BIOCHEMICAL AND MORPHOMETRIC PARAMETERS OF SOME ORGANS AND TISSUES OF HYBRID TILAPIA (OREOCHROMIS SPP.) FOR GROWING WITH USE OF PREPARATION ES-2
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Sciences in Biology, Assistant Professor; Professor of the Department of Hydrobiology and General Ecology)
2.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Sciences in Biology, Assistant Professor; Professor of the Department of Hydrobiology and General Ecology)
Russian Federation
Russian Federation
3.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Biology, Professor; Rector)
Russian Federation
Russian Federation
4.
Astrakhan State Technical University; Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MBA by K. I. Scriabin
(Doctor of Biology, Professor; Professor of the Department of Aquaculture and Fisheries; Head of RL “Sturgeon Farming and Promising Objects of Aquaculture culture”;Leading Researcher of Department of Ichthyology and Biology)
5.
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences
(Candidate of Sciences in Agriculture, Assistant Professor; Researcher of the Laboratory of Aquatic Bioresources and Aquaculture)
Type:
Article
Pages:
from 113
to 117
Status:
Published
Received:
05.09.2018
Accepted:
25.09.2018
Published:
25.09.2018
Subject area:
UDK 639.3.043.13
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Language:
Russian
Keywords:
hybrid tilapia (Oreochromis spp.), Sapropel extract, ES-2 preparation, lipid peroxidation, morphometric parameters, liver, gills
Abstract (English):
The article studies the effect of addition into the feed of Sapropel extract (ES-2 preparation) on the intensity of lipid peroxidation in the liver and gills of hybrid tilapia ( Oreochromis spp. ), as well as on the morphofunctional state of its liver. Sapropel extract caused a decrease in the content of TBA-reactants in the tissues of tilapia liver by 17% compared to the control group. In gills the bioadditive resulted in the increased content of peroxide products by 24%. The introduction of ES-2 in fish feed resulted in reduction of spontaneous and ascorbate-dependent lipid peroxidation rate in the liver by 18%. In the gills of fish, under the influence of Sapropel, the rate of spontaneous lipid peroxidation increased by 27%, the rate of ascorbate-dependent lipid peroxidation - by 23%. The change in the intensity of peroxide processes under the influence of the fodder additive in fish organs is tissue-specific: antioxidant effect was recorded in the liver, prooxidant effect was observed in the gills. The introduction of the Sapropel extract does not lead to a change in the volume of liver nuclei in the test groups of tilapia, while the average cell volume in the experimental group was 37% lower than in the control group. The decrease in cell volume led to the increase in the nuclear-cytoplasmic ratio by 1.9 times in the experimental group compared to the control group. Hepatocyte cytoplasm volume decrease and nuclear-cytoplasmic ratio increase due to addition of ES-2 preparation into productive feed of hybrid tilapia would indicate a rise of functional activity of liver cells.
The article studies the effect of addition into the feed of Sapropel extract (ES-2 preparation) on the intensity of lipid peroxidation in the liver and gills of hybrid tilapia ( Oreochromis spp. ), as well as on the morphofunctional state of its liver. Sapropel extract caused a decrease in the content of TBA-reactants in the tissues of tilapia liver by 17% compared to the control group. In gills the bioadditive resulted in the increased content of peroxide products by 24%. The introduction of ES-2 in fish feed resulted in reduction of spontaneous and ascorbate-dependent lipid peroxidation rate in the liver by 18%. In the gills of fish, under the influence of Sapropel, the rate of spontaneous lipid peroxidation increased by 27%, the rate of ascorbate-dependent lipid peroxidation - by 23%. The change in the intensity of peroxide processes under the influence of the fodder additive in fish organs is tissue-specific: antioxidant effect was recorded in the liver, prooxidant effect was observed in the gills. The introduction of the Sapropel extract does not lead to a change in the volume of liver nuclei in the test groups of tilapia, while the average cell volume in the experimental group was 37% lower than in the control group. The decrease in cell volume led to the increase in the nuclear-cytoplasmic ratio by 1.9 times in the experimental group compared to the control group. Hepatocyte cytoplasm volume decrease and nuclear-cytoplasmic ratio increase due to addition of ES-2 preparation into productive feed of hybrid tilapia would indicate a rise of functional activity of liver cells.
