CC BY
12Плоские черви - планарии как объект исследования действия слабых и сверхслабых воздействий в водной среде
Х.П. Тирас
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Московская область
Плоские ресничные черви - планарии (класс Turbellaria, отряд Triclada) - классический объект биологии развития как модель регенерации. Они способны регенерировать любую утраченную часть тела, включая головной ганглий, за счет наличия гигантского числа стволовых клеток -20-25% от общего числа клеток планарий.
Регенерация происходит в рекордно короткие сроки - восстановление остова нового ганглия и физиологических функций по ампутации при комнатной температуре (19-200С) занимает 5 дней но может быть ускорена при повышении температуры до 250С на 20% [1]. Планарии - это свободно живущие хищники, которые обитают в пресных водоемах и питаются личинками двукрылых (мотылем). Особенность биологии планарий в том, они живут на поверхности сосудов содержания, и перемещаются по поверхности сосудов или по мениску воды с помощью ресничек. Это макрообъект, размером от 1 до 20 мм, в экспериментах обычно используются планарии размером 8-10 мм. Каждая экспериментальная группа состоит из 30 планарий, которые регенерируют в 30 мл воды.
Работа с планариями проводится на двух видах планарий бесполой расы: Girardia tigrina и Shmidtea mediterranea, что обеспечивает стабильный генетический статус этих животных: фактически популяция состоит из фенокопий исходных групп планарий. Коллекция планарий в Институте биофизики AН СССР, а затем в Институте биофизики клетки РAН существует более 50 лет без каких-либо генетических сдвигов.
В течение ряда лет была создана система динамической регистрации регенерации планарий на основе разработанного метода прижизненной цифровой морфометрии [2]. В ходе разработки системы было создано 5 СОПов - стандартных операционных процедур, для обеспечения возможно полного контроля за процессом регенерации. Данный неинвазивный подход позволяет регистрировать на одной и той же группе животных регенерацию в течение ряда дней На данной тест-системе в разные годы было исследовано действие слабых и сверхслабых химических и физических факторов [3,4]. Опыт работы с планариями показал, что они являются адекватной биологической моделью для исследования различных химических факторов в слабых и сверхслабых разведениях. Было показано, что различные нейропептиды позвоночных животных в концентрациях от 10-9 до 10-15 M стимулируют или тормозят регенерацию [3]. На этой модели было показано, что биологически эффективны также слабые и сверхслабые магнитные поля - от 50 м^ до 130 нT [3,4].
Важным обстоятельством является тот факт, что все описанные эффекты слабых воздействий реализуются на макроуровне - in vivo, что на несколько порядков ниже тех эффектов, с которыми ведутся исследования на клеточном и биохимическом уровне. Можно предположить, что на уровне целого организма существует особенная система реагирования на слабые воздействия. Tест-системы с применением планарий являются одними из наиболее удобных и проработанных экспериментальных моделей в настоящее время, когда наблюдается растущий запрос на регенеративную медицину [5].
[1] №рас Х.П., Aсланиди К.Б. Регламентация условий культивирования планарий и параметров морфометрического эксперимента. Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 6; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25587
[2] Шейман И.М., №рас Х.П., Балобанова Э.Ф. Морфогенетическая функция нейропептидов. Физиологический ж. СССР. 1989. T.75, №2 5, С. 619-625.
[3] №рас Х.П., Сребницкая Л.К., Ильясова Е.Н., Климов A.A., Леднев В.В. Влияние слабого магнитного поля на скорость регенерации планарий Dugesia tigrina. // Биофизика, 1996, T.41, N° 4, С. 826-831.
[4] Lednev V. V., Tiras Kh. P., Belova N. A., Ermakova O. N., Ermakov A. M. Biological effect of extremely weak industrial-frequency magnetic fields. // Biophysics. 2005b, V. 50 (Suppl. 1), P. S157-S162.
[5] ^рас Х.П., Яворский AÄ, Деев A.A., Нефедова С.Е. Цифровая морфометрия регенерации планарий - как модель исследования действия слабых химических и физических факторов на процесс регенерации in vivo. Гены и Клетки. 2019. T. 14. № S. С. 232.
