XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРА ЭЛЕКТРОННОЙ СИГАРЕТЫ НА ДВИГАТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ МУХ ДРОЗОФИЛ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Веялкина А.И. 1

---

1Средняя школа № 66 г.Гомеля

Ехваия В.Р. 1

---

1Средняя школа № 66 г.Гомеля

Работа в формате PDF

347.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Во всем мире растет популярность электронных сигарет. Реклама утверждает, что они являются более здоровой и безопасной альтернативой обычным сигаретам и способствуют отказу от курения. Этой пагубной привычке (зависимости) подвержено все большее количество молодого населения, начиная с детей подросткового возраста.

Пагубные последствия курения табака для здоровья хорошо описаны. Есть глобальные исследования, показывающие связь курения сигарет с рядом заболеваний, в частности с раком легкого.

Уже сейчас ученые отмечают негативное воздействие электронных сигарет на легкие, сердечно-сосудистую систему, психоневрологические показатели особенно у подростков.

При этом, информации о долгосрочных последствиях использования электронных сигарет для здоровья человека по-прежнему недостаточно. И нынешние пользователи электронных сигарет предоставят данные для будущих исследований.

Таким образом, актуальными являются исследования эффектов электронных сигарет на живые организмы.

Важно проведение информационной работы среди подростков для осознания вреда от электронных сигарет и предостережения от их использования.

Цель: оценить влияние пара электронной сигареты на двигательную активность мух дрозофил в эксперименте.

Задачи:

1. Вырастить однородную популяцию мух дрозофил дикого типа для последующих экспериментов.

2. Разработать способ доставки пара электронной сигареты в емкость с подопытными организмами.

3. Провести эксперимент по исследованию пара электронной сигареты на поведение (двигательную активность) плодовых мух дрозофил.

Основная часть

1. Обзор литературы

С каждым годом растет популярность электронных сигарет особенно среди молодёжи и подростков [1, 2, 3]. Несмотря на то, что электронные сигареты позиционируются как более безопасная альтернатива традиционным сигаретам, долгосрочные последствия для здоровья от их использования остаются в значительной степени неизвестными, а некоторые исследования указывают на значительные риски [4].

Электронные сигареты — это устройства с питанием от аккумулятора, которые нагревают жидкий раствор, содержащий пропиленгликоль или глицерин, никотин и ароматизаторы, для получения вдыхаемого аэрозоля [5]. Они состоят из генератора аэрозоля, датчика потока, аккумулятора и резервуара для жидкости. В отличие от традиционных сигарет, электронные сигареты не содержат табака и не требуют горения [5]. Электронные сигареты позиционируются как более здоровая альтернатива курению и как средство для отказа от курения [2, 3]. Однако их долгосрочное воздействие на здоровье в значительной степени неизвестно, и существуют опасения по поводу потенциального воздействия токсичных веществ и негативных последствий для здоровья как самих курильщиков, так и окружающих [4].

Влияние на дыхательную систему. Наиболее изучено влияние электронных сигарет на дыхательную систему организма. На лабораторных животных было показано нарушение функции легких и появление воспаления в легких животных при действии аэрозоля с никотином, что вызывало гибель клеток легкого и последующий фиброз [6].

Исследователи связывают использование электронных сигарет с возрастанием риска развития хронических легочных заболеваний, таких как бронхит, астма и пневмония [7].

Влияние на сердечно-сосудистую систему. Электронные сигареты также могут оказывать воздействие на сердечно-сосудистую систему [7]. Было показано, что электронные сигареты влияют на функцию артерий даже при отсутствии никотина [8]. Исследования указывают на то, что использование электронных сигарет может повысить артериальное давление и сердечный ритм, а также способствовать образованию тромбов.

Влияние на мозг и нервную систему. Мозг и нервная система также подвержены воздействию электронных сигарет [9]. Никотин, который есть в составе электронных сигаретах оказывает влияние на функционирование мозга и может приводить к формированию зависимости. Это может повлиять на память, концентрацию, умственные способности и поведение. Особенно губительно это влияние на нервную систему подростков и молодых людей [3, 10].

Общее влияние на здоровье. Кроме того, что электронные сигареты оказывают негативное воздействие на конкретные органы, они оказывают общее негативное влияние на организм. Исследования связывают использование электронных сигарет с ухудшением общего состояния здоровья, повышенным риском развития инфекций дыхательных путей, снижением иммунитета и даже повышенной смертности [3, 9].

Плодовые мухи дрозофилы –модельный организм

Плодовые мухи дрозофилы – это модельный организм, который широко используется в научных исследованиях для раскрытия влияния разнообразных веществ на живые организмы. Плодовые мухи дрозофилы признаны хорошей модельной системой, так как имеют схожие с людьми физиологические и молекулярные процессы, мухи дрозофилы обладают почти 75% схожих генов, связанных с заболеваниями человека [11].

