Способ оценки токсического действия инсектицидов на насекомых

 

Изобретение относится к энтомотоксикологии и может быть использовано при поиске и тестировании новых химических соединений на инсектицидную активность, а также при исследовании веществ биологического происхождения на наличие инсектоакарицидных свойств. Способ включает определение в теле насекомых содержания основных катионов и воды. Через 24 ч после обработки насекомых токсикантом измеряется количество калия в сухом веществе тела и рассчитывается его содержание на 1 г имеющейся в организме воды. Показателем летального отравления насекомых инсектицидом является возрастание содержания калия в организме в течение суток в 1,3 - 2 раза от нормы. Способ позволяет получить характерные показатели биохимических нарушений, происходящих в организме насекомых на начальных этапах патогенеза при летальном отравлении их инсектицидами. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области энтомотоксикологии и может быть использовано при поиске и тестировании новых химических соединений на инсектицидную активность, а также при исследовании веществ биологического происхождения на наличие инсектоакарицидных свойств.

Известно, что инсектициды острого токсического действия, встраиваясь в углеводородную область липидного бислоя мембран клеток, в места, занимаемые в жирнокислотных цепях фосфолипидов холестерином [1] , дезорганизуют их транспортные функции [3], что приводит к несовместимым с жизнедеятельностью организма сдвигам водно-солевого гомеостаза.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ определения баланса четырех катионов - натрия, калия, кальция, магния и воды в теле насекомых [2].

Однако изученная динамика содержания воды и каждого из катионов в отдельности у насекомых, обработанных инсектицидами различных химических групп, не позволила выявить общие закономерности вызываемых ими нарушений водно-солевого гомеостаза в организме насекомых.

Способ расчета количества катионов на 1 г имеющейся в организме насекомых воды показывает, что при летальном отравлении инсектицидами происходит их гиперосмолярное обезвоживание с существенным увеличением концентрации солей в жидкостях организма. Показателем этого является суммарное увеличение концентрации натрия, калия, кальция и магния, что достигается преимущественно за счет катионов калия.

Технической задачей изобретения является получение характерного показателя биохимических нарушений, происходящих в организме насекомых на начальных этапах патогенеза при летальном отравлении их инсектицидами, с целью использования этого показателя для отбора и конструирования химических соединений с инсектоакарицидными свойствами.

В качестве демонстрационных объектов были использованы два вида гусениц чешуекрылых насекомых - капустной совки Mamestra brassicae L. и ивовой волнянки Leucoma salicis L. На выкормленных в лабораторных условиях гусениц 6-го возраста наносили микрошприцем на дорсальную поверхность тела спиртовые растворы инсектицидов. Эталонными токсикантами послужили действующие вещества инсектицидов трех химических групп: фосфорорганической - ДДВФ (0,0-диметил-0-2,2-дихлорвинилфосфат), хлорорганической - линдан (гамма-изомер гексахлорциклогексана) и пиретроидной - децис (S-альфа-циано-м-феноксибензил-3-2,2-дибромвинил-2,2-диметил- циклопропан-карбоксилат). После определения среднелетальных доз инсектицидов для достижения летального эффекта у всех особей в опытных вариантах на гусениц наносили двойную среднелетальную дозу инсектицида в 5 мкл спирта, а на контрольных особей - такой же объем спирта. Перед аппликацией инсектицидов гусениц в течение 6 часов выдерживали без корма для снижения вариабельности получаемых результатов, связанной со степенью заполнения кишечника. Насекомых помещали повариантно в чашки Петри на фильтровальную бумагу.

Содержание воды в теле гусениц определяли их взвешиванием на аналитических весах по разности массы до и после высушивания гусениц в термостате при 105^oC до постоянного веса.

Для определения содержания катионов в сухом веществе тела гусениц проводилось его озоление в кварцевых пробирках хлорной кислотой при 170^oC. Пробы разводили дистиллированной водой и измеряли концентрацию натрия и калия с помощью плазменного фотометра Цейсс III. Концентрацию кальция и магния определяли на атомном абсорбционном спектрофотометре Хитачи 508 согласно инструкции по использованию этих приборов.

Гусеницы ивовой волнянки отличались от гусениц совки значительно большей чувствительностью ко всем использованным инсектицидам (табл. 1).