Keywords:
hybrid tilapia (Oreochromis spp.), Sapropel extract, ES-2 preparation, lipid peroxidation, morphometric parameters, liver, gills
hybrid tilapia (Oreochromis spp.), Sapropel extract, ES-2 preparation, lipid peroxidation, morphometric parameters, liver, gills
В настоящее время аквакультура является быстро развивающимся направлением производства пищевой продукции, за ее счет в мире производится около 40 % потребляемой в пищу рыбы. Развитие этой отрасти в России перспективно и является одним из приоритетных направлений современного народного хозяйства. Между тем при искусственном выращивании рыбы высоки риски развития инфекционных заболеваний, ущерб от которых может достигать четверти общего объема полученной продукции [1]. Поскольку лечение заболеваний дорого, влияет на интенсивность набора массы рыбы и может влиять на качество продукции, особое значение приобретают профилактические мероприятия. Одним из способов снижения риска бактериальных инфекций является применение лечебно-про-филактических кормов. Вводимые в корма добавки должны быть физиологичны и не должны влиять на скорость набора массы тела рыбы и биохимические показатели получаемой продукции. Одним из критериев адаптационного потенциала организма рыбы, позволяющим оценить состояние защитно-приспособительных сил при воздействии как повреждающих агентов [2, 3], так и биологически активных веществ, экологических факторов, а также при различных функциональных состояниях организма [4, 5], является перекисное окисление липидов (ПОЛ). Целью настоящей работы стало изучение влияния лечебно-профилактического препарата ЭС-2 на перекисные процессы в некоторых органах тиляпии и морфометрические показатели ее печени. Материал и методы исследования Эксперимент по изучению влияния лечебно-профилактического препарата ЭС-2 (экстракт сапропеля) в составе продукционных комбикормов на морфометрические и биохимические показатели тиляпии был проведен в Инновационном центре и лаборатории «Физиология питания рыб» Астраханского государственного технического университета. Половозрелые гибриды тиляпии Oreochromis spp. содержались по 15 особей в аквариумах объемом 20 л с искусственной аэрацией, фильтрацией и подогревом (27 °С). Корм задавался вручную 3 раза в сутки. Экстракт сапропеля - это биологически активный лечебно-профилактический препарат, полученный путем экстракции из сапропеля, добытого в озерах Омской области, разработанный ЗАНПО «Вега-2000 - Сибирская органика» совместно с учеными Омского аграрного университета. Под его воздействием показана нормализация минерального обмена веществ, стимуляция кроветворения, иммунных и гормональных реакций [6]. Интенсивность перекисного окисления определяли в печени и жабрах рыб по содержанию в гомогенатах тканей малонового диальдегида (МДА), а также по скорости спонтанного и неферментативного аскорбатзависимого окисления. Содержание МДА определяли тиобарбитуровым методом [7]. С учетом того, что препарат поступал внутрь организма, была выполнена морфометрическая оценка состояния печени для определения ее функционального состояния. Анализ проводился на парафиновых срезах толщиной 7 мкм, окрашенных гематоксилином-эозином. Все измерения зафиксированы на микрофотографиях, выполненных на микроскопе Olympus BX 53. Измерения были переведены в мкм с помощью объект-микрометра. Были рассчитаны объемы ядер и клеток печени, а также ядерно-цитоплазматическое отношение. Расчет объемов ядер осуществлялся по формуле эллипсоида вращения: где d1 и d2 - наибольший и наименьший диаметры ядра, d1 > d2. Аналогичным образом были определены объемы клеток. Полученные данные статистически обработаны с использованием критерия Стьюдента. Результаты и их обсуждение Содержание МДА в жабрах и печени рыб контрольной группы практически не отличалось, составляя 1,2 нмоль МДА/500 мг ткани (табл. 1). Таблица 1 Содержание малонового диальдегида в органах тиляпии Орган Группа Содержание МДА, нмоль МДА/500 мг ткани спонтанное аскорбатзависимое исходное Печень Контроль 6,68 ± 0,069 7,13 ± 0,363 1,21 ± 0,042 Опыт 5,54 ± 0,101* 5,91 ± 0,143** 1,00 ± 0,021*** Жабры Контроль 8,34 ± 0,306^ 9,46 ± 0,158 ^ 1,28 ± 0,021 Опыт 10,56 ± 0,507*** ^ 11,63 ± 0,400* ^ 1,59 ± 0,038* ^ * Отличия опыта от контроля по критерию Стьюдента: р < 0,001; ** р < 0,05; *** р < 0,01; «^» отличия уровня ПОЛ в органах: р < 0,001. Однако в жабрах скорость спонтанного перекисного окисления была на 25 %, а аскорбатзависимого на 33 % выше, чем в печени (р < 0,001 для обоих сравнений), что связано с более тесным контактом органа с внешней средой. Добавка экстракта сапропеля в корм рыб привела к снижению как исходного содержания МДА (р < 0,01), так и спонтанного (р < 0,001) и аскорбатзависимого ПОЛ (р < 0,001) в ткани печени: на 17 % по