Токсические эффекты тяжелых металлов при воздействии на морских звезд Asterias rubens тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Федюнин Владимир Александрович

• Федюнин Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Федюнин Владимир Александрович

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Современные подходы к оценке загрязнения морской среды: биоиндикация и биотестирование

1.2 Критерии биоиндикации

1.3 In vitro подходы к оценке состояния морской среды

1.4 Общая характеристика иммунных процессов беспозвоночных животных

1.5 Общая характеристика и особенности строения морских звёзд Asterias rubens

1.6 Клеточный состав целомической жидкости морских звезд Asterias rubens

1.7 Влияние тяжёлых металлов на морских звезд Asterias rubens: биоаккумуляция и выведение

1.8 Общая характеристика стресс-индуцируемых белков

2. Материалы и методы

2.1 Сбор и содержание экспериментальных животных

2.2 Экспозиция в аквариумах

2.3 Оценка физиологических реакций морских звезд (время переворота, RT)

2.4 Культуральная среда

2.5 Анализ изменения числа циркулирующих целомоцитов в ответ на воздействие металлов

2.6 Анализ клеточного состава целомической жидкости

2.7 Оценка жизнеспособности целомоцитов морской звезды Asterias rubens при воздействии меди методом нейтрального красного

2.8 Анализ уровня экспрессии белков HSP70/HSC70 в условиях воздействия медью методом иммуноблоттинга

2

2.9 Анализ содержания металлов

2.10 Статистический анализ

3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1 Анализ выживаемости морских звезд в условиях воздействия металлами

3.2 Поведенческий ответ (время переворота, RT)

3.3 Изменение числа циркулирующих целомоцитов Asterias rubens в ответ на воздействие металлов

3.4 Анализ клеточного состава целомической жидкости

3.5 Оценка поглощение нейтрального красного целомоцитами морской звезды Asterias rubens

3.6 Анализ уровня экспрессии белков HSC70/HSP70 в условиях воздействия медью в целомоцитах морской звезды Asterias rubens

3.7 Анализ содержания металлов в телах морских звезд Asterias rubens

4. Обобщение результатов

Заключение

Выводы

Благодарности

Список литературы

Приложение 1. Процедура анализа данных в «R», версия 3.2.3 (2015-1210)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Токсические эффекты тяжелых металлов при воздействии на морских звезд Asterias rubens»

Введение

Система рек водосбора Белого моря находится в Северном экономическом регионе, характеризующимся повышенным сосредоточением объектов промышленности. В ней основное место занимают металлургические объекты. Подобное интенсивное освоение бассейна рек данного региона обусловливает создание зон высокой антропогенной нагрузки, в т. ч. - с возможным загрязнением вод токсичными поллютантами, недостаточно очищенными промышленными стоками, с содержанием фенолов, формальдегида, фурфурола, лигносульфатов, а также соединений таких металлов, как Cu, Zn, Pb, Hg и прочих [1, 2].

Тема исследования актуальна благодаря появлению немалого количества данных о том, что экотоксикологические методы, в которых как тестовые объекты используются, в основном, ракообразные и одноклеточные водоросли не вполне применимы для оценки влияния загрязнителей на экосистему моря в целом. Решением этой проблемы может стать выбор иного, альтернативного тест-объекта - представителей тапа Иглокожие (Echinodermata); многочисленные исследования демонстрируют их высокую экологическую значимость, а также эволюционную близость к группе Chordata, - Иглокожие и Хордовые принадлежат к единой ветви вторичноротых животных. Исследование токсических эффектов поллютантов может осуществляться на разных уровнях биологической организации Echinodermata (от молекулярного уровня организации до целого организма).

В качестве объекта исследования выбраны морские звезды Asterias rubens Linnaeus, 1758. Высокая экосистемная пластичность этого вида обуславливает его широкую распространенность, а также резистентность к антропогенным факторам, и, в связи с этим, определяет возможность его использования как модельного объекта на большой территории и при повышенном антропогенном воздействии. В биоценозе морские звезды -консументы 2-го и 3-го порядка, т.е. - конченое звено накопления веществ в пищевых цепях.

Несмотря на большой объем информации, описывающей влияние соединений металлов на беспозвоночных, действие этих веществ на представителей типа иглокожие до сих пор остается малоизученным. В частности, не установлены летальные и сублетальные концентрации металлов для морских звезд Asterias rubens в морской воде [3]. Такие данные, с одной стороны, являются важной составляющей системы оценки экологического риска [4] и, с другой стороны, необходимы для планирования экспериментов связанных с экспозицией морских звезд металлами для оценки суборганизменных параметров. Также малоизвестно, в каких концентрациях металлы могут представлять опасность и вызывать функциональные изменения, не приводя к немедленной гибели организма. По результатам предварительных экспериментов, а также в исследованиях других авторов отмечено, что воздействие ксенобиотиков приводит к увеличению числа циркулирующих целомоцитов [5, 6]. При этом закономерности изменения клеточного состава циркулирующих целомоцитов в ответ на воздействие различных концентраций металлов ранее исследованы не были.

Для исследования ответа организма морских звезд Asterias rubens на

увеличение содержания соединений металлов в морской воде в данной

работе приведено описание ряда экспериментов, включающих экспозицию

морских звезд Asterias rubens хлоридами кобальта, марганца, железа, свинца,

кадмия и меди в лабораторных условиях. При этом оценивалась

выживаемость и изменение поведенческих реакций, было проведено

морфофункциональное исследование клеток целомической жидкости. Для

исследования особенностей клеточного ответа морских звезд при

воздействии соединениями тяжелых металлов, оценивали изменение

количества циркулирующих в целомической жидкости клеток, и их

субпопуляционное распределение в лабораторных условиях, позволяющих

контролировать факторы окружающей среды, например, температуру и

соленость. Предварительно, для изучения вариабельности показателей клеток

5

целомической жидкости были проведены определения этих параметров у морских звезд Asterias rubens, обитающих в различных биотопах вблизи станции исследования. В лабораторных условиях была оценена жизнеспособность клеток, а также экспрессия специфических белковых маркеров стресса при воздействии на Asterias rubens разных концентраций ионов меди. Полученные данные соотнесены с экспериментальными концентрациями металлов в воде и биоконцентрацией металлов в теле морских звезд.

Результаты исследования позволят дополнить существующие данные о токсикологии тяжелых металлов в условиях морской среды, необходимые для адекватной оценки экологического риска.

Цель работы: описать и изучить токсические эффекты ионов тяжелых металлов на морских звезд Asterias rubens на организменном, клеточном и молекулярном уровнях для расширения подходов к оценке экологического риска загрязнения морской среды.

Задачи исследования:

1. Исследовать влияние ионов металлов (свинец, кадмий, марганец, медь, железо, кобальт) на выживаемость морских звезд Asterias rubens;

2. Исследовать поведенческий ответ морских звезд Asterias rubens при воздействии ионов металлов (свинец, кадмий, марганец, медь, железо, кобальт);

3. Исследовать влияние ионов металлов (свинец, кадмий, марганец, медь, железо, кобальт) на общее число циркулирующих в целомической жидкости клеток, а также на изменение числа клеток в различных клеточных субпопуляциях у морских звезд Asterias rubens;

4. Исследовать влияние ионов меди на функциональную активность целомоцитов и синтез специфических маркеров стресса в клетках целомической жидкости морских звезд Asterias rubens;

5. Сравнить действующие экологические нормативы с концентрациями, вызывающими токсические эффекты у морских звезд Asterias rubens.

Объект исследования. Морские звезды Asterias rubens L.

Предмет исследования. Токсические эффекты различных концентраций тяжелых металлов (меди, свинца, кадмия, железа, кобальта и марганца) при воздействии на морских звезд Asterias rubens на различных уровнях биологической организации (молекулярный, клеточный, организменный), оценка биоконцентрации металлов в телах морских звезд.