Преимущества использования мух-дрозофил в экспериментах:

- маленькие размеры,

- легкость содержания в лабораторных условиях,

- короткий жизненный цикл,

- на сегодняшний день имеется множество трансгенных линий мух дрозофил, которые позволяют воспроизводить многие заболевания человека.

Эксперименты на мухах дрозофилах можно проводить даже в условиях школьной лаборатории (или дома).

Согласно литературе, плодовые мушки дрозофилы использовались для тестирования многих наркотических веществ, а также опасных летучих (переносимых по воздуху) соединений загрязняющих окружающую среду [12].

2. Материалы и методы

Для работы нам потребовалось:

• Виалы и среда для выращивания мух дрозофил.

• Химические пробирки на 50 мл.

• Устройство для дозированного введения дыма электронной сигареты.

• Лист бумаги с линейкой.

• Телефон для фото и видео фиксации эксперимента.

• Мухи дрозофилы дикого типа однородные по возрасту.

Получение однородной популяции мух дрозофил. В банку положить кожуру от банана и оставить на 2-3 дня в темном теплом месте (рис. 1 а). Закрыть банку марлей в несколько сложений. В банке с кожурой банана появляются видимые личинки мух и далее куколки из которых появляются мухи.

а б

Рисунок 1 – Банка с кожурой банана для приманки мух (а), банки с питательной средой для разведения мух (б)

Приготовить среду для выращивания мух и разлить ее по виалам после остывания виалы закрыть пробками.

В виалы пересадить по несколько мух (до10 особей).

Мух оставить в виалах на 2-3 дня и далее их выпустить или пересадить в новые виалы.

В первичных виалах получаем потомство мух равных по возрасту и в количестве достаточном для проведения эксперимента (рис.2).

а б

Рисунок 2 – Виалы со средой для содержания мух (а), виала с мухами мух (б)

Приготовление среды. Отмеряли 17 г сахарозы, 15 г манной крупы, 2 г агар-агара, 18 г дрожжей, 2 г дрожжевого экстракта. Все сухие ингредиенты смешивали с 450 мл кипящей воды и варили на медленном огне 5 минут.

Добавление измельченного изюма или фруктового сока повышает плодовитость мух.

Горячую среду аккуратно разливали по виалам или банкам.

После остывания закрывали поролоновыми пробками.

Среду в виалах можно хранить в холодильнике в плотно закрытой коробке около месяца.

Приготовление устройства для дозированной подачи дыма электронной сигареты в пробирку с мухами. При тестировании веществ, распространяющихся по воздуху, важно определить пути доставки исследуемого соединения. Смешивание тестируемых соединений с водой или пищевыми продуктами является подходящим вариантом во многих случаях, но ингаляционный способ идеально подходит, когда требуется введение переносимых по воздуху соединений или их смесей. Одним из преимуществ введения веществ ингаляционным путем является их быстрое распределение по объему воздушной среды, окружающей организм, возможность одновременно подвергнуть воздействию большую группу особей, более того, именно ингаляционным путем вместе со вдыхаемым воздухом человек получает все те вещества, которые содержаться в дыме (паре) электронной сигареты. На основе литературных источников [12], нами была разработана методика доставки дыма электронной сигареты в пробирку с подопытными мушками (рис.3), основанная на приспособлении для отбора объема дыма и последующего его введения в пробирку с мухами.

Рисунок 3 – Устройство для дозированной подачи дыма электронной сигареты в пробирку с мухами

Для изготовления устройства для дозированной подачи дыма электронной сигареты в пробирку с мухами пластиковую часть от иголки медицинского шприца при помощи клеевого пистолета и резинового шарика присоединили к электронной сигарете.

Дым электронной сигареты набирали в шприц объемом 5 мл.

Шприц соединяли с иголкой и выпускали дым в виалу (пробирку с мухами) (рис.4).

Рисунок 4 – Процесс введения дыма электронной сигареты в пробирку с мухами

Ход эксперимента

Для эксперимента отбирали две виалы с мухами в возрасте 2-3 дня.

Мух с виалы пересаживали в стеклянную пробирку объемом 50мл, без питательной среды, ритмичным постукиванием перемещали всех мух на дно пробирки, удерживая пробирку вертикально на фоне листа-шкалы, засекали время, за которое все мухи переместятся к верху пробирки (рис.5). Процедуру повторяли три раза. Для более удобного анализа процесс снимали на камеру телефона.

Рисунок 5 – Проведение эксперимента

Экспериментальных мух также пересаживали в чистые пробирки, далее при помощи устройства для отбора пара электронной сигареты отбирали пар в шприц объемом 5мл и вводили его в пробирку с мухами 1 раз, а во вторую экспериментальную пробирку 2 раза.