сравнению с контролем. В жабрах, напротив, экстракт вызвал повышение как исходного содержания МДА - на 24 % (р < 0,001), так и увеличение перекисных продуктов в результате спонтанного (на 27 %, р < 0,01) и аскорбатзависимого ПОЛ (на 23 %, р < 0,001). Действие биологически активных веществ препарата ЭС-2 на перекисные процессы в органах рыб тканеспецифично: в печени по всем изученным показателям был отмечен антиоксидантный эффект, в то время как в жабрах, напротив, прооксидантный. Увеличение концентрации ТБК-реактантов в жабрах рыб опытной группы может быть следствием не столько действия препарата, сколько опосредованным результатом интенсификации метаболизма, а следовательно, и выведения его продуктов через жабры в условиях аквариумного содержания. Для рыб опытной группы были характерны более высокие приросты массы и длины, коэффициенты упитанности рыб [8]. В то же время жабры достаточно чувствительны к повышенному содержанию аммиака и на его увеличение реагируют усилением перекисных процессов [9]. Морфометрический анализ печени тиляпии выявил влияние биологически активного препарата на ультраструктуру органа. В печени рыб контрольной группы клетки крупные, полигональной формы, с мелкими жировыми пустотами в цитоплазме. Ядра в основном были крупными, светлыми, округлой формы, с одним, реже двумя ядрышками. Имелись также и безъядерные клетки. В экспериментальной группе встречалось несколько видов гепатоцитов. Одни - крупные, со светлыми ядрами, другие мелкие, содержащие темные ядра, и безъядерные клетки. Ядра располагались как в центре клетки, так и были смещены к периферии. Объем ядер клеток печени контрольной и опытной групп не отличался, в то время как средний объем клеток в опыте оказался на 37 % ниже по сравнению с таковым в контрольной группе (p < 0,05) (табл. 2). Таблица 2 Морфометрические показатели печени Группа Объем ядра, мкм3 Объем клетки, мкм3 Ядерно-цитоплазматическое соотношение, × 102 Контроль 34,8 ± 1,97 1961,6 ± 213,6 2,7 ± 0,27 Опыт 36,2 ± 2,43 1238,4 ± 171,5* 5,0 ± 0,60** * Отличия опыта от контроля по критерию Стьюдента, р < 0,05; ** р < 0,01. Снижение объема клетки привело к увеличению ядерно-цитоплазматического отношения в опыте в 1,9 раз по отношению к контролю (p < 0,01). Ядерно-цитоплазматическое отношение считают надежным и объективным показателем оценки прижизненного состояния клетки, в значительной мере дополняющим анализ структурно-функциональной системы ядра и цитоплазмы [10]. Возрастание ядерно-цитоплазматического отношения при сохранении объема ядра может быть следствием интенсивного роста рыбы и, в связи с этим, усиления пролиферативных процессов в ткани печени. Заключение Добавление лечебно-профилактического препарата ЭС-2 (экстракт сапропеля) в продукционные комбикорма гибрида тиляпии приводит к снижению интенсивности перекисных процессов в печени рыб и увеличению продуктов перекисного окисления липидов в жабрах. Морфометрический анализ печени свидетельствует о снижении объема цитоплазмы гепатоцитов и повышении ядерно-цитоплазматического отношения, что может указывать на усиление функциональной активности клеток печени.
1. Voronin V. N., Kuznecova V. N., Strelkov Yu. A., Chernysheva N. B. Bolezni ryb v akvakul'ture Rossii: prakt. ruk. SPb.: Izd-vo GosNIORH, 2011. 263 s.
2. Silkina N. I., Mikryakov V. R. Sostoyanie processov perekisnogo okisleniya lipidov i antiradikal'noy sistemy tkaney ryb pri vozdeystvii fenola i naftalina // Toksikolog. vestn. 2006. № 3. S. 19-23.
3. Kozlova N. V., Kanieva N. A. Perekisnoe okislenie lipidov v myshcah osetrovyh ryb pod vliyaniem himicheskih veschestv // Fundamental'nye issledovaniya. 2006. № 9. S. 7.
4. Pudovkin N. A., Garipov T. V. Perekisnoe okislenie lipidov v organizme ryb // Vestn. veterinarii. 2014. T. 71. № 4. S. 50-52.
5. Mikryakov D. V., Silkina N. I. Vliyanie usloviy soderzhaniya vovremya zimovki na nekotorye pokazateli morfofunkcional'nogo i biohimicheskogo sostoyaniya karpov Cyprinuscarpio // Rybovodstvo i rybnoe hozyaystvo. 2011. № 2. S. 58-60.
6. Kompaniya «RESPEKT». Pischevye ingredienty, kormovye dobavki. URL: http://www.zaorespect.ru (data obrascheniya: 30.05.2018).
7. Stroev E. A., Makarova V. G. Praktikum po biologicheskoy himii. M.: Vyssh. shk., 1986. 232 s.
8. Shirina Yu. M., Kotel'nikov A. V., Ableev D. R., Ponomarev S. V., Fedorovyh Yu. V. Vliyanie lechebno-profilakticheskogo preparata ES-2 na funkcional'noe sostoyanie gibrida tilyapii Oreochromis spp. // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Ryb. hoz-vo. 2017. № 2. S. 130-136.
9. Abrosimova E. B. Osobennosti ammiachnoy intoksikacii ryb v intensivnoy akvakul'ture: dis. … kand. biol. nauk. Astrahan', 2009. 131 s.
10. Avtandilov G. G. Medicinskaya morfometriya. M.: Medicina, 1990. 380 s.