Научная новизна работы заключается в исследовании комплексного ответа (от молекулярного до организменного уровня организации) иглокожих на примере морской звезды Asterias rubens при воздействии тяжелых металлов - одних из наиболее распространенных загрязнителей морской среды - в условиях эксперимента. Проведено молекулярно-биологическое исследование механизмов реализации токсических эффектов при воздействии ионов тяжелых металлов (меди, кадмия, свинца, железа, марганца и кобальта) у морских звезд Asterias rubens.

Практическая значимость работы. Результаты исследования позволят дополнить существующие данные о токсикологии тяжелых металлов в условиях морской среды, необходимые для адекватной оценки экологического риска. Морские звезды Asterias rubens могут быть использованы как тест-объекты для оценки состояния морской среды. Комплексный подход, использующий методы одновременного установления развития токсического эффекта на различных уровнях биологической организации свидетельствует о потенциальной ценности поведенческих и клеточных методов оценки при определении токсичности химических веществ для морских организмов, а также указывает на возможность использования иглокожих в экологических исследованиях. Токсические эффекты ионов металлов на молекулярном и клеточном уровнях организации морских звезд Asterias rubens могут быть использованы для раннего выявления последующих нарушений на организменном уровне.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Наиболее токсичными для морских звезд Asterias rubens являются ионы меди. Далее токсичность убывает в ряду Cu2+>Pb2+>Cd2+>Fe3+>Mn2+>Co2+ по всем исследуемым показателям.

2. При увеличении концентрации исследованных металлов наблюдается увеличение числа клеток в целомической жидкости. Число клеток целомической жидкости достоверно свидетельствует о возможных последующих токсических эффектах на организменном уровне.

3. Токсические эффекты, выявляемые на молекулярном уровне организации морских звезд Asterias rubens при воздействии ионов меди в относительно небольших концентрациях, при дальнейшем их увеличении приводят к токсическим эффектам на более высоких уровнях организации (клеточном, организменном).

4. Действующие экологические нормативы, установленные для рыбохозяйственных водоемов, для ионов меди, свинца, кадмия, железа, кобальта и марганца значительно ниже концентраций, вызывающих токсические эффекты у морских звезд Asterias rubens.

5. Морские звезды Asterias rubens могут быть использованы в качестве модельного тест-объекта и биоиндикатора при оценке загрязнения морской среды.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были

представлены на 5 конференциях: XI Всероссийская научно-практическая

конференция с международным участием для молодых учёных по проблемам

водных экосистем «Понт Эвксинский - 2019» (Севастополь, Россия, 23-27

сентября 2019); Международная конференция SETAC Europe 27th Annual

Meeting, (Брюссель, Бельгия, 7-11 мая 2017); Конференция «Морские

биологические исследования: достижения и перспективы» (Севастополь,

Россия, 19-24 сентября 2016); Международный симпозиум «Biodiagnostics

and assessment of environmental quality: approaches, methods, criteria and

reference Standards in ecotoxicology (Москва, Россия, 25-28 октября 2016); 13-

ö

ая Всероссийская конференция с международным участием "Актуальные проблемы региональной экологии и биодиагностика живых систем" (Киров, Россия, 1-2 декабря 2015).

Диссертационная работа апробирована 31 октября 2019 года на заседании кафедры общей экологии биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в списки Scopus и RSCI WoS.

Личный вклад автора заключается в сборе объектов исследования, планировании и проведении экспериментальных работ в лабораторных условиях. Все приведенные в работе данные получены автором лично, либо при непосредственном участии автора. В ходе работы были освоены методы сбора и содержания морских звезд Asterias rubens, необходимые методы микроскопирования, работы с выделенными клетками целомической жидкости морских звезд, метод иммуноблоттинга. Полученные результаты обработаны с использованием математических методов статистики и компьютерных программ анализа экологических данных.

1. Обзор литературы

1.1 Современные подходы к оценке загрязнения морской среды: биоиндикация и биотестирование.

Одной из основных целей современных методов оценки состояния экосистем является изучение сообществ организмов в экосистемах. Для достижения указанной цели исследователи обращаются к целому комплексу биотических показателей, на которые влияют все компоненты экосистемы, как естественные, так и обусловленные деятельностью человека. Зачастую, данная оценка, называемая биоиндикацией, является единственным способом адекватно оценить взаимодействие компонентов экосистемы и их влияние друг на друга [7-9].

Ввиду невозможности одновременной оценки всех параметров экосистемы в рамках одного исследования, важным этапом является выбор ключевых исследуемых биологических показателей.

Для качественной оценки состояния среды следует использовать целый спектр биоиндикаторов, относящихся к разным трофическим уровням, имеющим различные типы питания, жизненные формы и этапы развития. Однако, ввиду сложности проведения детального изучения системы, исследователи часто ограничиваются использованием нескольких индикаторов, представляющих различные экологические группы. Основываясь на проводимой оценке природной экосистемы с использованием биотических показателей, можно описать текущее состояние системы, а также сделать прогноз относительно её дальнейшего развития и рационального использования [9].

Следует отметить, что изучение биоиндикаторов и биомаркеров проводится на различных уровнях организации биосистем: от молекулярно-биохимического до уровня биоценозов. При переходе на более высокий уровень организации увеличивается число влияющих на систему показателей

и, соответственно, усложняется характер взаимодействия с ними живой материи [7, 8].

Механизмы действия факторов при условиях низкой экологической релевантности могут быть поняты в рамках исследования низких уровней биологической организации. В свою очередь, оценка интегральных эффектов действия различных экологических факторов производится при изучении экосистем в целом [10].

Таким образом, предварительным этапом изучения воздействия различных экологических факторов на систему является изучение особенностей биологии и вариабельности исследуемых показателей. Проведение исследований, оценивающих состояние окружающей среды на разных организационных уровнях биосистем, позволяет определить различные эффекты от воздействия рассматриваемых факторов, как во временном, так и в пространственном масштабе.

Тенденция применения биохимического подхода в экологических исследованиях связана, в первую очередь, с повышенным вниманием научного сообщества к механизмам влияния окружающей среды на физиологические процессы. Важным биохимическим индикатором являются индикаторы активности метаболизма, участвующие в ключевых физиологических процессах, в том числе, репродукционных. Под воздействием стресса, вызванного различными факторами окружающей среды, изменяется структура белков, которые влияют на скорость физиологических процессов, обеспечивающих энергетические потребности организма. Подобные изменения оказывают влияние на рост организма и функции его репродуктивной системы. В целом, измерение биохимических показателей обмена веществ отражает актуальное состояние всего организма на момент взятия пробы [11].

Впервые с помощью биохимических методов изучали популяции

экономически важных рыбных ресурсов [11]. В рамках последующих

исследований для определения кормовых условий и метаболизма

11

(активности ферментов и соотношения РНК и ДНК) рыб, морских двустворчатых моллюсков и ракообразных была подтверждена возможность применения биохимических показателей сразу после отбора пробы [12, 13]. В ходе параллельных исследований при экстремальных воздействиях внешней среды в клетках морских организмов было обнаружено изменение уровня экспрессии стресс-индуцируемых молекул шаперонов (убиквитина и белков теплового шока). Ввиду широкого распространения вышеуказанных методов, к ним впоследствии стали обращаться морские экологи и экофизиологи, которые на основании биохимических показателей стресса и метаболизма делали выводы о влиянии окружающей среды на организмы [11].

В рамках проведения оценки загрязнения морской среды важная роль отводится биотестированию. Биотестированием называют метод оценки образцов по изменению показателей подопытных организмов с известными и измеряемыми характеристиками. Одним из преимуществ данного аналитического метода является его относительно низкая стоимость, поскольку аналитическим прибором или его составляющей служит живой организм [14, 15]. Говоря о реальной или потенциальной угрозе загрязнения вод, можно выделить 3 направления оценки взаимодействия живых организмов в экосистемах и веществ, поступающих в среду: 1) обоснование потенциально нежелательных уровней контаминации вод; 2) оценивание качества экосистем с повышенным уровнем антропогенной нагрузки; 3) постоянный контроль состояния водной среды [16-18].

