авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИHСКИХ HАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕHИЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ФИЗИОЛОГИИ И ПАТОЛОГИИ ДЫХАHИЯ ФИЗИОЛОГИИ И ПАТОЛОГИИ ...»

-- [ Страница 7 ] --

Vladivostok, 690950, Russian Federation Данная работа не ставит задачи констатации оче Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of видного факта – присутствия металлов в атмосфере го Physiology and Pathology of Respiration of Siberian родов [7]. Цель этой статьи – демонстрация результатов Branch RAMS – Research Institute of Medical исследования по идентификации, визуализации и рас Climatology and Rehabilitation Treatment, 73g Russkaya пределению по частоте встречаемости нано- и микро Str., Vladivostok, 690105, Russian Federation частиц металлов в атмосферных взвесях в ряде городов Far Eastern Geological Institute of Far Eastern Branch Дальнего Востока России Владивосток, Хабаровск, RAS, 100-letiya Vladivostoka Ave., Vladivostok, 690022, Благовещенск, Биробиджан, Уссурийск, Находка и Бе Russian Federation логорск.

Материалы и методы исследования The article is about the metallic microparticles being the main air pollutants of modern cities. The Для изучения состава атмосферных взвесей мы ис work demonstrates microparticles of the metals found пользовали два типа проб и, соответственно, две тех in the samples taken from the fresh snow and dry-air нологии их отбора. Отбирали свежевыпавший снег с suspended matters taken in different areas in the cities дальнейшим изучением аэрозольных частиц непосред of the Far East of Russia (Vladivistok, Khabarovsk, ственно в жидкости и после высушивания. Одновре Blagoveshchensk, Birobidzhan, Ussuriysk, Nakhodka менно отбирали сухую взвесь с помощью БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, специального пробоотборника методом прокачки воз- металлов в относительно чистом (чаще в оксидном со духа через мембранные фильтры с дальнейшим изуче- стоянии), что визуально отражается при сканирующей нием сухой пыли на фильтрах. электронной микроскопии во вторичных электронах.

Все пробы собраны зимой 2011-2012 гг. непосред- Как показал анализ и подсчет, наиболее массово ственно во время снегопадов в разных районах городов представленные во взвесях частицы металлов по убы – Владивосток, Хабаровск, Благовещенск, Бироби- ванию – Fe, Ba, Pb, Zn. Эти металлы составляют 90% джан, Уссурийск, Находка, Белогорск. Пробы снега со- от общего числа обнаруженных микрочастиц.

бирали в трехлитровые, отмытые дистиллированной Частицы железа (Fe), являющиеся наиболее часто водой контейнеры, из верхнего слоя только что выпав- встречавшимися металлами, были найдены в пробах шего снега. После того, как снег в контейнерах растаи- снега во всех исследованных в данной работе городах.

вал, жидкость выпаривали, напыляли платиной и сухой Обнаруженные размерные формы разнятся от единиц остаток изучали под сканирующем электронным мик- микрометров до 1-2 мм. Чаще других встречаются роскопом Hitachi S-3400N c энергодисперсионной при- формы сфероидальные, кубические и агрегаты из ставкой Thermo Scientific. более мелких частиц (рис. 1).

Для получения сухих проб непосредственно из воз- Как свидетельствуют результаты энергодиспер духа применялись пробоотборник LSV 3.1 (Derenda, сионного анализа, микрочастицы, приведенные на рис.

Германия) с фильтром MGG (micro-glass fibre paper) 1 представляют собой оксиды Fe.

диаметром 47 мм (Munktell, Германия) с использова- Частицы бария (Ba), вторые по распространенно нием оголовника PM10. сти, чаще всего представлены частицами барита BaSO4, но встречаются и окисленные формы – BaO Результаты исследования (рис. 2).

Нас интересовали именно нано- и микрочастицы Состав двух микрочастиц Fe Спектр 1 Спектр 2 Спектр 3 Спектр Элемент Масс. % Масс. % Масс. % Масс. % C 6,46±0,12 10,89±0,15 7,31±0,13 9,32±0, O 24,28±0,35 29,04±0,41 26,61±0,37 30,68±0, Al 1,16±0,16 1,23±0, Si 1,65±0,16 8,86±0, Mg 1,55±0,16 1,03±0, Fe 69,26±1,42 60,07±1,50 61,71±1,45 48,88±1, Сумма 100,00 100,00 100,00 100, Примечание: количественные расчеты в этой и последующих таблицах нормализованы (суммы приве дены к 100%).

Рис. 1. Обзорный снимок двух микрочастиц Fe из пробы снега, собранного 23.11.2011 г. в районе железнодо рожного вокзала г. Хабаровска, выполненный во вторичных отраженных электронах.

Примечание: здесь и далее данные энергодисперсионного анализа приведены в таблицах.

Состав микрочастицы Ba Спектр 1 Спектр Элемент Масс. % Масс. % C 6,01±0,11 12,64±0, O 23,95±0,31 27,45±0, Al 0,67±0, Si 0,90±0,12 1,29±0, S 12,64±0,16 11,43±0, Ca 1,28±0,13 1,48±0, Co 4,17±0, Zn 2,81±0,31 1,67±0, Ba 48,24±1,75 43,36±1, Рис. 2. Обзорный микроснимок частицы Ba из пробы снега, собранного 23.11.2011 г. в районе Хабаровского нефтеперерабатывающего завода, выполненный во вторичных отраженных электронах.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Свинец (Pb) преимущественно представлен в виде встречающихся частиц Pb от 1 до 20 мкм (рис. 3).

микрочастиц оксидов (PbO). Размер наиболее часто Состав микрочастиц Pb Спектр 1 Спектр Элемент Масс. % Масс. % O 38,37±1,22 42,87±1, Na 7,55±0,74 11,45±0, Mg 1,63±0, Al 2,61±0,22 2,89±0, Si 17,17±1,34 34,59±2, K 2,13±0, Ca 4,44±0, Pb 34,29±1, Рис. 3. Обзорный микроснимок частицы Pb (спектр 1) на фильтре пробоотборника (дата отбора 28.11.2010 г.) из района «Заря» (г. Владивосток), выполненный в отраженных электронах. Нити серого цвета – волокна фильтра.

Масштабная линейка – 10 мкм.

Частицы цинка (Zn) обычно встречались в виде 10% случаев) обнаруживались в виде отдельных моно полиметаллических частиц и достаточно редко (до частиц размером от 10 до 150 мкм (рис. 4).

Состав микрочастицы Zn Спектр Элемент Масс. % С 23,22±1, O 8,21±0, Al 3,04±0, Si 3,38±0, Cu 0,90±0, Zn 61,24±2, Рис. 4. Микроснимок частицы Zn на фильтре пробоотборника (дата отбора 28.11.2010 г.) из района ул. Пуш кинской г. Владивостока, выполненный в отраженных электронах. Нити серого цвета – волокна фильтра. Мас штабная линейка – 5 мкм.

К числу экзотических металлов, встречаемых во обнаруживались в малом числе случаях.

взвесях в виде микрочастиц можно отнести Bi, W, V, Частицы висмута (Bi) обнаружились в нескольких Zr, Sr, Ag, Au, Pd, Pt. Эти металлосодержащие частицы районах г. Благовещенска (рис. 5).

Состав микрочастицы Bi Спектр Элемент Масс. % O 31,78±0, Ca 1,53±0, Si 4,62±0, C 39,68±0, Mg 0,64±0, Bi 20,07±0, Fe 1,67±0, Рис. 5. Частица Bi из образца снега, собранного 24.01.2012 г. в районе перекрестка улиц Партизанская-Ленина (г. Благовещенск), снимок выполнен в отраженных электронах.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Частицы вольфрама (W) обнаружены в несколь Состав микрочастицы Bi ких районах г. Благовещенска и Уссурийска (рис. 6).

Спектр 1 Спектр Элемент Масс. % Масс. % C 8,82±0,13 16,61±0, O 7,30±0,24 22,01±0, Mg 12,39±0, Al 1,70±0,10 2,00±0, W 82,19±0.56 46,99±0. Рис. 6. Микрочастица W, содержащаяся в образце снега, собранного 24.01.2012 г. в районе ТЭЦ (г. Благове щенск), снимок выполнен в отраженных электронах.

Частицы циркония (Zr) были обнаружены нами Частицы серебра (Ag) были обнаружены нами в всего два раза – в пробах. выполненных в г. Хабаровске нескольких районах г. Находка (рис. 8).

и районе п. Чигири г. Благовещенска (рис. 7).

Состав микрочастицы Zr Спектр Элемент Масс. % C 21,91±0, O 29,86±0, Na 0,36±0, Si 11,31±0, Ca 0,60±0, Zr 35,95±0, Рис. 7. Обзорный микроснимок частиц Zr из пробы снега, собранного 24.01.2012 г. из района п. Чигири г. Бла говещенска, выполненный в отраженных электронах.

Состав микрочастицы Ag Спектр Элемент Масс. % C 7,50±0, O 46,92±0, Al 2,16±0, Ti 0,23±0, S 0,51±0, Si 4,20±0, Ca 2,26±0, P 3,67±0, Fe 3,40±0, V 0,42±0, Ag 28,74±0, Рис. 8. Обзорный микроснимок частиц Ag из пробы снега, собранного в феврале 2012 г. в одном из районов г.

Находка, выполненный в отраженных электронах.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Чаще всего металлы встречались во взвесях в виде производством – в г. Уссурийске (локомотивно-ремонт полиметаллических частиц, включающих от 3 до 8 раз- ный завод) и г. Благовещенске (судоремонтный завод).

ных металлов на одну микрочастицу. В обоих случаях размер частиц, по результатам лазер ной гранулометрии, варьировал от 10 до 120 нм (рис.

Частицы хрома (Cr) чаще встречались в сочетании 9) [3].

с Fe у предприятий с действующим гальваническим Состав микрочастиц Cr и Fe Спектр 1 Спектр 2 Спектр 3 Спектр Элемент Масс. % Масс. % Масс. % Масс. % O 4,74±0,40 5,79±0,43 13,64±0.34 36,71±2, C 8,33±0,16 11,58±0,18 10,68±0,22 15,26±0, Na 0,84±0,12 1,04±0,15 6,92±0, Al 0,66±0,12 1,13±0,08 3,02±0,12 8,13±0, Si 1,51±0,08 2,24±0,08 6,07±0,14 23,46±0, K 0,35±0, Cr 9,71±0,38 8,57±0,23 1,39±0, Fe 75,05±1,16 69,50±1,09 65,04±0,92 8,13±0, Cl 0,51±0, Рис. 9. Обзорный микроснимок частиц Cr и Fe из пробы снега, собранного 24.01.2012 г. из района судоремонт ного завода (г. Благовещенск), выполненный в отраженных электронах. Масштабная линейка – 5 мкм.

