Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, МГУ, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова
Накопление фармпрепаратов и антибиотиков в окружающей среде вызывают всё большую тревогу в связи с воздействием на представителей всех звеньев трофической цепи природных экосистем. В модельных экспериментах исследовано действие широко распространённого антибиотика ципрофлоксацина на зелёные протококковые микроводоросли Sсеnedesmus quadricauda и Chlorella vulgaris в воде и в водных экстрактах почв (искусственная стандартная почва, техногрунт, дерново-подзолистая почва). По результатам оценки флуоресцентных параметров двумя разными методами (приборы Флюорат 02-5М и Water-PAM) показано, что при невысоких концентрациях антибиотика 5 и 10 мг/л наблюдалось явление гормезиса, а при повышении от 20 до 50 мг/л зафиксировано снижение фотосинтетической активности водорослей. Проведено сравнение медианной (среднеэффективной) концентрации антибиотика ЭК50, подавляющей на 50% флуоресцентные характеристики микроводорослей на 3 сутки экспозиции в разных средах. Снижение токсичности исследованной дозы ципрофлоксацина (300 мг/л) в ряду исследуемых объектов можно редставить следующим образом: вода > техногрунт > искусственная стандартная почва > дерново-подзолистая почва, что отражает процент ингибирования тест-функции относительно контроля (образцы без антибиотика) соответственно на 91,5; 80,0; 62,5 и 60,0%. В почвенной матрице ингибирующий эффект антибиотика выражен слабее (на 10–30%), что, вероятно, обусловлено протекторными свойствами гуминовых веществ, которые сорбируют антибиотик или его метаболиты.
Ключевые слова: альготестирование, экотоксичность, антибиотик ципрофлоксацин, вода, почва, гуминовые вещества
Ципрофлоксацин (ЦИП) – часто используемый в мире антимикробный препарат широкого спектра действия,
относящийся к семейству фторхинолонов. Широкое использование ЦИП привело к увеличению его выброса
в окружающую среду. Ципрофлоксацин обнаруживается в водных экосистемах, что потенциально может нанести
вред водным организмам. Влияние ЦИП на фотосинтезирующие организмы до конца не изучено. В этой работе
мы исследовали влияние ЦИП на зелёные пресноводные микроводоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. с использованием методов флуоресценции хлорофилла (параметры JIP теста и быстрые световые кривые).
Значительное снижение числа клеток наблюдали при ≥10 мг/л ЦИП. Анализ параметров флуоресценции
хлорофилла, полученных из OJIP кривых, выявил изменения в фотосинтетических реакциях в присутствии ЦИП.
Было обнаружено, что ЦИП ингибирует скорость транспорта электронов в фотосистеме II. Снижение квантового выхода электронного транспорта в фотосистеме II (φEo) сопровождалось снижением индекса производительности (PIABS) и увеличением диссипации энергии в тепло (DI0/RC). Ципрофлоксацин повышал фоточувствительность микроводорослей, но не тормозил восстановление фотосинтетической активности после фотоокислительного стресса. В этом отношении действие ЦИП отличается от действия известного антибиотика хлорамфеникола, ингибирующего ре-синтез пластидных белков и, соответственно, восстановление фотосинтетической активности, связанное с ре-синтезом белка D1 фотосистемы II. Среди параметров флуоресценции PIABS оказался наиболее стресс-специфичным, поэтому его можно предложить для выявления раннего токсического действия ЦИП на микроводоросли.