Предпосылкой концепции критериев качества водной среды, основанной на проведении лабораторных токсикологических тестов, можно считать первое вышеуказанное направление. Цифровым выражением результатов таких тестов являются предельно допустимые концентрации (ПДК), ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и др. Полученные данные предотвращают достижение опасных уровней загрязнения [19].

Механизм проведения токсикологических тестов представляет собой наблюдение за изменениями одной из выделенных характеристик тест-организмов в исследуемой среде в относительно короткий промежуток времени. Например, биотестирование с использованием гидробионтов проводится с целью токсикологической оценки природных вод, подвергшихся антропологическому воздействию, контроля загрязнения сточных вод, оценки токсичности экстрактов в ускоренном режиме, смывов и сред в санитарно-гигиенических целях [20, 21].

(а) ПДК Доза (б) ПДК Фактор

Рисунок 1. Установление ПДК в опытах по биотестированию. Отождествление понятия "экологическая норма" для природных экосистем (а) с лабораторной допустимой границей для химических веществ (б).

В природоохранных документах используются значения ПДК, полученные в результате проведения токсикологических опытов в лабораторных условиях с тестируемыми объектами. Значения вычисляются путем интегрирования полученных пороговых концентраций для разных организмов (при которых определенная доля особей гибнет). База установленных на данный момент ПДК достаточно обширна - она включает около 1300 химических соединений для водоёмов хозяйственно-бытового и культурно-бытового назначения и примерно 600 соединений для водоемов

рыбохозяйственного назначения [22]. Однако на территории РФ существуют водные объекты, для которых разработаны индивидуальные нормативы допустимого воздействия, например «Нормы допустимого воздействия на экологическую систему Байкала» [23].

Как правило, в токсикологических исследованиях используют зеленые водоросли Scenedesmus quadricauda, Sc. acuminatus, Chlorella vulgaris, Ch. pyrenoidosa, Ankistrodesmus. Токсичность исследуемых веществ определяется путём визуального контроля изменения окраски культуры водорослей (лизис клеток), контроля значений: pH культуры, численности клеток, выделения и поглощения кислорода; также определяют соотношения живых и мертвых клеток. Изучение изменений показателей биомассы клеток, содержания хлорофилла и каротиноидов и т.д. позволяет произвести более детальную оценку токсичности веществ.

Из макрофитов элодея (Elodea canadensis) и ряска (Lemna minor) являются наиболее удобными тест-объектами. «Острые» опыты предполагают установление концентрации веществ, приводящей к гибели половины особей в период десяти суток роста культуры. Хронические опыты предполагают ослабление исходной «острой» концентрации и проведение наблюдений за другими показателями растений: видимые повреждения (изменения цвета, тургора и т.д.), жизнеспособность и скорость роста главного побега, количество боковых побегов и их длина, количество корневых отростков и их длина. Тестовыми объектами могут также быть и простейшие организмы, к примеру, инфузории Paramecium caudatum. Такие тесты предполагают анализ выживаемости особей и их репродуктивной функции, выражающейся в изменении скорости клеточного делении, как отклика на токсичные вещества. В качестве тест-организмов также могут выступать ракообразные, среди которых, как правило, используются представители отряда Cladocera: Daphnia magna, D. longispina, D. carinata, Simocephalus vetulus, Ceriodaphnia affinis и Moina macrocopa [24]. По аналогии с вышеуказанными растениями, в «острых» опытах оценка

воздействия концентрации токсиканта проводится по моменту гибели половины исследуемой популяции. Хронические опыты предполагают исследование таких характеристик популяции Cladocera, как скорость роста, плодовитость, качество потомства.

Среди представителей бентоса наиболее удобными объектами для тестирования являются брюхоногие моллюски (прудовик Limnaea stagnalis) и личинки хирономид (Chironomus dorsalis). Наряду с вышеописанными «острыми» опытами на данных тест-организмах проводят также и хронические опыты продолжительностью 30-60 суток. В рамках хронических опытов у прудовиков контролируется количество новорожденных особей, нормальное протекание эмбриогенеза, скорость роста и физиология особей (водно-солевой обмен), а у хирономид - количество выживших особей и скорость увеличения биомассы.

Помимо этого, биологическому тестированию подвергаются и представители наивысших трофических уровней экосистем, рыбы (как мальки, так и взрослые особи) семейств: лососевых (форели Salmo trutta, пеляди Coregonus peleó), окуневых (судаки Sander lucioperca. окуни Perca fluviatilis), карповых (плотва Rutilus rutilus, пескари Gobio gobio, верховки Leucaspius delineatus, голавли Leuciscus cephalus, гольяны Phoxinus phoxinus, лещи Abramis brama, красноперки Scardinius erythrophthalmus, карпы Cyprinus carpio, караси Carassius carassius). Показателями выживаемости, которые используются для определения уровня выживаемости в условиях токсического эффекта (в остром, и в длительном опыте), являются увеличение или уменьшение общей массы, клиника отравления (оценке подлежит изменение поведенческих реакций), тип и частота вдохов, трофические особенности, общий вид (покровы, плавники, глазные яблоки), состояние жабр. Кроме того, для оценки перемен состояния организма, если нет видимых проявлений отравления, необходимо производить забор проб на гистологию, гистохимию, гематологию, и общую биохимию. Тестовыми объектами зачастую становятся эмбрионы рыб (данио рерио Danio rerio,

ID

вьюн Misgurnus fossilis, осетр Acipenser sp., радужная форель Salmo irideus), ввиду высокой чувствительности их эмбрионов к токсикантам, в сравнении с половозрелыми особями. Градуируемыми характеристиками становятся: выживаемость, отклонения в онтогенезе и эмбриогенезе, морфометрия зародышей.

При интеграции в результате опытов с тестируемыми объектами пороговых концентраций, приводящих к гибели определенной доли особей или к патологическим изменениям физиологических, биохимических и прочих показателей, для разных организмов определяют ПДК, используемые в природоохранных документах.

В целом, помимо предотвращения загрязнения, методы биотестирования могут констатировать сам факт наличия или отсутствия токсичности воды, показать насколько опасно в биологическом отношении загрязнение. Наиболее оперативные показатели токсического действия для таких целей - поведение и выживаемость. В качестве примеров изменения поведения можно привести дафний: в токсичной среде они изменяют характер движения, оседают на дно; рыбы же, в свою очередь, теряя равновесие, локализуются у поверхности [17]. На основе нескольких количественных параметров поведения мидий была проведена оценка комплексного загрязнения вод буровыми растворами. Отмечено влияние даже незначительных естественных колебаний факторов водной среды на уровень раскрытия створок моллюсков. Это обусловлено тем, что в нормальных условиях постоянного протока раковины мидий не бывают в полной мере открытыми или закрытыми (за исключением отдельных схлопываний).

Также интересен факт поведенческой реакции дождевых червей

(Lumbricus rubellus) в зависимости от степени загрязнения нефтью

почвенного профиля, выявленный в контролируемых лабораторных условиях

[25]. Как выяснилось, дождевые черви способны определить степень

токсичности легкой фракции нефти и уйти от неё на минимальное

16

расстояние, на котором токсическое действие не представляет для них угрозы.

Другой перспективный метод «автоматического биомониторинга качества поверхностных вод и донных отложений» был предложен С.В. Холодкевич с соавторами [26]. Метод основан на анализе in situ и в реальном времени кардиоактивности раков и моллюсков. Метод перспективен в первую очередь для практической реализации непрерывного длительного экологического мониторинга акваторий в реальном времени путем включения живого организма в качестве биосенсора в состав автоматических станций мониторинга физико-химических характеристик качества природных и очищенных сточных вод.

