НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ РЫБ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Том 2014 № 2
, 2014
Рубрики: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
Авторы:
1.
Областной центр крови
2.
Астраханский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 85
по 91
Статус:
Опубликован
Получено:
05.06.2014
Одобрено:
25.06.2014
Опубликовано:
25.06.2014
Классификаторы:
УДК 597.553.1-575.174
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
биохимия крови рыб, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза, общий белок, альбумин, глобулин, белковый коэффициент
Аннотация (русский):
Изучен количественный состав белковых компонентов, трансаминаз, сыворотки крови у двух видов речных рыб, судака обыкновенного и карася серебряного, в 2008-2011 гг. У судака обыкновенного с возрастом отмечается уменьшение значения белкового коэффициента, увеличение содержания глобулина и уменьшение − альбумина. Активность аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) у самцов увеличивается в два раза. У самцов карася серебряного также наблюдается уменьшение значения белкового коэффициента и увеличение активности АЛТ на первом году жизни у 4-летних особей, у самок уровень АСТ, АЛТ и значение белкового коэффициента находятся стабильно на одном уровне, что говорит о лучшей адаптивности и стрессоустойчивости самок серебряного карася по сравнению с самцами. У обоих видов рыб значение белкового коэффициента у самцов больше, чем у самок. По содержанию общего белка, альбуминов и глобулинов доминируют хищные рыбы (судак).
Изучен количественный состав белковых компонентов, трансаминаз, сыворотки крови у двух видов речных рыб, судака обыкновенного и карася серебряного, в 2008-2011 гг. У судака обыкновенного с возрастом отмечается уменьшение значения белкового коэффициента, увеличение содержания глобулина и уменьшение − альбумина. Активность аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) у самцов увеличивается в два раза. У самцов карася серебряного также наблюдается уменьшение значения белкового коэффициента и увеличение активности АЛТ на первом году жизни у 4-летних особей, у самок уровень АСТ, АЛТ и значение белкового коэффициента находятся стабильно на одном уровне, что говорит о лучшей адаптивности и стрессоустойчивости самок серебряного карася по сравнению с самцами. У обоих видов рыб значение белкового коэффициента у самцов больше, чем у самок. По содержанию общего белка, альбуминов и глобулинов доминируют хищные рыбы (судак).
Ключевые слова:
биохимия крови рыб, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза, общий белок, альбумин, глобулин, белковый коэффициент
биохимия крови рыб, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза, общий белок, альбумин, глобулин, белковый коэффициент
Введение Кровь является чувствительным и информативным индикатором состояния организма, быстро реагирующим на изменения экзогенных и эндогенных факторов и отражающим влияние как на отдельно взятую особь, так и на популяцию в целом [1]. Динамика биохимических показателей может служить маркером состояния организма рыб в искусственных и естественных водоёмах, характеризовать качество и количество питания, плотность заселения, адаптивные способности рыб, интенсивность действия антропогенных факторов. Верхнее звено в пищевой цепи водоёма, активно перемещающиеся животные - рыбы, хороший индикатор усредненной токсичности всего района [2]. В связи с постоянно растущей антропогенной нагрузкой и развитием аквакультуры растет актуальность разработки и внедрения новых высокочувствительных методов исследования, накопления информации и создания базы данных биохимических показателей рыб [3]. Под термином «общий белок» понимают суммарную концентрацию альбумина и глобулина, находящихся в сыворотке крови. Из всех белков в наибольшей концентрации в плазме присутствует альбумин, синтезируемый в печени. Он необходим для поддержания осмотического равновесия, обеспечивающего нормальное распределение жидкости между кровеносными сосудами и экстраваскулярным пространством [4]. При голодании или недостаточном поступлении белков с пищей содержание альбумина в плазме падает, что может привести к повышенному накоплению воды в тканях (отек). Это состояние, связанное с белковой недостаточностью, называется голодным отеком [5]. Большое диагностическое значение имеет белковый коэффициент - отношение