toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.36946/0869-7922-2021-1-43-46toxreview-375Research ArticleЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯECOLOGICAL TOXICOLOGYТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ МЕДИ, КАДМИЯ И СВИНЦА НА СВОБОДНОЖИВУЩИХ ПОЧВЕННЫХ НЕМАТОД CAENORHABDITIS ELEGANS И CAENORHABDITIS BRIGGSAETOXIC ACTION OF COPPER, CADMIUM AND LEAD ON FREE-LIVING SOIL NEMATODES CAENORHABDITIS ELEGANS AND CAENORHABDITIS BRIGGSAEЕгороваА. В.EgorovaA. V.

Егорова Анастасия Васильевна, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной экологии 

420087, г. Казань

Egorova Anastasia Vasil’evna

 420087, Kazan

egorovanastassia@gmail.comКалинниковаТ. Б.KalinnikovaТ. В.

Калинникова Татьяна Борисовна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией экспериментальной экологии 

420087, г. Казань

Kalinnikova Tatiana Borisovna

 420087, Kazan

tbkalinnikova@gmail.comШагидуллинР. Р.ShagidullinR. R.

Шагидуллин Рифгат Роальдович, доктор химических наук, член-корреспондент АН РТ, директор

420087, г. Казань

Shagidullin Rifgat Roal’dovich

 420087, Kazan

shagidullin_@mail.ruИнститут проблем экологии и недропользования Академии наук Республики ТатарстанРоссияResearch Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of SciencesRussian Federation202107032021114346Copyright © Егорова А.В., Калинникова Т.Б., Шагидуллин Р.Р., 20212021Егорова А.В., Калинникова Т.Б., Шагидуллин Р.Р.Egorova A.V., Kalinnikova Т.В., Shagidullin R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/375

Тяжелые металлы являются одними из самых распространенных загрязнителей окружающей среды. Целью работы явилась проверка гипотезы, предполагающей, что одним из механизмов токсического действия меди, свинца и кадмия на организмы беспозвоночных является адаптив- ная активация холинергической синаптической трансмиссии. В экспериментах с двумя видами сво- бодноживущих почвенных нематод – Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae – показано, что ионы Cu2+, Cd2+ и Pb2+ в концентрации 60 и 120 мкМ усиливали негативное действие агониста никоти- новых рецепторов ацетилхолина левамизола на организм нематод. При совместном действии лева- мизола и тяжелых металлов на организм C. elegans и C. briggsae сокращалось среднее время наступле- ния паралича нематод – полной потери способности к плаванию. Результаты работы показывают, что нематоды C. elegans и C. briggsae могут использоваться в качестве модельных организмов при изучении механизмов токсического действия тяжелых металлов.

Heavy metals are one of the most common pollutants in environment. The aim of this work was to test the hypothesis assuming that one of mechanisms of toxic action of copper, cadmium and lead on invertebrates’ organisms is adaptive activation of cholinergic synaptic transmission. In experiments with two free-living soil nematodes, namely Caenorhabditis elegans and Caenorhabditis briggsae, it has been shown that Cu2+, Cd2+ and Pb2+ ions at concentrations of 60 and 120 µM enhanced the negative effects of the nicotinic acetylcholine receptors agonist levamisole on the nematodes’ organisms. Under combined action of levamisole and heavy metals on organisms of C. elegans and C. briggsae the mean time of nematodes paralysis (complete loss of the ability to swim) was reduced. The results of this work show that nematodes C. elegans and C. briggsae can be used as model organisms to study mechanisms of toxic action of heavy metals.