Частицы стронция (Sr). Частицы Sr-содержащего (рис. 10). Более подробно данная находка освещена минерала (целестина) были обнаружены в большом ко- ранее [4].

личестве в районе парка «Динамо» г. Хабаровска Состав микрочастиц Cr и Fe Спектр Элемент Масс. % O 26,09±0, Ca 2,97±0, Na 0,14±0, K 0,87±0, C 10,49±0, S 14,82±0, Mg 2,51±0, Cl 1,08±0, 2,03±0, Ba Sr 39,01±0, Рис. 10. Обзорный снимок микрочастицы Sr-содержащего минерала из пробы снега, собранного 25.12.2011 г.

в районе парка «Динамо», выполненный во вторичных отраженных электронах.

Частицы никеля (Ni), кобальта (Co), меди (Cu), Fe. Как видно на рис. 13 и 14, драгоценные металлы Достаточно часто встречаются полиметаллические ча- предположительно сорбируются на органический дет стицы, состоящих из большого количества разных ме- рит.

таллов, скорее всего техногенного происхождения Обсуждение результатов исследования (рис. 11).

В качестве предварительных выводов можно отме Частицы мышьяка (As) и сурьмы (Sb). Некоторые тить следующее. Известно, что металлы в земной коре микрочастицы содержат металлы с ярко выраженными по убыванию выстраиваются в следующий ряд: Al, Fe, токсичными свойствами, такие как Sb и As (рис. 12).

Ca, Na, K, Mg, Ti, Mn, Ba и другие. Обнаруженные Частицы золота (Au), палладия (Pd) и платины (Pt).

нами нано- и микрочастицы металлов во взвесях также Выхлопы автомобилей в городе являются источником можно выстроить в ряд по убыванию: Fe, Pb, Ba, Zn, самых экзотических компонентов атмосферных взве Cr, Ti, Zr, Cu, Bi, W, Mn, Sr, Ag, Co, Ni, Mo. Эти отличия сей полиметаллических частиц, содержащих драго в первую очередь связаны с тем, что отбор снега про ценные металлы – Au, Pt, Pd (рис. 13 и 14), которые водился в городской атмосфере, и поэтому в этом ряду входят в состав автомобильных катализаторов [9].

на первое место вышли техногенные металлы.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Состав микрочастиц Ni, Co, Cu, Fe и Ba Спектр 1 Спектр 2 Спектр 3 Спектр Элемент Масс. % Масс. % Масс. % Масс. % O 32,01±0,27 25,38±0,18 13,81±0,20 32,30±0, Ca Al 2,73±0,07 2,97±0,05 4,12±0,09 4,03±0, Si 1,74±0,04 1,46±0,03 4,13±0,08 6,60±0, C 11,28±0,11 10,63±0,08 15,49±0,15 17,25±0, S 8,62±0, Na 1,18±0,10 1,34±0, K 0,62±0, Mg 0,46±0, Ni 3,36±0,24 25,23±0,45 23,63±0, Ba 25,60±0, Fe 41,55±0,52 15,73±0,25 9,28±0,39 1,15±0, Co 5,75±0,49 18,61±0,36 27,90±0, Cu 1,57±0, Рис. 11. Полиметаллическая частица, содержащая Ni, Co, Cu, Fe и частица Ba из образца снега, собранного 24.01.2012 г. в районе перекрестка улиц Горького-Партизанская г. Благовещенска. Сканирующая электронная мик роскопия во вторичных электронах.

Состав микрочастицы Sb, As, Pb Спектр Элемент Масс. % C 7,13±0, O 5,95±0, Al 0,90±0, Si 1,36±0, Fe 1,06±0, As 8,32±0, Sb 12,89±0, Pb 62,39±1, Рис. 12. Полиметаллическая частица, содержащая Sb, As, Pb из образца снега, собранного зимой 2012 г. в одном из районов г. Уссурийска. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах.

Состав микрочастицы Au и Pd Спектр Элемент Масс. % C 18,62±0, O 11,02±0, Al 1,35±0, Si 1,69±0, N 6,76±0, Ca 0,49±0, Pd 12,42±0, Au 47,65±2, Рис. 13. Обзорный микроснимок полиметаллической частицы, содержащей Au и Pd из пробы снега, собранного зимой 2012 г. в центре г. Уссурийска, выполненный в отраженных электронах.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Состав микрочастицы Au, Pt и Pd Спектр 1 Спектр 2 Спектр Элемент Масс. % Масс. % Масс. % C 14,29±0,53 22,01±0,31 18,81±0, O 10,33±0,37 11,66±0,48 9,80±0, Al 12,91±0,10 12,87±0,11 28,32±0, N 3,69±0,52 5,39±0, Mg 0,90±0,05 0,57±0,08 1,78±0, Pd 9,10±0,31 7,74±0,33 2,17±0, Pt 20,08±1, Au 48,78±1,65 39,75±1,89 19,04±1, Рис. 14. Обзорный микроснимок полиметаллической частицы, содержащей Au, Pt и Pd из пробы снега, собран ного зимой 2012 г. в центре г. Уссурийска, выполненный в отраженных электронах.

В качестве интересного наблюдения стоит отме- В итоге стоит отметить, что факт обнаружения тить, что большинство нано- и микрочастиц металлов нано- и микрочастиц металлов в чистом виде уже в эффективней всего сорбируются на органический дет- первом десятке проб атмосферного воздуха указывает рит. Также часто встречающимся сорбером металлов на актуальность углубленного изучения этого эколого служат сажевые частицы, образующиеся при горении гигиенического фактора. При этом с особым внима углей и углеводородов (ТЭЦ на угле и мазуте, котель- нием следует отнестись к местам размещения ные, тепловозы, автомобили). Практически не сорби- технологически устаревших химико-гальванических руют нано- и микрочастицы металлов природные производств [3].

минералы. В подтверждение этому можно привести Работа выполнена при поддержке Программы фотографию пробы из г. Благовещенска (район транс «Научный фонд» ДВФУ и Гранта Президента для мо портного кольца улицы Театральной, недалеко от галь лодых ученых МК-1547.2013.5.

ванического предприятия). С помощью сканирующей ЛИТЕРАТУРА электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом нано- и микрочастицы Fe, Cr и Ca были ви- 1. Богатиков О.А. Неорганические наночастицы в зуализированы и идентифицированы. Как видно на природе // Вестн. РАН. 2003. Т.73, №5. С.426–428.

рис. 15, они сорбированы на органическом детрите. 2. Наноматериалы и нанотехнологии: методы ана лиза и контроля / И.В.Гмошинский [и др.] // Успехи химии. 2013. Т.82, №1. С.48–76.

3. Гранулометрический анализ нано- и микрочастиц в снеге Уссурийска / К.С.Голохваст [и др.] // Вода:

химия и экология. 2012. №11. С.108–112.

4. Голохваст К.С. Микрочастицы сульфата стронция в атмосферном воздухе Хабаровска // Горный информ. аналит. бюл. 2013. №6. Отдельный выпуск: Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока, вып.3. С.18– 27.

5. Голубева Я. И., Матишов Г. Г., Бурцева Л. В. Вы падения тяжелых металлов из атмосферы с осадками в регионе Баренцева моря // Докл. акад. наук. 2005.

Т.401, №5. С.683–686.

6. Снежко С.И., Шевченко О.Г. Источники поступ ления тяжелых металлов в атмосферу // Ученые за Рис. 15. Полиметаллические нано- и микрочастицы, писки РГГМУ. 2011. №18. С.35–37.

состоящие из Fe, Cr и Ca, из образца снега, собранного 7. Влияние антропогенных изменений окружающей 24.01.2012 г. в районе транспортного кольца по улице среды на здоровье населения / О.П.Таиров [и др.]. М.:

Театральной (Благовещенск). Сканирующая электрон ВНИИТИ, 1986. 187 с.

ная микроскопия во вторичных электронах. Увеличе 8. Тихонов М.Н., Цыган В.Н. Ранняя иммунодиаг ние:1600.

ностика металлоаллергозов у рабочих при утилизации атомных подводных // Соврем. мед. 2003. №4. С.29–52.

Факт сорбции как инертных, так и токсичных ме 9. Тихонов М.Н., Цыган В.Н. Металлоаллергены:

таллов на детрите, заставляет пересмотреть токсич общая характеристика и оценка неблагоприятного воз ность органического мусора в городской среде и его действия на здоровье работающих // Соврем. мед. 2004.

эколого-гигиеническую роль в аллергических состоя №2. С.23–76.

ниях.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, lady Akademii nauk 2005;

401(5): 683–686.

10. Metal allergen of the 21st century–a review on ex 6. Snezhko S.I., Shevchenko O.G. Uchenye zapiski posure, epidemiology and clinical manifestations of palla Rossiyskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo dium allergy / A.Faurschou [et al.] // Contact Dermatitis.

universiteta – Scientific Notes of Russian State Hydrome 2011. Vol.64, №4. P.185–195.

teorological University 2011;

18:35–37.

11. The role of nanominerals and mineral nanoparticles in the transport of toxic trace metals: Field-flow fraction- 7. Tairov O.P., Kozlova I.N., Litvinov N.N., Sidorenko G.I. Vliyanie antropogennykh izmeneniy okruzhayushchey ation and analytical TEM analyses after nanoparticle iso sredy na zdorov'e naseleniya [The influence of anthro lation and density separation / K.L.Plathe [et al.] // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2013. Vol.102. P.213– pogenic changes of environment on the health of popula 225. tion]. Moscow: VINITI;

1986.

8. Tikhonov M.N., Tsygan V.N. Sovremennaya med 12. Yoshihisa Y., Shimizu T. Metal Allergy and Sys itsina 2003;

24:29–52.

temic Contact Dermatitis: An Overview // Dermatology 9. Tikhonov M.N., Tsygan V.N. Sovremennaya med Research and Practice. 2012. Vol. 2012. URL:

itsina 2004;

2:23–76.

http://www.hindawi.com/journals/drp/2012/749561/.

10. Faurschou A., Menn T., Johansen J.D, Thyssen J.P.

REFERENCES Metal allergen of the 21st century–a review on exposure, 1. Bogatikov O.A. Herald RAS 2003;

73(5):426–428. epidemiology and clinical manifestations of palladium al 2. Gmoshinski I.V., Khotimchenko S.A., Popov V.O., lergy. Contact Dermatitis 2011;

64(4):185–95.

