СПІВВІДНОШЕННЯ ПОПУЛЯЦІЙ ЦЕЛОМОЦИТІВ У LUMBRICUS TERRESTRIS ЗА УМОВ ВПЛИВУ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Ключові слова:
Lumbricus terrestris, целомоцити, високовольтні лінії електропередачі (ЛЕП), стрес, біомаркери
Анотація
Останнім часом зростає важливість пошуку нових доступних і показових методів біоіндикації наслідків антропогенного навантаження на природне середовище. Дані літератури свідчать про негативний вплив високовольтних ліній електропередачі (ЛЕП) на ґрунтову мезофауну, зменшення видової різноманітності, зміну морфологічних параметрів організмів. Lumbricus terrestris вважають досить резистентними до такого впливу. Проте, відсутні дані щодо показників імунної системи дощових червів, які проживають в зоні впливу ЛЕП. Водночас фактори клітинного імунітету є визнаними біомаркерами екзогенного навантаження. Ми дослідили співвідношення популяцій целомоцитів Lumbricus terrestris за умов хронічного впливу електромагнітного поля, сформованого високовольтними лініями електропередачі (ЛЕП). Використовували інвазивний метод виділення целомічної рідини у дощових червів з наступним виготовленням мазків на скельцях та їх фарбуванням за Паппенгеймом. Встановили, що в контрольній групі тварин, відібраних поза зоною впливу ЛЕП, в целомічній рідині домінують гранулярні амебоцити, наступну позицію займають гіалінові амебоцити, найменший відсоток припадає на елеоцити. У дощових червів, відібраних у зоні впливу ЛЕП, статистично значимо знижується відносна кількість гранулярних амебоцитів і зростає відносна кількість елеоцитів. У дослідній групі спостерігається знижена здатність формувати коричневі тільця, у целомічній рідині виявлено значну кількість чужорідних об’єктів (інфузорії, нематоди), які не були фагоцитовані. Це свідчить про пригнічення ефективності фагоцитозу целомоцитами тварин дослідної групи. Lumbricus terrestris не схильні до активних міграцій, тобто, відібрані екземпляри тривалий час перебували в зоні впливу ЛЕП. Таким чином, високовольтні лінії електропередачі чинять стресовий вплив на імунну систему дощових червів, викликаючи перерозподіл популяцій целомоцитів і гальмуючи розвиток зрілих гранулярних амебоцитів після можливих стрес-індукованих втрат целомічної рідини. Зниження фагоцитарного потенціалу целомоцитів є ознакою розбалансування імунної системи Lumbricus terrestris, що мешкають в зоні ЛЕП. Показники клітинного імунітету дощових червів є ефективними біомаркерами впливу електромагнітного випромінювання, сформованого високовольтними лініями електропередачі.
