VOL 2, No 52 (52) (2020)

The scientific heritage

(Budapest, Hungary)

The journal is registered and published in Hungary.

The journal publishes scientific studies, reports and reports about achievements in different scientific fields.

Journal is published in English, Hungarian, Polish, Russian, Ukrainian, German and French.

Articles are accepted each month.

Frequency: 24 issues per year.

Format - A4

ISSN 9215 — 0365

All articles are reviewed

Free access to the electronic version of journal

Edition of journal does not carry responsibility for the materials published in a journal.

Sending the article to the editorial the author confirms it’s uniqueness and takes full responsibility for possible

consequences for breaking copyright laws

Chief editor: Biro Krisztian

Managing editor: Khavash Bernat

Gridchina Olga - Ph.D., Head of the Department of Industrial Management and Logistics (Moscow, Russian Federation)

Singula Aleksandra - Professor, Department of Organization and Management at the University of Zagreb (Zagreb, Croatia)

Bogdanov Dmitrij - Ph.D., candidate of pedagogical sciences, managing the laboratory (Kiev, Ukraine)

Chukurov Valeriy - Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Biochemistry of the Faculty of Physics, Mathematics and Natural Sciences (Minsk, Republic of Belarus)

Torok Dezso - Doctor of Chemistry, professor, Head of the Department of Organic Chemistry (Budapest, Hungary)

Filipiak Pawel - doctor of political sciences, pro-rector on a management by a property complex and to the public relations (Gdansk, Poland)

Flater Karl - Doctor of legal sciences, managing the department of theory and history of the state and legal (Koln, Germany)

Yakushev Vasiliy - Candidate of engineering sciences, associate professor of department of higher mathe-matics (Moscow, Russian Federation)

Bence Orban - Doctor of sociological sciences, professor of department of philosophy of religion and reli-gious studies (Miskolc, Hungary)

Feld Ella - Doctor of historical sciences, managing the department of historical informatics, scientific leader of Center of economic history historical faculty (Dresden, Germany)

Owczarek Zbigniew - Doctor of philological sciences (Warsaw, Poland)

Shashkov Oleg - Сandidate of economic sciences, associate professor of department (St. Petersburg, Russian Federation)

«The scientific heritage»

Editorial board address: Budapest, Kossuth Lajos utca 84,1204

E-mail: public@tsh-journal.com

Web: www.tsh-journal.com

CONTENT

BIOLOGICAL SCIENCES

Mikeladze I., Sharabidze A. THE INVASIVE POTENTIAL OF MACLURA TRICUSPIDATA IN THE KOLKHETI LOWLAND (WEST GEORGIA) .................................................................... 3

Shammadov R., Bakhshaliyeva N. EVALUATİON OF THE RESİSTANCE ON GENETİCAL AND BİOCHEMİCAL PARAMETERS AT SOME NON-TRADİTİONAL PLANTS COLLECTED FROM VARİOUS AREAS .......................................................................... 7

Egorova A., Nigmatullina A., Kalinnikova T. THE PERSPECTIVES OF APPLICATION OF FREE-LIVING SOIL NEMATODE Caenorhabditis elegans TO EVALUATE BIOLOGICAL ACTIVITY OF PLANT EXTRACTS .................................................................. 13

Trofimova N. PROBLEMS OF STUDY OF THE DEFENSIVE AND EXPLORATION RAT BEHAVIOR IN MAZES TO ASSESS THE LEVEL OF ANXIETY IN EXPERIMENTAL FEAR CONDITIONING RESEARCH ........................................ 16

EARTH SCIENCES

Rybalova O., Bryhada O., Korobkina K., Gorban A. METHODOLOGICAL APPROACHES TO THE ASSESSMENT OF THE LIFE’S QUALITY OF THE POPULATION ............................................................. 24

PEDAGOGICAL SCIENCES

Koehn N., Domberg E. THE PROBLEM OF CONTINUITY OF PRESCHOOL AND PRIMARY MUSIC EDUCATION IN UKRAINE ............... 28

Kapinus O. CONCEPT AND COMPLEX METHODOLOGY OF FORMATION OF PROFESSIONAL SUBJECTIVITY OF FUTURE OFFICERS AT THE STAGE OF PRIMARY PROFESSIONALIZATION ............................................. 31

Shikunov I., Ovchinnikov Yu. ANALYSIS OF THE TRAINING PROCESS IN AKD JUMPS BY A STUDENT-ATHLETE ............................................ 36

Oleynik T. PROFESSIONAL SELF-EFFICIENCY OF FUTURE PERFORMERS: THEORETICAL ASPECT ....................... 41

Fedorov A. ON THE QUESTION OF ACTIVITIES OF A SOCIAL TEACHER IN THE FRAMEWORK OF SOCIAL - PEDAGOGICAL AND PSYCHOLOGICAL SERVICE ......... 44

PHILOLOGICAL SCIENCES

Smirnova O., Protsukovich E. STAGES OF WORK WITH LISTENING AT FOREIGN LANGUAGE CLASSES WITH POWER ENGINEERING STUDENTS ................................................................. 46

Khalafian L.

ANGLICISM AS A MARKER OF THE MODERN YOUTH SLANG (BASED ON THE RUSSIAN LANGUAGE) .......... 49

PSYCHOLOGICAL SCIENCES

Kulikova T. RISKS AND THREATS TO PSYCHOLOGICAL SAFETY OF SCHOOLCHILDREN UNDER THE CONDITIONS OF A MULTICULTURAL EDUCATIONAL ENVIRONMENT ..... 52

The scientific heritage No 52 (2020) 3

BIOLOGICAL SCIENCES

THE INVASIVE POTENTIAL OF MACLURA TRICUSPIDATA IN THE KOLKHETI LOWLAND

(WEST GEORGIA)

Mikeladze I.

Institute of Phytopathology and Biodiversity,

Batumi Shota Rustaveli State University (BSU), Kobuleti, Georgia,

Ph.D. in Biology, Senior Scientist.

Sharabidze A.

Batumi Shota Rustaveli State University (BSU),

Batumi, Georgia, Postgraduate.

Abstract

Naturalization and invasion of foreign origin plants is a process that accompanies the introduction and

migration of plants, which is closely connected to human agricultural activities. In many cases, as a result of human

activities, many plants of foreign origin settle in cenoses. A clear example of purposeful or accidentally invasion

of plants is the East Asian plant Maclura tricuspidata (Cudrania tricuspidata). The aim of this research was

therefore to describe Maclura tricuspidata spread in the Kolkheti lowland - in agro and secondary cenoses, for this

reason we held botanical expeditions and phonic descriptions, identified the Maclura tricuspidata, described the

mother plant or the first planted specimen, and the growths that developed around it. As studies has shown the

Maclura tricuspidata characterized high potential of propagation and distribution. It is wide spread in agrocenoses

and causes various problems. The study revealed a high potential for invasiveness.

Keywords: cudrang; Georgia, invasion; Kolkheti lowland; Maclura tricuspidata; sucker.

Formulation of the problem: The spread of

foreign origin-alien plants in Georgia dates back to

ancient times. We do not have accurate data on the

distribution of some of them in Georgia, such as:

Laurus nobilis L.; Eleusine indica (L.) Gaertn.;

Oplismenus undulatifolius (Ard.) Beauv.; Urtica dioica

L.; Morus alba L. Lolium perenne L.; Hyoscyamus

niger L.; Hybiscus syriacus L.; Eryngium campestre L.;

Cyperus glaber L.; Coriandrum sativa L.; Cryptomeria

Japonica D.Don.; Ulex europaeus L., and many others

[2]. Many alien plants have been so established and

spread in agro and natural cenoses that it is difficult to

imagine their foreign origin, for example: Ambrosia

artemisifolia L.; Artemisia vulgaris L.; Amorpha

fruticosa L.; Bidens bipinnata L.; Amarantus albus L.;

Amarantus lividus L.; Chenopodium album L.; Datura

stramonium L.; Hidrocotyle ramiflora Maxim.;

Houttuynia cordata Thunb.; Eucalyptus cinerea F.