Dzantiev B.B., Zherdev A.V., Demin V.F., Buzulukov Yu.P. 11. Plathe K.L., von der Kammer F., Hassellv M., Russ. Chem. Rev. 2013;

82(1):48–76. Moore J.N., Murayama M., Hofmann T., Hochella M.F.

3. Golokhvast K.S., Soboleva E.V., Nikiforova P.A., The role of nanominerals and mineral nanoparticles in the Gulkov A.N., Khristoforova N.K. Voda: khimiya i transport of toxic trace metals: Field-flow fractionation and ekologiya – Water: Chemistry and Ecology 2012;

11:108– analytical TEM analyses after nanoparticle isolation and 112. density separation. Geochimica et Cosmochimica Acta 4. Golokhvast K.S. Gornyy informatsionno-analitich- 2013;

102:213–225.

eskiy byulleten' – Mining Informational and Analytical 12. Yoshihisa Y., Shimizu T. Metal Allergy and Sys Bulletin 2013;

6 (Special Issue «Problem of development temic Contact Dermatitis: An Overview. Dermatology Re of georesources of the Far East, №3»):18–27. search and Practice 2012;

Article ID 749561, 5 pages.

5. Golubeva Ya.I., Matishov G.G., Burtseva L.V. Dok- http://dx.doi.org/10.1155/2012/ Поступила 07.11. Контактная информация Кирилл Сергеевич Голохваст, кандидат биологических наук, доцент кафедры нефтегазового дела и нефтехимии, Инженерная школа Дальневосточного федерального университета, 690950, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 37.

E-mail: droopy@mail.ru Сorrespondence should be addressed to Kirill S. Golokhvast, PhD, Associate Professor of Department of Petroleum Engineering and Petrochemicals, School of Engineering of Far Eastern Federal University, 37 Pushkinskaya Str., Vladivostok, 690950, Russian Federation.

E-mail: droopy@mail.ru БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, УДК 579.26(1-21):543. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА ГОРОДСКИХ ПОЧВ МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ – МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ Н.Г.Куимова Л.П.Шумилова, Н.Г.Куимова Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения РАН, 675000, г. Благовещенск, пер. Релочный, РЕЗЮМЕ CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY METHOD Индикатором благополучия почв может служить N.G.Kuimova состояние почвенных микробных сообществ. Тра- L.P. Shumilova, N.G.Kuimova диционные микробиологические методы, связан- Institute of Geology and Nature Management of Far ные с использованием селективных сред, требуют Eastern Branch RAS, 1 Relochniy Lane, много времени для выделения и идентификации Blagoveshchensk, 675000, Russian Federation микроорганизмов. Одним из современных методов, Microbial associations can serve as the indicator of используемых для изучения разнообразия микроб soils wellbeing. Traditional microbiological methods ных сообществ, является метод газовой хроматогра connected with the use of selective nutrient environ фии – масс-спектрометрии. Данный метод ments take up a lot of time for isolation and identifica позволяет реконструировать состав и структуру со tion of microorganisms. The gas chromatography-mass общества микроорганизмов по содержанию марке spectrometry method is one of the modern methods ров (жирных кислот, альдегидов, спиртов и used for studying of microbial variety. This method al стеринов) в природных образцах. Использование lows to reconstruct the composition and structure of метода газовой хроматографии – масс-спектромет microbial association according to markers (fatty acids, рии позволяет сократить время и стоимость иссле aldehydes, alcohols and sterols) in natural samples. The дования, благодаря отсутствию стадий повторных gas chromatography-mass spectrometry method allows пересевов и тестовых ферментаций, которые осо to reduce time and research cost for lack of stages of re бенно сложны, трудоемки и длительны. Целью вы peated passages and test fermentations which are espe полненных исследований явилось изучение общей cially difficult, labor-consuming and long. The studying численности и видового разнообразия микробного of total number and a specific variety of soil’s microbial сообщества почв г. Благовещенска (Амурская association of Blagoveshchensk (Amur region) by the область) методом газовой хроматографии – масс method of gas chromatography - mass spectrometry спектрометрии. Из почвенных образцов экстраги was the purpose of the executed researches. Lipid com ровали липидные компоненты методом кислого ponents were extracted from soil samples by the метанолиза в 0,4 мл 1М HCl в метаноле в течение method of acid methanolysis in 0.4 ml 1M of HCl in одного часа при температуре 80С. Жирнокислот methanol within one hour at 80C. The composition of ный состав определяли на газовом хроматографе fatty acids was defined with the gas chromatograph HP-5973 Agilent Technologies. В результате исследо HP-5973 Agilent Technologies. As a result of the re ваний выделено 44 вида бактерий, принадлежащих search 44 species of the bacteria belonging to 32 genera к 32 родам. Составлен общий список видов. Сани were isolated. The general list of bacteria species was тарно-опасных видов бактерий в городских почвах made. Sanitary-dangerous species of bacteria weren't не обнаружено. Определена общая численность revealed in city soils. Total number of microorganisms микроорганизмов в почвах различных функцио in the soils of various functional zones of нальных зон г. Благовещенска. Максимальная чис Blagoveshchensk was found. The increase in the num ленность микроорганизмов выявлена в почвах ber of microorganisms was revealed in the soils of a селитебно-транспортной зоны (48,1106 КОЕ/г) со building-transport zone (48.1106 CFU/g) with the av средним уровнем загрязнения (Zc 16-32) тяжелыми erage level of heavy metals pollution (Zc 16-32), which металлами, что обусловлено влиянием бытовой и is conditioned by communal and economic activities of хозяйственной деятельности человека. В почвах a man. The decrease in the number of microorganisms промышленной зоны с высоким, опасным уровнем (13.1106 CFU/g) was identified in the soils of an indus загрязнения (Zc32) наблюдали сокращение коли trial zone with high, dangerous level of pollution чества микроорганизмов (13,1106 КОЕ/г) относи (Zc32) in comparison with the background (29. тельно фона (29,8106 КОЕ/г).

CFU/g).

Ключевые слова: городские почвы, микробное со Key words: city soils, microbial community, gas chro общество, газовая хроматография – масс-спектро matography-mass spectrometry, fatty acids, pollution, метрия, загрязнение, тяжелые металлы.

heavy metals.

SUMMARY Одной из актуальных проблем современных горо THE STUDY OF MICROBIAL ASSOCIATION IN дов является проблема увеличения техногенного за CITY SOILS BY THE GAS грязнения почвы, воздуха и воды, что разрушительно БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, влияет на состояние здоровья городского населения. В ленны [3, 4]. Учитывая климатические и почвенные крупных городах России усиливаются процессы, воз- особенности Амурской области, а также региональные действующие на функционирование почв – переуплот- источники поступления поллютантов, вопрос об изуче нение корнеобитаемого слоя, запечатанность нии структуры микробных комплексов на территории поверхности почв асфальтом, сокращение биоразнооб- г. Благовещенска является актуальным и малоизучен разия почвенной микрофлоры и мезофауны, загрязне- ным.

ние тяжелыми металлами и другими поллютантами. Цель выполненных исследований – изучение общей Таким образом, происходит изменение качества среды численности и видового состава микробного сообще обитания человека, снижение комфортности его ства почв г. Благовещенска методом газовой хромато жизни, что приводит к снижению медико-демографи- графии – масс-спектрометрии.

ческих показателей, в частности, наблюдается рост за Материалы и методы исследования болеваемости, появляются новые, генетически Ранее нами изучено состояние почв и воздушной обусловленные болезни. В связи с этим возникает не среды г. Благовещенска. Установлено, что основными обходимость изучения экологического состояния го трендами изменения физико-химических свойств го родских почв [11].

родских почв в условиях антропогенной нагрузки яв Индикатором благополучия почвенных экосистем ляются: смещении рН среды в сторону может служить состояние почвенных микробных со подщелачивания, уменьшение содержания биогенных обществ. Микробные сообщества почв во многом элементов (калия, фосфора) и органического углерода, определяются типом антропогенного воздействия и его увеличение общего содержания и подвижности тяже интенсивностью. В литературе имеются данные об лых металлов, оказывающих токсическое воздействие увеличении в городских почвах микроорганизмов ки на организмы [6, 12]. Выполнена оценка степени за шечной группы, о преобладании определенных групп грязнения почв г. Благовещенска тяжелыми металлами бактерий в зависимости от типа техногенного воздей (Pb, Cd, Zn и др.) [12], полициклическими ароматиче ствия: пигментированные родококки – загрязнение не скими углеводородами. По их суммарному содержа фтью, полихлорбифенилами;

артробактерии, нию большая часть почв города (85%) относится к азотобактер – подщелачивание почв;

энтеробактерии – загрязненным [5, 7]. Видовой состав бактериального хозяйственно-бытовое загрязнение [1, 8].

сообщества в почвах г. Благовещенска и общую чис Традиционные микробиологические подходы для ленность микроорганизмов (бактерии, грибы, актино изучения микробных комплексов, связанные с исполь мицеты) определяли в почвенных образцах, зованием метода селективных сред, требуют много отобранных на территории различных функциональ времени и профессиональных усилий микробиологов ных зон города. Промышленная зона: ТЭЦ (т.1);

Астра для выделения и идентификации. Кроме того, опреде хановка (т.12), где сосредоточено большое количество ляемое разнообразие бактериальных сообществ и чис частных предприятий и котельные. Селитебно-транс ленность микроорганизмов на два-три порядка ниже портная зона – перекресток ул. Конная-Шимановского по сравнению с составом коллекций бактерий, вы (т.9). Рекреационная зона: Городской (т.11) и Первомай явленных в этих же образцах молекулярно-биологиче ский (т.14) парки. В качестве «фона» были выбраны скими методами, так как многие виды почвы Ботанического сада.

микроорганизмов не культивируются на разработан Состав микробного сообщества определяли мето ных средах.

дом газовой хроматографии – масс-спектрометрии [2, Одним из самых современных методов, используе 9] на газовом хроматографе HP-5973 Agilent Technolo мых для изучения микробных сообществ, является gies (США) на кафедре агрохимии и биохимии расте метод газовой хроматографии – масс-спектрометрии, ний МГУ. Из почвенных образцов экстрагировали который позволяет по жирнокислотному составу мем липидные компоненты методом кислого метанолиза в бранных структур, так называемым маркерам, рекон 0,4 мл 1М HCl в метаноле в течение одного часа при струировать состав и структуру сообщества 80С. Полученный экстракт высушивали при 80С, микроорганизмов. Данный метод имеет широкий ди сухой остаток обрабатывали 20 мкл N,О-бис(триметил агностический спектр, возможность определения раз силил)-трифторацетамида в течение 15 мин при 80С.