Посилання
1. Banovački, Z., & Matavulj, M. (2013). Exposure to extremely low frequency (50 Hz) electromagnetic field changes the survival rate and morphometric characteristics of neurosecretory neurons of the earthworm Eisenia foetida (Oligochaeta) under illumination stress. Archives of Biological Sciences, 65(1), 395–403. doi:10.2298/ABS1301395B
2. Bourdineaud, J. P., Šrut, M., Štambuk, A., Tkalec, M., Brèthes, D., Malarić, K., & Klobučar, G. I. (2017). Electromagnetic fields at a mobile phone frequency (900 MHz) trigger the onset of general stress response along with DNA modifications in Eisenia fetida earthworms. Arhiv za Higijenu Rada i Toksikologiju, 68(2), 142–152. doi:10.1515/aiht-2017-68-2892
3. Duan, X., Fu, X., Song, J., Li, H., Sun, M., Hu, F., Xu, L., & Jiao, J. (2017). Physiological and molecular responses of the earthworm Eisenia fetida to polychlorinated biphenyl contamination in soil. Environmental Science and Pollution Research, 24(22), 18096–18105. doi:10.1007/s11356-017-9383-9
4. Dvořák, J., Roubalová, R., Procházková, P., Rossmann, P., Škanta, F., & Bilej, M. (2016). Sensing microorganisms in the gut triggers the immune response in Eisenia andrei earthworms. Developmental & Comparative Immunology, 57, 67–74. doi: 10.1016/j.dci.2015.12.001
5. Engelmann, P., Hayashi, Y., Bodó, K., Ernszt, D., Somogyi, I., Steib, A., Orban, J., Pollak, E., Nyitrai, M., Nemeth, P., & Molnár, L. (2016a). Phenotypic and functional characterization of earthworm coelomocyte subsets: Linking light scatter-based cell typing and imaging of the sorted populations. Developmental & Comparative Immunology, 65, 41–52. doi:10.1016/j.dci.2016.06.017
6. Engelmann, P., Hayashi, Y., Bodó, K., & Molnár, L. (2016b). New aspects of earthworm innate immunity: Novel molecules and old proteins with unexpected functions. In Lessons in immunity (pp. 53–66). Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-803252-7.00004-7
7. Gautam, A., Ray, A., Manna, S., Sarkar, M. P., Ghosh, A. R., Ray, M., & Ray, S. (2020). Shift in phagocytosis, lysosomal stability, lysozyme activity, apoptosis and cell cycle profile in the coelomocytes of earthworm of polluted soil near a tannery field of India. Ecotoxicology and Environmental Safety, 200, 110713. doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110713
8. Ghosh, S. (2018). Environmental pollutants, pathogens and immune system in earthworms. Environmental Science and Pollution Research, 25(7), 6196–6208. doi:10.1007/s11356-017-1167-8
9. Ghosh, S. (2019). Impact of radiations on earthworms. Explor Anim Med Res, 9(2), 120–124.
10. Gupta, S., & Yadav, S. (2016). Immuno-defense strategy in earthworms: a review article. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 5, 1022–1035. doi:10.20546/ijcmas.2016.504.117
11. Gupta, S., Kushwah, T., & Yadav, S. (2014). Earthworm coelomocytes as nanoscavenger of ZnO NPs. Nanoscale Research Letters, 9(259). doi:10.1186/1556-276X-9-259
12. Hamed, S. S., Kauschke, E., & Cooper, E. L. (2005). Cytochemical properties of earthworm coelomocytes enriched by Percoll. International Journal of Zoological Research, 1, 74–83. doi:10.3923/ijzr.2005.74.83
13. Hayashi, Y., Miclaus, T., Engelmann, P., Autrup, H., Sutherland, D. S., & Scott-Fordsmand, J. J. (2016). Nanosilver pathophysiology in earthworms: Transcriptional profiling of secretory proteins and the implication for the protein corona. Nanotoxicology, 10(3), 303–311. doi:10.3109/17435390.2015.1054909
14. Homa, J., Stalmach, M., Wilczek, G., & Kolaczkowska, E. (2016). Effective activation of antioxidant system by immune-relevant factors reversely correlates with apoptosis of Eisenia andrei coelomocytes. Journal of Comparative Physiology B, 186(4), 417–430. doi:10.1007/s00360-016-0973-5
15. Kron, A., Roshko, V., Vlasenko, R., Onischuk I. (2010). Communities of earthworms (Oligochaeta, Lumbricidae) under conditions of сhronic electromagnetic stress. [Uhrupovannia doshchovykh cherviv (Oligochaeta, Lumbricidae) v umovakh khronichnoho elektromahnitnoho stresu]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia Biolohiia, 27, 13–17 (in Ukrainian). Access mode: http://eprints.zu.edu.ua/id/eprint/29828
16. Kurek, A., & Plytycz, B. (2003). Annual changes in coelomocytes of four earthworm species: The 7th international symposium on earthworm ecology· Cardiff· Wales· 2002. Pedobiologia, 47(5–6), 689–701. doi:10.1078/0031-4056-00246
17. Mácsik, L. L., Somogyi, I., Opper, B., Bovári-Biri, J., Pollák, E., Molnár, L., Nemeth, P. & Engelmann, P. (2015). Induction of apoptosis-like cell death by coelomocyte extracts from Eisenia andrei earthworms. Molecular Immunology, 67(2), 213–222. doi: 10.1016/j.molimm.2015.05.015
18. Mincarelli, L., Vischetti, C., Craft, J., & Tiano, L. (2016). DNA damage in different Eisenia andrei coelomocytes sub-populations after in vitro exposure to hydrogen peroxide. SpringerPlus, 5(302), doi: 10.1186/s40064-016-1950-x.