Muell. ex Benth.; E. viminalis Labill.; Phytolaca

americana L.; Sorghum halepense (L.) Pers.; Lonicera

japonica Thunb.; Pueraria montana var. lobata

(Willd.) Sanjappa & Pradeep.; Miscanthus sinensis

Anderss.; spurges (Euphorbia), Solanums (Solanum),

burclovers (Medicago), buckwheats (Polygonum),

trefoils (Trifolium) and many others [4].

The botanical gardens play particular role in plants

distribution on the Kholkheti lowland. The carried

works in Batumi and Sokhumi Botanical Gardens are

noteworthy, as a result of which the following plants

were broadly distributed at the Black Sea coastline.

Tea, Citrus, Aleurites, Eucalypts, Bamboos, Camphor

tree, Persimmon, Palms, various kinds of Pines,

evergreen Oaks [5, 7].

Maclura tricuspidata was introduced to the

Batumi Botanical Garden in 1937, which consist a

many seedlings and suckers [8]. A short time ago, the

demand for this plant has increased in Kolkheti low-

land, which has caused various problems.

Materials and methods

The study site is located in the west part of

Georgia, in Kolkheti lowland (Fig.1).

Fig.1. Geographical position of study site

4 The scientific heritage No 52 (2020)

The objective of the research was to describe

Maclura tricuspidata spread in the Kolkheti lowland -

in agro and secondary cenoses of Adjara, Guria and

Samegrelo, for this reason we held botanical

expeditions and phonic descriptions during the period

2016-2020, identified the Cudrang - Maclura

tricuspidata, described the mother plant or the first

planted specimen, and the growths that developed

around it. Laboratory work was carried out in Institute

of Phytopathology and Biodiversity.

Botanical characteristics. Maclura tricuspidata

Carriere, Revue Horticole (Paris) 1864: 390, pl. 37.

1864. (Rev. Hort. (Paris). Synonyms: Cudrania

tricuspidata (Carriere) Bureau ex Lavalle; Cudrania

triloba Hance; Morus integrifolia H. Leveille &

Vaniot; Vanieria tricuspidata (Carriere) Hu; Vanieria

triloba (Hance) Satake.

The genus of Maclura includes 12 species that are

spread in Africa, Asia, Australia, the North America, in

the Pacific islands, in South America, five species are

in China. Asian members of the genus of Maclura have

been segregated as Cudrania on the basis of the straight

rather than inflexed stamens and shorter style arms, it

has been shown that these characters are unreliable and

that Cudrania is best included within Maclura. Accord-

ing to the modern classification, Cudrania is consist in

the genus Maclura (www.theplantlist.org/).

Maclura tricuspidata 1-7 m tall, deciduous shrubs

or small trees with grayish brown bark (Fig.2., Fig.3).

Fig.2. Maclura tricuspidata tree

Fig. 3. Bushes of Maclura tricuspidate

http://www.theplantlist.org/

The scientific heritage No 52 (2020) 5

The branches are slightly ridged, glabrous. Thorns

0.5-2 cm long. Petiole 1.5-2.5 cm, leaf blade ovate to

rhombic-ovate, occasionally 3-lobed, 5-14 X 3-8 cm,

abaxial surface greenish white and glabrous or sparsely

pubescent, adaxial surface deep green and glabrous,

base rounded to cuneate, margin entire, apex acumin-

ate; secondary veins 4-6 on each side of midrib, tertiary

veins reticulate (Fig.4).

Fig.4. Maclura tricuspidata leaves and branches with thorns

Maclura tricuspidata is dioecious, with male and

female flowers on different plants. Inflorescences axil-

lary, single or in pairs. Male inflorescences capitulate,

peduncle shorter than capitulum. Calyx lobes fleshy,

margin revolute, apex thick; pistillode pyramidal. Fe-

male inflorescences 1-1.5 cm in diameter, axillary; pe-

duncle short. Calyx lobes with margin revolute, api-

cally shield-shaped; ovary immersed in lower part of

calyx. Fruits are syncarpous, green at the beginning,

reddish, and red at maturity, spherical, 2-3.5 cm in di-

ameter (Fig.5. Fig. 6).

Fig.5. Unripe fruit of Maclura tricuspidata

6 The scientific heritage No 52 (2020)

Fig.6. Ripe fruits of Maclura tricuspidate

Macula tricuspidata is East Asian origin plant,

widely distributed in China, Japan, Korea. Grows in

open, lighted areas, forests, lowlands, mountains,

between altitudes of 500-2000 m above sea level.

Widely used in medicine [1, 2, 9]. Sometimes it is

cultivated as a fruit-bearing crop because it look like a

mulberry fruit. It is also known as Che, Chinese Che,

Chinese mulberry, cudrang, Mandarin-melon berries,

Silkworms mulberry, Storehouse bush in England, wild

mulberry (tcho sang) and prickly mulberry (tsa, tse-

tsang) ) in China [6].It is known as strawberry tree in

Georgia.

Introduced in Europe in 1870 and in the USA in

1909.

Distribution characteristics and invasiveness

potential

As we mentioned, Maclura tricuspidata (Cudra-

nia tricuspidata) was first introduced to Batumi Botan-

ical Garden in 1937.

Today it is quite widespread in agro-cenosis of

western Georgia, which is due to various reasons. In the

last 10-12 years, the demand for cudrang as a fruit-bear-

ing seedling, which the locals know by the name of

strawberry tree. In early spring, all agricultural markets

sell cudrang seedlings and root suckers. Farmers plant

in homestead plots, yards, agricultural lands. The plant

is characterized by rapid growth and distribution.

Propagated especially intensively by root suckers.

Propagation is even more aggressive after the mother

plant is removed or pruning. Suckers develop around

and away from the plant. In one vegetation period it is

possible to develop several generations of suckers. Dur-

ing the first vegetation period, the plant reaches a height

of 1 m, and the root length is 40-60 cm (Fig.7). It also

propagated by seed and soft wood cuttings.

Fig.7. One-year-old seedlings of Maclura tricuspidata

In the first year the plants are easily removed from

the soil by hand, while in the next years it is difficult.

New suckers develop from roots remaining in the soil

during the same growing season. In the first year, the

plants can be easily removed from the soil, but the

complexity is quite sharp, thorny thorns, of which there

are many in the juvenile stage, when the plant enters

fruiting, thorns no longer develop.

Results. Due to its wide ecological amplitude,

rapid growth, aggressive reproduction, high interest in

The scientific heritage No 52 (2020) 7

the population, cudrang - Maclura tricuspidata (Cudra-

nia tricuspidata) is growing day by day, therefore the

invasiveness rate is increasing and it is possible to move

from agrocenoses to natural cenoses, which creates

other ecological threats.

The abundant propagation and spread of the

cudrang prevents the growth of other plants. It becomes

impossible to use this plot to produce any other crops.

Even moving in such a plot is impossible because of the

large number of plants and the thorns that grow on it.

References

1. Chang-ho, J., Gwi, N., Ji, H.K., Hee rok, J., Dae

ok, K., Ho jin, H. (2010). Protective Effects of Aqueous

Extract from Cudrania tricuspidata on Oxidative Stress-

induced Neurotoxicity. Food Sci. Biotechnol. 19(4):

1113-1117. DOI 10.1007/s10068-010-0158-z.

2. Davitadze, M. (2001). Adventive flora of Ad-

jara. Publisher “University of Batumi”. Batumi, 198 p.

3. Lan-Ting, X., Shi-Jun, Y., Ya-Chu, F., Jing-

Shuai, W., Dan, Y., Hua-Shi, G., Chang-Yun, W.

(2017). Cudrania tricuspidata: an updated review on

ethnomedicine, phytochemistry and pharmacology.

RSC Adv., 7, 31807.

4. Mikeladze, I., Davitadze, M., Sharabidze, A.

(2016). Invasive Plants in Agrocenoze of Kolkheti

Lowlands/ Modern technologies to produce ecologi-

cally pure products for sustainable development of ag-

riculture. ISBN 978-9941-0-9099-8. 252-255.

5. Papunidze, V. (2003). The pecularities of the

introduced plants and adaptation in the subtropical zone

of Georgia, The bulletin of Batumi Botanical Garden of

Georgian academy of sciences, 32. 32-54.

6. Reich, L. (2004). "Che: Chewy Dollops of

Maroon Sweetness." leereich.com. Uncommon Fruits

for Every Garden. Web. 7 Jan. 2015.

