А. КОВАЛЕНОК

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФИТОНЦИДОВ НА PROTOZOA

(Представлено академиком Л. А. Орбели 18 XI 1942)

Многолетними исследованиями Б. Токина и А. Филатовой ⁽²⁾ установлено, что летучие вещества (фитонциды), выделяющиеся из свежеприготовленной кашицы лука (Allium сера), чеснока (Allium sativum) и ряда других растений, обладают мощными бактерицидными свойствами. Достаточно 3—5-минутного воздействия фитонцидами, чтобы затормозить развитие или нацело убить исследованные расы грибков и бактерий ⁽²⁾.

Оказалось также, что фитонциды прекрасно убивают одноклеточные, свободно живущие и паразитические организмы (различные виды инфузорий и т. п.).

Нами проведено специальное исследование по выяснению механизма действия фитонцидов на разные виды свободно живущих инфузорий, на некоторых жгутиковых и на Opalina ranarum Ehrbg., Инфузорию, паразитирующую в кишечнике лягушки (Rana arvalis L.). Оказалось, что при одной и той же экспозиции разных видов инфузорий воздействию фитонцидов одного и того же растения обнаруживается существенно различный эффект.

Все Protozoa погибают, но биологический механизм умирания различен.

При действии фитонцидами на Paramaecium caudatum Ehrbg. уже в первые секунды с момента воздействия движение инфузорий резко ускоряется, примерно в 2—3 раза. Этот эффект родственен уже описанному Б. Токиным (²) явлению резкой интенсификации жизненных функций яиц моллюсков с последующей их гибелью при воздействии фитонцидами.

По истечении минуты движение начинает замедляться и к концу 3—4-й минуты прекращается совершенно, инфузории погибают. Происходят заметные морфологические изменения: передний конец становится более заостренным, задний — округлым; протоплазма становится менее прозрачной с резко выраженной зернистостью; хорошо заметен макронуклеус.

Через несколько минут (3—10) после прекращения движения на поверхности тела, как правило, происходит одновременно множественное образование прозрачных пузырьков. Пузырьки имеют четкую геометрическую очерченность: это идеальные шары, связанные в одном месте с телом инфузории. Содержимое их вполне гомогенно.

Пока мы не можем сказать что-либо достоверное о природе этих образований. Если предполагать, что содержимое их есть результат энергичного вытекания содержимого вакуолей, то совершенно непонятно, чем объяснить большой объем возникающих пузырьков. В некоторых случаях, при множественном образовании пузырьков, их общий объем превышает объем тела всей инфузории.

Непонятна и идеальная гомогенность пузырьков. Если предположить, что в одном из мест тела инфузории происходит выпячивание участка пелликулы и выдавливание содержимого сократительной вакуоли, то каким образом вообще соответственные участки протоплазмы, имеющие жидкое агрегатное состояние, не попадают в образующийся пузырек. При этом условии мы не наблюдали бы гомогенности содержимого пузырьков.

Таким образом, трудно высказать какое-либо определенное предположение. Может быть, происходит энергичная реакция паров фитонцида с поверхностными слоями, и содержимое пузырьков есть продукт этой реакции.

Напрашивается мысль и об изменении полупроницаемых свойств пелликулы под влиянием фитонцидов. Если это имеет место, то образование пузырьков можно было бы поставить в связь с явлениями плазмолитического порядка. Инфузории в таком фиксированном состоянии могут находиться до подсыхания капли жидкости, однако наблюдались случаи, когда пелликула разрушалась вскоре после прекращения движения, и плазма вытекала. На ряде опытов нами выяснено, что достаточно воздействия фитонцидов на Paramaecium caudatum в течение 30 секунд (если лук взят доброкачественный), чтобы вызвать необратимые изменения в плазме, приводящие инфузорий к гибели через 3—4 минуты после прекращения воздействия фитонцидами.

Интересно отметить, что уже после 1/2-минутнoro воздействия протоплазма и макронуклеус у Paramaecium caudatum диффузно окрашивается нейтральротом, взятым в концентрации, которая сама по себе не приводит к гибели, а вызывает лишь обратимое явление грануляции. Нам ни в одном случае не удалось наблюдать явление паранекроза ⁽¹⁾. Это говорит о том, что фитонциды проникают в клетку с исключительной быстротой и вызывают у простейших необратимые изменения.