19. Plytycz, B., Bigaj, J., Falniowski, A., & Morgan, A. J. (2016). Unexpected results and open questions from experiments on regeneration in lumbricid worms. Invertebrate Survival Journal, 13(1), 315–325.
20. Ray, S., Gautam, A., Ray, A., Das, S., & Ray, M. (2019). Analysis of oxidative stress and cellular aggregation in the coelomocytes of earthworms collected from metal contaminated sites of industrial and agricultural soils of West Bengal, India. Environmental Science and Pollution Research, 26(22), 22625–22640. doi: 10.1007/s11356-019-05438-x
21. Rodriguez-Seijo, A., Lourenço, J., Rocha-Santos, T. A. P., Da Costa, J., Duarte, A. C., Vala, H., & Pereira, R. (2017). Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché. Environmental Pollution, 220, 495–503. doi: 10.1016/j.envpol.2016.09.092
22. Roubalová, R., Płytycz, B., Procházková, P., Navarro Pacheco, N. I., & Bilej, M. (2018). Annelida: environmental interactions and ecotoxicity in relation to the earthworm immune system. In Advances in Comparative Immunology (pp. 933–951). Springer, Cham. doi: 10.1007/978-3-319-76768-0_27
23. Santocki, M., Falniowski, A., & Plytycz, B. (2016). Restoration of experimentally depleted coelomocytes in juvenile and adult composting earthworms Eisenia andrei E. fetida and Dendrobaena veneta. Applied Soil Ecology, 104, 163–173. doi: 10.1016/j.apsoil.2015.08.022
24. Sokolenko, V. L., & Sokolenko, S. V. (2019). Manifestations of allostatic load in residents of radiation contaminated areas aged 18–24 years. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 10(4), 422–431. doi: 10.15421/021963
25. Sokolenko, V. L., Sokolenko, S. V., Sheiko, V. I., & Kovalenko, O. V. (2018). Interconnection of the immune system and the intensity of the oxidative processes under conditions of prolonged exposure to small doses of radiation. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9(2), 167–176. doi: 10.15421/021825
26. Swart, E., Dvorak, J., Hernádi, S., Goodall, T., Kille, P., Spurgeon, D., Svendsen, C., & Prochazkova, P. (2020). The effects of in vivo exposure to copper oxide nanoparticles on the gut microbiome, host immunity, and susceptibility to a bacterial infection in earthworms. Nanomaterials, 10(7), 1337. doi: 10.3390/nano10071337
27. Tak, E. S., Cho, S. J., & Park, S. C. (2015). Gene expression profiling of coelomic cells and discovery of immune-related genes in the earthworm, Eisenia andrei, using expressed sequence tags. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 79(3), 367–373. doi: 10.1080/09168451.2014.988677
28. Tkalec, M., Štambuk, A., Šrut, M., Malarić, K., & Klobučar, G. I. (2013). Oxidative and genotoxic effects of 900 MHz electromagnetic fields in the earthworm Eisenia fetida. Ecotoxicology and Environmental Safety, 90, 7–12. doi: 10.1016/j.ecoenv.2012.12.005
29. Vlasenko, R., Khomiak, I., Harbar, O., Demchuk, N. (2020). Lumbricides as a bioindicators of the influence of electrical transmission line in the conditions of Ukrainian Polissia. Travaux du Muséum National d’Histoire Naturelle “Grigore Antipa”, 63(1), 7–18. doi:10.3897/travaux.63.e51640
