Text (PDF):
Read
Download
Введение Перекисное окисление липидов представляет собой типичный свободнорадикальный процесс. Продуктами перекисного окисления липидов являются диеновые конъюгаты, гидроперекиси, альдегидоспирты, окси- и кетокислоты, двухосновные карбоновые кислоты с меньшим числом углеродных атомов, эпоксиды, полимерные соединения и др. [1]. Состояние антиоксидантной системы у рыб зависит от времени года, фотопериодизма и кислородной насыщенности воды. Уровень активности антиоксидантной системы рыб может служить в качестве биомаркера загрязнения окружающей среды [2, 3]. Генерация активных форм кислорода в клетках снижает антиоксидантную защиту организма и вызывает у рыб антиоксидантный стресс. Это связано с увеличением притока к клеткам свободных радикалов. В связи с этим рыбы становятся более чувствительными к заболеваниям и теряют способность адаптации к различным состояниям воды [4]. С учетом вышеизложенного изучение свободнорадикальных процессов в организме рыб, которое стало целью исследования, является актуальной задачей в биологической науке. Материалы и методы исследований Экспериментальные исследования проводились в 2015-2016 гг. в лаборатории экологического мониторинга кафедры морфологии, патологии животных и биологии Саратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова. В качестве объектов исследований было выбрано по 12 особей различных видов рыб, распространённых в бассейне р. Волги: щука обыкновенная Esox lucius (L., 1758), речной окунь Perca fluviatilis (L., 1758), судак обыкновенный Sander lucioperca (L., 1758), сом обыкновенный Silurus glanis [5]. Содержание малонового диальдегида (МДА) определяли тиобарбитуровым методом [6]. Для оценки состояния ферментативного звена антиоксидантной обеспеченности организма определяли активность ферментов каталазы в гомогенатах тканей [7]. Цифровой материал подвергался статистической обработке с вычислением критерия Стьюдента на персональном компьютере с использованием стандартной программы вариационной статистики Microsoft Excel. Результаты исследований и их обсуждение Содержание МДА. Первым этапом исследований было определение содержания МДА в тканях внутренних органов изучаемых видов хищных рыб, которые наиболее широко распространены в бассейне р. Волги в пределах Саратовского региона (табл. 1). Таблица 1 Содержание малонового диальдегида в тканях некоторых видов хищных рыб Орган Содержание МДА, нмоль/г Щука Сом Судак Окунь Зима Жабры 23,96 ± 1,02* 27,07 ± 1,33 24,54 ± 1,13 21,02 ± 0,63 Кишечник 20,99 ± 0,95 24,05 ± 0,63 19,85 ± 1,07 19,33 ± 1,00 Гонады 15,94 ± 0,62 16,00 ± 0,49 17,01 ± 1,74 15,42 ± 0,69 Мышцы 16,66 ± ,052 15,83 ± 0,63 14,04 ± 0,63 15,62 ± 0,42 Печень 27,05 ± 1,13 26,73 ± 1,03 23,05 ± 1,95 24,62 ± 1,04 Весна Жабры 25,95 ± 1,62 28,04±1,01 25,60 ± 1,06 22,05 ± 0,83 Кишечник 21,06 ± 1,79 23,04 ± 1,13 20,65 ± 0,74 22,03 ± 1,03 Гонады 23,96 ± 1,03 22,07 ± 0,65 24,03 ± 0,95 25,95 ± 1,84 Мышцы 17,05 ± 0,53 18,06 ± 0,96 19,05 ± 0,52 18,04 ± 0,63 Печень 28,04 ± 1,94 29,05 ± 1,48 27,06 ± 1,03 26,53 ± 1,04 Лето Жабры 26,05 ± 1,05 27,05 ± 1,04 26,05 ± 1,33 21,04 ± 0,65 Кишечник 22,06 ± 0,66 23,05 ± 1,08 19,63 ± 0,84 21,94 ± 0,63 Гонады 23,84 ± 1,04 24,62 ± 1,11 22,93 ± 1,06 25,00 ± 1,52 Мышцы 19,74 ± 0,42 19,63 ± 0,69 19,63 ± 0,74 19,52 ± 0,69 Печень 25,06 ± 1,23 28,64 ± 0,69 27,04 ± 1,36 25,51 ± 1,53 Осень Жабры 25,05 ± 1,05 25,03 ± 1,74 24,05 ± 1,05 22,97 ± 0,62 Кишечник 20,01 ± 0,04 22,62 ± 0,94 18,05 ± 0,73 19,73 ± 0,53 Гонады 20,31 ± 0,71 21,04 ± 0,53 19,99 ± 1,10 20,04 ± 0,44 Мышцы 18,03 ± 0,51 18,66 ± 0,48 17,96 ± 0,74 18,05 ± 0,71 Печень 22,23 ± 0,64 26,97 ± 0,73 24,05 ± 0,43 23,05 ± 0,63 * M ± m - среднее значение и его ошибка. Жабры. При анализе результатов исследований просматривается общая закономерность - наибольшая концентрация МДА отмечается в летний период. Так, содержание МДА в жабрах щуки наименьшим было в зимний период, в летний и осенний периоды этот показатель увеличился на 9,9 и 10,4 % соответственно относительно зимнего периода (23,96 нмоль/г). Достоверного различия концентрации МДА в жаберных лепестках сома, судака и окуня не установлено. Печень. В ткани печени щуки самый низкий уровень МДА был зафиксирован в осенний период (22,23 нмоль/г), самый высокий - весной (28,04 нмоль/г). В ткани печени сома самая низкая концентрация МДА зафиксирована также в осенне-зимний период, к весенне-летнему периоду концентрация МДА повысилась на 7,1-8,0 %. В печени судака наблюдалась аналогичная закономерность - к летнему периоду содержание МДА увеличилось на 14,85 %. По содержанию МДА в ткани печени судака различные сезоны года можно расположить в следующем порядке (по убыванию): зима > осень > лето > весна. В печени окуня достоверных различий в содержании МДА не выявлено. Мышцы. Самое низкое содержание МДА в организме всех исследуемых видов рыб зафиксировано в скелетной мускулатуре. Так, в мышцах щуки зимой этот показатель составил 16,66 нмоль/г, к лету вырос на 15,6 % и составил 19,74 нмоль/г. Самое высокое содержание МДА в мышцах сома зафиксировано в летний период, самое низкое - в зимний, в весенний и осенний периоды этот показатель повысился на 12,3 и 15,2 % соответственно. По содержанию МДА в мышцах окуня все периоды года можно расположить в следующем порядке (по увеличению): зима > весна (+13,4 %) > осень (+13,5 %) > лето (+20,0 %). В мышцах судака концентрация МДА колеблется от 14,04 до 19,63 нмоль/г. Низкий уровень продуктов перекисного окисления липидов в мышечной ткани связан, возможно, с невысоким, по сравнению с другими исследованными органами, содержанием липидов [8]. Кишечник. Наивысшее содержание МДА в кишечнике всех видов рыб было отмечено летом, наименьшее - зимой. Концентрацию МДА в кишечнике исследуемых рыб по сезонам можно расположить в следующем порядке (по убыванию): щука - осень > зима > весна > лето; сом - осень > весна > лето > зима; судак - осень > лето > зима > весна; окунь - зима > осень > лето > весна. Гонады. Свободнорадикальные процессы и регуляторная про- и антиоксидантная система играют важную роль в репродукции и эмбриогенезе. Концентрация МДА в гонадах щуки в зимний период составила 