В норме у гусениц капустной совки 6-го возраста содержится в теле 83-87% воды, а у гусениц ивовой волнянки - лишь 71-74%. При отравлении инсектицидами гусеницы совок в течение первых суток теряют около 50% своей массы, большая часть которой приходится на воду. Потеря массы тела и воды у отравленных волнянок, за исключением варианта с ДДВФ, статистически не отличается от контрольных гусениц (см. чертеж, А, Б; табл. 2). На следующие сутки отравленные гусеницы уже теряют в весе почти столько же, как и гусеницы в контроле. Это свидетельствует о том, что расстройство физиологических механизмов удержания воды и электролитов в организме насекомых и патологическая их потеря при летальном отравлении инсектицидами происходит в первые 24 часа.

Определение содержания четырех катионов, присутствующих во всех биологических системах организма и являющихся основными участниками метаболических реакций жизнедеятельности, - натрия, калия, кальция и магния - показало, что значительное снижение суммарного содержания этих катионов в расчете на 1 г сухого вещества тканей тела у гусениц совок, а у волнянок повышение их содержания происходит фактически за счет калия. По остальным катионам статистически значимые различия не обнаруживаются (табл. 2). Однако в расчете на 1 г имеющейся в организме воды содержание калия и суммарного количества катионов у обоих видов гусениц увеличивается в 1,3-2 раза. При этом достоверные отличия от контроля проявляются также во всех вариантах с токсикантами и по содержанию катионов кальция.

Вода является средой, в которой растворены различные вещества, участвующие в метаболических реакциях организма. От ее количества зависит концентрация веществ в клетках и циркулирующих жидкостях, которая для каждого вида животных является величиной относительно постоянной. Составом и концентрацией электролитов определяется соотношение объемов воды внутри и вне клеток и направленность ее движения, а нормальная физиологическая функция клеток зависит от сохранения ионных градиентов, определяемых натрий-калиевой асимметрией в клетках и межклеточных жидкостях.

Обезвоживание организма отравленных гусениц происходит по типу гиперосмолярной дегидратации, когда потеря воды превышает потери электролитов, вызывая увеличение концентрации солей в жидкостях организма. При гиперосмолярной дегидратации, как известно, происходит уменьшение объема внеклеточной жидкости и нарастание ее осмотической концентрации, что ведет к перемещению в нее воды из клеток. При этом катионы калия также выходят из клеток и накапливаются в межклеточных жидкостях.

У гусениц ивовой волнянки при незначительных потерях воды состояние гиперсолемии наступает быстрее, что может быть главной причиной их большей чувствительности к токсикантам. Более высокое процентное содержание воды в организме совок позволяет успешнее противостоять неблагоприятным сдвигам ионного гомеостаза, обеспечивая его стабилизацию выбросами вместе с водой накапливающихся в межклеточных жидкостях сверх допустимых пределов электролитов.

Существенные сдвиги баланса калия в организме насекомых должны приводить к патологическому изменению натрий-калиевой асимметрии между клетками и внеклеточными жидкостями с неизбежными негативными последствиями для важнейших жизненных функций - генерирования трансмембранной разности потенциалов в нервных и мышечных клетках, дыхания и окислительного фосфорилирования, гликолиза и прочим функциональным нарушениям, быстро приводящим к летальному исходу.

Литература 1. Голубев В.Н. Механизмы взаимодействия пестицидов с липидным бислоем клеточных мембран. //Успехи химии. 1993. - Т. 62. - N 7. - с. 726-734.

2. Наточин Ю.В., Парнова Р.Г., Сундуков О.В., Шахматова Е.И. Потеря электролитов как причина обезвоживания насекомых при действии инсектицидов. //Докл. Акад. наук СССР. 1989. - Т. 305. - N 3. - с. 752-754.

3. Doherty J. D. Insekticides and ion transport. /Compreh. insekt physiol., biochem. a. pharmacol. 1985. - Vol. 12. - P. 79-113.

Формула изобретения

Способ оценки токсического действия инсектицидов на насекомых, включающий определение в теле насекомых содержания основных катионов и воды, отличающийся тем, что через 24 ч после обработки насекомых токсикантом измеряется количество калия в сухом веществе тела и рассчитывается его содержание на 1 г имеющейся в организме воды, показателем летательного отравления насекомых инсектицидом является возрастание содержания калия в организме в течение суток в 1,3 - 2 раза от нормы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3