ных групп микроорганизмов (бактерии, грибы, Далее 1-2 мкл полученной реакционной смеси разбав вирусы), определение микроорганизмов до вида при ляли гексаном до 100 мкл и вводили в инжектор хро наличии маркера, характерного для данного вида, вы мато-масс-спектрометра. Масс-спектрометр сокая чувствительность: 0,01 нг/мл маркера [2, 9]. Ука квадрупольный, с диапазоном масс 2-1000 атомных занный метод используется для анализа единиц массы (а.е.м.), имеет разрешающую способ таксономического состава микробных сообществ в ме ность 0,5 а.е.м. во всем рабочем диапазоне. Чувстви дицине, экологии и биотехнологии. Применение дан тельность прибора 50 пг по метил-стеарату в режиме ного метода, позволяет определить состав микробного непрерывного сканирования и 1 пг в режиме селектив сообщества не только качественно, но и количе ных ионов. Для анализа необходимо использовать ственно.

кварцевые капиллярные колонки, например НР-5ms, Работы по изучению микробных комплексов в ес длиной 25-30 м и внутренним диаметром 0,25 мм с тол тественных и антропогенно нарушенных почвах на щиной слоя неподвижной фазы 0,2 мкм. Хроматогра территории Дальневосточного региона немногочис БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, фирование проводили в режиме программирования sp. Из грамотрицательных аэробных бактерий домини руют представители родов Pseudomonas sp. и Sphin температуры от 130 до 320C со скоростью 5 град/мин.

gomonas sp., среди облигатных анаэробов – Bacteroides Температура инжектора – 280C, интерфейса 250C.

sp. и Butyrivibrio sp. Санитарно-опасные виды в почвах Результаты исследования и их обсуждение города не обнаружены.

Методом газовой хроматографии – масс-спектро- В сообществе бактерий городских почв всех функ метрии определена общая численность микроорганиз- циональных зон в значительном количестве присут мов в почвах города. Выявлено изменение общей ствуют представители рода Rhodococcus (4-7106 кл/г).

численности микроорганизмов в почвах с разным Основу видового разнообразия бактерий составляют уровнем загрязнения. В почвах промышленной зоны с виды, численность которых имеет значения более высоким, опасным уровнем загрязнения (Zc32) общая 3106 кл/г. К ним относятся представители разных численность микроорганизмов сокращалась в 2-4 раза, функциональных групп: в почвах рекреационной зоны что объясняется ухудшением физико-химических по- – Butyrivibrio 1-2-13, Propionibacterium jensenii, P.

казателей и увеличением степени загрязнения почв тя- freudenreichii, Rhodococcus equi, R. terrae, Streptomyces желыми металлами и полициклическими Nocardiopsis;

селитебно-транспортной зоны – Aceto ароматическими углеводородами. Минимальные bacter sp., Aeromonas hydrophila, Propionibacterium значения общей численности микроорганизмов от- jensenii, Pseudomonas fluorescens, Rhodococcus equi, R.

мечены в зоне воздействия ТЭЦ (13,1106), что в два terrae, Streptomyces-Nocardiopsis;

промышленной зоны раза ниже, чем в почвах фоновой территории. Низкая – Propionibacterium jensenii, Rhodococcus equi, R. terrae, численность микроорганизмов обусловлена отсут- Ruminococcus sp., Sphingomonas capsulate.

ствием древесной растительности в зоне действия ТЭЦ Выявлены особенности в таксономическом разно и высокой нагрузкой техногенного воздействия. образии бактерий в городских почвах в зависимости от В почвах рекреационной зоны показатель числен- степени загрязнения. Только в почвах селитебно-транс ности незначительно отличался от фоновой почвы. В портной зоны обнаружена высокая концентрация My формировании сообщества микроорганизмов этих cobacterium sp., что свидетельствует о присутствии почв определяющую роль играла растительность пар- углеводородного загрязнения (высокая транспортная ков, обеспечивающая оптимальный биохимический нагрузка). Представители этого рода обладают гидро режим почв и снижающая техногенную нагрузку. фобной поверхностью за счет присутствия миколовых Максимальная численность микроорганизмов вы- кислот и способны использовать гидрофобные углево явлена в почвах селитебно-транспортной зоны дороды в своем метаболизме [11]. О высокой степени (48,1106) со средним уровнем загрязнения (Zc 16-32) загрязнения продуктами сгорания топлива в промыш тяжелыми металлами, что обусловлено влиянием бы- ленной зоне свидетельствует существенное увеличе товой и хозяйственной деятельности человека. По сте- ние численности таких бактерий, как Ruminococcus sp.

пени убывания средних значений численности (в 10 раз выше, чем в фоновой почве) и Propionibac микроорганизмов построен следующий ранжирован- terium freudenreichii. Это анаэробные виды бактерий, ный ряд по функциональным зонам города (КОЕ/г): се- способные к переработке природных полимерных уг литебно-транспортная (48,1106) фон (29,8106) леводов (целлюлозы) и сложных органических соеди рекреационная (25,2106) промышленная (13,1106). нений, таких как гуминовые кислоты, особенно это Численность микроорганизмов, относительно характерно для последнего вида [13]. В промышленной фона, увеличивалась в селитебно-транспортной зоне в зоне отмечено превышение численности Sphingomonas 1,6 раза, тогда как в промышленной зоне произошло capsulata, относительно фона в 7 раз. Этот вид осу сокращение этого показателя в 2,3 раза. ществляет минерализацию более простых органиче Таким образом, на основании средних значений ских соединений, оставшихся после ферментативного численности микроорганизмов установлено, что в поч- гидролиза сложных органических соединений анаэроб вах со средним уровнем загрязнения (Zc 16-32) про- ными видами.

исходило увеличение численности микроорганизмов, Таким образом, методом газовой хроматографии – а в почвах с высоким, опасным уровнем загрязнения масс-спектрометрии изучена общая численность поч (Zc32) наблюдали сокращение данного показателя. венных микроорганизмов. Установлено, что в почвах Методом газовой хроматографии – масс-спектро- со средним уровнем загрязнения (Zc 16-32) происхо метрии определен видовой состав бактериального со- дило увеличение численности микроорганизмов;

в общества почв г. Благовещенска. Выделено 44 вида почвах с высоким, опасным уровнем загрязнения бактерий, принадлежащих к 32 родам. На основании (Zc32) наблюдали сокращение данного показателя.

этого составлен общий список видов (табл.). В составе Изучен состав бактериального сообщества в почвах г.

микробного сообщества преобладают грамположи- Благовещенска, реконструированный по микробным тельные бактерии – 57% от общего числа видов, на маркерам. Выделено 44 вида бактерий, принадлежа долю грамотрицательных приходится 43%. щих к 32 родам, составлен общий список видов. Сани Среди грамположительных бактерий распростра- тарно-опасных видов бактерий в городских почвах не нены аэробы – Bacillus sp., Eubacterium sp., Propioni- обнаружено. Выявлены некоторые особенности в так bacterium sp., Rhodococcus sp., а также анаэробы – сономическом разнообразии бактерий в городских поч Clostridium pasteurianum, С. perfringens, Ruminococcus вах в зависимости от степени загрязнения. Применение БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, метода газовой хроматографии – масс-спектрометрии довой) состав, что открывает возможность изучения дает представление о количественном содержании различных аспектов функционирования почвенного микроорганизмов, позволяет определить родовой (ви- микробного сообщества.

Таблица Видовой состав бактериального сообщества почв г. Благовещенска Функциональные зоны Фоновая Селитебно Микроорганизмы, кл/г106 Рекреационная Промышленная территория транспортная т.11 т.14 т.9 т.12 т. 2,28 2, Acetobacter sp. 1,50 0,86 1,14 0, Acetobacterium sp. 0,04 0,27 0,08 0,36 0,02 0, Actinomadura roseola 0,08 0,31 0,00 0,07 0,14 0, Aeromonas hydrophila 0,75 1,44 0,00 0,30 1, 2, 0,66 0,94 1,09 0,70 0,02 0, Agrobacterium radiobacter Arthrobacter sp. 1,48 1,51 1,24 1,15 0, 2, Bacillus subtilis 0,37 0,58 0,30 0,56 0,46 0, Bacillus sp. 0,29 0,23 0,40 0,68 0,35 0, Bacteroides hypermegas 0,04 0,08 0,02 0,20 0,07 0, Bacteroides ruminicola 0,19 0,29 0,09 1,01 0,26 0, Bifidobacterium sp. 0,09 0,15 0,07 0,05 0,00 0, 1, Butyrivibrio 1-4-11 0,02 0,00 0,00 0,38 0, Butyrivibrio 1-2-13 0, 1,91 2,67 1,24 1,19 2, 1, Butyrivibrio 7S-14-3 0,31 0,43 0,01 0,37 0, Caulobacter sp. 0,60 0,58 0,57 0,93 1,13 0, Clostridium sp. 0,00 0,00 0,00 0,00 0,09 0, C.pasteurianum 0,06 0,05 0,26 0,00 0,37 0, C.perfringens 0,03 0,06 0,01 0,28 0,13 0, Corynebacterium sp. 0,19 0,51 0,34 0,06 0,10 0, Cytophaga sp. 0,15 0,18 0,05 0,62 0,15 0, Desulfovibrio sp. 0,65 0,11 0,22 0,79 0,40 0, Eubacterium lentum 0,29 0,36 0,12 0,57 0,24 0, Eubacterium sp. 0,00 0,00 0,01 0,37 0,00 0, Methanococcus sp. 0,06 0,05 0,26 0,00 0,37 0, 1, Mycobacterium sp. 0,00 0,00 0,00 0,00 0, Nocardia carnea 0,16 0,17 0,14 0,19 0,00 0, Nocardiopsis sp. 0,38 0,25 0,23 1,23 0,29 0, Ochrobactrum sp. 0,70 0,96 0,45 2,12 0,47 0, Propionibacterium jensenii 1,40 2,81 0,98 0, 3,79 1, P. freudenreichii 0, 1,39 2,64 1,76 1,55 6, Propionibacterium sp. 0,42 0,94 0,82 0,31 0,51 0, 4, Pseudomonas fluorescens 1,06 1,32 0,35 0,74 0, P.putida 0,72 0,94 0,29 1,79 0,42 0, P. vesicularis 0,19 0,48 0,11 0,89 0,20 0, Pseudonocardia sp. 0,45 0,70 0,30 0,58 0,30 0, 6,06 7,40 6,05 5,36 4, Rhodococcus equi 0, Rhodococcus terrae 2,21 3,27 3,60 3,50 1,38 3, Riemirella sp. 0,24 0,31 0,08 0,94 0,26 0, Ruminococcus sp. 1,12 0,60 0,53 0,22 0, 11, Sphingobacterium spiritovorum 0,33 0,60 0,21 0,63 0,21 0, Sphingomonas adgesiva 0,48 0,72 0,27 1,10 0,44 0, Sphingomonas capsulata 0,37 0,59 0,17 1,01 0, 2, 1,45 2,59 1,32 3,18 1, Streptomyces-Nocardiopsis 0, Xanthomonas sp. 0,43 0,53 0,20 1,04 0,53 0, Авторы выражают искреннюю благодарность Работа выполнена при финансовой поддержке Н.В.Верховцевой и сотрудникам кафедры агрохимии и грантов РФФИ (11-04-90733 моб_ст;

12-05- биохимии растений МГУ им. Ломоносова за помощь в МОЛ_А);

частично гранта Президиума ДВО РАН (13 определении микробного сообщества методом газовой III-В-06-110).