Особое внимание исследователи уделяют изучению особенностей воздействия факторов внешней среды на протекание физиологических процессов живых организмов. Это обуславливает все большее применение биохимического подхода в рамках биотестирования. Факторы окружающей среды влияют на рецепторы (биохимические показатели стресса), что приводит к изменению структуры белков и к развитию стресса организма, который на клеточном уровне выражается в изменении скорости физиологических процессов, удовлетворяющих его энергетические потребности. Стрессовые изменения условий окружающей среды оказывают непосредственное влияние на изменение скорости синтеза белков, обмен веществ, влияющие на рост и репродукцию организмов. Таким образом, биохимические показатели стресса или метаболизма отражают актуальное состояние организма во время исследования [27].

В случае с оценкой токсичности проб почвы и воздуха готовят водные вытяжки из почвы или растворы осадков с фильтров аспираторов. Далее применяют разработанные методы для определения токсичности полученных растворов с использованием различных организмов тест-объектов.

1.2 Критерии биоиндикации

Наиболее сложной задачей является выбор измеряемых биологических показателей так, как невозможно измерять все показатели организмов представляющие потенциальный интерес. Этот шаг является одним из наиболее сложных и противоречивых в разработке программ биологического мониторинга и биотестирования.

Основные требования к организмам-биотестам можно свети к следующим [28-30]:

1. Невысокая вариабельность в рамках нормы и восприимчивость к нарушениям;

2. Тесное взаимодействие с определяемыми условиями;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федюнин Владимир Александрович, 2020 год

Список литературы

1. Под ред. Черногаевой Г.М. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2016 год. // М. Росгидромет. 2017. 218 C.

2. Под ред. Коршенко А.Н. Качество морских вод по гидрохимическим показателям. 2014. Ежегодник. // М.: Наука. 2015. 200 C.

3. U.S. Environmental Protection Agency. ECOTOX User Guide: Ecotoxicology Knowledgebase System. Version 4.0. 2018.

4. Stark J. How closely do acute lethal concentration estimates predict effects of toxicants on populations // Integrated Environmental Assessment and Management. 2005. Vol. 1. P. 109-113.

5. Coteur G., Gillan, D., Joly G., Pernet P., & Dubois P. Field contamination of the starfish Asterias rubens by metals. part 2: effects on cellular immunity. // Environmental Toxicology and Chemistry. 2003. Vol. 22, №9. P. 2145-2151.

6. Lindberg J. The effects of manganese on the motoric skills of the sea star A. rubens. 2012. 24 P.

7. Burger J. Environmental Bioindicators: A Review of Their Use in the Environmental Literature 1970 - 2005 // Environmental Bioindicators. 2006. Vol. 1, № 2. P. 136-144.

8. Burger J. Bioindicators: Types, Development, and Use in Ecological Assessment and Research // Environmental Bioindicators. 2006. Vol. 1, № 1. P. 22-39.

9. Spang W.D. Bioindikation in Rahmen raumrelevanter Planungen — Grundlagen, Bedeutung // Heidelberg. geogr. Arb. 1996. Vol. 100, P. 75-89.

10. Hinton D.E. et al. Resolving mechanisms of toxicity while pursuing ecotoxicological relevance? // Mar. Pollut. Bull. 2005. Vol. 51, № 8-12, P. 635648.

11. Смуров А.В. Основы экологической диагностики. 2003. 188 с.

12. Ellis A.E. Stress and the modulation of defense mechanisms in fish // Stress fish. 1981. P. 147-170.

13. Fasaic K., Palackova J., Pravda D. Hematological and biochemical values of rainbow trout (Salmo gairdneri Rich.) under conditions of intensive fish farming // Vet. Arh. 1988. Vol. 58, № 6. P. 285-289.

14. Dailianis S. et al. Evaluation of neutral red retention assay, micronucleus test, cetylcholinesterase activity and a signal transduction molecule (cAMP) in tissues of Mytilus galloprovincialis (L.), in pollution monitoring. // Mar. Environ. Res. 2003. Vol. 56, № 4. P. 443-470.

15. Venier P., Maron S., Canova S. Detection of micronuclei in gill cells and haemocytes of mussels exposed to benzo[a]pyrene // Mutat. Res. Toxicol. Environ. Mutagen. 1997. Vol. 390, № 1-2. P. 33-44.

16. Kolyuchkina G.A., Belyaev N.A., Spiridonov V.A., Simakova U.V. Long-term effects of Kerch strait residual oil-spill: hydrocarbon concentration in bottom sediments and biomarkers in Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819) // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2012. Vol. 469, P. 461-469.

17. Carballo J.L., Naranjo S.A. Use of marine sponges as stress indicators in marine ecosystems at Algeciras Bay (southern Iberian Peninsula). // Marine Ecology Progress Series. 1996. Vol. 135, P. 109-122.

18. Schmid W. The micronucleus test // Mutat. Res. 1975. Vol. 31, P. 9-15.

19. Guha B., Das J.K., Khuda-Bukhsh A.R. Ameliorative effects of vitamin supplementation on ethyl methane sulphonate-induced genotoxicity in a fish, Anabas testudineus // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2007. Vol. 68, P. 63-70.

20. Winter M.J., Ellis L.C., Hutchinson T.H. Formation of micronuclei in erythrocytes of the fathead minnow (Pimephales promelas) after acute treatment with mitomycin C or cyclophosphamide // Mutat. Res. Toxicol. Environ. Mutagen. 2007. Vol. 629, № 89-99.

21. Leaney S. Optimisation and validation of behavioural, cytological and molecular biomarker responses in three asteriod echinoderm species // MRes thesis Aquat. Ecotoxicology, Univ. Plymouth. 2003.

22. Hose J.E., Puffer H.W. Cytologic and cytogenetic anomalies induced in purple sea urchin embryos (Strongylocentrotus purpuratus S.) by parental exposure to benzo(a)pyrene // Mar. Biol. Lett. 1983. Vol. 4, P. 87-95.

23. Saotome K., Hayashi M. Application of a sea urchin micronucleus assay to monitoring aquatic pollution: influence of sample osmolality // Mutagenesis. 2003. Vol. 18, P. 73-76.

24. Piscart C., Moreteau J., Beisel J. Fluctuating Asymmetry of Natural Populations of Aquatic Insects Along a Salinity Gradient Fluctuating Asymmetry of Natural Populations of // Environ. Bioindic. 2009. Vol. 1, № 4. P. 229-241.

25. Parsons P.A. Fluctuating asymmetry: a biological monitor of environmental and genomic stress // Heredity (Edinb). The Genetical Society of Great Britain, 1992. Vol. 68, № 4. P. 361-364.

26. Wilsey B.J. et al. Leaf fluctuating asymmetry increases with hybridization and elevation in tree-line birches // Ecology. 1998. Vol. 79, № 6. P. 2092-2099.

27. Hodar J.A. Leaf fluctuating asymmetry of Holm oak in response to drought under contrasting climatic conditions // J. Arid Environ. 2002. Vol. 52, № 2. P. 233-243.

28. Smith D.R., Crespi B.J., Bookstein F.L. Fluctuating asymmetry in the honey bee, Apis mellifera: effects of ploidy and hybridization // J. Evol. Biol. 1997. Vol. 10, № 4. P. 551-574.

29. Palmer R. Developmental Instability: Its Origins and Evolutionary Implications // Contemporary Issues in Genetics and Evolution. 1994. Vol. 2, P. 335-364.

30. Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. Наука. 2007. 215 С.

31. Barile F.A. Principles of Toxicology Testing, Second Edition. 2013.

32. Tigini V. et al. Evaluation of toxicity, genotoxicity and environmental risk of simulated textile and tannery wastewaters with a battery of biotests. // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2011. Vol. 74, № 4. P. 866-873.

33. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приказ от 18 января 2010 г. N 20. 2010 г.

34. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Москва. 2003.

35. Федеральный закон от 31.07.1998 N 155-ФЗ О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации. Собрание законодательства РФ. 2013. № 51.

36. Canty M. N. Marine pollution and echinoderms: a biomarker study integrating different levels of biological organization. 2009.