30. Yadav, S. (2016). Screening of immunocompetent coelomic cells in earthworms. International Journal of Sciences, 5(4), 43–51. doi:10.18483/ijSci.999
31. Yakkou, L., Houida, S., Dominguez, J., Raouane, M., Amghar, S., & Harti, A. E. (2021). Identification and Characterization of Microbial Community in the Coelomic Fluid of Earthworm (Aporrectodea molleri). Microbiology and Biotechnology Letters, 49(3), 391–402. doi:10.48022/mbl.2104.04013
32. Zhang, W., Liu, K., Li, J., Liang, J., & Lin, K. (2015). Impacts of BDE209 addition on Pb uptake, subcellular partitioning and gene toxicity in earthworm (Eisenia fetida). Journal of Hazardous Materials, 300, 737–744. doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.08.014
33. Zirbes, L., Thonart, P., & Haubruge, E. (2012). Microsale interactions between earthworms and microorganisms, a review. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 16(1), 125–131.
2. Bourdineaud, J. P., Šrut, M., Štambuk, A., Tkalec, M., Brèthes, D., Malarić, K., & Klobučar, G. I. (2017). Electromagnetic fields at a mobile phone frequency (900 MHz) trigger the onset of general stress response along with DNA modifications in Eisenia fetida earthworms. Arhiv za Higijenu Rada i Toksikologiju, 68(2), 142–152. doi:10.1515/aiht-2017-68-2892
3. Duan, X., Fu, X., Song, J., Li, H., Sun, M., Hu, F., Xu, L., & Jiao, J. (2017). Physiological and molecular responses of the earthworm Eisenia fetida to polychlorinated biphenyl contamination in soil. Environmental Science and Pollution Research, 24(22), 18096–18105. doi:10.1007/s11356-017-9383-9
4. Dvořák, J., Roubalová, R., Procházková, P., Rossmann, P., Škanta, F., & Bilej, M. (2016). Sensing microorganisms in the gut triggers the immune response in Eisenia andrei earthworms. Developmental & Comparative Immunology, 57, 67–74. doi: 10.1016/j.dci.2015.12.001
5. Engelmann, P., Hayashi, Y., Bodó, K., Ernszt, D., Somogyi, I., Steib, A., Orban, J., Pollak, E., Nyitrai, M., Nemeth, P., & Molnár, L. (2016a). Phenotypic and functional characterization of earthworm coelomocyte subsets: Linking light scatter-based cell typing and imaging of the sorted populations. Developmental & Comparative Immunology, 65, 41–52. doi:10.1016/j.dci.2016.06.017
6. Engelmann, P., Hayashi, Y., Bodó, K., & Molnár, L. (2016b). New aspects of earthworm innate immunity: Novel molecules and old proteins with unexpected functions. In Lessons in immunity (pp. 53–66). Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-803252-7.00004-7
7. Gautam, A., Ray, A., Manna, S., Sarkar, M. P., Ghosh, A. R., Ray, M., & Ray, S. (2020). Shift in phagocytosis, lysosomal stability, lysozyme activity, apoptosis and cell cycle profile in the coelomocytes of earthworm of polluted soil near a tannery field of India. Ecotoxicology and Environmental Safety, 200, 110713. doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110713
8. Ghosh, S. (2018). Environmental pollutants, pathogens and immune system in earthworms. Environmental Science and Pollution Research, 25(7), 6196–6208. doi:10.1007/s11356-017-1167-8