хроматографии – масс-спектрометрии.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, bacteria // Appl. Environ. Microbiol. 1998. Vol.64, №11.

ЛИТЕРАТУРА Р.4507–4512.

1. Артамонова В.С. Микробиологические особен ности антропогенно преобразованных почв Западной REFERENCES Сибири. Новосибирск: СО РАН, 2002. 225 с.

1. Artamonova V.S. Mikrobiologicheskie osobennosti 2. Верховцева Н.В., Осипов Г.А. Метод газовой хро antropogenno preobrazovannykh pochv Zapadnoy Sibiri матографии-масс-спектрометрии в изучении микроб [Microbiology of anthropogenically transformed soils of ных сообществ почв агроценоза // Пробл. агрохим. и Western Siberia]. Novosibirsk: SB RAS;

2002.

экол. 2008. №1. С.51–54.

2. Verkhovtseva N.V., Osipov G.A. Problemy 3. Егорова Л.Н. Почвенные грибы Дальнего Вос agrokhimii i ekologii 2008;

1:51–54.

тока: гифомицеты. Л.: Наука, 1986. 192 с.

3. Egorova L.N. Pochvennye griby Dal'nego Vostoka:

4. Егорова Л.Н., Ковалева Г.В. Структура сообществ gifomicety [Soil fungi of the Far East: Hyphomycetes].

микромицетов в естественных и антропогенно нару Leningrad: Nauka;

1986.

шенных бурых лесных почвах полуострова Муравьева 4. Egorova L.N., Kovalev G.V. Micologiya i fitopa Амурского (Южное Приморье) // Микология и tologiya 2011;

45(2):125–133.

фитопатология. 2011. Т.45, вып.2. С.125–133.

5. Kotel'nikova I.M., Sergeeva A.G., Kuimova N.G.

5. Котельникова И.М., Сергеева А.Г., Куимова Н.Г.

Ekologiya i promyshlennost' Rossii 2013;

4:44–50.

Полициклические ароматические углеводороды в 6. Kuimova N.G., Shumilova L.P., Pavlova L.M. Vest снежном покрове и почвах г. Благовещенска // Экол. и nik Severo-Vostochnogo nauchnogo tsentra Dal'nevos промышл. России. 2013. №4. С.44–50.

tochnogo otdeleniya RAN 2012;

1:102–107.

6. Куимова Н.Г., Шумилова Л.П., Павлова Л.М. Фи 7. Kuimova N.G., Sergeeva A.G., Shumilova L.P., тотоксичность почв и микроскопических грибов как Pavlova L.M., Borisova I.G. Geoekologiya 2012;

5:422– показатель загрязнения экосистем тяжелыми метал- 435.

лами // Вестн. Северо-Вост. науч. центра ДВО РАН. 8. Lysak L.V. Bakterial'nye soobshchestva gorodskikh 2012. №1. С.102–107. pochv: avtoreferat dissertatsii doktora biologicheskikh 7. Эколого-геохимическая оценка аэротехногенного nauk [Bacterial associations of urban soils: abstract of the загрязнения урбанизированной территории по состоя- sis…doctor of biological sciences]. Moscow;

2010.

нию снежного покрова / Н.Г.Куимова [и др.] // Геоэко- 9. Osipov G.A. Patent 2086642 RU. Sposob oprede логия. 2012. №5. С.422–435. leniya rodovogo (vidovogo) sostava assotsiatsii mikroor 8. Лысак Л.В. Бактериальные сообщества город- ganizmov (Patent 2086642 RU. The method for ских почв: автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2010. determining the genera (species) of the association of mi 46 с. croorganisms);

published 10.08.1997.

9. Пат. 2086642 RU. Способ определения родового 10. Dobrovolskiy G.V., editor. Pochva, gorod, ecologia (видового) состава ассоциации микроорганизмов / [Soil, a city, ecology]. Moscow;

1997.

Г.А.Осипов;

опубл. 10.08.1997. 11. Lengeler J.W., Drews G., Schlegel H.G., editors.

10. Почва, город, экология / под ред. Г.В.Доброволь- Sovremennaiya microbiologia. Procarioty [Biology of the ского. М.: Фонд «За экологическую грамотность», Prokaryotes]. Moscow: Mir;

2005.

1997. 320 с. 12. Shumilova L.P. Otsenka ekologicheskogo sostoy 11. Современная микробиология. Прокариоты: в 2- aniya pochv i vozdushnoy sredy goroda Blagoveshchenska х т. / под ред. Й.Ленгелера, Г.Древса, Г.Шлегеля. М.: [The assessment of the environmental state of soils and the Мир, 2005. Т.1,2. 1152 с. air of Blagoveshchensk: abstract of thesis…candidate of 12. Шумилова Л.П. Оценка экологического состоя- biological sciences]. Vladivostok;

2012.

ния почв и воздушной среды г. Благовещенска: авто- 13. Benz M., Schink B., Brune A. Humic acid reduction реф. дис. … канд. биол. наук. Владивосток, 2012. 20 с.

by Propionibacterium freudenreichii and other fermenting 13. Benz M., Schink B., Brune A. Humic acid reduction bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 1998;

11(64):4507– by Propionibacterium freudenreichii and other fermenting 4512.

Поступила 06.08. Контактная информация Людмила Павловна Шумилова, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории биогеохимии, Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения РАН, 675000, г. Благовещенск, пер. Релочный, 1.

E-mail: Shumilova.85@mail.ru Сorrespondence should be addressed to Lyudmila P. Shumilova, PhD, Junior staff scientist of Laboratory of Biogeochemistry, Institute of Geology and Nature Management of Far Eastern Branch RAS, 1 Relochniy Lane, Blagoveshchensk, 675000, Russian Federation.

E-mail: Shumilova.85@mail.ru БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, УДК 616.379-008.64(470.62) РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ САХАРНОГО ДИАБЕТА ПЕРВОГО И ВТОРОГО ТИПОВ В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ Л.А.Басинская1, Е.Н.Комаровских2, С.Н.Сахнов1, А.Г.Заболотний Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ, 350000, г. Краснодар, ул. Седина, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, РЕЗЮМЕ care institutions from 2007 till 2012. It was found out that the number of patients with diabetes in Krasnodar Цель работы изучить динамику распростра region as well as in Russia in general is constantly in ненности сахарного диабета 1 и 2 типов среди сель creasing. If a current growth rate of diabetes morbidity ского и городского населения Краснодарского края, persists, then by 2025 the number of patients with this сравнить полученные данные со средними показа pathology in Krasnodar region will have exceeded телями по России, выработать рекомендации по thousand people. The statistics and the real figures of снижению распространенности сахарного диабета prevalence and incidence of 2 type diabetes differ in 2 на территории Краснодарского края. В работе про 3 times. The diabetic retinopathy has unequal preva анализированы статистические данные годовых от lence on the territory of Krasnodar region. Higher rates четов лечебно-профилактических учреждений с were recorded in rural areas, which demands appro 2007 по 2012 гг. Установлено, что число больных са priate measures. It is necessary to carry out mass харным диабетом в Краснодарском крае, как и в screening examinations of the population of Krasnodar России в целом, постоянно увеличивается. При со territory, especially in rural areas for early diagnosis of хранении текущих темпов роста заболеваемости са 2 type diabetes and prevention of its complications.

харным диабетом, к 2025 году число больных Key words: diabetes, prevalence, diabetic retinopathy, данной патологией в Краснодарском крае превысит Krasnodar region.

310 тыс. человек. Статистические данные и реаль Сахарный диабет (СД) во всем мире признан ные цифры распространенности и заболеваемости острейшей медико-социальной проблемой, комплекс сахарным диабетом 2 типа отличаются в 2-3 раза.

ное решение которой невозможно без государственной Диабетическая ретинопатия имеет неравномерную поддержки. СД сопровождается развитием тяжелых распространенность по территории Краснодар осложнений (инфаркт миокарда, инсульт, почечная не ского края. Более высокие показатели зафиксиро достаточность, диабетическая ретинопатия и др.), при ваны в сельской местности, что требует принятия водящих к инвалидизации трудоспособного населения.

соответствующих мер. Для ранней диагностики са Согласно данным Международной диабетической харного диабета 2 типа и профилактики его ослож федерации – IDF (The International Diabetes Federation), нений необходимо проведение массовых число больных СД среди взрослого населения (20- скрининговых обследований населения.

Ключевые слова: сахарный диабет, распростра- лет) в мире к 2030 году составит 439 млн. В США в ненность, диабетическая ретинопатия, Краснодар- 2011 г., по расчетам национального диабетического ин ский край. формационного центра NDIC (National Diabetes Infor mation Clearinghouse), СД страдает 25,8 млн человек, SUMMARY что составляет 8,3% населения страны, при этом офи THE PREVALENCE OF DIABETES OF FIRST циально зарегистрировано только 18,8 млн больных AND SECOND TYPES IN KRASNODAR REGION СД (6,05% населения), а у 7 млн человек (2,25% насе ления) заболевание еще не выявлено [9]. Число заре L.A.Basinskaya1, E.N.Komarovskikh2, S.N.Sakhnov1, гистрированных больных СД в России на 01.01.2010 г.

A.G.Zabolotniy составляет 3163,3 тыс. человек (2,21% населения) и, Kuban State Medical University, 4 Sedina Str., согласно прогнозу, за ближайшие два десятилетия Krasnodar, 350000, Russian Federation будет зарегистрировано 5,81 млн больных, при этом Krasnoyarsk State Medical University, 1 Partizana такое же число больных не будет выявлено. Фактиче Zheleznyaka Str., Krasnoyarsk, ская распространенность осложнений СД превышает 660022, Russian Federation регистрируемую, и у 40-55% больных они не вы являются [4].