7. Sharabidze, A., Mikeladze I., Gvarishvili N.,

Davitadze M. (2019). Invasion of Foreign Origin

(Alien) Woody Plants in Seaside Adjara. Biological

Forum – An International Journal 10(2): 109-113

(2018). ISSN No. (Print): 0975-1130 ISSN No.

(Online): 2249-3239.

8. Trees and Bushes of Batumi Botanical Gardens

(Angiosperms), Part II. Batumi, 2007. p. 187-188.

9. Yong Ju, K. (2018). Optimization of Jirisan

Mountain Cudrania tricuspidata leaf substance extrac-

tion across solvents and temperatures. Journal of Phar-

maco puncture. 21 [2]:048-060. ISSN 2093-6966

[Print], ISSN 2234-6856 [Online].

EVALUATİON OF THE RESİSTANCE ON GENETİCAL AND BİOCHEMİCAL PARAMETERS AT

SOME NON-TRADİTİONAL PLANTS COLLECTED FROM VARİOUS AREAS

Shammadov R.

Department of Biology and Medical knowledge, Faculty of Science, Lankaran State University, Lankaran,

Azerbaijan

Bakhshaliyeva N.

Department of Genetics and Evolution theory, Faculty of Biology, Baku State University, Baku, Azerbaijan

Abstract

The level of resistance and responsiveness of genome to different environmental factors at samples collected

from various local populations were evaluated. As objects of research green mass and seeds of Allium lenkoran-

icum, Bifora testiculata, Ziziphora capitata were used. These plants are non-traditional plants distributed in Lan-

karan region of Azerbaijan. They are used for domestic purposes as well as in medicine. Study showed that at

researched plant samples the frequency of chromosome aberration is directly depends on species of plant and

collected area. The results of studies conducted on samples taken in the territory of Lankaran from mountainous

regions from a height of 821 meters above sea level, in specially protected areas and in external areas show that

changes in environmental factors in these areas have led to an increase in the frequency of chromosome abberations

in the studied plant samples. Researched plants, specially Allium lenkoranicum is sensitive to effects of environ-

ment factors and may be used as indicator in studying of changes of environmental factors. At the same time the

results show that adaptation opportunities of this plant is weak. As a result, the frequency of chromosome aberra-

tions of this plant is higher in specially protected areas and far from these zones.

Keywords: agroecosystem, chromosome aberrations, adaptation opportunities, Hirkan National Park.

1. Introduction Nowadays, one of the most important problems

which disturbs scientists and world community is the

pollution of environment by factors with different eti-

ology. There are different approaches for solution to

this problem either regional or global scope. The group

of approaches emphasizes the necessity to eliminate the

factors contributing to environmental pollution, while

other groups emphasize the importance of increasing of

resistance of living organisms to environment. But

from various investigations it was clear that the envi-

ronmental pollution has reached to critic level and it has

become impossible to protect it with measures provided

by legislation acts. An excessive increase in population

on Earth has led to raising in its needs and, ultimately,

to increasing of environmental pollution. This situation

has negatively influenced to normal life activity of

plants that has led to increasing of mutation weight at

different local populations of various species. As a re-

sult disappearing of valuable plant species with high

heterozygosity from natural landscape and generally

running out of plant genetic resources, i.e. genetic ero-

sion, usually occur. Therefore, it is not enough to pro-

tect environmental pollution, as well as it is important

to conduct measures on increasing of resistance of bio-

logical species.

8 The scientific heritage No 52 (2020)

The best solution to this problem is studying the

resistance of biological species in condition of their nat-

ural existence or in specially created model conditions.

By the aid of researches conducted in this direction we

can talk about resistance of biological species (Babayev

F.A., 2003; Budagov B.E. et al., 1996; Aliyev J.A. et

al., 2008; Aliyev R.T. et al., 2014; Shammadov R.Z. et

al., 2013; Ahmad P. et al., 2010; Li Z. et al., 2013).

Analysis conducted on this direction shows that

right approach to solution of problem and conducted

ecological-genetic monitoring allow to argue about sit-

uation of ecosystems, their change dynamics, adapta-

tion opportunities to existing condition of plants and to

make an assumption about the status of biodiversity.

Aim of our study was to investigate the level of

resistance and responsiveness of genome to different

environmental factors at samples collected from vari-

ous local populations of non-traditional plants which

distributed in Azerbaijan flora. For the study, the areas

of Lankaran region were distinguished in height and

other features, and samples of non-traditional plants

from these areas were collected in accordance with me-

thodic principles.

2. Materials and methods The area chosen in the present study is Lankaran

region, located in Azerbaijan (Figure 1). During re-

search period we have organized expeditions to Lanka-

ran region in different directions and the distribution ar-

eal of plants were studied. For researches we have de-

termined zones differ from each other on height and

other features and according to methodical principles

rhe samples of non-traditional plants were collected. As

research zone Hirkan National Park (3), higher moun-

tain areas of Lankaran region in Lerik direction (1),

Godes and Gunehir villages area (2) were determined

(Figure 1). As objects of research green mass and seeds

of Allium lenkoranicum, Bifora testiculata, Ziziphora

capitate, which are shown on Figure 2 were used. By

expeditions organized during different periods (March

to April 2018, May to June 2018) we have collected

herbariums of the plants and prepared them for re-

search. These plants are used for domestic purposes as

well as in medicine.

Allium lenkoranicum- belong to Liliaceae family.

Contains sugar, calcium, phosphoric salts, ascorbic

acid, PP vitamin etc. It is using in medicine and food

industry because it is strong volatile plant. Region peo-

ple use this plant as valuable food plant. Growth occurs

in spring and vegetation period is very little (Askarov

A.M. 2005).

Bifora testiculata – This plant contains volatile

oil, C and A vitamines, sugary compounds etc. It is

valuable spice plant. Green mass of plant contains 75-

80% C vitamine, carotene, flavonoid, 0,1% volatile oil,

green chlorophyll, as well as quersetin, kaempferol fla-

vonoids (Askarov A.M. 2005).

Ziziphora capitata - Contains essential oil, tannin

and mordant. Factors in this plant are effective for

stomach ache (Askarov A.M. 2005).

2.1.Chemical compounds and reagents:

During researches the following chemical

compounds were used: carmine (sigma), thioarbitur

acid (becton), NaCl (Bekton), trichloracetic acid

(Bekton), NaH2PO4 (Bekton), H2O2 (Samaramedprom,

Russian Federation), Guajacol (Mersk), acetone

(LaCHEMA, Czech Republic), ethanol

(Samaramedprom, Russian Federation), acetic acid

glacial (Samaramedprom, Russian Federation).

2.2. Cytogenetic Methods:

Germination experiments were carried out at a

constant temperature (20°C), in the dark in an incuba-

tor. Healthy and approximately equal-sized seeds were

selected. The seeds were sterilized with 2.5% sodium

hypochloride solution for 10 min and washed for 24 h

in ultra-distilled water. 100 seeds from each plant were

placed into the plastic containers. Root tips of germi-

nated seeds after several days were excised (1-1.5 cm

segment) for cytogenetic analysis. At apical meristem

cells of the radicles of their embryo frequency of chro-

mosome aberration was analyzed using standard ana-

phase-telophase method (Aliyev A.A. et al., 1992).

2.3. Statistical analysis:

Results of researches were calculated with statisti-

cal analysis criteria-Student’s criteria on the basis of the

following formulas (Lakin T. 1990).

For chromosome aberrations:

N

nM

100*

Where,

M – index of chromosome aberrations in percent

(%)

N - cells number in anaphase level

n - number of cells which damaged with

chromosome aberration

Standard deviation (m) occured during researches

was calculated on below formula:

N

MMm

*)100(

For catalase:

9

K

K- catalase activity

- amount of indexes obtained at 3,6,9 minutes

9 - time of research

3. Results and Discussion It is known that biosystem adapts to the influence

of external stress factors by changing gene expressions,

intensity of metabolism, free radicals, peroxides, anti-

oxidants. One of the possible reactions to any extremal

influences is strengthening of free radical processes and

as a result activation of peroxidation process of lipids.