При 3-минутном воздействии фитонцидами на Stentor coeruleus Ehrbg. тело резко сокращается, поступательные движения замедляются. Протоплазма становится менее прозрачной, увеличивается ее вязкость, макронуклеус хорошо заметен, однако он смещен относительно своего первоначального положения. Впоследствии тело инфузории разрушается. Интересно, что все структуры и форма тела сохраняются некоторое время лишь при воздействии большими количествами фитонцидов.

Воздействие небольшими количествами фитонцидов на Spyrostoтит teres Clap Lack(кашица из лука помещалась не в чашку Петри, а на предметное стекло рядом с каплей воды, содержащей инфузории) в первые же секунды вызывает сокращение тела по длинной оси, поступательное движение сменяется вращательным, последнее через 10—20 секунд вновь сменяется поступательным движением, сопровождающимся конвульсивными сокращениями тела. Сократительная вакуоль перестает функционировать и увеличивается в размерах. Через 8 минут движение инфузорий прекращается, и через 5—7 минут, а в отдельных случаях тотчас после прекращения движения наблюдается зернистый распад. При обычной постановке опытов, когда предметное стекло помещается в чашку Петри, содержащую кашицу лука, зернистый распад происходит через 2—3 минуты, причем ему предшествует резкое сокращение тела.

У Stylonychia mytilus Ehrbg. действие фитонцидов вызывает резкое ускорение движения, и в первые же секунды с момента воздействия фитонцидами начинается литический распад. В течение 2-х минут, а в отдельных случаях в течение 1-й минуты, лизируется все тело, причем лизис начинается от области перистома; постепенно уменьшающееся в ходе лизиса тело инфузории, однако, сохраняет подвижность почти до конца лизиса.

Некоторые мелкие формы инфузорий из рода Stylonychia оказались более резистентными к фитонцидам. Инфузории погибают при 4—5-минутном воздействии бактерицидами. При гибели этих инфузорий мы не наблюдали литического или зернистого распада, скорее происходит ,фиксация клетки.

Действие фитонцидов на Loxodes rostrum. О. F. Mull, вызывает литический распад инфузории; лизис начинается с переднего конца уже в первые секунды с момента воздействия фитонцидами, а весь процесс протекает в течение всего 10—15 секунд.

2-минутное воздействие фитонцидов на Opalina ranarum Ehrbg. вызывает их гибель. Наблюдается коагуляция протоплазмы, ядра хорошо видны в виде светлых гомогенных пятен, форма тела почти не изменяется. Мы не наблюдали распада инфузорий, напротив, они могут сохраняться, не разрушаясь, в течение нескольких часов, если не будет подсыхать капля жидкости.

В этом случае мы можем говорить, что происходит фиксация инфузорий.

Колония Volvox погибает при 2-минутном воздействии фитонцидами, интенсификации движения при воздействии фитонцидами мы не наблюдали. Погибшие колонии могут сохраняться, не разрушаясь, в течение пяти дней.

Помимо фитонцидов Allium сера, мы исследовали фитонциды Allium schoenophrasum L. и корней Paeonia anoniala. Оказалось, что фитонциды всех исследованных растений вызывают аналогичные изменения у Protozoa и приводят к их гибели, различна лишь экспозиция. Так, фитонциды Allium сера приводят к гибели инфузорий при воздействии в течение 2—3-х минут; фитонциды Allium schoenophrasum — при воздействии в течение 3—5 минут, а фитонциды корней Paeonia anomalia убивают инфузории при 7—9-минутном воздействии.

Данные, полученные на Protozoa,могут быть полезны при изучении действия фитонцидов на клетки и ткани многоклеточных животных и подскажут детали практического использования их в борьбе с патогенными простейшими.

Томский государственный университет и Всесоюзный институт экспериментальной медицины им. Горького

Поступило 18 Xl1 1942

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Д. Насонов и В. Александров, Реакция живого вещества на внешние воздействия, Изд. АН СССР, М.-Л. 1940. Б. Токин, с участием А. Коваленок, Г. Неболюбовой, И. Торопцева, Л. Ферри, А. Филатовой, Бактерициды растительного происхождения (фитонциды) (в печати).