37. Canty M. N., Hutchinson T. H., Brown R. J., Jones M. B., & Jha A. N. Linking genotoxic responses with cytotoxic and behavioural or physiological consequences: differential sensitivity of echinoderms (Asterias rubens) and marine molluscs (Mytilus edulis). // Aquatic Toxicology Amsterdam, Netherlands. 2009. Vol. 94, №1. P. 68-76.

38. Coteur G., Corriere N., & Dubois P. Environmental factors influencing the immune responses of the common European starfish (Asterias rubens). // Fish & Shellfish Immunology. 2004. Vol. 16, №1. P. 51-63.

39. Matranga V., Pinsino A., Randazzo D., Giallongo A., Dubois P. Long-term environmental exposure to metals (Cu, Cd, Pb, Zn) activates the immune cell stress response in the common European sea star (Asterias rubens). // Marine Environmental Researc. 2012. Vol. 76. P. 122-127.

40. Niemi G. J., & McDonald M. E. Application of Ecological Indicators. // Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2004. Vol. 35, №1. P. 89111.

41. Poromov. A. Influence anthropogenic pollution on starfish's Asterias rubens at different level of biological organization. // Rozsa. 2000. P. 6-7.

42. Running B. I. Echinoderm coelomocytes as a cellular model in toxicity testing and biomonitoring. 2005.

43. Sharlaimova N., Shabelnikov S., & Petukhova O. Small coelomic epithelial cells of the starfish Asterias rubens L. that are able to proliferate in vivo and in vitro. // Cell and Tissue Research. 2014.

44. Matranga V., Pinsino A., M. Celi M., Natoli A., Bonaventura R., Schröder H.C., W. E. G. M. Monitoring Chemical and Physical Stress Using Sea Urchin Immune Cells. // V. Matranga, Ed. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag. Vol. 39. P. 85-110.

45. Beutler B. Innate immunity: an overview // Mol. Immunol. 2004. Vol. 40. P. 845-859.

46. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. М.: Мир. 2000. 582 C.

47. Купер Э. Сравнительная иммунология. М.: Мир. 1980. 422 C.

48. Мечников И.И. Лекции о сравнительной патологии воспаления. // М.: Гос. изд-во медицинской литературы. 1947. C. 200.

49. Rabinovitch M. Professional and non-professional phagocytes, an introduction // Trends Cell Biol. 1995. Vol. 5. P. 85-87.

50. Roch P. Defense mechanisms and disease prevention in farmed marine invertebrates // Aquaculture. 1999. Vol. 172. P. 125-145.

51. Desjardins M. Er-mediated phagocytosis: a new membrane for new functions // Nature reviews, Immunol. 2003. Vol. 3. P. 34-48.

52. Janeway C. Approaching the asymptote? Evolution and revolution in immunology // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 1989. Vol. 54. P. 1-13.

53. Кокряков В.Н. Очерки о врождённом иммунитете. СПб.: Наука. 2006. С. 261.

54. Takahashi K., Ip W.K.E., Michelow I.C., Ezekowitz R.A.B. The mannose -binding lectin: a prototypic pattern recognition molecule // Cur. Opin. in Immunol. 2006. Vol. 18. P. 16-23.

55. Janeway C.A., Medzhitov R. Innate immune recognition // Annu. Rev. Immunol. 2002. Vol. 20. P. 197-216.

56. Stahi P., Ezekowitz R.A.B. The mannose receptor is a pattern recognition receptor involved in host defens // Curr. Opin. Immunol. 1998. Vol. 10. P. 50-55.

57. Underhill D. M., Ozinsky A. Phagocytosis of microbes: complexity in action // Annu. Rev. Immunol. 2002. Vol. 20. P. 825-852.

58. Pugin J., Heuman I., Tomasz P., Kravchencho V., Acamati Y., Nishijima M., Ulevitch R. CD14 is a pattern recognition receptor // Immunity. 1994. Vol. 1. P. 509-516.

59. France N.C., White K., Ezecowitz R.A.B. Phagocytosis and development: back to future // Curr. Opin. Immunol. 1999. Vol. 11. P. 47-52.

60. Vasta G.R., Quesenberry M., Ahmed H., O'Leary N. C-type lectins and galectins mediate innate and adaptive immune functions: their roles in the complement activation pathway // Dev. Comp. Immunol. 1999. Vol. 23. P. 401420.

61. 3D Lectin Data Bank on World Wide Web. URL: http: //www.cermav.cnrs .fr/databank/lectine.

62. Bartl S., Baltimore D., Weissman I. L. Molecular evolution of the vertebrate immune system // Proc. Natl. Acad. Sci. 1994. Vol. 91. P. 10769-10770.

63. Кудрявцев И.В. Иммунологический анализ защитных реакций морской звезды Asterias rubens. Автореф. дис. канд. биол. наук. 2006. 20 C.

64. Заварзин A.A. Очерки эволюционной гистологии крови и соединительной ткани. Избр. труды. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 1953. Т.4. С. 720.

65. Vasta G.R., Marchalonis J.J. Galactosyl-binding lectins from the tunicate Didemnum candidum, carbohydrate specificity and characterization of the combining site // J. Biol Chem. 1986. Vol. 261. P. 9182-9186.

66. Галактионов В.Г. Очерки эволюционной иммунологии. М.: Наука. 1995. С. 256.

67. Zhang S.M., Adema C.M., Kepler T.B., Loker E.S. Diversification of Ig superfamilygenes in an invertebrate // Science. 2004. Vol. 305. P. 251-254.

68. Винберг Т. Л. О соотношении полов Asterias rubens L. // Биология Белого моря. Труды Беломорской биологической станции МГУ. Издательство Московского Университета. 1970. С. 88-90.

69. Воронкина К. В., Шарлаимова Н.С., Блинова М.И., Пинаев Г.П. Изменение пролиферативной и миграционной активности соматических клеток млекопитающих под действием фракций целомической жидкости регенерирующей морской звезды зависит от присутствия матриксных металлопротеиназ.// Цитология. 2003. Т. 45, №9. С. 861.

70. Горшков А.Н., Блинова М.И., Пинаев Г.П. Ультраструктура целомического эпителия и целомоцитов морской звезды Asterias rubens L. в норме и после нанесения раны. // Цитология. 2009. Т. 51, №8. С. 650-662.

71. Дерикот И. В., Блинова М.И. Культивирование in vitro соматических клеток морских моллюсков и иглокожих (методические подходы). // Биология моря. 1982. Т. 1. С. 59-61.

72. Догель В. А. Зоология беспозвоночных (7-е издание). Москва. "Высшая школа". 1981. 614 С.

73. Долматов И. Ю. Регенерация пищеварительной системы у голотурий // Журнал общей биологии. 2009. Т. 70, № 4. С. 316-327.

74. Дутко Ю. П. Получение перевиваемой клеточной линии Mytilus galloprovencislis. // Цитология и генетика. 1967. Т. 1. С. 61-64.

75. Ермак A.B., Одинцова H.A. Влияние адгезивных факторов на дифференцировку и рост клеток эмбрионов морских ежей в первичной культуре. // Биология моря. 1996. Т. 22, №6. С. 371-377.

76. Зенкевич Л.А. Руководство по зоологии. Беспозвоночные: пентастомиды, тардиграды, пантоподы, первиночтрахейные, многоножки, насекомые, иглокожие, щетинкочелюстные. Биомедгиз. 1951. Т.3, №2. 608 С.

77. Исаева В. В., Коренбаум Е. Иммунитет иглокожих. // Биология моря. 1989. Т. 6. С. 3-14.

78. Исаева В.В. Клетки в морфогенезе. М.: Наука. 1994. 224 С.

79. Исаева В.В., Ахмадиева A.B., Александрова Я.Н., Шукалюк А.И. Морфофункциональная организация стволовых резервных клеток, обеспечивающих бесполое и половое размножение беспозвоночных животных. // Онтогенез. 2009. Т. 40, №2. С. 83-97.