Increasing of peroxidation process leads to changes in

structure and function of membrane. But there is a bal-

ance between oxidation and oxidant protection sys-

tems, which is important for normal life activity of cell

(Boatour S. et al., 2004; Fayez K. et al., 2014)

The scientific heritage No 52 (2020) 9

Results of conducted experiments are given in Ta-

ble 1 and 2. From these tables it was clear that at re-

searched plant samples the frequency of chromosome

aberration is directly depends on species of plant and

collected area. Results obtained from plants cultivated

at special agroecosystem were used for calculation of

statistical possibility.

The present data showed that parameter, in other

words frequency of chromosome aberrations which

studied at plant samples collected from different areas

was higher from plants placed at normal agroecological

system (Table 1). At Allium lenkoranicum the fre-

quency of chromosome aberration was 4.69±0.76 %,

but at control plant this index was 2.71±0.58 %. Differ-

ence between compared versions was by < 0.05 possi-

bility on Student’s criteria.

At Bifora testiculata the frequency of chromo-

some aberration was 3.99±0.70 %, but at control plant

this index was 3.07±0.62 %. Difference between com-

pared versions wasn’t by >0.05 possibility on Student’s

criteria.

At Ziziphora capitate the frequency of chromo-

some aberration was 4.09±0.72 %, but at control plant

this index was 3.05± 0.63 %. Difference between com-

pared versions wasn’t by >0.05 possibility on Student’s

criteria.

Frequency of chromosome aberrations was higher

by statistical possibility number only at one plant. At

other plants this difference was insignificant, not be-

coming by statistical possibility related to experiment

errors.

At Allium lenkoranicum the highest of frequency

of chromosome aberrations may be related to their ad-

aptation systems. In fact, observations show that there

is no significant reduction in the distribution of this

plant. The relative decrease in area depends only on an-

thropogenic factors. However, this change in chromo-

somal abnormalities, that is, an increase in their fre-

quency, indicates a relative decrease in the adaptability

of this plant.

For two other plants such situation was not

observed and difference between frequency of

chromosome aberrations was in experiment errors

limit. These results show that all two plants should be

cultivated at special protected areas, where anthropo-

genic factors are limited.

An analysis of biodiversity research in modern

times shows that resilience in endangered areas is rela-

tively unstable. That is, they are less susceptible to ad-

ditional effects. This is reflected in their prevalence and

ecogenetic parameters. But outside of these areas, plant

biological diversity is subject to a wide variety of im-

pacts.

That is, they cannot complete their growing season

for a number of reasons - the expansion of grazing land,

the expansion of landing areas and the diversification

of their crops. As a result, they disappear from the flora

as a valuable species. Taking into consideration of this

fact we have collected the analyzed plants far from spe-

cial protected areas and we have studied the ecogenetic

parameter of chromosome aberration frequency on

these plants.

Results of experiments are presented at second ta-

ble. At Allium lenkoranicum the frequency of chromo-

some aberrations was increased from 2.71±0.58 % to

5.14±1.80 %. Difference between compared versions

was by < 0.05 possibility.

At Bifora testiculata the frequency of chromo-

some aberrations was increased from 3.07±0.62 % to

3.81±0.69 %. Difference between compared versions

wasn’t by >0.05 possibility.

At Ziziphora capitate the frequency of chromo-

some aberration was increased from 3.05±0.63 % to

4.30±0.73 %. Difference between compared versions

was by

10 The scientific heritage No 52 (2020)

Catalase ferment was found out almost at all or-

ganisms. Main function of this ferment is to catalase the

hydrogen peroxide to harmless form for organisms.

Catalase ferment has an important role in existing pe-

riod of cells. It protects the cells from active forms of

oxygen. Catalase ferment is belonging to oxidoreduc-

tase which catalases electrons in converting from donor

molecule to acceptor molecule. Optimal pH for catalase

is 7. Optimal temperature is near 370C. It is very quick

ferment. Its one molecule converts millions of hydro-

gen peroxide molecules to oxygen molecule

(Huseynova I.M.et al., 2014; Shammadov R.Z. et al.,

2013)

2H2 O2 = 2H2 O+O2

The presence of enzymes in the environment is

characterized by the content of oxygen bubbles.

Obtained details at the result of experiments are shown

in Tables 3 and 4. From the tables it is clear that activity

of catalase ferment at Allium lencoranicum collected

from Hirkan National Park and high mountain areas

was 1.03+0.03 ml O2/min., at Bifora testiculata was

0.96+0.03 ml O2/min., and at Ziziphora capitate was

0.94+0.02ml O2/min. Obtained results were in normal

limits with the exception of one plant. In other words,

these results are at control indicators level determined

in literary references. Only at Allium lenkoranicum this

indicator was relatively high in compared with other

species. This fact shows that in adaptation opportunities

of this plant there is some exhaustion.

During studying of the activity of catalase ferment

at plants collected from other regions we have obtained

different result. Activity of catalase ferment at Allium

lenkoranicum was 0.68±0.01ml O2/min, at Bifora tes-

ticulata was 0.93±0.02 ml O2/min, but at Ziziphora

capitate was 0.95±0.03 ml O2/min. Analysis of

obtained results show that at two plants, i.e. at Bifora

testiculata and Ziziphora capitate the catalase activity

is similar with the same species which collected from

other regions. This is in normal limit. At Allium lenko-

ranicum the activity of catalase was almost two time

low. This fact shows that adaptation opportunities of

this plant is low and this plant was undergone to more

exhaustion.

Acknowledgements

We would like to thank Hirkan National Park ad-

ministration for their support.

Table 1.

Frequency of chromosome aberrations at some non-traditional plants collected

from Hirkan National Park and highest mountain areas

Plants name

N

Chromosome aberrations

% td P

n M ± m

Control 775 21 2.71±0.58 - -

Allium lenkoranicum 768 36 4.69±0.76 2.06 0.05

Control 755 23 3.05±0.63 - -

Ziziphora capitate 758 31 4.09±0.72 1.08 >0.05

Table 2.

Frequency of chromosome aberrations at some non-traditional plants collected far

from Hirkan National Park area

Plants name

N

Chromosome aberrations

% td P

n M ± m

Control 775 21 2.71±0.58 - -

Allium lenkoranicum 759 39 5.14±0.80 2.45 0.05

Control 755 23 3.05±0.63 - -

Ziziphora capitate 768 33 4.30±0.73 1.30 >0.05

Table 3.

Activity of catalase at some non-traditional plants collected

from Hirkan National Park and highest mountain areas

Plants name Catalase activity

ml O2/min

Allium lenkoranicum 1.03±0.03

Bifora testiculata 0.96±0.03

Ziziphora capitate 0.94±0.02

The scientific heritage No 52 (2020) 11

Table 4.

Activity of catalase at some non-traditional plants collected from Hirkan National Park area

Plants name Catalase activity

ml O2/min

Allium lenkoranicum 0.68±0.01

Bifora testiculata 0.93±0.02

Ziziphora capitate 0.95±0.03

Figure 1. Lankaran region

Figure 2. Samples of researched plants:

1- Allium lenkoranicum, 2- Bifora testiculata, 3- Ziziphora capitate

12 The scientific heritage No 52 (2020)

.

Figure 3. Indexes of chromosome aberrations of researched plants:

1- Allium lenkoranicum, 2- Bifora testiculata, 3- Ziziphora capitate

References

1. Ahmad P., Jaleel C.A., Salem M.A., Nabi G., Sharma S. (2010) Roles of enzymatic and

nonenzymatic antioxidants in plants during abiotic

stress. Crit. Rev. Biotechnol., 30(3): 161-175.

2. Boatour S., Derradji H. (2004) Cytometric methods to analyze radiation effects. J. Biol. Regul. and

Homeostaz. Agents 18(2):101-105

3. Fayez K.A., Bazaid S.A. (2014) Improving drought and salinity tolerance in barley by application

of salicylic acid and potassium nitrate. Journal of the

Saudi Society of Agricultural Sciences 13: 45-55.

4. Huseynova I.M., Nasrullayeva M.Y., Rustamova S.M., Aliyeva D.R., Aliyev J.A. (2014) An-

tioxidant enzymes activity and izoenzyme structure in

the leaves of barley (Hordeum vulgare L.) genotypes

affected by drought stress. ANAS News (Biology and

Medical Sciences), 69(2): 5-13

5. Li Z., Shi P., Peng Y. (2013) Improved drought tolerance through drought preconditioning

associated with changes in antioxidant enzyme

activities, gene expression and osmoregulatory solutes

accumulation in White clover (Trifolium repens L.).

