Влияние мелатонина на бесполое размножение планарий Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 591.165, 57.044

ВЛИЯНИЕ МЕЛАТОНИНА НА БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ПЛАНАРИЙ

Гребенщикова Е.В., Ермаков А.М*., Крещенко Н.Д.

ФГБНУ Институт биофизики клетки РАН, Пущино (nkreshch@rambler.ru)

*ФГБУУ Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Введение. Бесполое размножение планарий (Turbellaria, Platyhelminthes) происходит путем отделения хвостового участка тела или «деления». В результате образуются материнская особь и хвостовой зооид. Бесполое размножение у планарий и других плоских червей крайне мало изучено. Процесс бесполого размножения подчиняется определенным видовым и популяционным закономерностям. В предыдущем исследовании было выявлено ингибирующее влияние биогенного амина, серотонина, на бесполое размножение у планарий Schmidtea mediterránea [1]. В настоящей работе мы исследовали влияние производного серотонина - мелатонина на процесс бесполого размножения у того же вида планарий.

Мелатонин - гормон, который у млекопитающих животных синтезируется в эпифизе из незаменимой аминокислоты триптофана [2]. В организме млекопитающих мелатонин участвует в реализации целого ряда физиологических функций: циркадных и сезонных ритмов, поведенческих реакций, адаптаций организма. Обсуждается роль мелатонина в регуляции антиоксидантных свойств, иммунных реакций, репродуктивной функции, влиянии на кожные покровы, на железы внутренней секреции, на ограничение опухолевого роста. [3, 4].

Материалы и методы. В работе использовали планарий Schmidtea mediterránea (Platyhelminthes, Turbellaria). Планарий содержали в затемненных аквариумах с водопроводной и дистиллированной водой (2:1) при 20±2°С, кормили два раза в неделю. Перед опытом животных выдерживали голодными в течение недели. В опыт отбирали особей длиной 8-9 мм, помещали группами по 40 планарий. В течение 7 дней животных подопытной группы содержали в 400 мл свежеприготовленного раствора мелатонина, контрольную группу содержали в воде. Один раз в неделю планарий кормили, после чего воду меняли, а стаканчики просматривали, подсчитывая в них число поделившихся и не поделившихся особей. За делением планарий наблюдали в течение 6 недель. Опыты проводили методом слепого контроля. Для статистического анализа использовали непарный t тест с коррекцией Велша. Было поставлено от 6 до 10 повторных опытов с разными концентрациями вещества (таблица).

Результаты и обсуждение. В течение всего опыта число планарий, как в контрольной, так и в подопытной группах, увеличивалось. Мелатонин в концентрациях 10-5 -10-7М оказал тормозящее влияние на процесс бесполого размножения у планарий S.mediterranea. Наиболее сильное торможение мелатонин оказывал в концентрации (10-5М). Наиболее выраженный ингибирующий эффект наблюдали в начала эксперимента - в 1- и 2-ю недели опыта, в последующие недели

122

тормозное влияние постепенно затухало и не достигало уровня достоверности, хотя и сохранялось вЗ- и 4-ю недели опыта (Рис.).

Таблица

Динамика бесполого размножения планарий S. mediterránea под воздействием мелатонина. Среднее значение суммарного числа особей в группе ± стандартная ошибка (SE), * - достоверные отличия при р<0.05, N- число повторных опытов, где число животных в опыте п=40.

Группы Недели наблюдения

1 2 3 4 5 6

Контроль, N=8 67,1±4,5 83,0±6,0 96,9±6,1 116,3±8,0 127,4±7,9 149,3±15,9

Мелатонин 10-5M,N=6 48,8±2,5* 64,8±2,3* 86,5±6,4 106,3±6,0 123,0±6,1 136,3±6,1

Мелатонин 10-6М, N=6 59,0±6,0 76,8±4,8 90,5±7,6 101,0±7,6 115,2±7,8 145,0±18,0

Мелатонин 10-7М, N=10 63,8±4,5 79,3±5,4 91,8±6,1 106,4±6,5 117,6±4,9 136,4±8,1

180' 160'

ш

х 120'

m

s

* 100' о

с

и

S

т

] Мелатонин 10-5М ]Контроль

Ibiii

* ril

н

i

Рис

1 2 3 4 5 6

Недели

Динамика бесполого размножения планарий Schmidtea mediterránea, находившихся под воздействием мелатонина 10-5М

В настоящем исследовании было обнаружено тормозящее влияние мелатонина на процесс бесполого размножения планарий. В литературе существуют лишь отрывочные сведения о роли мелатонина в организме планарий. Так, мелатонин был способен ингибировать регенерацию головного конца тела у планарий 01татЛа И^па и подавлять пролиферативную активность стволовых клеток, необластов. Максимальное рост тормозящее действие мелатонин обнаружил в концентрации 10-4М, а ингибирующее пролиферативную активность - в концентрации 10-6М. При

этом использование мелатонина тормозило регенерацию головного конца тела и не приводило к замедлению роста хвостового конца тела [5].

В отношении воздействия мелатонина на репродуктивные процессы имеются лишь фрагментарные данные для некоторых животных. Основное влияние мелатонина на эндокринную систему заключается в торможении секреции гонадотропинов. Снижается секреция и других гормонов передней доли гипофиза

— кортикотропина, тиротропина, соматотропина. Эффекты мелатонина показывают зависимость от времени суток и сезона года, когда вводился препарат, а также от дозы, режима и способа введения. У видов птиц и млекопитающих, которые размножаются при длинном дне, мелатонин подавляет секрецию гонадотропинов и снижает уровень половой активности. У животных, размножающихся при коротком световом дне, мелатонин стимулирует половую активность [6]. Требуется дальнейшее изучение гормона для установления его биологической роли в организме плоских червей. (Работа частично поддержана грантом РФФИ 15-04-05948а.)

Литература: 1.Крещенко Н.Д., Гребенщикова Е.В., Седельников З.В.//Мат. док. науч. конф. «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями». - 2016. -М.: ВНИИП им. К.И.Скрябина. - Вып. 17. - С. 206-209. 2.Ковальзон В.М.//Природа.

- 2004. - №2. - С. 12-19. 3.Matsuo М., Coon S.L., Klein D.C.//FEBS Lett. - 2013. - V. 587. - № 9. - P. 1392-1398. 4.Suzen S. // Curr. Drug Deliv. - 2013. - V. 10. - №1. - P. 71-75. 5.Ермакова O.H., Ермаков A.M., и др.//Онтогенез. - 2009. - Т. 40. - №6. -С. 466-469. б.Слесарева Е.В., Слесарев С.М., и др.//Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6., URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=15725.

Influence of melatonin on asexual reproduction of planarians Schmidtea mediterránea. Grebenshchikova E.V., Ermakov A.M., Kreshchenko N.D. Institute of Cell Biophysics ofRAS; Institute ofTheoretical and Experimental Biophysics.

Summary. One carried out investigation of planarian Schmidtea mediterránea asexual reproduction. The dynamics of tail fragment separation was studied in control and experimental organisms with melatonin treatment. The inhibition of planarian asexual reproduction by melatonin was revealed.