всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Урал-Пресс: 012688

Применение тиол-чувствительных сенсоров для определения общей нейротоксичности цианобактериальной биомассы оз. Сестрорецкий Разлив

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 07 за 2016 год, стр. 64-71.
Рубрика: Аналитические методы и системы контроля качества воды

 

Жаковская З.А. кандидат биологических наук, заведующая отделом натурных эколого-химическихисследований, ФГБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук
Русских Я.В. кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Санкт-Петербургский научно-сследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук
Пилип А.Г. научный сотрудник, ФГБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук
Зигель В.В. кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук
Еременко А.В. кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Курочкин И.Н. доктор химических наук, профессор, директор, ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук.

Аннотация:
Вредоносные цианобактериальные «цветения» отнесены ВОЗ к одной из глобальных экологических проблем, которые могут представлять угрозу для здоровья людей и животных. В связи с этим, актуальной задачей является выявление биологических эффектов, вызываемых цианобактериями. Одним из таких эффектов является выделение цианобактериями нейротоксинов.
Биохимические методы, основанные на определении ингибирующего действия нейротоксинов, на сегодняшний день являются наиболее эффективным и экспрессным средством их обнаружения. Наиболее часто в различных биосенсорных устройствах для высокочувствительного и селективного контроля токсичности в экологических исследованиях используют ферменты типа холинэстераз.
Целью настоящей работы является определение нейротоксичности проб биомассы фитопланктона оз. Сестрорецкий Разлив (г. Санкт-Петербург) с помощью биосенсорных устройств с применением планарных тиол-чувствительных сенсоров.
В результате работы показано, что применение планарных сенсоров с медиаторным слоем диоксида марганца позволяет проводить анализ природных проб на общую нейротоксичность. Выявлена потенциальная нейротоксичность цианобактерий, обитающих в природных водах оз. Сестрорецкий Разлив. Показано, что в течение значительного периода летнего сезона существует потенциальная опасность отравления природной воды рекреационной зоны нейротоксинами, выделяемыми при «цветении» сине-зеленых водорослей.

Ключевые слова: анатоксин-а(s), биосенсоры, тиол-чувствительные сенсоры, цианобактериальные нейротоксины

Ссылка для цитирования:
Жаковская З.А. , Русских Я.В., Пилип А.Г., Зигель В.В. , Еременко А.В. , Курочкин И.Н. Применение тиол-чувствительных сенсоров для определения общей нейротоксичности цианобактериальной биомассы оз. Сестрорецкий Разлив // Вода: химия и экология. — 2016. — № 07. — c. 64-71. — http://watchemec.ru/article/28035/