Plant Omics Journal, 6(6): 481-489 .

6. Qrinqof F., Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., Van Breusegem F. (2004) Reactive

oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci.9:

1360-1385.

7. Shammadov R.Z., Abilov Z.O. (2013) Moni-toring the state of medicinal plants in Lankaran and

Gabala-Oguz regions and their practical capabilities.

LDU Scientific News, 1: 103-109.

8. Aliyev R.T, Abbasov M.A, Rahimli V.R. (2014) Stress and adaptation of plants. Baku, Science

Press.

9. Aliyev J.A., Akperov Z., Mammadov A. (2008) Biological diversity. Baku, Science Press.

10. Aliyev A.A., Macidov M.M., Askerov I.T. (1992) Mutagenesis and mutation analysis methods.

Baku.

11. Askarov A.M. (2005) Higher plants of Azer-baijan. Baku, Science Press.

12. Babayev F.A. (2003) Plant ecology. Baku. 13. Budagov B.E, Mikayilov А.А. (1996) Physi-

cal geographical zoning. The constructive geography of

Azerbaijan Republic. Baku, Science Press.

14. Lakin T. (1990) Biometrics. Moscow Press.

0 1 2 3 4 5 6 7 8

3

2

1

The scientific heritage No 52 (2020) 13

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВОБОДНОЖИВУЩЕЙ ПОЧВЕННОЙ НЕМАТОДЫ

Caenorhabditis elegans ДЛЯ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЭКСТРАКТОВ

РАСТЕНИЙ

Егорова А.В.

младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной экологии Института проблем эколо-

гии и недропользования Академии наук РТ, г. Казань, Российская Федерация

Нигматуллина А.Ф.

магистрант кафедры прикладной экологии Института экологии и природопользования Казанского

федерального университета, г. Казань, Российская Федерация

Калинникова Т.Б.

кандидат биологических наук, зав. лабораторией экспериментальной экологии Института проблем

экологии и недропользования Академии наук РТ, г. Казань, Российская Федерация

THE PERSPECTIVES OF APPLICATION OF FREE-LIVING SOIL NEMATODE Caenorhabditis ele-

gans TO EVALUATE BIOLOGICAL ACTIVITY OF PLANT EXTRACTS

Egorova A.

junior researcher of the Laboratory of Experimental Ecology of Research Institute for Problems of Ecology

and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan, Russia

Nigmatullina A.

postgraduate of the Department of Applied Ecology of the Institute of Environmental Sciences of Kazan

Federal University, Kazan, Russia

Kalinnikova T.

PhD in Biology, head of the Laboratory of Experimental Ecology of Research Institute for Problems of

Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan, Russia

Аннотация

В статье приведены результаты экспериментального исследования токсического действия водных

экстрактов трех видов растений (Tanacetum vulgare, Artemisia absintium и Inula helenium) на локомоцию

почвенной нематоды Caenorhabditis elegans. Экстракты в разведениях 1:1, 1:3 и 1:7 вызывали паралич 10–

76% нематод через два часа инкубации. Увеличение времени экспозиции к экстрактам до шести часов

приводило к параличу 40–99% нематод. Почвенная нематода Caenorhabditis elegans может использоваться

как для изучения биологической активности экстрактов растений, так и механизмов их действия на орга-

низм.

Abstract

The article describes results of experimental research of toxic action of water extracts of three plant species,

namely Tanacetum vulgare, Artemisia absintium and Inula helenium on locomotion of free-living soil nematode

Caenorhabditis elegans. Extracts in dilutions 1:1, 1:3 and 1:7 caused paralysis of 10–76% of nematodes after 2-

hours incubation. The increase of exposer time up to six hours lead to paralysis of 40–99% of nematodes. Soil

nematode Caenorhabditis elegans may be used to study both biological activity of plant extracts and mechanisms

of their action on organism.

Ключевые слова: Caenorhabditis elegans, экстракты растений, биологическая активность, Tanacetum

vulgare, Artemisia absintium, Inula helenium

Keywords: Caenorhabditis elegans, plant extracts, biological activity, Tanacetum vulgare, Artemisia ab-

sintium, Inula helenium

Введение

Нематоды, или круглые черви представляют

собой большую группу животных, насчитываю-

щую более 24 тысяч видов. Среди этих видов встре-

чаются как свободноживущие, так и паразитиче-

ские формы. Паразитические нематоды вызывают

заболевания растений, а также нематодозы у жи-

вотных и человека. Для лечения заболеваний чело-

века и животных, вызванных нематодами, в насто-

ящее время используются синтетические антигель-

минтные препараты [7]. Несмотря на высокую

эффективность, широкий спектр действия и про-

стоту применения, эти препараты обладают целым

рядом недостатков. К этим недостаткам можно от-

нести наличие побочных эффектов и высокую сто-

имость лекарств. Нельзя забывать и о такой про-

блеме, как лекарственная устойчивость гельмин-

тов, которая возникает при регулярном применении

синтетических препаратов [13]. В качестве альтер-

нативы синтетическим антигельминтным сред-

ствам можно рассматривать фитотерапию гельмин-

тозов, традиционно применяемую в народной ме-

дицине. Использование экстрактов и соков

растений для лечения нематодозов человека и жи-

вотных позволит избежать появления лекарствен-

ной устойчивости нематод.

В народной медицине традиционно использу-

ются местные виды растений. Для лечения гель-

минтозов в России и других странах с умеренным

климатом используют луковицы чеснока Allium sa-

14 The scientific heritage No 52 (2020)

tivum L., цветки пижмы Tanacetum vulgare L., се-

мена тмина Carum carvi L., надземные части по-

лыни горькой Artemisia absintium L. и полыни обык-

новенной Artemisia vulgaris L., корни и корневища

девясила высокого Inula helenium L., семена тыквы

Cucurbita pepo L., цветки тысячелистника Achillea

millefolium L., кору крушины ломкой Frangula alnus

Mill., корни и корневища валерианы лекарственной

Valeriana officinalis L. и др. [4, 17].

Пижма обыкновенная Tanacetum vulgare L. –

многолетнее травянистое растение семейства Aster-

aceae. В медицине и ветеринарии используют

цветки T. vulgare [17]. В цветках пижмы содержатся

эфирные масла, флавоноиды и другие биологиче-

ски активные вещества. Цветки T. vulgare содержат

до 0,8% эфирного масла, в состав которого входят

туйон, камфора, туйол, борнеол, пинен и танацетон.

Настой цветков применяют в качестве антигель-

минтного и желчегонного средства. Механизмом

антигельминтного действия пижмы является пора-

жение нервной системы, приводящее к снижению

двигательной активности, параличу и гибели гель-

минтов. В ряде случаев наблюдаются морфологиче-

ские изменения тегумента паразитов [17].

Полынь горькая Artemisia absintium L. – много-

летнее травянистое растение семейства Asteraceae.

Эфирное масло A. absintium содержит четыре ос-

новных компонента: α-туйон, (Z)-эпокси-оксимен,

сабинилацетат и хризантенилацетат. A. absintium

также содержит фенольные кислоты, гликозиды,

флавоноиды, кумарины, каротиноиды, танины и др.

[1, 11]. Антигельминтная активность Artemisia spp.

определяется высоким содержанием сесквитерпе-

нового лактона сантонина [14].

Девясил высокий Inula helenium L. – многолет-

нее травянистое растение семейства Asteraceae. В

качестве лекарственного сырья используют корни и

корневища девясила [3, 8]. Корни и корневища I.

helenium содержат инулин, сесквитерпеновые лак-

тоны (антолактон, изоалантолактон), алкалоиды,

фенолкарболовые кислоты, флавоноиды и кума-

рины [15].