80. Козлова А.Б., Петухова O.A., Пинаев Г.П. Анализ клеточных элементов целомической жидкости на ранних сроках регенерации морской звезды Asterias rubens L. // Цитология. 2006. Т.48, №3. С. 175-183.

81. Коптяева (Ермак) A.B. Влияние факторов адгезии на морфофункциональные характеристики эмбриональных клеток моллюсков и иглокожих в культуре. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Владивосток. 1998.

82. Коренбаум Е.С., Воробьев В.А. Клетки целомической жидкости морской звезды // Биология моря. 1988. Т. 1. С. 27-33.

83. Boolootain R.A., Guise A.C. Coelomic corpuscles of echinoderms // Biol. Bull. 1958. Vol. 115, №1. P.53-63.

84. Penn P.E. Wound healing in the tropical intertidal asteroid, Napanthia belcheri (Perrier) // Amer. Zool. 1979. Vol. 19. P. 1006.

85. Коренбаум Е.С. Ультраструктура целомоцитов морской звезды Asterias amurensis II // Цитология. 1989. Т. 31, № 10. С. 1165-1171.

86. Kaiser P., Rothwell L., Avery S., Balu S. Evolution of the interleukins // Dev. Comp. Immun. 2003.

87. Johnson P.T. The coelomic elements of the sea urchins (Strongylocentrotus). III. In vitro reaction to bacteria // J. Invert. Pathol. 1969. Vol. 13, № 1. P. 42-62.

88. Ratcliffe N., Rowley A., Fitzgerald S., Rhodes C. Invertebrate immunity: basic concepts and recent advances // Int. Rev. Cytol. 1985. Vol. 97. P. 183-350.

89. Boyden S.V. Cellular recognition of foreign matter // Int. Rev. Exptl. Pathol. 1963. Vol.2. P. 311.

90. Gross P.S., Al-Sharif W.Z., Clow L.A., Smith L.C. Echinoderm immunity and the evolution of the complement system // Dev. Comp. Immunol. 1999. Vol. 23. P. 429-442.

91. Silva J. R. M. C., Peck L. Induced in vitro phagocytosis of the antarctic starfish Odontaster validus (Koehler, 1906) at 0°C // Polar Biol. 2000. Vol. 23. P. 225-230.

92. Reinisch C.L., Bang F.B. Cell recognition of the sea star (Asterias vulgaris) to the injection of amoebocytes of sea urchin (Arbacia punctulata) II Cell. Immunol. // 1971. Vol.2. P. 496-503.

93. Reinisch C.L. Phylogenetic origin of xenogeneic recognition // Nature. 1974. Vol. 250, № 5464. P. 349-350.

94. Reynolds B.D. Interactions of protoplasmic masses in relation to the study of heredity and enviroment in Arcellapolypora // Biol. Bull. 1924. Vol. 46. P. 106.

95. Canicatti C., Quaglia A. Ultrastructure of Holothuria polii encapsulated body // J. Zool. 1991. Vol. 224, №3. P. 419-429.

96. Pagliara P., Carnevali C., Burighel P., Ballarin L. The spherule cells of Holothuria Polii during brown body formation: an ultrastructural study // Submicrosc. Cytol. Pathol. 2003. Vol. 35, №3. P. 295-301.

97. Johnson P.T., Chapman F.A. Infection with Diatoms and other microorganisms in sea urchin spines (Strongylocentrotus franciscanus) II // J. Invert. Pathol. 1970. Vol. 16, №2. P. 268-276.

98. Den Besten P.J. et al. Cadmium accumulation and metallothionein-like proteins in the Sea star Asterias rubens // Mar. Environ. Res. 1989. Vol. 28, № 1-4. P. 163-166.

99. Soto M., Marigomez I., Cancio I. Biological aspects of metal accumulation and storage. // 2013. P. 22.

100. Temara A. et al. Factors influencing the concentrations of heavy metals in the asteroid Asterias rubens L. (Echinodermata). // Marine Ecology Progress Series. 1997. Vol. 203. P. 51-63.

101. Temara A., Ledent G., Warnau M., Paucot H., Jangoux M D.P. Experimental cadmium contamination of Asterias rubens (Echinodermata) // Marine Ecology Progress Series. 1996. Vol. 140. P. 83-90.

102. Coteur G. et al. Field contamination of the starfish Asterias Rubens by metals. part 1: short- and long-term accumulation along a pollution gradient // Environ. Toxicol. Chem. 2003. Vol. 22, № 9. P. 2136-2144.

103. Branden H. Molekylarbiologi, Second edition. Studentlitteratur. Lund. Sweden. 2001.

104. Alberts B., Bray D., Hopkin K., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K. and Walter, P. Essential cell biology, Second edition. Garland Science. New York. USA. 2004.

105. Roitt I. Essential immunology, Ninth edition. Blackwell Science Ltd. 1997.

106. Candia Carnevali M. D., Bonasoro F., Welsch, U. and Thorndyke, M. C. Arm regeneration and growth factors in crinoids. // Echinoderms: San Francisco. Mooi and Telford. 1998. P. 145-150.

107. Candia Carnevali M. D., Bonasoro F., Patruno M. and Thorndyke M. C. Cellular and molecular mechanisms of arm regeneration in crinoid echinoderms: the potential of arm explants. // Dev Genes Evol. 1998. Vol. 208. P. 421-430.

108. Patruno M., Smertenko A., Candia Carnevali M. D., Bonasoro F., Beesley P. W. and Thorndyke M. C. Expression of transforming growth factor P-like molecules in normal and regenerating arms of the crinoid Antedon mediterranea: immunocytochemical and biochemical evidence. // Proc. R. Soc. Lond. 2002. Vol. 269. P. 1741-1747.

109. Patruno M., McGonnell I., Graham A., Beesley P., Candia Carnevali M. D., and Thorndyke, M. Anbmp2/4 is a new member of the transforming growth factor-P superfamily isolated from a crinoid and involved in regeneration. // Proc. R. Soc. Lond. 2003. Vol. 270. P. 1341-1347.

110. Bannister R., McGonnell I. M., Graham A., Thorndyke M. C. and Beesley P. W. Afuni, a novel transforming growth factor-beta gene is involved in arm regeneration by the brittle star Amphiura filiformis. // Dev Genes Evol. 2005. Vol. 215. P. 393-401.

111. Beck G. and Habicht G. S. Isolation and characterization of a primitive interleukin-1-like protein from an invertebrate, Asterias forbesi. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1986. Vol. 83. P. 7429-7433.

112. Beck G. and Habicht G. S. Characterization of an IL-6-like molecule from an echinoderm (Asterias forbesi). // Cytokine 8. 1996. P. 507-512.

113. Beck G., Ellis T. W. and Truong N. Characterization of an IL-1 receptor from Asterias forbesi coelomocytes. // Cellular Immunology. 2000. Vol. 203. P. 66-73.

114. Kiang J. G. and Tsokos G. C. Heat shock protein 70 kDa: molecular biology, biochemistry, and physiology. // Pharmacol. Ther. 1998. Vol. 80. P. 183201.

115. Becker J. and Craig, E. A. Heat-shock proteins as molecular chaperones. // Eur. J. Biochem. 1994. Vol. 219. P. 11-23.

116. Buchner J. Supervising the fold: functional principles of molecular chaperones. // The FASEB journal. 1996. Vol. 10. P. 10-19.

117. Parcellier A., Gurbuxani S., Schmitt E., Solary E. and Garrido, C. Heat shock proteins, cellular chaperones that modulate mitochondrial cell death pathways. // Biochemical and biophysical research communications. 2003. Vol. 304. P. 505-512.

118. Quintana F. J. and Cohen I. R. Heat shock proteins and endogenous adjuvants in sterile and septic inflammation. // Journal of immunology. 2005. Vol. 175. P. 2777-2782.