Caenorhabditis elegansCaenorhabditis briggsaeникотиновые рецепторы ацетил- холиналевамизолтоксическое действие медисвинца и кадмияCaenorhabditis elegansCaenorhabditis briggsaenicotinic acetylcholine receptorslevamisoletoxic action of copperlead and cadmiumReferencesChen P., Martinez-Finley E.J., Bomhorst J., Chakraborty S., Aschner M. Metal- induced neurodegeneration in C. elegans. Front. Aging Neurosci. 2013; 5: 1–11.Chen P., Martinez-Finley E.J., Bomhorst J., Chakraborty S., Aschner M. Metal- induced neurodegeneration in C. elegans. Front. Aging Neurosci. 2013; 5: 1–11.Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.Sanders T., Liu Y., Buchner V., Tchounwou P.B. Neurotoxic effects and biomarkers of lead exposure: A review. Rev. Environ. Health. 2009; 24: 15–45.Sanders T., Liu Y., Buchner V., Tchounwou P.B. Neurotoxic effects and biomarkers of lead exposure: A review. Rev. Environ. Health. 2009; 24: 15–45.Sambongi Y., Nagae T., Liu Y., Yoshimizu T., Takeda K., Wada Y. et al. Sensing of cadmium and copper ions by externally exposed ADL, ASE, and ASH neurons elicits avoidance response in Caenorhabditis elegans. NeuroReport. 1999; 10: 753–757.Sambongi Y., Nagae T., Liu Y., Yoshimizu T., Takeda K., Wada Y. et al. Sensing of cadmium and copper ions by externally exposed ADL, ASE, and ASH neurons elicits avoidance response in Caenorhabditis elegans. NeuroReport. 1999; 10: 753–757.Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics. 1974; 77: 71–94.Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics. 1974; 77: 71–94.Pereira L., Kratsios P., Serrano-Saiz E., Sheftel H., Mayo A.E., Hall D.H. et al. A cellular and regulatory map of the cholinergic nervous system of C. elegans. eLife. 2015; 4; e12432.Pereira L., Kratsios P., Serrano-Saiz E., Sheftel H., Mayo A.E., Hall D.H. et al. A cellular and regulatory map of the cholinergic nervous system of C. elegans. eLife. 2015; 4; e12432.Wang Bo, Du Y. Cadmium and its neurotoxic effect. Oxid. Med. Cell Longev.2013; 2013: 1–12.Wang Bo, Du Y. Cadmium and its neurotoxic effect. Oxid. Med. Cell Longev.2013; 2013: 1–12.Vijverberg H.P.M., Oortgiesen M., Leinders T., van Kleef R.G.D.M. Metal interactions with voltage- and receptor- activated ion channels. Environ. Health. Perspect. 1994; 102 (Suppl. 3): 153–158.Vijverberg H.P.M., Oortgiesen M., Leinders T., van Kleef R.G.D.M. Metal interactions with voltage- and receptor- activated ion channels. Environ. Health. Perspect. 1994; 102 (Suppl. 3): 153–158.Zhang Y., Ye B., Wang D. Effects of metal exposure on associative learning behavior in nematode Caenorhabditis elegans. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2010; 59: 129–136.Zhang Y., Ye B., Wang D. Effects of metal exposure on associative learning behavior in nematode Caenorhabditis elegans. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2010; 59: 129–136.Leung M.C.K., Williams P.L., Benedetto A., Au K., Helmcke K.J., Aschner M. et al. Caenorhabditis elegans: an emerging model in biomedical and environmental toxicology. Toxicol. Sci. 2008; 106: 5–28.Leung M.C.K., Williams P.L., Benedetto A., Au K., Helmcke K.J., Aschner M. et al. Caenorhabditis elegans: an emerging model in biomedical and environmental toxicology. Toxicol. Sci. 2008; 106: 5–28.Hilliard M.A., Apicella A.J., Kerr R., Suzuki H., Bazzicalupo P., Schafer W.R. In vivo imaging of C. elegans ASH neurons: cellular response and adaptation to chemical repellents. The EMBO J. 2005; 24: 63–72.Hilliard M.A., Apicella A.J., Kerr R., Suzuki H., Bazzicalupo P., Schafer W.R. In vivo imaging of C. elegans ASH neurons: cellular response and adaptation to chemical repellents. The EMBO J. 2005; 24: 63–72.Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Belova E.B., Shagidullin R.R., Gainutdinov M.Kh. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes. J. Therm. Biol. 2016; 62: 37–49.Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Belova E.B., Shagidullin R.R., Gainutdinov M.Kh. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes. J. Therm. Biol. 2016; 62: 37–49.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.