Несмотря на популярность фитотерапии, в

настоящее время отсутствуют научно обоснован-

ные доказательства эффективности растительных

препаратов для лечения нематодозов. Во многом

это определяется сложностью проведения экспери-

ментов с паразитическими нематодами в лаборато-

рии. Для изучения антигельминтой активности син-

тетических препаратов в последние десятилетия во

многих фармацевтических компаниях используют

свободноживущую почвенную нематоду

Caenorhabditis elegans [7]. Преимущества C. elegans

как модельного организма для фармакологии за-

ключаются в ее безопасности для исследователей,

простоте выращивания в лаборатории, коротком

жизненном цикле, высокой плодовитости, простоте

строения тела. Использование C. elegans для изуче-

ния токсического действия синтетических немато-

цидов возможно благодаря общему плану строения

тела всех нематод, сходству их физиологии и

нейрохимии. Это, и ряд других фактов позволяет

говорить о том, что C. elegans отличается от пара-

зитических нематод не более чем разные виды па-

разитических нематод отличаются друг от друга [6,

7]. Для изучения антигельминтных свойств расте-

ний C. elegans ранее почти не использовалась. В

научной литературе имеются лишь единичные упо-

минания о действии растительных препаратов на

эту нематоду [3, 5, 8, 9, 10, 16, 18]. Целью настоя-

щей работы явилась экспериментальная проверка

возможности использования C. elegans в качестве

модельного организма для оценки нематоцидной

активности экстрактов растений.

Материалы и методы исследования

В работе использовали Caenorhabditis elegans

линии дикого типа N2 Bristol, предоставленной

Caenorhabditis Genetic Center. Нематод выращивали

при 22°C в чашках Петри со стандартной средой

выращивания нематод (3 г/л NaCl, 17 г/л бактоагар,

2.5 г/л бактопептон, 5 мг/л холестерин, 1мМ CaCl2,

1мМ MgSO4, 25 мл/л калийфосфатный буфер (pH

6.0)). Для кормления нематод использовали E. coli

OP50 [2]. Эксперименты проводили в NG буфере (3

г/л NaCl, 1мМ CaCl2, 1мМ MgSO4, 25 мл/л калий-

фосфатный буфер (pH 7.0)). Для каждого экспери-

мента нематод отмывали от среды выращивания,

бактерий и экзометаболитов NG буфером. Затем

нематод переносили в стеклянные центрифужные

пробирки объемом 10 мл (50 особей в каждую про-

бирку). После оседания нематод на дно пробирки

супернатант удаляли и добавляли по 1 мл водного

экстракта растений в соответствующем разведении.

Через 2, 4 и 6 часов подсчитывали количество нема-

тод, утративших двигательную активность. Каж-

дый эксперимент проводили в пяти повторностях.

Статистическую обработку результатов проводили

с использованием углового преобразования Фи-

шера φ*.

Для приготовления водных экстрактов расте-

ний 15 г цветков пижмы Tanacetum vulgare, 10 г

травы полыни горькой Artemisia absintium или 4.5 г

корней и корневищ девясила высокого Inula hele-

nium заливали 200 мл горячей дистиллированной

воды и выдерживали на кипящей водяной бане в те-

чение 30 минут. Остывший настой фильтровали че-

рез мельничный газ с диаметром ячеек 35 мкм с по-

следующим фильтрованием через бумажный

фильтр. Полученный фильтрат выпаривали на во-

дяной бане с температурой 60°C до конечного объ-

ема 10 мл. Готовый экстракт хранили при темпера-

туре –18°C и размораживали непосредственно пе-

ред экспериментом.

Результаты исследования и их обсуждение

Для проверки возможности использования

Caenorhabditis elegans при оценке биологической

активности экстрактов растений нами были прове-

дены эксперименты, в которых изучалось действие

водных экстрактов цветков пижмы, травы полыни

и корневищ девясила на локомоцию нематод. Ре-

зультаты этих экспериментов представлены в табл.

1.

The scientific heritage No 52 (2020) 15

Таблица 1

Действие водных экстрактов Tanacetum vulgare, Artemisia absintium и Inula helenium на локомоцию нема-

тод

Доля нематод, у которых наступил паралич, %

2 часа инкубации 4 часа инкубации 6 часов инкубации

Tanacetum vulgare

1:1

1:3

1:7

76.5±1.73

46.8±2.1

12.0±2.3

96.1±.8

50.8±2.0

13.6±2.4

98.9±04

64.3±1.9

13.3±2.4

Artemisia absintium

1:1

1:3

65.0±4.8

47.7±2.7

75.0±4.3

60.0±2.6

88.0±3.2

82.0±2.1

Inula helenium

1:1

1:3

1:7

44.7±4.1

9.1±1.7

10.0±2.4

70.7±3.7

22.4±2.4

25.7±3.6

87.3±2.7

39.1±2.8

–

Водный экстракт цветков пижмы при разведе-

нии 1:1 и 1:3 вызывал паралич соответственно у

76.5% и 46.8% нематод уже после 2-часовой экспо-

зиции к нему. Более длительная экспозиция (6 ча-

сов) в обоих случаях приводила к увеличению доли

обездвиженных нематод в 1.3 раза. Тот же экстракт

при разведении 1:7 вызывал паралич у 12–13.6%

нематод без заметного увеличения доли обездви-

женных особей при более длительной экспозиции

(табл. 1).

Аналогичное с экстрактом цветков пижмы

действие на локомоцию нематод оказывали экс-

тракты травы полыни и корневищ девясила (табл.

1). Увеличение времени инкубации C. elegans с экс-

трактом корневищ девясила с двух до шести часов

увеличивало долю обездвиженных нематод в 2, 4 и

2.5 раза при разведении экстракта 1:1, 1:3 и 1:7 со-

ответственно (табл. 1).

Результаты этих экспериментов свидетель-

ствуют о том, что водные экстракты цветков T. vul-

gare, травы A. absintium и корневищ I. helenium ока-

зывают негативное действие на организм C.

elegans. Амплитуда токсического эффекта зависит

как от концентрации экстракта, так и от времени

экспозиции нематод к нему. Локомоция является

сложной формой поведения нематод, которая регу-

лируется системой нейронов, состоящей из команд-

ных нейронов, интернейронов и моторных нейро-

нов. Химические сигналы из холинергических

нейронов, секретирующих ацетилхолин, вызывают

сокращение мышц тела, а сигналы из ГАМК-

ергических нейронов, секретирующих γ-аминомас-

ляную кислоту (ГАМК), наоборот, расслабляют

мышцы, осуществляющие локомоцию [12]. Резуль-

таты, представленные в этой работе, позволяют

предположить наличие в цветках T. vulgare, траве

A. absintium и корневищах I. helenium вторичных

метаболитов, влияющих на секрецию ацетилхолина

и ГАМК, либо на чувствительность к ним соответ-

ствующих рецепторов. Поэтому перспективным

представляется использование C. elegans не только

для изучения токсического действия экстрактов

растений на организмы нематод, но и для иденти-

фикации вторичных метаболитов растений, эффек-

тивных в качестве нематоцидов, и определения мо-

лекулярных механизмов их действия.

Список литературы

1. Beigh Y.A., Ganai A.M. Potential of worm-hood (Artemisia absintium Linn.) herb for use as addi-

tive in livestock feeding: A review // Pharma Innov. J.

2017. V. 6. P. 176–187.

2. Brenner S. The genetics of Caenorhabditis el-egans // Genetics. 1974. V. 77. P. 71–94.

3. Bukhardt G., Becker H., Grubert M., Thomas J., Eicher T. Bioactive chromenes from Rhyncholacis

penicillata // Phytochemistry. 1994. V. 37 P. 1593–

1597.

4. Buza V., Cătană L., Andrei S.M., Ştefănuţ L.C., Răileanu Ş., Matei M.C., Vasiuc I., Cernea M. In

vitro anthelmintic activity assessment of six medical

plant aqueous extracts against donkey strongyles // J.

Helminthol. 2020. V. 94. e147, 1–7.

5. Chitwood D.J. Phytochemical based strategies for nematode control // Annu. Rev. Phytopathol. 2002.

V. 40. P. 221–249.

6. Dent J.A. What can Caenorhabditis elegans tell us about nematocides and parasites // Biotechnol.

Bioprocess Eng. 2001. V. 6. P. 252–263.

7. Holden-Dye L., Walker R.J. Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis ele-

gans // Wormbook, ed. The C. elegans Research Com-

munity. 2014. Режим доступа: http://www.worm-

book.org, свободный

8. König M., Scholz E., Hartmann R., Lehmann W., Rimpler H. Ellagitannins and complex tannins

from Quercus petraea bark // J. Nat. Prod. 1994. V. 57.