9. Ghosh, S. (2019). Impact of radiations on earthworms. Explor Anim Med Res, 9(2), 120–124.
10. Gupta, S., & Yadav, S. (2016). Immuno-defense strategy in earthworms: a review article. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 5, 1022–1035. doi:10.20546/ijcmas.2016.504.117
11. Gupta, S., Kushwah, T., & Yadav, S. (2014). Earthworm coelomocytes as nanoscavenger of ZnO NPs. Nanoscale Research Letters, 9(259). doi:10.1186/1556-276X-9-259
12. Hamed, S. S., Kauschke, E., & Cooper, E. L. (2005). Cytochemical properties of earthworm coelomocytes enriched by Percoll. International Journal of Zoological Research, 1, 74–83. doi:10.3923/ijzr.2005.74.83
13. Hayashi, Y., Miclaus, T., Engelmann, P., Autrup, H., Sutherland, D. S., & Scott-Fordsmand, J. J. (2016). Nanosilver pathophysiology in earthworms: Transcriptional profiling of secretory proteins and the implication for the protein corona. Nanotoxicology, 10(3), 303–311. doi:10.3109/17435390.2015.1054909
14. Homa, J., Stalmach, M., Wilczek, G., & Kolaczkowska, E. (2016). Effective activation of antioxidant system by immune-relevant factors reversely correlates with apoptosis of Eisenia andrei coelomocytes. Journal of Comparative Physiology B, 186(4), 417–430. doi:10.1007/s00360-016-0973-5
15. Kron, A., Roshko, V., Vlasenko, R., Onischuk I. (2010). Communities of earthworms (Oligochaeta, Lumbricidae) under conditions of сhronic electromagnetic stress. [Uhrupovannia doshchovykh cherviv (Oligochaeta, Lumbricidae) v umovakh khronichnoho elektromahnitnoho stresu]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia Biolohiia, 27, 13–17 (in Ukrainian). Access mode: http://eprints.zu.edu.ua/id/eprint/29828
16. Kurek, A., & Plytycz, B. (2003). Annual changes in coelomocytes of four earthworm species: The 7th international symposium on earthworm ecology· Cardiff· Wales· 2002. Pedobiologia, 47(5–6), 689–701. doi:10.1078/0031-4056-00246
17. Mácsik, L. L., Somogyi, I., Opper, B., Bovári-Biri, J., Pollák, E., Molnár, L., Nemeth, P. & Engelmann, P. (2015). Induction of apoptosis-like cell death by coelomocyte extracts from Eisenia andrei earthworms. Molecular Immunology, 67(2), 213–222. doi: 10.1016/j.molimm.2015.05.015
18. Mincarelli, L., Vischetti, C., Craft, J., & Tiano, L. (2016). DNA damage in different Eisenia andrei coelomocytes sub-populations after in vitro exposure to hydrogen peroxide. SpringerPlus, 5(302), doi: 10.1186/s40064-016-1950-x.
19. Plytycz, B., Bigaj, J., Falniowski, A., & Morgan, A. J. (2016). Unexpected results and open questions from experiments on regeneration in lumbricid worms. Invertebrate Survival Journal, 13(1), 315–325.