Литература:
1. Chorus I. Cyanobacteria in Water / I. Chorus, J. Bartram // A Guide to their Public Health Consequences, Monitoring and Management. Chorus I., Bartram J. (Eds). London: WHO.1999. 432 p.
2. Codd G.A. Cyanobacterial toxins: risk management for health protection / G.A. Codd, L.F Morrison, J.S Metcalf // Toxicology and Applied Pharmacology. 2005. № 203. Р. 264-272.
3. Osswald J. Toxicology and detection methods of the alkaloid neurotoxin produced by cyanobacteria, anatoxin-a / J. Osswald, S. Rellan, A. Gago, V. Vasconcelos // Environment International. 2007. № 33. Р.1070-1089.
4. Bláha L. Methods for detection and quantification of cyanobacterial toxins – a review / L. Bláha, B. Maršálek // Algological Studies. 2000. № 99. Р. 1-22.
5. Metcalf J.S. Analysis of cyanobacterial toxins by immunological methods / J.S. Metcalf, G.A. Codd // Chemical Research in Toxicology. 2003. № 16. Р. 103-112.
6. Manger R.L. Assessment of marine toxins by cell bioassay / R.L. Manger, L.S. Leja, S.Y. Lee, J.M. Hungerford, M. Wekell / In F. Shahidi, Y. Jones, D. D. Kitts (Eds.) // Seafood safety, processing and biotechnology, Technomic Publishing Co. CRC Press. 1997. 278 р.
7. Kaushik R. Methods and approaches used for detection of cyanotoxins in environmental samples: A Review / R. Kaushik, R. Balasubramanian // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2013. № 43. Р. 1349-1383.
8. Demirel Z. Cyanobacterial toxin / Z. Demirel, A. Sukatar // International Journal of Toxicology. 2012. № 8 (2) Р. 1-3.
9. Boyer G.L. Cyanobacterial toxins in New York and the Lower Great Lakes ecosystems / G.L. Boyer, H.K. Hudnell // Cyanobacterial Harmful Algal Blooms: State of the Science and Research Needs. Advances in Experimental Medicine & Biology. 2008. V. 619. 500 p.
10. Dörr F.A. Methods for detection of anatoxin-a(s) by liquid chromatography coupled to electrospray ionization-tandem mass spectrometry / F.A. Dörr, V. Rodríguez, R. Molica, P. Henriksen, B. Krock, E. Pinto // Toxicon. 2010. № 55 (1) Р. 92-99.
11. Devic E. Detection of Anatoxin-a(s) in environmental samples of cyanobacteria by using a biosensor with engineered acetylcholinesterases / E. Devic, D. Li, A. Dauta, P. Henriksen, G. Codd, J.-L. Marty, D. Fournier // Applied and Environmental Microbiology. 2002. № 68. Р. 4102–4106.
12. Еременко А.В. Биосенсорные системы как средство ранней диагностики экологической безопасности / А.В. Еременко, И.Н. Курочкин, М.С. Осипова, Л.В. Сиголаева, Е.А. Донцова, С.Д. Варфоломеев, В.К. Донченко, З.А. Жаковкая, В.В. Зигель, А.Г. Пилип // Экологическая безопасность. 2009. №: 1-2 (21-22). С. 16-24.
13. Чернова Е.Н. Исследования природных экотоксикантов - метаболитов сине-зеленых водорослей в разнотипных водоемах Северо-запада России / Е.Н. Чернова, Я.В. Русских, Е.Ю. Воякина, З.А. Жаковская // Региональная экология. 2014. Т. 35. № 1-2. С. 88-95.
14. Dontsova E. Screen-printed carbon electrode for choline based MnO2 nanoparticles and cholineoxidase-polyelectrolyte layers / E. Dontsova, Y. Zeifman, I. Budashov, A. Eremenko, S. Kalnov, I. Kurochkin // Sensor and Actuators B. 2011. V. 159. Р. 261-270.
15. Eremenko A.V. Manganese dioxide nanostructures as a novel electrochemical mediator for thiol sensors / A.V. Eremenko, E.A. Dontsova, A.P. Nazarov, E.G. Evtushenko, S.V. Amitonov, S.V. Savilov, L.F. Martynova, V.V. Lunin, I.N. Kurochkin // Electroanalysis. 2012. № 3. Р. 573-580.
16. Еременко А.В. Планарные тиол-чувствительные сенсорные элементы для определения активности бутирилхолинэстеразы и анализа её ингибиторов / А.В. Еременко, Т.А. Прокопкина, В.Э. Касаткин, Т.А. Осипова, И.Н. Курочкин // Вестник Московского Университета. Сер. 2. Химия. 2014. Т. 55. № 3. С. 174-179.
17. Волошко Л.Н. Цианобактериальные «цветения» в Финском заливе Балтийского моря / Л.Н. Волошко, Т.В. Сафронова // Астраханский вестник экологического образования. 2015. № 2 (32) С. 65-73.
18. Sivonen K. Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring, and management / K. Sivonen, G. Jones // New York: E & FN Spon. 1999. P. 41-111.
19. Onodera H. Confirmation of anatoxin-a(s) in the cyanobacterium Anabaena lemmermannii as the cause of bird kills in Danish lakes / H. Onodera, Y. Oshima, P. Henriksen, T. Yasumoto // Toxicon. 1997. № 35. P. 1645-1648.