The purpose of the research is to study the dynamics В Краснодарском крае более 132 тыс. пациентов с of prevalence of diabetes of the first and second types диагнозом СД, только в городе Краснодаре их более among villagers and citizens of Krasnodar region, to тыс. Ежегодно количество пациентов увеличивается на compare the obtained data with average values for Rus- 4-5 тыс. человек, причем истинное число больных в 2 sia and to work out recommendations for reducing the 3 раза больше.

prevalence of diabetes in Krasnodar region. This paper В связи с этим подчеркивается, что до сих пор пер analyzes the statistics of the annual reports of health воочередной медицинской задачей является ранняя ди БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, агностика СД 2 типа [2, 7]. Число лиц с недиагности- 100 тыс. населения. В городе Краснодаре распростра рованным диабетом может в 2-5 раз превышать коли- ненность больных СД составляет 129,1 на 100 тыс. на чество зарегистрированных случаев [1, 6]. селения.

Цель работы – изучить динамику распространенно- Наибольшая распространенность СД 2 типа от сти СД 1 и 2 типов среди сельского и городского насе- мечена в городе Краснодаре – 3093,7 на 100 тыс. насе ления Краснодарского края, сравнить полученные ления, что более чем на 40% превышает показатели в данные со средними показателями по России, вырабо- сельской местности и городах областного подчинения, тать рекомендации по снижению распространенности где эти цифры между собой отличаются незначительно СД на территории Краснодарского края. – 2004,0 и 2125,0 на 100 тыс. населения, соответ ственно (рис. 2).

Материалы и методы исследования В работе проанализированы статистические данные годовых отчетов лечебно-профилактических учрежде ний, предоставленные в Краснодарский медицинский информационно-аналитический центр. Были изучены отчеты с 2007 по 2012 гг. включительно, в которых представлена информация по 49 субъектам Краснодар ского края. Исходные данные представлены в виде электронных таблиц, статистическая обработка и рас чет показателей были произведены с использованием программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение Рис. 2. Распространенность СД 1 и 2 типов в разных За последние 5 лет (с 2008 по 2012 гг.) число боль- территориях Краснодарского края (в абс. значениях).


ных СД в Краснодарском крае ежегодно увеличивается При сохранении текущих темпов роста заболевае в среднем на 10%, что в относительном выражении мости СД в Краснодарском крае, число больных дан равняется 184 больным на 100 тыс. населения, а в аб ной патологией к 2025 году превысит 310 тыс. человек, солютном – 10500 человек в год. Всего с 2007 по что составит более 5% населения края. Согласно дан гг. число зарегистрированных пациентов с СД увеличи ным статистики на конец 2012 года, в Краснодарском лось на 58,7% (с 1566 до 2485 на 100 тыс. населения).

крае СД поражено 2,5% населения, в развитых евро В абсолютных цифрах число больных возросло на пейских странах этот показатель находится на уровне 52597 человек. При этом распространенность СД 5-6%. По данным проведенного исследования населе типа увеличилась на 32,7%, в то время как число заре ния в Нижегородской, Ростовской, Свердловской и Тю гистрированных случаев СД 2 типа – на 61,1% (рис. 1).

менской областях распространенность СД 2 типа в 2- раза превышала регистрируемую по обращаемости [5].

Скорее всего, указанное несовпадение реальных и офи циально зарегистрированных данных заключается в том, что СД 2 типа диагностируется через определен ное время (даже по прошествии нескольких лет) после действительной манифестации заболевания, что объ ясняется его латентным течением в начальной стадии.

Одним из тяжелых и широко распространенных осложнений СД является диабетическая ретинопатия, которая является одним из самых распространенных и серьезных сосудистых осложнений диабета и занимает одно из первых мест среди причин, приводящих к пол ной потере зрения [3, 8, 10]. Согласно исследованиям, Рис. 1. Динамика распространенности СД в Крас у больных СД 1 типа детей диабетическая ретинопатия нодарском крае за период 2007-2012 гг. (число случаев своевременно не выявляется в 55,1%, у подростков – в на 100 тыс. населения).

46,3% и у взрослых – в 7,0% случаев. У взрослых па Краснодарский край относится к сельскохозяй- циентов с СД 2 типа выявлена похожая ситуация – ственным регионам России. Специфика сельской число больных диабетической ретинопатией превы жизни накладывает свой отпечаток и на выявление СД шает число зарегистрированных на 46,3%. Эти боль на ранних стадиях заболевания. Согласно статистиче- ные были выявлены при скрининговых обследованиях ским данным на 1 января 2012 года распространен- и не получали никакого лечения по поводу диабетиче ность СД в Краснодарском крае была представлена ской ретинопатии [4].

следующим образом: СД 1 типа наиболее распростра- Распространенность диабетической ретинопатии нен среди жителей городов областного подчинения и среди городского и сельского населения Краснодар составляет 246,3 на 100 тыс. населения, на втором ского края значительно различается. Так, в среднем за месте показатели сельской местности, равные 162,2 на БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, шесть лет, с 2007 по 2012 гг. показатели составили 4. Эпидемиология сахарного диабета и прогноз его 237,6 и 491,0 на 100 тыс. соответствующего населения распространенности в Российской Федерации / (рис. 3). Ю.И.Сунцов [и др.] // Сахарный диабет. 2011. №1.

Рис. 3. Распространенность диабетической ретино- С.15–18.

5. Результаты скрининга осложнений сахарного диабета в Тюменской области / Л.А.Суплотова [и др.] // Сахарный диабет. 2005. №2. С.10–13.

6. Risk scores for type 2 diabetes can be applied in some populations but not all / C.Glmer [et. al.] // Diabetes Care. 2006. Vol.29, №2. P.410–441.

7. King H., Aubert R.E., Herman W.H. Global burden of diabetes, 1995-2025: prevalence, numerical estimates, and projections // Diabetes Care. 1998. Vol.21, №9.

P.1414–1431.

8. The prevalence of and factors associated with dia betic retinopathy in the Australian population / R.J.Tapp [et. al.] // Diabetes Care. 2003. Vol.26, №6. Р.17311737.

9. UK Prospektive Diabetes Study (UKPDS) Group:

Tight blood pressure control and risk of macrovascular and патии (ДР) среди городского и сельского населения microvascular complications in type 2 diabetes (UKPDS (число случаев на 100 тыс. соответствующего населе- 38) // BMJ. 1998. Vol.317, №7160. P.703–713.

ния). 10. U.S. Department of Health and Human Services.

National Diabetes Information Clearinghouse (NDIC). Na Мы связываем более высокую распространенность tional Diabetes Statistics, 2011. URL: http://www.dia диабетической ретинопатии среди сельского населения betes.niddk.nih.gov/ с более поздней выявляемостью больных СД 2 типа, 11. Wilczyski M., Dziegielewski K. Evaluation of когда у части пациентов уже имеются осложнения.

state of the organ of sight in patients with diabetes type II Выводы // Klin. Oczna. 2005. Vol.107, №10-12. P.672–674.

12. Prevalence of diabetic retinopathy in rural China:

1. Число больных СД в Краснодарском крае, как и the Handan Eye Study / F.H.Wang [et. al.] // Ophthalmol в России в целом, постоянно увеличивается. Основной ogy. 2009. Vol.116, №3. Р.461467.

прирост происходит за счет СД 2 типа. Распространен ность СД 1 типа также увеличивается. При сохранении REFERENCES текущих темпов роста заболеваемости СД, к 2025 году 1. Dedov I.I. Sakharni diabet 1998;

1:7–18.

число больных данной патологией в Краснодарском 2. Karpova I.A., Zalevskaya A.G. Sakharni diabet крае превысит 310 тыс. человек.

2001;

4:2–6.

2. Статистические данные и реальные цифры рас 3. Milen'kaya T.M., Bessmertnaya E.G., Aleksandrova пространенности и заболеваемости СД 2 типа отли V.K., Smirnova N.B., Andrianova T.A. Sakharni diabet чаются в 2-3 раза. Для ранней диагностики СД 2 типа 2005;

3:18–20.

необходимо проводить массовые скрининговые обсле 4. Suntsov Yu.I., Bolotskaya L.L., Maslova O.V., Kaza дования населения.

kov I.V. Sakharni diabet 2011;

1:15–18.

3. Диабетическая ретинопатия имеет неодинаковую 5. Suplotova L.A., Suntsov Yu.I., Kretinina L.N., распространенность по территории Краснодарского Bel'chikova L.N., Rozhnova N.A. Sakharni diabet 2005;

края. Более высокие показатели зафиксированы в сель 2:10–13.

ской местности, что требует принятия соответствую 6. Glmer C., Vistisen D., Borch-Johnsen K., Colagiuri щих мер.

S. Risk scores for type 2 diabetes can be applied in some 4. Для ранней диагностики СД и профилактики его populations but not all. Diabetes Care 2006;

29(2):410 осложнений необходимо создание специализирован 441.

ных диабетических центров, которые будут проводить 7. King H., Aubert R.E., Herman W.H. Global burden скрининговые обследования населения и рациональ of diabetes, 1995-2025: prevalence, numerical estimates, ное лечение страдающих СД.

and projections. Diabetes Care 1998;

21(9):1414–1431.

ЛИТЕРАТУРА 8. Tapp R.J., Shaw J.E., Harper C.A., de Courten M.P., Balkau B., McCarty D.J., Taylor H.R., Welborn T.A., Zim 1. Дедов И.И. Сахарный диабет в Российской Фе met P.Z. The prevalence of and factors associated with di дерации: проблемы и пути решения // Сахарный диа abetic retinopathy in the Australian population. Diabetes бет. 1998. №1. С.7–18.

Care 2003;

26(6):17311737.

2. Карпова И.А., Залевская А.Г. Программа скри 9. UK Prospektive Diabetes Study (UKPDS) Group:

нинга сахарного диабета 2 типа в Санкт-Петербурге // Tight blood pressure control and risk of macrovascular and Сахарный диабет. 2001. №4. С.2–6.

microvascular complications in type 2 diabetes (UKPDS 3. Диабетическая ретинопатия / Т.М.Миленькая [и 38). BMJ 1998;

317(7160):703–713.

др.] // Сахарный диабет. 2005. №3. С.18–20.

БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, Klin. Oczna 2005;

107(10-12):672–674.

10. U.S. Department of Health and Human Services.

National Diabetes Information Clearinghouse (NDIC). Na- 12. Wang F.H., Liang Y.B., Zhang F., Wang J.J., Wei tional Diabetes Statistics. 2011. Available at: www.dia- W.B., Tao QS, Sun LP, Friedman DS, Wang NL, Wong TY.

betes.niddk.nih.gov/ Prevalence of diabetic retinopathy in rural China: the Han dan Eye Study. Ophthalmology 2009;

116(3):461467.