119. Bruemmer-Smith S., Stuber F. and Schroeder S. Protective functions of intracellular heatshock protein (HSP) 70-expression in patients with severe sepsis. // Intensive care med. 2001. Vol. 27. P. 1835-1841.

120. Browne C. L., Swan J. B., Rankin E. E., Calvert H., Griffiths S. and Tytell M. Extracellular heat shock protein 70 has novel functional effects on sea urchin eggs and coelomocytes. // The journal of experimental biology. 2007. Vol. 210. P. 1275-1287.

121. Feder M. E., Hofmann G. E. Heat-shock proteins, molecular chaperones, and the stress response: evolutionary and ecological physiology. // Annual Review of Physiology 1999. Vol. 61. P. 243-282.

122. Sharp F. R., Massa S.M., Swanson R.A. Heat-shock protein protection. // Trends in Neuroscience. 1999. Vol. 22, №3. P. 97-99.

123. Daugaard M., Rohde M., Jäättelä M. The heat shock protein 70 family: highly homologous proteins with overlapping and distinct functions. // Federation of European Biochemical Societies Letters. 2007. Vol. 581, №19, P. 3702-3710.

124. Gupta S.C., Sharma A., Mishra M., Mishra R.K., Chowdhuri, D.K. Heat shock proteins in toxicology: how close and how far? // Life Sciences. 2010. Vol. 86, №11-12. P. 377-384.

125. Hartl F.U., Hayer-Hartl M. Molecular chaperones in the cytosol: from nascent chain to folded protein. // Science. 2002. Vol. 295, № 5561. P. 1852-1858.

126. Kirkegaard T., Roth A.G., Petersen N.H.T., Mahalka A.K., Olsen O.D., Moilanen I., Zylicz A., Knudsen J., Sandhoff K., Arenz C., et al. Hsp70 stabilizes lysosomes and reverts Niemann-Pick disease-associated lysosomal pathology. // Nature. 2010. Vol. 463. P. 549-553.

127. Franzellitti S., Fabbri E. Differential HSP70 gene expression in the Mediterranean mussel exposed to various stressors. // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2005. Vol. 336, №4. P. 1157-1163.

128. Hofmann G. E., Somero G.N. Evidence for protein damage at environmental temperatures: seasonal changes in levels of ubiquitin conjugates and Hsp70 in the intertidal mussel Mytilus trossulus. // Journal of Experimental Biology. 1995. Vol. 198. P. 1509-1518.

129. Piano A., Asirelli C., Caselli F., Fabbri E. Hsp70 expression in thermally stressed Ostrea edulis a commercially important oyster in Europe. // Cell Stress and Chaperones. 2002. Vol. 7, №3.

130. Piano A., Franzellitti S., Tinti F., Fabbr, E. Sequencing and expression pattern of inducible heat shock gene products in the European flat oyster, Ostrea edulis. // Gene. 2005. Vol. 361. P. 119-126.

131. Liu J., Yang W.J., Zhu X.J., Karouna-Renier N.K., Rao R.K. Molecular cloning and expression of two HSP70 genes in the prawn, Macrobrachium rosenbergii. // Cell Stress and Chaperones. 2004. Vol. 9, №3. P. 313-323.

132. Deane E. E., Woo N.Y.S. Cloning and characterization of the hsp70 multigene family from silver sea bream: modulated gene expression between warm and cold temperature acclimation. // Biochemical and Biophysical Research Communications., 2005. Vol. 330, №3. P. 776-783.

133. Ojima N., Yamashita M., Watabe S. Quantitative mRNA expression profiling of heat-shock protein families in rainbow trout cells. // Biochemical & Biophysical Research Communications. 2005. Vol. 329. P. 51-57.

134. Cheng P., Liu X., Zhang G., He J. Cloning and expression analysis of a HSP70 gene from Pacific abalone (Haliotis discus hannai). // Fish and Shellfish Immunology. 2007. Vol. 22. P. 77-87.

135. Vedel G. R., Depledge M. H. Stress-70 levels in the gills of Carcinus maenas exposed to copper. // Marine Pollution Bulletin. 1995. Vol. 31, №1-3. P. 84-86.

136. Boutet I., Tanguy A., Auffret M., Mujdzic N., Moraga D., Expression of Hsp70 in experimentally metal-exposed European flat oysters Ostrea edulis. // Journal of Shellfish Research. 2003. Vol. 22, №3. P. 763-766.

137. Ivanina A., Taylor C., Sokolova I. Effects of elevated temperature & cadmium exposure on stress protein response in eastern oysters Crassostrea virginica (Gmelin). // Aquatic Toxicology. 2009. Vol. 91. P. 245-254.

138. Hofmann G.E., Somero G.N. Protein ubiquitination and stress protein synthesis in Mytilus trossulus occurs during recovery from tidal emersion. // Molecular Marine Biology and Biotechnology. 1996. Vol. 5, №3. P. 175-184.

139. Delaney M.A., Klesius P.H. 2004. Hypoxic conditions induce Hsp70 production in blood, brain and head kidney of juvenile Nile tilapia Oreochromis niloticus (L.). // Aquaculture. 2004. Vol. 236, №1-4.

140. Vijayan M., Pereira C., Kruzynski G., Iwama G. Sublethal concentrations of contaminant induce the expression of hepatic heat shock protein 70 in two salmonids. // Aquatic Toxicology. 1998. Vol. 40, №2-3. P. 101-108.

141. Matranga V., Toia G., Bonaventura R. and Müller W. E. G. Cellular and biochemical responses to environmental and experimentally induced stress in sea urchin coelomocytes. // Cell stress and chaperones. 2000. Vol. 5. P. 113-120.

142. Matranga V., Bonaventura R. and Di Bella G. HSP70 as a stress marker of sea urchin coelomocytes in short term cultures. // Cellular and molecular biology. 2002. Vol. 48. P. 345-349.

143. Matranga V., Pinsino A., Celi M., Di Bella G. and Natoli A. Impacts of UV-B radiation on short-term cultures of sea urchin coelomocytes. // Marine Biology. 2006. Vol. 149. P. 25-34.

144. Pinsino A., Thorndyke M. C. and Matranga V. Coelomocytes and post-traumatic response in the common sea star Asterias rubens. // Cell stress and chaperones. 2007. Vol. 12. P. 331-341.

145. Patruno M., Thorndyke M. C., Candia Carnevali M. D., Bonasoro F. and Beesley P. W. Growth factors, heat-shock proteins and regeneration in echinoderms. // The journal of experimental biology. 2001. Vol. 204. P. 843-848.

146. Hallare A. V., Pagulayan R., Lacdan N., Köhler H.-R. and Triebskorn R. Assessing water quality in a tropical lake using biomarkers in zebrafish embryos: developmental toxicity and stress protein responses. // Environmental monitoring and assessment. 2005. Vol. 104. P. 171-187.

147. Hamer B., Pavicic Hamer D., Müller W. E. G. and Batel R. Stess-70 proteins in marine mussel Mytilus galloprovincialis as biomarkers of environmental pollution: a field study. // Environment international. 2004. Vol. 30. P. 873-882.

148. Lee S.M., Lee S.B., Park C.H. and Choi J. Expression of heat shock protein and hemoglobin genes in Chironomus tentans (Diptera, chironomidae) larvae exposed to various environmental pollutants: A potential biomarker of freshwater monitoring. // Chemosphere. 2006. Vol. 65. P. 1074-1081.

149. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20. 2010.

150. Pollis I., Gonor J. Behavioral aspects of righting in two asteroids from the pacific coast of north america // Biol. Bull. 1975. Vol. 148, № 1. P. 68-84.

151. Borenfreund E., Puerner J.A. Toxicity determined in vitro by morphological alterations and neutral red absorption // Toxicol. Lett. 1984. Vol. 24. P. 119-124.

152. Hauton C., Smith V.J. In vitro cytotoxicity of crustacean immunostimulants for lobster (Homarus gammarus) granulocytes demonstrated using the neutral red uptake assay // Fish Shellfish Immunol. 2004. Vol. 17. P. 6573.