15,94 нмоль/г, к весне и лету этот показатель увеличился на 33,5 и 33,1 % соответственно, к осени - на 21,5 %. В гонадах сома содержание МДА составило зимой 16,00 нмоль/г, к весне этот показатель вырос на 27,5 % и составил 22,07 нмоль/г, к лету содержание МДА увеличилось еще на 35,0 % - до 24,62 нмоль/г. В гонадах судака самое высокое содержание МДА было зафиксировано весной, самое низкое - зимой. В гонадах окуня содержание МДА в зимний период составило 15,42 нмоль/г, в весенний период концентрация МДА повысилась на 40,6 % (25,95 нмоль/г), в летний - на 38,3 % (25,00 нмоль/г), в осенний - на 23,1 % (20,04 нмоль/г). Активность каталазы. Данные по активности каталазы представлены в табл. 2. Таблица 2 Активность каталазы в тканях некоторых видов хищных рыб Орган Активность каталазы, ммоль/г Щука Сом Судак Окунь Зима Жабры 37,06 ± 2,05* 39,74 ± 2,05 36,06 ± 2,05 38,06 ± 1,00 Кишечник 24,07 ± 1,33 25,95 ± 1,32 26,00 ± 1,16 24,63 ± 0,68 Гонады 33,73 ± 2,00 35,05 ± 2,06 36,11 ± 2,09 34,51 ± 2,05 Мышцы 29,94 ± 1,13 30,84 ± 1,04 31,83 ± 1,58 30,31 ± 0,85 Печень 45,94 ± 3,02 46,00 ± 3,11 44,72 ± 2,05 44,04 ± 1,99 Весна Жабры 38,05 ± 0,53 40,00 ± 1,74 38,47 ± 0,74 38,57 ± 1,05 Кишечник 25,06 ± 0,99 26,13 ± 0,63 26,51 ± 1,15 27,59 ± 0,84 Гонады 38,23 ± 1,76 38,58 ± 1,95 39,05 ± 1,84 37,42 ± 1,12 Мышцы 28,41 ± 0,53 29,03 ± 0,63 28,66 ± 1,03 30,04 ± 0,84 Печень 46,00 ± 2,01 45,17 ± 1,54 44,98 ± 1,94 47,04 ± 1,23 Лето Жабры 37,94 ± 1,04 39,52 ± 0,41 38,42 ± 0,42 36,42 ± 0,42 Кишечник 26,00 ± 0,63 25,94 ± 0,94 26,85 ± 1,06 27,02 ± 1,33 Гонады 34,72 ± 1,03 36,93 ± 0,32 35,94 ± 1,04 35,05 ± 0,41 Мышцы 28,04 ± 0,17 28,99 ± 0,38 28,06 ± 0,62 29,05 ± 1,31 Печень 45,93 ± 1,26 44,05 ± 1,16 43,06 ± 0,42 42,05 ± 0,56 Осень Жабры 35,93 ± 1,13 34,97 ± 1,63 38,00 ± 1,97 36,13 ± 0,52 Кишечник 25,51 ± 0,52 24,31 ± 0,73 25,14 ± 0,86 28,15 ± 0,42 Гонады 33,93 ± 1,43 32,04 ± 0,48 31,04 ± 0,53 30,16 ± 1,16 Мышцы 28,91 ± 0,28 29,03 ± 0,64 29,14 ± 0,53 30,15 ± 0,42 Печень 44,82 ± 1,38 43,05 ± 1,11 43,72 ± 1,04 44,17 ± 1,59 *M ± m - среднее значение и его ошибка. Жабры. В тканях жабр изучаемых видов рыб в течение года активность фермента достоверно не изменилась. В весенний период активность каталазы в тканях жабр щуки повысилась на 11,8 %, сома - на 9,1%, судака - на 7,5 %, окуня - на 7,8 %. В осенний период выявлено снижение активности фермента по отношению к зимнему периоду в гонадах: у судака - на 16,3 %, у окуня - на 14,4 %. Остальные ткани. В остальных тканях организма рыб достоверных изменений активности каталазы не установлено. Селен. Система антиоксидантной защиты состоит из ферментативного и неферментативного звена. Неферментативные звенья антиоксидантной системы в большей степени выполняют функцию быстрой инактивации свободных радикалов кислорода и азота. К неферментативному звену защиты организма относится микроэлемент селен. Селен входит также в состав активных центров ферментов антиоксидантной системы, участвует в метаболизме белков и обеспечивает нормальную деятельность иммунной системы [9, 10]. Данные по содержанию селена