Биологические науки/10.Генетика и цитология

К.б.н. Селезнева Е.С., к.х.н. Белоусова З.П.

Самарский государственный университет, Россия

Экологическая опасность синтетических имидазолов и их строение

Повсеместное применение пестицидов в сельском хозяйстве привело к появлению сорных растений резистентных к их действию. Это обстоятельство стало причиной синтеза многих новых соединений, у которых могут быть побочные эффекты, например, мутагенное влияние, что представляет собой серьезную проблему для генофондов природных популяций, и, следовательно, такие вещества являются экологически опасными. Компьютерные программы, выявляющие некоторые биологические активности, при наличии определенных групп в органических веществах (Barrat, 2000), не учитывают роль положения химических групп в развитии биологического ответа. Мы проанализировали связь между строением некоторых производных имидазола и их генотоксичностью для Allium fistulosum.

Синтезировали следующие соединения: 4-(1Н-имидазол-1-илметил)фенол (I), 2-(1Н-имидазол-1-илметил)фенол (II), 1-[4-(бензилокси)бензил]-1Н-имидазол (I), 1-[2-(бензилокси)бензил]-1Н-имидазол (IV). Использовали спиртовые растворы имидазолов в концентрации 0,001 и 0,01 мг/мл. Растворителем служил 5% изопропиловый спирт.

Цитогенетическую активность оценивали по способности веществ ингибировать пролиферативную активность клеток корневой меристемы Allium fistulosum, путем подсчета величины митотического индекса, и индуцировать хромосомные аберрации, используя ана-телофазного анализ. Препараты клеток корневой меристемы из семян, проращенных в исследуемых растворах, окрашенные ацетокармином, готовили стандартными методами (Гостимский и др, 1974). Контролем служили препараты, полученные из корней, семян которых проращивали в растворителе. Достоверность различий между действующими веществами в разных концентрациях и контролем оценивали с помощью двухфакторного дисперсионного анализа (Лакин, 1990).

Анализируя токсичность исследованных веществ, мы обнаружили, что она зависит от положения активных групп (p<0,0005) (таблица 1). Токсичность имидазолов, содержащих активные химические группы: ОН и оксибензильную в пара-положении (соединения I и III), достоверно выше таковой у имидазолов, с теми же группами в орто-положении (II и IV).

Таблица 1

Анализ общей токсичности исследуемых имидазолов

Соеди-нения	Концентрация веществ в мг/мл
	0 (контроль)		0,001		0,01
	Биологические показатели
	Всхожесть %	Длина корней мм	Всхожесть %	Длина корней мм	Всхожесть %	Длина корней мм
I	83,0	31,6	80,0	29,0	76,0	27,3
II	83,0	31,6	81,0	31,7	73,0	28,9
III	83,0	31,6	81,0	29,9	70,0	28,2
IV	83,0	31,6	760,	30,7	74,0	29,8

Результаты исследования цитогенетической активности соединений суммированы в таблице 2. Проведённый полный двухфакторный дисперсионный анализ выявил достоверное влияние на цитогенетическую активность, как строения соединений, так и концентрации растворов.

Мы обнаружили, что имидазолы ингибировали пролиферативную активность, вызывая блоки на разных стадиях митоза: на стадии метафазы – «пара» соединения I и III, и на стадии анафазы – «орто» соединения II и IV. Соединения, содержащие активные группы в пара-положении, проявляли большую токсичность, чем их аналоги содержащие эти же группы в орто-положении (p<0,005).

Ана-телофазный анализ показал, что все исследуемые производные имидазола индуцируют различные типы патологий митозов, вызывая хромосомные аберрации типа: «фрагменты» и «отставания». Соединения, содержавшие активные химически группы в пара-положении, индуцируют аберрации типа «простые мосты» и проявляют большую мутагенную активность, чем их аналоги..

Таблица 2

Цитогенетическая активность имидазолидов.

Соединение	Концентрация в мг/мл	Митотический индекс в промилле	Число аберрантных митозов в %
контроль	0	149	4
I	0,001	139	17
	0,01	116	19
II	0,001	144	15
	0,01	124	18
III	0,001	146	19
	0,01	126	20
IV	0,001	152	19
	0,01	139	22

Возможно, изменение положения высокоактивных химических групп влияет на скорость проникновения соединений в клетки и их способность активировать репаративные процессы, что необходимо учитывать при синтезе пестицидов, так как соединения, содержащие активные группы в пара-положении представляют собой опасность для природных экосистем.

Литература:

1. Barrat V.D. Prediction of toxicity from chemical structure. // Cell Biology and Toxicology – 2000 – V.16 – P.1-13.

2. Гостимский С.А., Дьякова М.И., Ивановская Е.В., Монахова М.А.. Практикум по цитогенетике. – М.: МГУ - 1974. – 275с.

3. Лакин Г.Ф. Биометрия, - М.: Высшая школа – 1990 – 352с.