20. Ray, S., Gautam, A., Ray, A., Das, S., & Ray, M. (2019). Analysis of oxidative stress and cellular aggregation in the coelomocytes of earthworms collected from metal contaminated sites of industrial and agricultural soils of West Bengal, India. Environmental Science and Pollution Research, 26(22), 22625–22640. doi: 10.1007/s11356-019-05438-x
21. Rodriguez-Seijo, A., Lourenço, J., Rocha-Santos, T. A. P., Da Costa, J., Duarte, A. C., Vala, H., & Pereira, R. (2017). Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché. Environmental Pollution, 220, 495–503. doi: 10.1016/j.envpol.2016.09.092
22. Roubalová, R., Płytycz, B., Procházková, P., Navarro Pacheco, N. I., & Bilej, M. (2018). Annelida: environmental interactions and ecotoxicity in relation to the earthworm immune system. In Advances in Comparative Immunology (pp. 933–951). Springer, Cham. doi: 10.1007/978-3-319-76768-0_27
23. Santocki, M., Falniowski, A., & Plytycz, B. (2016). Restoration of experimentally depleted coelomocytes in juvenile and adult composting earthworms Eisenia andrei E. fetida and Dendrobaena veneta. Applied Soil Ecology, 104, 163–173. doi: 10.1016/j.apsoil.2015.08.022
24. Sokolenko, V. L., & Sokolenko, S. V. (2019). Manifestations of allostatic load in residents of radiation contaminated areas aged 18–24 years. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 10(4), 422–431. doi: 10.15421/021963
25. Sokolenko, V. L., Sokolenko, S. V., Sheiko, V. I., & Kovalenko, O. V. (2018). Interconnection of the immune system and the intensity of the oxidative processes under conditions of prolonged exposure to small doses of radiation. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9(2), 167–176. doi: 10.15421/021825
26. Swart, E., Dvorak, J., Hernádi, S., Goodall, T., Kille, P., Spurgeon, D., Svendsen, C., & Prochazkova, P. (2020). The effects of in vivo exposure to copper oxide nanoparticles on the gut microbiome, host immunity, and susceptibility to a bacterial infection in earthworms. Nanomaterials, 10(7), 1337. doi: 10.3390/nano10071337
27. Tak, E. S., Cho, S. J., & Park, S. C. (2015). Gene expression profiling of coelomic cells and discovery of immune-related genes in the earthworm, Eisenia andrei, using expressed sequence tags. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 79(3), 367–373. doi: 10.1080/09168451.2014.988677
28. Tkalec, M., Štambuk, A., Šrut, M., Malarić, K., & Klobučar, G. I. (2013). Oxidative and genotoxic effects of 900 MHz electromagnetic fields in the earthworm Eisenia fetida. Ecotoxicology and Environmental Safety, 90, 7–12. doi: 10.1016/j.ecoenv.2012.12.005
29. Vlasenko, R., Khomiak, I., Harbar, O., Demchuk, N. (2020). Lumbricides as a bioindicators of the influence of electrical transmission line in the conditions of Ukrainian Polissia. Travaux du Muséum National d’Histoire Naturelle “Grigore Antipa”, 63(1), 7–18. doi:10.3897/travaux.63.e51640
30. Yadav, S. (2016). Screening of immunocompetent coelomic cells in earthworms. International Journal of Sciences, 5(4), 43–51. doi:10.18483/ijSci.999
31. Yakkou, L., Houida, S., Dominguez, J., Raouane, M., Amghar, S., & Harti, A. E. (2021). Identification and Characterization of Microbial Community in the Coelomic Fluid of Earthworm (Aporrectodea molleri). Microbiology and Biotechnology Letters, 49(3), 391–402. doi:10.48022/mbl.2104.04013
32. Zhang, W., Liu, K., Li, J., Liang, J., & Lin, K. (2015). Impacts of BDE209 addition on Pb uptake, subcellular partitioning and gene toxicity in earthworm (Eisenia fetida). Journal of Hazardous Materials, 300, 737–744. doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.08.014
33. Zirbes, L., Thonart, P., & Haubruge, E. (2012). Microsale interactions between earthworms and microorganisms, a review. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 16(1), 125–131.
Опубліковано
2022-12-04
Як цитувати
Соколенко, С. В., Соколенко, Ю. В., Зубенко, О. Г., Кобаль, І. В., & Соколенко, В. Л. (2022). СПІВВІДНОШЕННЯ ПОПУЛЯЦІЙ ЦЕЛОМОЦИТІВ У LUMBRICUS TERRESTRIS ЗА УМОВ ВПЛИВУ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія, 48(2), 148-154. https://doi.org/10.32845/agrobio.2022.2.20
ISSN 
ISSN 