P. 1411–1415.

9. Kyo M., Miyauchi Y., Fujimoto T., Mayama S. Production of nematocidal compounds by hairy root

cultures of Tagetres patula L. // Plant Cell. Rep. 1990.

V. 9. P. 393–397.

10. Momin R.A., Ramsewak R.S., Nair M.G. Bi-oactive compounds and 1,3-di[(cis)-9-octadecenoyl]-2-

[(cis,cis)-9,12-octadecadienoyk]glycerol from Apium

graveolens L. seeds // J. Afric. Food Chem. 2000. V.

43. P. 3785–3788.

16 The scientific heritage No 52 (2020)

11. Mravčáková D., Komáromyová M., Babják M., Dolinská M.U., Königová A., Petrič D., Čobanová

A., Ślusarczyk S., Cieslak A., Várady M., Váradyová

Z. Anthelmintic activity of wormhood (Artemisia ab-

sintium L.) and mallow (Malva sylvestris L.) against

Haemonchus contortus in sheep // Animals. 2020. V.

10. P. 1–14.

12. Pereira L., Kratsios P., Serrano-Saiz E., Sheftel H., Mayo A.E., Hall D.H., White J.G., LeBoeuf

B., Garcia L.R., Alon U., Hobert O. A cellular and reg-

ulatory map of the cholinergic nervous system of C. el-

egans // eLife. 2015. V. 4. P. e12432.

13. Rajesh K.D., Rajesh N.V., Vasantha S., Jeeva S., Rajasek aran D. Anthelmintic efficacy of selected

ferns in sheeps (Ovis aries Linn.) // Int. J. Ethnobiol.

Ethnomed. 2014. V. 1. P. 1–14.

14. Seddiek S.A., Ali M.M., Khater H.F., Ei-Shor-bagy M.M. Anthelmintic activity of the white worm-

wood, Artemisia herba-alba against Heterakis galli-

narium infecting turkey poults // J. Med. Plant Res.

2011. V. 5. P. 3946–3957.

15. Spiridon I., Nechita C.B., Niculaua M., Silion M., Armatu A., Teacá C.-A., Bodîrláu R. Antioxidant

and chemical properties of Inula helenium root extracts

// Cent. Eur. J. Chem. 2013. V. 11. 1699–1709.

16. Stadler M., Dagne E., Anke H. Nematicidal activities of two phytoalexins from Taverniera abys-

sinica // Planta. Med. 1994. V. 60. P. 550–552.

17. Tolochko K.V., Vyshnevska L.I. Scientific justification of anthelmintic medicines based on m

Beigh Y.A., Ganai A.M. Potential of wormhood (Arte-

misia absintium Linn.) herb for use as additive in live-

stock feeding: A review // Pharma Innov. J. 2017. V. 6.

P. 176–187.

18. Yoshizawa Y., Kawaii S., Kanauchi M., Chida M., Mizutani J. Chavicol and related compounds as

nematocides // Biosci. Biotech. Biochem. 1993. V. 57.

P. 1572–1574.

ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КРЫС

В ЛАБИРИНТАХ ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ТРЕВОЖНОСТИ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ

ИССЛЕДОВАНИИ РЕАКЦИИ СТРАХА

Трофимова Н.А.

младший научный сотрудник

лаборатории нейрохимии высшей нервной деятельности,

Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии наук,

г. Санкт-Пертербург, Россия

PROBLEMS OF STUDY OF THE DEFENSIVE AND EXPLORATION RAT BEHAVIOR IN MAZES

TO ASSESS THE LEVEL OF ANXIETY IN EXPERIMENTAL FEAR CONDITIONING RESEARCH

Trofimova N.

Researcher,

Laboratory of Neurochemistry of Higher Nervous Activity, I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian

Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia.

Аннотация

В течение последних десятилетий нейробиологи пытаются понять механизмы сохранения в памяти

негативных воспоминаний. Изучение процессов угасания и возобновления памяти о пережитом страхе и

генерализации страха представляет особый интерес.

Реакция страха может проявиться не только в ответ на сигналы, связанные с реальной опасностью

(специализированный страх), но и на нейтральные или безопасные стимулы (генерализованный страх). В

норме генерализация страха является адаптивной реакцией, которая обеспечивает гибкость поведения жи-

вотных в меняющихся условиях окружающей среды. Стойкая генерализация страха часто характерна для

посттравматических и тревожно-депрессивных стрессовых нервных расстройств. Для понимания нейро-

биологических механизмов работы мозга часто используют модели исследования на животных. При этом

возникает необходимость проведения многочисленных поведенческих опытов.

Особое внимание в этой статье уделяется показателям защитного и исследовательского поведения

лабораторных крыс (Rattus norvegicus), обычно регистрируемым при экспериментальном изучении фор-

мирования и генерализации условнорефлекторной реакции страха. Приводится обзор ряда имеющихся в

научной литературе данных по особенностям биологии и поведения крыс Rattus norvegicus в природе и

результаты наблюдений за поведением этих животных в лабиринтах открытое поле, приподнятый кресто-

образный лабиринт и норковая камера.

В статье показано, какие биологические и поведенческие особенности вида Rattus norvegicus важно

учитывать для правильной интерпретации поведения животных в эксперименте. Особый акцент сделан на

необходимости выявления индивидуальных особенностей поведения животных в ходе предварительного

тестирования и учета их при интерпретации результатов, полученных в дальнейших экспериментах.

Таким образом, в статье обосновывается, что сочетание разных экспериментальных и этологических

подходов позволит лучше понять, как возникают эмоциональные состояния страха и тревожности, вызы-

вая проявление различных форм защитного поведения.

The scientific heritage No 52 (2020) 17

Abstract

Over the past decades, neuroscientists have been trying to understand the mechanisms by which the brain

stores negative memories. The study of fear memory extinction and renewal and fear generalization is of particular

interest.

The fear memory can appear not only to cues associated with real danger (specialized fear), but also to neutral

or safe cues (generalized fear). Normally, fear generalization is an adaptive response that allows animals to behave

flexibly in changing environmental conditions. But persistent generalization of fear is a characteristic feature of

many post-traumatic and anxiety-depressive stress disorders. Some model animals are used to understand the neu-

robiological mechanisms of brain disorders. In this case, it is often necessary to conduct a series of behavioral

experiments.

In the article, special attention is paid to the indicators of defensive and exploratory behaviors of the labora-

tory rat (Rattus norvegicus), which are usually recorded in the experimental research of fear conditioning and fear

generalization. The article provides a review of some data on the biology and behavior of wild rats in nature, that

are available in the scientific literature, and some results of the laboratory rat behavior observations in mazes

(specifically, the plus-maze, open field and hole board). It was shown which biological and behavioral features of

species Rattus norvegicus are important for the correct interpretation of animal behavior in the experiment. Par-

ticular emphasis is that it is necessary to identify the individual features of animal behavior during preliminary

testing and take them into account when interpreting the results obtained in further experiments.

Thus, the article proved that combination of different experimental and ethological approaches will make it

possible to better understand how the emotional states of fear and anxiety arise, causing various forms of defensive

behavior.

Ключевые слова: cтрах, беспокойство, условнорефлекторная реакция страха, генерализация страха,

исследовательское поведение, приподнятый крестообразный лабиринт, открытое поле, норковая камера,

крыса Rattus norvegicus.

Keywords: fear, anxiety, fear conditioning, fear generalization, defensive behavior, exploration behavior,

elevated plus-maze, open field, the hole board test, rat Rattus norvegicus.

Индивидуальное поведение животных вклю-

чает разнообразные поведенческие акты, обеспечи-

вающие выживание отдельной особи. К формам ин-

дивидуального поведения относятся, например, ло-

комоция, поиск убежища, избегание хищников,

груминг, исследовательская активность. Поведение

конкретного животного является результатом взаи-

модействия генетических факторов и приобретен-

ного опыта [1, 9].

В настоящее время важным направлением ис-

следований является понимание нейронных меха-

низмов страха и тревожности, посредством кото-

рых мозг кодирует и сохраняет в памяти негатив-

ные воспоминания. Изучение процессов угасания и

возобновления памяти о пережитом страхе и гене-

рализации страха представляет особый интерес.