11. Wilczyski M., Dziegielewski K. Evaluation of state of the organ of sight in patients with diabetes type II.

Поступила 10.10. Контактная информация Лариса Анатольевна Басинская, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры глазных болезней, Кубанский государственный медицинский университет, 350000, г. Краснодар, ул. Седина, 4.

E-mail: L@l79.ru Сorrespondence should be addressed to Larisa A. Basinskaya, MD, PhD, Assistant of Department of Ophthalmology, Kuban State Medical University, 4 Sedina Str., Krasnodar, 350000, Russian Federation E-mail: L@l79.ru БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, ОБЗОРЫ УДК 618.36:577.115.3:577.352. ТРАНСПОРТ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) И.В.Довжикова, М.Т.Луценко Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения РАМН, 675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, Docosahexaenoic and arachidonic acids are ex РЕЗЮМЕ tremely important for the normal fetus growth during Докозагексаеновая и арахидоновая кислоты pregnancy. As they cannot be synthesized by a fetus and чрезвычайно важны для нормального развития placenta, the fetus gets them from mother’s blood плода во время беременности. Поскольку они не through placenta transportation. The literature review могут быть синтезированы плодом и плацентой, то deals with the mechanism of long-chained fatty acids обеспечение ими происходит путем транспорта transportation mechanism which occurs in two ways:

через плаценту из материнской крови. В обзоре ли passive diffusion through the membrane and trans тературы рассмотрен механизм поступления длин portation with the special proteins. The latter are pre ноцепочечных жирных кислот, происходящий по sented by FABPpm/GOT2, FABP, FATP, caveolin-1 and двум путям: пассивная диффузия через мембрану и FAT/CD36. A big part of the article is devoted to the транспорт с помощью специальных белков. К по features of fatty acids transportation at pregnancy. It следним относятся FABPpm/GOT2, FABP, FATP, ка includes three stages: dissociation with the protein com веолин-1 и FAT/CD36. Большой раздел статьи plex, transportation through plasmatic membrane and посвящен особенностям поставки жирных кислот their binding with intracellular proteins. pFABPpm lo при беременности. Он включает в себя три этапа:


calized on the plasmatic membrane of the maternal side диссоциация с белковым комплексом, транспорт of placenta, FATP-1 and FATP-4 play an important role через плазматическую мембрану и связывание их с in the selective transportation of docosahexaenoic and внутриклеточными белками. Важную роль в изби arachidonic acids. FABP directs fatty acids into differ рательности поступления докозагексаеновой и ара ent points inside syncytiotrophoblast or into umbilical хидоновой кислот играют: pFABPpm, cord plasma. The conclusion was made about the fact локализованный на плазматической мембране ма that the transportation of long-chained fatty acids to теринской стороны плаценты, FATP-1 и FATP-4.

the fetus is the result of a number of processes which FABP направляют жирные кислоты в различные occur in a mother and in a fetoplacental complex.

точки внутри синцитиотрофобласта или в плазму Key words: fatty acid, transport proteins, placenta.

пуповины. Сделан вывод, что поступление длинно цепочечных жирных кислот к плоду является ре- Длинноцепочечные жирные кислоты (ДЦЖК – зультатом комбинированных процессов, LCFA) являются эффективным источником для генери протекающих у матери и в фетоплацентарном ком- рирования АТФ посредством -окисления в митохонд риях и пероксисомах. Возможность организма запасать плексе.

Ключевые слова: жирные кислоты, транспортные таким образом энергию в виде триглицеридов – важ белки, плацента. ный элемент адаптации. Кроме того, жирные кислоты являются предшественниками для биосинтеза липидов SUMMARY мембраны. Композиция ацильной цепи этих липидов MEMBRANE FATTY ACIDS обусловливает общую структуру и функции мембраны, TRANSPORT (REVIEW) поэтому они влияют на вещества, поступающие в клетки, и жизненно необходимы для создания новых I.V.Dovzhikova, M.T.Lutsenko тканей. Жирные кислоты являются также прекурсо Far Eastern Scientific Center of Physiology and рами для липид-сигнализирующих молекул и служат в Pathology of Respiration of Siberian Branch RAMS, качестве лигандов для факторов транскрипции, кото 22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000, рые управляют метаболической экспрессией гена в Russian Federation БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, клетке [53]. В транспорт жирных кислот, по мнению ряда авто Среди различных биофакторов системы мать-пла- ров [21, 60], вовлечены кавеолы. Последние представ цента-плод длинноцепочечные полиненасыщенные ляют собой небольшие вогнутые участки мембраны, жирные кислоты имеют большое значение для разви- содержащие большое количество липидных рафтов тия и течения беременности [18]. Особое внимание ис- [40]. Гипотеза основывается на ряде фактов. Установ следователей уделяется изучению докозагексаеновой лено, что белок кавеолин-1, локализованный в кавео (ДГК – DHA) и арахидоновой (АК – AHA) кислот, лах, связывается с жирными кислотами с большой ввиду их особой ценности для развивающегося плода. активностью [64]. Обнаружены мутации, при которой Они являются метаболитами -линолевой и линолевой кавеолин-1 не образуется, в таких случаях отмечается кислот, соответственно [59]. ДГК необходима для отсутствие транспорта жирных кислот. Эксперименты роста и развития мозга и сетчатки плода [29, 34]: она с использованием флуоресценции и электронной мик составляет около 60% жирных кислот, находящихся в роскопии позволили прийти к выводу, что кавеолы мозговой ткани. Самой высокой концентрации докоза- могут косвенно регулировать транспорт жирных кис гексаеновая кислота достигают в сером веществе лот в качестве резервуара липидных рафтов [21].

мозга, особенно в мембранах синапсов нейронов [7]. Механизм транспорта с использованием Она же является сильным активатором ретиноидных специальных белков рецепторов Х, которые важны для развития эмбриона В последние годы приложены огромные усилия для и для регулирования липидного гомеостаза [47]. АК идентификации и клонирования белков, участвующих служит основным субстратом для циклооксигеназы и в транспорте жирных кислот. К ним относят: трансло липооксигеназы, которые синтезируют простаглан казу жирных кислот (fatty acid translocase) – FAT/CD36, дины и эйкозаноиды. Эти вещества имеют разнообраз семейство белков, переносящих жирные кислоты (fatty ные биологические функции, участвующие в acid transport protein) – FATP, семейство белков, связы процессах клеточного роста и развития, а так же вос вающих жирные кислоты (fatty acid binding protein) – паления. Простагландин Е2, например, важен для нор FABP [21, 53, 60].

мального развития многих клеток и органов, особенно, Транслоказа – специальный мембранный белок, об центральной нервной системы, простагландин F2 яв легчающий перенос веществ через мембрану [15, 32].

ляется антагонистом прогестерона [13, 27, 33, 37, 44].

Молекулярная масса составляет 88кДа. Транслоказы в Механизм транспорта жирных кислот процессе взаимодействия с лигандом и переноса его Механизм поставки жирных кислот в клетку вклю- через мембрану претерпевают конформационные из чает в себя три этапа. Первый шаг – диссоциация жир- менения. Кинетически перенос веществ облегчённой ных кислот с белковым комплексом, второй – диффузией напоминает ферментативную реакцию.

транспорт через плазматическую мембрану, и третий – Скорость транспорта веществ в этом случае зависит не связывание их с внутриклеточными белками и/или эте- только от градиента концентраций переносимой кис рификация [21, 60]. лоты, но и от количества белков-переносчиков в мем Долгие годы продолжался значительный спор двух бране. FAT состоит из двух трансмембранных доменов противоположных точек зрения на транспорт жирных с короткими цитоплазматическими концами и большой кислот через плазматическую мембрану, в настоящее гликозилированной петлей, обращённой во внеклеточ время экспериментально подтверждено существование ное пространство. Транслоказа жирных кислот была обоих его путей. Это пассивный транспорт (passive flip- идентифицирована N.A.Abumrad и соавт. [2] при изуче flop), который происходит по градиенту концентрации нии жирнокислотного транспорта в адипоцитах. Белок [35, 36], и транспорт с помощью специальных белков связывает длинноцепочечные жирные кислоты с высо [17, 43]. Считают, что в обычных условиях транслока- ким сродством и переносит их через плазматические ция предпочтительно идет простой диффузией [21], а мембраны (так называемая FAT-катализируемая облег специальные белки используются, в основном, когда чённая диффузия). Аминокислотная последователь повышается необходимость в жирных кислотах. Под- ность белка гомологична белку CD36 [31], который робнее о механизме такого транспорта будет сказано является также рецептором липопротеинов. FAT пре ниже. имущественно располагается в липидных рафтах. Экс Растет число сообщений о том, что липидные прессия его мРНК имеет ткань-специфичное рафты (плоты) облегчают транспорт жирных кислот распределение и находится под метаболическим конт [21] (липидные рафты представляют собой плотноупа- ролем [1].

кованные участки мембраны, плавающие на поверхно- Совершенствование методов молекулярной биоло сти «жидкого фосфолипида» и имеющие особые гии позволило J.E.Schaffer, H.F.Lodish [54] успешно биофизические свойства [8, 51, 57].) К этому выводу идентифицировать новый белок, участвующий в транс пришли на основании следующих фактов. При разру- порте – FATP. Белки-переносчики жирных кислот FATP шении липидных рафтов детергентами значительно представляют собой интегральные мембранные белки.

снижается транспорт жирных кислот [49]. В липидных Молекулярная масса их составляет 15кДа. Специ рафтах обнаружена локализация белка – транслоказы альный анализ аминокислотной последовательности жирных кислот [50, 66]. FATP предсказал шесть потенциальных трансмембран БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, ных доменов [31]. В настоящее время установлено, что FABP-7;

M-FABP – периферическая нервная система FATP имеют консервативный домен (C-конец), обра- (myelin) – кодируется геном FABP-8, T-FABP – яички щённый в цитозоль и различные N-концы (на основа- (testis);

11-FABP – обнаружен у рыб;

12-FABP – менее нии чего их разделяют на группы) [23]. На изучен, выявлен в ретинобластоме и некоторых других сегодняшний день известно 6 изоформ этого семейства клеточных линиях [58].

[21, 60], имеющих четкое ткань-специфичное распре- При участии карнитина происходит перенос жир деление. Наиболее изучены FATP1 и FATP4 изоформы. ных кислот из цитозоля в митохондрии.

FATP1 – переносчик ДЦЖК, инсулинозависимый, об- Транспорт жирных кислот через плаценту наружен, в основном, в сердце и жировой ткани, отсут Материнские жирные кислоты переходят к плоду в ствует в печени. Экспрессия его гена регулируется виде комплексов с альбумином – свободные жирные TNF-, IL-1, эндотоксином [48]. FATP4 принимает уча кислоты или в форме триглицеридов (в составе липо стие в транспорте ДГК (в том числе и в плаценте), ин протеидов). Интактные (целые) триглицериды не сулиннезависим [39], он является единственным транспортируются через плаценту [62]. Следовательно, белком семейства, обнаруженным в энтероцитах.

