. The characteristics of dynamics of pyrantel toxic action on C. elegans and C. briggsae organisms were revealed in this work. 60-minutes exposition to pyrantel in concentrations range 62.5-250 ^M caused dose-dependent behavior disturbances of C. elegans. When exposure time was increased up to 90-180 minutes, some C. elegans repaired their coordinated swimming. The prolonged exposition to pyrantel (up to 240-360 minutes) decreased the percentage of C. elegans with normal locomotion. C. briggsae were more sensitive to negative pyrantel action. The decrease of percentage of nematodes without behavior disturbances was revealed during first 90 minutes of incubation with pyrantel. The prolonged exposition caused slight increase of nematode percentage with coordinated behavior only at pyrantel concentration of 125 ^M. At lower pyrantel concentration (62.5 ^M) the percentage of nematodes unable to sustain coordinated swimming was at the same level when exposure time increased up to 360 minutes. The repeated pyrantel addition into incubation medium after 60 minutes from experiment beginning led to drastic decrease of percentage of C. elegans with normal locomotion. The possibility of quick nematodes adaptation to single intake of pyrantel, revealed in this work, confirms the requirement of close adherence to recommended doses of anthelmintic drugs to protect the development of drug resistance of helminthes.
Keywords: Caenorhabditis elegans; Caenorhabditis briggsae; anthelmintic drugs; pyrantel.
2/2023
75
Раскрытие информации о конфликте интересов: Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов / Disclosure of conflict of interest information: The author claims no conflict of interest
Информация о статье / Information about the article
Поступила в редакцию / Entered the editorial office: 18.04.2023
Одобрено рецензентами / Approved by reviewers: 04.05.2023
Принята к публикации / Accepted for publication: 11.05.2023
Сведения об авторах
Егорова Анастасия Васильевна, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: egorovanastassia @gmail.com.
Гатиятуллина Алсу Фоатовна, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Калинникова Татьяна Борисовна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Information about the authors
Anastasia V. Egorova, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: egorovanastassia @gmail.com.
Alsu F. Gatiyatullina, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
Tatiana B. Kalinnikova, Head of the Laboratory, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
ÎG