При исследовании нейрохимических механизмов

эмоционального поведения необходимо учитывать

мотивационное состояние и результативность пове-

дения животных в экспериментальных условиях

[12].

Понятия эмоционального стресса, тревож-

ности, страха в нейробиологии. Генерализация

страха и проблемы моделирования тревожных

расстройств человека на животных.

Поведение живых организмов строится на ос-

нове удовлетворения ведущих потребностей и

оценки достигнутых результатов. Если в ходе реа-

лизации поведенческого акта невозможно достичь

адаптивного результата, возникает конфликтная

ситуация, которая может привести к развитию эмо-

ционального стресса. Эмоциональный стресс явля-

ется защитной адаптивной реакцией, которая моби-

лизует организм на преодоление препятствий и

конфликтных ситуаций, однако, при непрерывных

или острых конфликтных ситуациях он может при-

вести к развитию психосоматических заболеваний.

[15].

Защитное поведение животных связанно с из-

беганием опасностей и поиском убежищ. Эта

группа поведенческих реакций вызывается стиму-

лами окружающей среды, связанными с угрозой

жизни, и регулируется особенностями опасного

стимула и ситуацией, в которой они возникают. У

грызунов защитными реакциями обычно являются

бегство, замирание, оборонительная угроза и обо-

ронительная атака. Страх и тревожность (беспокой-

ство) возникают у животных в ответ на угрозу опас-

ности.

Страх – отрицательное эмоциональное состоя-

ние, связанное с восприятием неизбежной угрозы

здоровью или выживанию особи. У животных реак-

ция страха развивается, например, при взаимодей-

ствии хищника и жертвы, то есть при столкновении

с однозначно опасной ситуацией в ответ на опреде-

ленные опасные стимулы [27, 34]. При этом живот-

ные часто пытаются избежать опасного стимула.

Такая защитная реакция облегчает предотвращение

надвигающейся опасности и спасение от нее.

Страх, который проявляется в ответ на сти-

мулы и события, связанные с пережитым ранее

стрессом, называется специализированным [13]. В

ответ на действие опасного стимула, независимо от

его источника, включается общий нейронный путь

для мобилизации ресурсов организма и адекват-

ного ответа при встрече с реальной опасностью

[34]. Такие защитные реакции организма требуют

высоких энергетических затрат. В норме реакции

страха относительно быстро утихают после прекра-

щения действия опасного стимула, и организм вос-

18 The scientific heritage No 52 (2020)

станавливает гомеостатическое состояние. Но дли-

тельное состояние страха оказывает вредное воз-

действие на системы организма и может привести к

патологиям.

Тревожность определяется как негативное

эмоциональное состояние, связанное с восприя-

тием потенциальной или неоднозначной (неопреде-

ленной) угрозы. Как и страх, она является защитной

реакцией, но характеризуется чувством неуверен-

ности, напряжения из-за предчувствия потенциаль-

ной угрозы. Тревожность – это состояние беспокой-

ства по поводу неопределенного отдаленного по-

тенциально негативного события. Долгое время

тревожность принято было рассматривать в рамках

состояния страха, а не как самостоятельную катего-

рию. Но в последние десятилетия тревожному по-

ведению человека и животных уделяется особое

внимание [7].

Стимулы, вызывающие состояние тревожно-

сти, являются менее специфичными и определен-

ными. Состояние тревожности подготавливает ор-

ганизм к тому, чтобы противостоять угрозе, а не

уйти от нее. Граница между и страхом и тревожно-

стью не является четкой. Страх может перейти в

тревожность, если активные механизмы, позволяю-

щие его избежать, не срабатывают или источник

опасности невозможно определить [34].

Эмоциональные воспоминания о пережитом

страхе играют важную роль, т.к. заранее готовят ор-

ганизм к реагированию на стимулы, связанные с

угрозой жизни. Выживание конкретной особи в ди-

кой природе зависит от гибкой оценки опасных сти-

мулов и обработки всей информации, поступающей

в мозг по сенсорным каналам. А так как негативные

переживания не бывают идентичными, животным

необходимо перенести свой пережитый уже страх

на будущие опасные ситуации. Такая генерализа-

ция страха регулируется рядом внутренних факто-

ров, в том числе, генетическими особенностями и

внутренним состоянием особи [17].

На генерализацию страха могут влиять внеш-

ние факторы, например, тип и интенсивность опас-

ного стимула и обстановка. Если в окружающей

среде появляются сигналы, напоминающие опас-

ные стимулы, в мозге возникают электрофизиоло-

гические и нейрохимические перестройки, напоми-

нающие ответ на опасные стимулы, что приводит к

изменениям поведения и других функций орга-

низма в условиях потенциальной опасности [14].

Со временем воспоминания страха обычно уга-

сают, но при чрезмерной генерализации реакция

страха может возникать в ответ на безопасные сти-

мулы, которые ранее не сочетались с опасностью.

Такое явление характерно для ряда психических па-

тологий, в частности, для посттравматического

стрессового расстройства [13, 14, 17].

Одной из важных задач психофармакологии

является прогнозирование влияния новых лекар-

ственных препаратов на поведение. Использование

животных для понимания нейробиологических ме-

ханизмов нарушений функционирования мозга

неизбежно, если исследования на человеке невоз-

можны. При экспериментальном изучении реакции

грызунов на определенные воздействия проблема

состоит в необходимости использования ряда пове-

денческих опытов и правильной интерпретации ре-

зультатов наблюдений, что позволит в дальнейшем

перевести данные, полученные на животных, на

эмоциональные психические расстройства чело-

века. [28, 31]. Тревожные состояния возникают, как

у людей, так и у животных, когда они сталкиваются

с неоднозначной ситуацией, например, не могут из-

бежать или приблизиться к потенциально опасному

стимулу и поэтому испытывают высокий уровень

неопределенности.

Исследовательская активность (любопытство,

неофилия) – важный комплекс поведенческих реак-

ций, которые знакомят животное с окружающей

средой. При пониженном уровне тревоги животные

демонстрируют больший уровень исследователь-

ской активности, стремясь приблизиться и обследо-

вать незнакомый предмет или территорию. Тревож-

ность часто подавляет исследовательскую актив-

ность. В то же время, тревожность может

способствовать более точному анализу стимулов

окружающей среды, повышая внимание. Однако,

новизна, также может вызвать у животных состоя-

ние страха, что выражается в избегании всего но-

вого, неофобии [7].

Многие исследователи указывают на необхо-

димость при изучении поведения животных в лаби-

ринтах регистрировать целый ряд дополнительных

поведенческих реакций, например, использовать

груминг в качестве одного из маркеров стресса [6,

25, 26].

Груминг обычно относят к категории комфорт-

ного поведения, которое в естественных условиях

имеет функции ухода за шерстью и терморегуляции

и является ритуалом с определенной последова-

тельностью действий. По мере привыкания живот-

ного к новой обстановке часто наблюдается увели-

чение количества актов груминга [6].

Как было показано в ходе специальных

исследований, у грызунов груминг может также

усилиться после помещения их в незнакомую

среду. Экспериментальные данные позволили сде-

лать вывод, что такой груминг (короткий, прерыви-

стый и часто не законченный) изменяется в зависи-

мости от силы стресса и может быть показателем

тревожности [6].

В этой работе главное внимание уделяется по-

казателям защитного и исследовательского поведе-

ния крыс Rattus norvegicus, которые обычно реги-

стрируются при экспериментальном изучении фор-

мирования и генерализации условнорефлекторной

реакции страха в лабораторных условиях.

Об особенностях биологии и разнообразии

типов поведенческих реакций крыс Rattus

norvegicus.

Норвежская, или «лабораторная» крыса явля-

ется объектом многих поведенческих, нейрофизио-

логических, генетических и других исследований.

Благодаря особенностям экологии и поведения в

природных условиях крысы представляют особый

интерес, как для этологов, так и для эксперимен-

тальных психологов [18].

The scientific heritage No 52 (2020) 19

Так как лабораторных крыс используют в ка-

честве модели для изучения определенных аспек-

тов биологии, экологические и поведенческие осо-

бенности диких пр