3. Результаты и обсуждение

Было исследовано влияние дыма электронной сигареты на поведение плодовых мух дрозофилдикого типа. Оценка двигательной активности была основана на отрицательном геотаксисе мух (свойстве двигаться от поверхности вверх). Двигательную активность оценивали по скорости перемещения мух от дна пробирки до ее пробки.

Рисунок 6 – Изменение двигательной активности мух дрозофил дикого типа при введении дыма электронной сигареты

Показано, что пар электронной сигареты значительно снижает двигательную активность мух уже через несколько секунд после его введения (рис. 6). При этом изменяется свойственное мухам стремление двигаться к верху пробирки.

При однократном введении 5 мл пара электронной сигареты снижало скорость движения мух от 1,18±0,10 см/с до 0,89±0,12 см/с и до 0,63±0,08 см/с при повторном введении пара электронной сигареты (10 мл).

Рисунок 7 – Изменение двигательной активности мух дрозофил дикого типа при введении дыма электронной сигареты

При введении высоких доз (до 20мл) пара электронной сигареты наступало полное обездвиживание мух в течение нескольких часов. При этом необходимо отметить, что насекомые являются намного более устойчивыми организмами к токсическому воздействию по сравнению с человеком.

Заключение

Выполняя это исследование, я много узнала о мухах дрозофилах – популярном объекте для научных исследований, научилась их культивировать и работать с ними.

Узнала о вредном действии дыма электронных сигарет на организм.

В эксперименте было доказано значительное снижение двигательной активности мух дрозофил при влиянии пара электронной сигареты.

Таким образом, пар электронной сигареты угнетает нервную систему мух, снижает их двигательную активность, и тормозит базовые рефлексы.

Список использованных источников

1. Сычик, С.И. О результатах согласованной государственной политики в области борьбы с табакокурением среди молодёжи. / С.И. Сычик, Т.Н. Пронина // Гигиена и санитария. – 2023. – №102(2). – С.154-161.

2. Использование электронных сигарет в молодёжной среде: современный взгляд, инновационные подходы к регулированию проблемы / Ж. Е. Турчина, А. И. Бакшеев, О.В. Андренко и др. // Социология. – 2023. – №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-elektronnyh-sigaret-v-molodyozhnoy-srede-sovremennyy-vzglyad-innovatsionnye-podhody-k-regulirovaniyu-problemy.

3. A global prevalence of electronic nicotine delivery systems (ENDS) use among students: a systematic review and meta-analysis of 4,189,145 subjects. / M.S. Albadrani, M.A. Tobaiqi, M.A. Muaddi et al. // BMC Public Health. – 2024 – N24. – P.3311.

4. Assessing the impact of e-cigarettes on human barrier systems: A systematic review. / G. Lupo, C.D. Anfuso, G. Smecca et al. // Transl Res. – 2025. – N277. – P.39-63.

5. Чинчиев, Р. Т. Компоненты электронных сигарет и их влияние на организм / Р. Т. Чинчиев, А. Х. Кантемиров. – Текст : непосредственный // Молодой ученый. – 2023. – № 27 (474). — С. 54-56.

6. The effects of electronic cigarette aerosol exposure on inflammation and lung function in mice. / A.N. Larcombe, M.A. Janka, B.J. Mullins et al. // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. – 2017/ – N313(1). – P.L67-L79.

7. Bhatta, D.N. Association of E-Cigarette Use With Respiratory Disease Among Adults: A Longitudinal Analysis. / D.N. Bhatta, S.A.Glantz // Am. J. Prev. Med. – 2020. – N58(2). – P.182-190.

8. Gonzalez, J.E. Acute effects of electronic cigarettes on arterial pressure and peripheral sympathetic activity in young nonsmokers. / J.E. Gonzalez, W.H. Cooke // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. – 2021. – N320(1). – P. H248-H255.

9. Нейрокогнитивные и физиологические проявления использования электронных курительных устройств / Т.Н. Разуваева, А.Е. Губарева, Т.В. Шутеева и др. // Вопросы журналистики, педагогики, языкознания. 2017. – №28 – P.277.

10. Гринкевич, М.В Влияние курения электронных сигарет на психофизиологическое состояние студентов / М.В Гринкевич, В.Н. Бортновский // Вестник интегративной психологии. – 2025. – Выпуск 36 часть 2. – С. 97-100.

11. Inhalation of marijuana affects Drosophila heart function. / I.M.Gomez, M.A. Rodriguez, M. Santalla et al. // Biol. Open. – 2019. – N8. – P. 1-7.

12. Smoking flies: testing the effect of tobacco cigarettes on heart function of Drosophila melanogaster. / M. Santalla, L. Pagola, I. Gómez et al. // Biol Open. – 2021. – N10(2):bio055004.