они должны гидролизироваться в свободные жирные В настоящее время идет постоянная дискуссия, воз кислоты ферментом липазой, расположенной в мем никшая после обнаружения гомологичности аминокис бране микроворсинок плаценты. В плаценте обнару лотных последовательностей белков FATP жено несколько видов триглицерид-липаз [45, 65]. Эти длинноцепочечной КоА-синтазе жирных кислот. Су ферменты исследованы. Выявлено, что на их актив ществует три теории, касающиеся ацил-КоА-синтетаз ность влияют эстрогены, инсулин, кортизол, TNF-, IL ной активности белков FATP [21, 35, 60]. Первая – 6 [41, 46].

транспорт жирных кислот с помощью FATP позволяет Неэстерифицированные жирные кислоты попадают увеличить образование ацил-КоА, вторая – белки FATP в плаценту двумя способами [19, 43]. Первый – диф сами являются ацил-КоА-синтетазами. Согласно фузия по градиенту концентрации (passive flip-flop) третьей модели при действии FATP повышается вектор [36]. Этот градиент создается высокой концентрацией ациляции, то есть транспорт жирных кислот через ли фетального альбумина, и плод получает третью часть пидный бислой связан с эстерификацией [21]. Однако от всех свободных жирных кислот, связанных с альбу наиболее распространенной точкой зрения является мином матери [24]. Второй – с помощью специальных следующее – для перехода жирных кислот на другие белков, к которым относятся: FAT/CD36, FATP и FABP метаболические пути требуется активации их ацил [9, 15, 16, 19, 38, 41].

КоА при участии FATP [60].

Транспорт жирных кислот в плаценте имеет свои В семействе FABP можно отдельно выделить белок, особенности. Многие исследования [3, 5, 19, 24, 30, 42, расположенный на плазматической мембране – 55] показали, что существует разница между содержа FABPpm. P.D.Berk et al. [61] впервые идентифициро нием полиненасыщенных жирных кислот в плазме пе вали его на плазматической мембране гепатоцитов. Мо риферической крови матери и плазме пуповины. Так, лекулярная масса составляет 40кДа. Он имеет например, количество АК и ДГК в два раза выше в гидрофобный конец, погруженный в мембрану, и длин плазме пуповины (то есть, если у матери содержание ный хвост, обращённый во внеклеточное простран АК составляет 5% от общего числа жирных кислот, то ство. Этот белок имеет сходство по аминокислотной у плода – 10%). Концентрация линолевой кислоты, на последовательности с аспартат-аминотрансферазой оборот, в плазме матери выше, чем в плазме плода.

[31]. Остальные белки FABP – цитозольные.

Концентрация же эйкозопентаеновой кислоты у плода Как только свободные жирные кислоты попадают и матери примерно одинакова. Такое различие наблю на сторону мембраны, обращенную в цитозоль, они дается только в плаценте, в других органах подобная связываются и транспортируются белками FABP (или разница отсутствует. Также выявлено отличие концент с белком кавеолином-1) [60]. FABP являются членами рации полиненасыщенных жирных кислот в плазме ма семейства внутриклеточных липид-связывающих бел тери и их концентрации в межворсинчатом ков (iLBP) [28]. Они имеют широкую специфичность пространстве плаценты [4]. Наличие избирательности и способны связываться с (С16-С20) жирными кисло транспорта ДЦЖК над остальными кислотами вы тами, эйкозаноидами, желчными кислотами, отрица явлено в моделях клеточных культур (BeWo cells, тельными ионами и небольшими молекулами [58]. В human placental choriocarcinoma cell line) [10, 19, 63], настоящее время известно 12 изоформ, получивших а также при использовании модели двусторонней пер свое название по месту их выявления, а именно: L фузии через плаценту [25, 26] и с помощью стабиль FABP – печеночный (liver), кодируется геном FABP-1;

ных изотопов [42].

I-FABP – кишечный (intestinal), кодируется геном Поскольку способность плода синтезировать FABP-2;

H(C)-FABP – сердечный (heart/cardiac), коди ДЦЖК ограничена [14], а плацентарная ткань лишена руется геном FABP-3;

A-FABP – адипоцитарный (adi активности 6- и 5- дезатураз [14, 33] и, следова pose), кодируется геном FABP-4;

E-FABP – тельно, любая ДЦЖК должна быть поставлена от ма эпидермальный (epidermal), кодируется геном FABP-5;

тери, то для объяснения данной ситуации было IL-FABP – тонкокишечный (ileal), кодируется геном предложено несколько гипотез, которые на сегодняш FABP-6;

B-FABP – мозговой (brain), кодируется геном БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, ний день сводятся к следующему. Преимущественное [56] и/или ведут их к плоду. В плаценте обнаружены поступление ДЦЖК к плоду является результатом ком- изоформы: L-FABP, H-FABP, A-FABP, E-FABP [6, 41].

бинированных процессов, протекающих у матери и в Есть сведения о присутствии B-FABP. Экспрессия фетоплацентарном комплексе. Предполагается, что генов FABP-1, 3, 4, известных также как L-FABP, H(C) белки FAT/CD36, FATP, pFABPpm по отдельности или FABP и A-FABP в трофобласте повышается при гипо в тандеме могут участвовать в избирательном транс- ксии [6].

порте жирных кислот. Из семейства белков FABP в плаценте наиболее из Прежде всего, важную роль играет плацентарный учены изоформы H-FABP и L-FABP, их функция и ре FABPpm (pFABPpm/GOT2) [12]. Несмотря на анало- гуляция отличается от таковых в других органах [20, гичный размер и локализацию на мембране по ряду по- 43]. H-FABP связывает только ДЦЖК, тогда как L казателей он отличается от FABPpm других органов, FABP может связываться с различными веществами, например, у него другая аминокислотная последова- среди которых соли желчных кислот, гемм, пролифе тельность, величина изоэлектрической точки (pI), от- раторы пероксисом, селен, лизофосфатидная кислота, сутствует трансаминазная активность [19]. Было эйкозаноиды. На основании последнего было предпо установлено, что данный белок локализуется только на ложено, что L-FABP может принимать участие в син материнской стороне плаценты, в микроворсинках син- тезе эйкозаноидов в фетоплацентарной системе [19].

цитиотрофобласта [11]. Это было доказано при прове- Существует гипотеза, основанная на регуляции ра дении ряда экспериментов in vitro – pFABPpm боты FABP-1, 3, 4 HIF (индуцируемым при гипоксии преимущественно связывался с ДГК и АК, наимень- фактором), что данные белки участвуют в защите шая степень связывания была установлена с олеиновой плода от гипоксии [16].

кислотой [19]. На основании этих, а также других опы- FABP способны взаимодействовать с несколькими тов, предположено, что именно pFABPpm выступает в метаболическими процессами, в которых участвуют качестве регулятора избирательного транспорта мате- жирные кислоты: клеточный рост, клеточная система ринских жирных кислот [16]. передачи информации, регуляция генной экспрессии.

К следующему моменту, способствующему пре- Таким образом, цитоплазматические FABP могут отве имущественному поступлению ДЦЖК, относится от- чать за трансплазматическое перемещение свободных меченное в третьем триместре беременности жирных кислот к месту их этерификации, -окисления предпочтительное включение ДГК во фракцию тригли- или к плоду, минуя плацентарные мембраны [41].

церидов. Считают, что триглицериды могут играть Именно связавшись с FABP, жирные кислоты транс важную роль в плацентарном транспорте ДГК к плоду портируются в плазму пуповины.

[35]. Наличие избирательного транспорта жирных кис Транслоказа жирных кислот и FATP обнаружены на лот проверено различными методами: на моделях кле обеих сторонах плацентарного барьера, что, по мне- точных культур, при перфузии плаценты, нию исследователей, допускает двунаправленный продемонстрировано с помощью радиоизотопного ана поток всех жирных кислот (эссенциальных, полинена- лиза.

сыщенных и неэссенциальных) через плаценту, тогда Таким образом, за истекшее с момента обнаруже как ДЦЖК транспортируются в основном от матери к ния специальных транспортных белков время достиг плоду [15]. нуты существенные успехи. Высказано несколько Относительно белков FATP на сегодняшний день у подтвержденных экспериментами гипотез, объясняю некоторых исследователей имеются сомнения: непо- щих, за счет чего достигается преимущественное по нятно, функционируют ли они в плаценте как «истин- ступление ДЦЖК к плоду. Тем не менее, имеется еще ные» транспортеры или способствуют накоплению много вопросов. Так, например, остается ещё недоста жирных кислот [41]. Такие вопросы возникли из-за го- точно изученной точная роль мембраносвязанных мологичности этих протеинов ацилКоА-синтетазе и яв- транспортных белков (FAT/CD36, FATP, pFABPpm) в ляются продолжением дискуссии, о которой плаценте, непонятно, действуют ли они независимо упоминалось выше. В синцитиотрофобласте выявлены друг от друга. Много неясного в работе FATP – рабо изоформы FATP-1,3,4,6 [22, 39, 43, 52]. Наиболее из- тают ли они как «истинные» переносчики или осу учены изоформы FATP-1 и FATP-4 [9, 23]. Е.Larque et ществляют ацилКоА-синтетазную деятельность.

al. [43] установили, что они могут участвовать в изби ЛИТЕРАТУРА рательном транспорте ДГК и являются наиболее важ 1. Cloning of a rat adipocyte membrane protein impli ными для переноса ДГК к плоду. Экспрессия мРНК cated in binding or transport of long-chain fatty acids that этих белков в плацентарной ткани коррелирует с кон is induced during preadipocyte differentiation. Homology центрацией ДГК у матери и в пуповине [43]. Изо with human CD36 / N.A.Abumrad [et al.] // J. Biol. Chem.

формы FATP1 и FATP-4 могут регулироваться PPAR 1993. Vol.268, №24. P.17665–17668.

(peroxisome proliferator-activated receptor) [52].

2. Abumrad N.A., Park J.H., Park C.R. Permeation of Свободные жирные кислоты, попадая в цитозоль, long-chain fatty acid into adipocytes. Kinetics, specificity, связываются и транспортируются специальными бел and evidence for involvement of a membrane protein // J.

ками семейства FABP. FABP направляют жирные кис Biol. Chem. 1984. Vol.259, №14. P.8945–8953.

лоты в различные точки внутри синцитиотрофобласта БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск 50, 3. Biochemical EFA status of mothers and their P.548–557.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.