в органах и тканях изучаемых видов хищных рыб в различные сезоны года приведены в табл. 3. Жабры. Обращают на себя внимание высокие уровни микроэлемента в жаберных лепестках, что связано, по-видимому, с функциональной особенностью данного органа (некоторое количество селена поступает из воды в процессе дыхания) [11, 12]. В жабрах щуки концентрация селена зимой составила 0,149 мкг/г, к весне и лету этот показатель повысился на 33,2 %, к осени вырос в 2,1 раза. В жабрах сома содержание микроэлемента повышается на 34,2 % в весенний период, на 31,3 % в летний и на 40,1 % в зимний. В жаберных лепестках окуня содержание селена достигает своих максимальных значений в весенний период, далее происходит снижение его концентрации и минимальный уровень определяется в зимний период. В жабрах судака содержание селена повысилось на 25,9 % в весенний период, на 19,6 % в летний период и на 34,1 % в осенний период (относительно зимнего). Кишечник. Основная масса селена поступает в организм рыб с пищей. В ткани кишечника щуки, сома, судака и окуня содержание селена по сезонам увеличивается в следующем порядке: зима - весна - лето - осень (табл. 3). Таблица 3 Концентрация селена в тканях некоторых видов хищных рыб Орган Концентрация селена в тканях рыб, мкг/г Щука Сом Судак Окунь Зима Жабры 0,149 ± 0,043* 0,160 ± 0,013 0,172 ± 0,034 0,184 ± 0,051 Кишечник 0,143 ± 0,041 0,139 ± 0,021 0,109 ± 0,021 0,119 ± 0,021 Гонады 0,169 ± 0,054 0,158 ± 0,053 0,142 ± 0,048 0,163 ± 0,032 Мышцы 0,124 ± 0,027 0,133 ± 0,043 0,117 ± 0,013 0,124 ± 0,013 Печень 0,173 ± 0,033 0,158 ± 0,051 0,139 ± 0,033 0,160 ± 0,051 Плавательный пузырь 0,119 ± 0,021 0,102 ±0,007 0,112 ± 0,021 0,117 ± 0,033 Чешуя 0,132 ± 0,014 - 0,163 ± 0,054 0,133 ± 0,013 Весна Жабры 0,223 ± 0,043 0,243 ± 0,032 0,232 ± 0,021 0,219 ± 0,027 Кишечник 0,193 ± 0,027 0,201 ± 0,043 0,163±0,043 0,153 ± 0,009 Гонады 0,247 ± 0,017 0,237 ± 0,041 0,202 ± 0,017 0,213 ± 0,014 Мышцы 0,180 ± 0,033 0,173 ± 0,036 0,153 ± 0,034 0,149 ± 0,040 Печень 0,240 ± 0,047 0,233 ± 0,033 0,213 ± 0,035 0,220 ± 0,021 Плавательный пузырь 0,173 ± 0,041 0,169 ± 0,024 0,153 ± 0,033 0,163 ± 0,020 Чешуя 0,202 ± 0,036 - 0,214 ± 0,023 0,217 ± 0,013 Лето Жабры 0,220 ± 0,013 0,233 ± 0,041 0,214 ± 0,017 0,203 ± 0,017 Кишечник 0,198 ± 0,024 0,209 ± 0,053 0,178 ± 0,018 0,159 ± 0,019 Гонады 0,210 ± 0,013 0,205 ± 0,047 0,203 ± 0,043 0,183 ± 0,021 Мышцы 0,172 ± 0,020 0,183 ± 0,032 0,169 ± 0,047 0,180 ± 0,024 Печень 0,240 ± 0,042 0,224 ± 0,031 0,213 ± 0,042 0,194 ± 0,047 Плавательный пузырь 0,174 ± 0,047 0,166 ± 0,013 0,199 ± 0,032 0,180 ± 0,032 Чешуя 0,212 ± 0,032 - 0,156 ± 0,040 0,203 ± 0,040 Осень Жабры 0,311 ± 0,015 0,271 ± 0,013 0,261 ± 0,013 0,205 ± 0,032 Кишечник 0,288 ± 0,033 0,270 ± 0,017 0,263 ± 0,020 0,200 ± 0,033 Гонады 0,343 ± 0,017 0,223 ± 0,019 0,199 ± 0,017 0,172 ± 0,014 Мышцы 0,297 ± 0,019 0,262 ± 0,022 0,280 ± 0,025 0,204 ± 0,017 Печень 0,369 ± 0,021 0,323 ± 0,019 0,339 ± 0,033 0,199 ± 0,014 Плавательный пузырь 0,214 ± 0,017 0,294 ± 0,021 0,212 ± 0,027 0,172 ± 0,015 Чешуя 0,202 ± 0,023 - 0,321 ± 0,022 0,197 ± 0,017 * M ± m - среднее значение и его ошибка. Гонады. В гонадах выявлен один из самых высоких уровней концентрации селена. Самая низкая концентрация селена в гонадах щуки, сома, судака и окуня наблюдалась в зимний период. К весне этот показатель повысился на 31,6; 33,3; 29,7 и 23,5 % соответственно, однако к лету уровень селена понизился по отношению к весеннему у щуки, сома и окуня на 15,04; 13,5 и 14,1 % соответственно. Самые высокие концентрации селена установлены в осенний период. К накоплению в гонадах селена, который входит в состав некоторых белков, приводит высокое содержание в половых продуктах белков и легкоокисляемых субстратов. Кроме того, половые клетки содержат минеральные вещества, которые необходимы для полноценного развития зародыша [13]. Мышцы. Самая низкая концентрация селена в организме рыб установлена в мышечной ткани. По среднему содержанию селена в мышцах изучаемые виды рыб можно расположить в следующем порядке: щука, сом, судак, окунь - зима - весна - лето - осень. Печень. Высокие концентрации селена были обнаружены в печени. В печени щуки самая низкая концентрация селена обнаружена в зимний период (0,173 мкг/г), к весеннему периоду этот показатель увеличился на 27,3 % (0,240 мкг/г) и не изменялся в течение летнего периода. К осеннему периоду этот показатель вырос в 2,1 раза относительно зимнего периода. В печени судака исходная концентрация селена в зимний период составила 0,139 мкг/г, к весенне-летнему периоду этот показатель повысился на 37 %, а к осеннему - в 2,4 раза. В печени сома содержание селена повысилось на 47,5, 41,8 % и в 2 раза в весенний, летний и осенний периоды относительно зимнего. В печени окуня содержание селена в зимний период составило 0,160 мкг/к, в весенний период данный показатель повысился на 37,5 %, в летний - на 21,3 %, в осенний - на 24,4 %. Плавательный пузырь. По средней величине содержания селена в плавательном пузыре исследуемые виды рыб можно расположить в следующем порядке (по убыванию): щука, судак - зима > > весна > лето > осень; окунь - зима > весна > осень > лето; сом - зима > лето > весна > осень. Заключение Таким образом, в ходе исследований установлено, что в норме уровень МДА и активность каталазы в тканях рыб зависят от сезона года. Самое низкое содержание МДА в организме изучаемых видов рыб установлено в осенне-зимний период, самое высокое - в весенне-летний. По средней величине содержания селена в организме все изучаемые виды рыб располагаются в следующем порядке, мкг/г: щука (0,208) > сом (0,207) > судак (0,196) > окунь (0,178). По средней величине накопления селена в организме рыб можно образовать следующие ряды, мкг/г: зима - щука (0,132) > судак (0,136) > окунь и сом (0,142); весна - судак (0,190) > > окунь (0,191) > щука (0,208) > сом(0,209); лето - окунь (0,186) > судак (0,190) > сом и щука (0,203), осень - окунь (0,193) > судак (0,268) > сом (0,274) > щука (0,289). Следует отметить, что среднее содержание селена в организме изучаемых видов рыб зависит не только от сезона года, но и от рациона и температуры окружающей среды.