153. Методика выполнения измерений массовой доли элементов в твердых минеральных объектах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на масс-спектрометре Agilent ICP-MS 7500. ФР. М.: Изд-во МГУ. 2009. 56. C.

154. Poromov A.A., Fedyunin V.A., Smurov A.V. The Symbiotic Association of Starfish Asterias rubens and Copepod Scottomyzon gibberum // Journal of Environmental Treatment Techniques. 2020. Vol. 8, № 4. P. 1545-1548.

155. Tahseen Q., Qudsia. Coelomocytes: Biology and Possible Immune Functions in Invertebrates with Special Remarks on Nematodes. // Int. J. Zool. 2009. P. 1-13.

156. Cobb J. An ultrastructural study of the dermal papulae of the starfish A. rubens, with special reference to innervation of the muscles. // Cell Tissue Res. 1978. P.515-523.

157. Bachmann S., Pohla H., Goldschmid A. Phagocytes in the axial complex of the sea urchin, Sphaerechinus granulans (Lam.). // Cell Tissue Res. 1980. P. 109-120.

158. Candia Carnevali MD., Bonasoro F., Lucca E., Thorndyke MC. Pattern of cell proliferation in the early stages of arm regeneration in the feather star Antedon mediterranea. // J. Exp. Zool. 1995. Vol. 272. P. 464-474.

159. Branco P., Figueiredo D. New insights into innate immune system of sea urchin: coelomocytes as biosensors for environmental stress. // OA Biol. 2014. Vol. 18. P. 1-2.

160. Соловов А.П., Архипов А.Я., Бугров В.А. Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых. М.: Недра, 1990. 335 С.

Приложение 1. Процедура анализа данных в «R», версия 3.2.3 (2015-1210).

1) Скрипт для анализа данных выживаемости и построения кривых «доза-эффект» с помощью пакета «Analysis of Dose-Response Curves» за авторством Christian Ritz.

library(drc)

#lethality for mM

dataLCmM

dataLCmM$Me<-as.factor(dataLCmM$Me)

LCplotmM<-drm((10-Died)/Total~Concentration,Me, fct=LL.4(),weight=Total, type= "binomial", data=dataLCmM, na.action=na.omit)

plot(LCplotmM,broken=TRUE,lwd=2, ylab= "Выживаемость",

xlab=(expression(paste("Концешрация металлов, "мкМ", sep=""))),

ylim=c(0,1), legendPos=c(0.03,0.8), col=c(1))

ED(LCplotmM, c(50))

#RT for mM

RT$Me<-as.factor(RT$Me) summary(RT)

RTplotmM<-drm(time~conc, Me, data=RT, fct=LL.4()) plot(RTplotmM, broken=FALSE,lwd=2, ylab= "Время переворота, мин", xlab=(expression(paste("Концентрация металлов, "мкМ", sep-'"))), ylim=c(), legendPos=c(0.03,23), col=c(1)) summary(RTplotmM)

ED(RTplotmM, c(50))

RTplotmMexp<-drm(time~conc, Me, data=RT, fct=EXD.3())

plot(RTplotmMexp, broken=FALSE,lwd=2, ylab= "Время переворота, мин",

xlab=(expression(paste("Концентрация металлов, lg",mu,"М/",л,"", sep=""))),

ylim=c(), legendPos=c(0.5,23), col=c(1))

2) Код для анализа данных выживаемости и построения кривых выживаемости Каплана-Майера с помощью пакета «Survival Analysis» за авторством Terry Therneau.

#Kaplan-Mayer

library(survival)

library(rms)

#Свинец

objNpsurv <- npsurv(formula = Surv(time, status == 2) ~ group, data = KM_Pb) class(objNpsurv)

survplot(objNpsurv, col=c(1), xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", mark.time = T, main=" Свинец", conf.int=FALSE, conf="none",

label.curves=list(method="arrow", cex=1), levels.only=TRUE) title(sub="Свинец")

survplot(objNpsurv, col=c(1), main = 'Свинец', xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", conf.int=FALSE, conf="none",label.curves=FALSE, levels.only=TRUE, yaxt="y", label.curves=list(method="arrow", cex=.8)) title(sub="Свинец")

legend("bottomleft", legend=unique(KM_Pb$group), col=1, horiz=FALSE,

bty='n', lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6))

#Кобальт

objNpsurv <- npsurv(formula = Surv(time, status == 2) ~ group, data = KM_Co) class(objNpsurv)

survplot(objNpsurv, col=c(1), xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", mark.time = T, main="Кобальт", conf.int=FALSE, conf="none",

label.curves=list(method="arrow", cex=1), levels.only=TRUE) title(sub="Кобальт") #Марганец

objNpsurv <- npsurv(formula = Surv(time, status == 2) ~ group, data = KM_Mn)

survplot(objNpsurv, col=c(1), xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", mark.time = T, main-'Марганец", conf.int=FALSE, conf="none",

label.curves=list(method="arrow", cex=1), levels.only=TRUE) title(sub="Марганец")

#Кадмий

objNpsurv <- npsurv(formula = Surv(time, status == 2) ~ group, data = KM_Cd)

survplot(objNpsurv, col=c(1), xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", mark.time = T, main-'Кадмий", conf.int=FALSE, conf="none",

label.curves=list(method="arrow", cex=1), levels.only=TRUE) ^^^^^Кадмий") #Медь

objNpsurv <- npsurv(formula = Surv(time, status == 2) ~ group, data = KM_Cu)

survplot(objNpsurv, col=c(1), xlab = "Продолжительность экспозиции, сут.", lwd=2.5, lty=c(1,2,3,4,5,6),

ylab = "Выживаемость", mark.time = T, main-'Медь", conf.int=FALSE, conf="none",

label.curves=list(method="arrow", cex=1), levels.only=TRUE)

title(sub="Медь")

par(mfrow=c(3,2))

3) Код для анализа данных изменения числа циркулирующих целомоцитов A. rubens в ответ на воздействие металлов (на примере меди) с помощью пакета «Procedures for Psychological, Psychometric, and Personality Research» за авторством William Revelle.

library(psych)

cu<-read.table(file.choose(), header=TRUE, row.names = NULL , sep="", dec = ",")

summary(cu)

describeBy(cu, group = "dose")

boxplot(Cu_cell_3~dose, data=cu, xlab = "Концентрация меди в экспериментальном аквариуме, мкмоль/л", varwidth = TRUE, ylab = "Число клеток в мкл", outline=TRUE, col='lightblue')

cu.anova<- lm(Cu_cell_3~dose, data=cu)

anova(cu.anova)

4) Код для анализа данных по жизнеспособности целомоцитов морской звезды A. rubens при воздействии меди методом нейтрального красного с помощью пакета «Procedures for Psychological, Psychometric, and Personality Research» за авторством William Revelle.

ibrary(psych)

summary(Cu_NK)

describeBy(Cu_NK, group = "dose")

boxplot(abs~dose, data=Cu_NK, xlab = "Концентрация меди в экспериментальном аквариуме, мкМ", varwidth = TRUE,

ylab = "Поглощение нейтрального красного, ед.ОП/3?10А5 клеток", outline=TRUE, col-lightblue')

cu.anova<- lm(abs~dose, data=Cu_NK)

anova(cu.anova)

5) Код для анализа данных по изменению уровня экспрессии белка HSC70 в условиях воздействия медью методом иммуноблоттинга с помощью пакета «Procedures for Psychological, Psychometric, and Personality Research» за авторством William Revelle.

ibrary(psych)

summary(Cu_blt)

describeBy(Cu_blt, group = "dose")

boxplot(exp~dose, data=Cu_blt, xlab = "Концентрация меди в экспериментальном аквариуме, мкМ", varwidth = TRUE,

ylab = "Уровень экспрессии HSC70", outline=TRUE, col='lightblue')

cu.anova<- lm(exp~dose, data=Cu_blt)

anova(cu.anova)