количества альбумина к количеству глобулина. Как известно, значения белкового коэффициента у рыб существенно ниже, чем у теплокровных животных и человека, у которых величина белкового коэффициента находится в пределах 1,2-2,0. Это объясняется эволюционно-экологическими особенностями белкового состава крови рыб [6]. Аланинаминотрансфераза, АлАТ (АЛТ, L-аланин, 2-оксоглутарат аминотрансфераза) - фермент печени, участвующий в обмене аминокислот. Высвобождение АЛТ в кровь происходит при нарушениях внутренней структуры гепатоцитов и повышении проницаемости клеточных мембран. В этой связи АЛТ считается индикаторным ферментом или маркером нарушений функций печени любой природы. В здоровом организме содержание показателя АЛТ в крови незначительно [1, 7]. Аспартатаминотрансфераза, АсАТ (АСТ) - клеточный фермент, участвующий в обмене аминокислот. В гепатоцитах большая часть АСТ (80 % активности) обнаруживается в митохондриях, остальное - в цитозольной фракции. В сыворотке крови АСТ определяется по его ферментативной активности [1, 7]. Таким образом, по белковому составу и соотношению белковых фракций, а также активности аминотрансфераз сыворотки крови можно судить о состоянии организма рыб и окружающей их среды в тот или иной момент и при необходимости влиять на эти компоненты с целью повышения антиоксидантной способности организма рыб и, соответственно, качества популяций [8]. Цель и задачи исследований Цель исследований - изучить динамику биохимических показателей судака обыкновенного и карася серебряного в зависимости от возраста и половой принадлежности. В связи с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач: - выявить закономерности динамики белка, белковых фракций, АсАТ и АлАТ в крови; - проанализировать половую и возрастную динамику биохимических показателей в организме рыб; - определить белковый коэффициент. Материалы и методы исследований В процессе исследования был изучен количественный состав белковых компонентов, трансаминаз, сыворотки крови у двух видов речных рыб - судака обыкновенного и карася серебряного, в 2008-2011 гг. Кровь для исследования брали из хвостовой артерии шприцем в сухую пробирку. После центрифугирования свежую, без следов гемолиза, сыворотку использовали для анализа количества общего белка и его фракций, АСТ и АЛТ. Исследования проводили на базе клинико-диагностической лаборатории государственного бюджетного учреждения здравоохранения Астраханской области «Областной центр крови» с помощью автоматического биохимического анализатора BS-200 наборами реагентов производства компании «Вектор-бест». Результаты исследований и их обсуждение В результате исследования было установлено, что у судака обыкновенного отмечается повышение концентрации общего белка с возрастом. Максимальное содержание общего белка отмечено у особей судака в возрасте 4 лет (самцы - 85,6 г/л; самки - 88,4 г/л), у особей 1-2-го года жизни это показатель ниже - до 70 г/л . У карася серебряного самый высокий уровень общего белка наблюдается также в возрасте 4 лет (59,2-60,1 г/л), самый низкий - у годовиков (36,6-44,4 г/л). Количество общего белка у самок выше, чем у самцов на 0,9-7,8 г/л. Уровень общего белка с возрастом имеет такую же тенденцию к увеличению. Таким образом, по содержанию общего белка доминирует представитель хищных рыб - судак, что, возможно, обусловлено разницей в пищевой обеспеченности этого вида рыб и скоростью метаболизма. Сравнительная характеристика содержания общего белка у исследуемых видов рыб показала, что для них характерно повышения его концентрации с возрастом. Это повышение можно объяснить с морфологической точки зрения - увеличением массы и размеров тела рыб, а следовательно, увеличением объема крови и ее компонентов; а также с физиологической - интенсификацией общего метаболизма организма, связанной с началом половой активности (к 3-4-м годам). По среднему значению содержания общего белка самки превосходят самцов исследуемых рыб примерно на 2-7 г/л. Возможно, это связано с тем, что самки этих рыб по размерам гораздо больше самцов в пределах одной возрастной группы. У судака обыкновенного с возрастом наблюдается снижение значения белкового коэффициента с 1,05 на первом году жизни до 0,65 к 4-м годам (табл. 1). Таблица 1 Среднее содержание альбумина и глобулина в сыворотке крови судака обыкновенного Возраст, лет Среднее содержание, г/л Белковый коэффициент Альбумин Глобулин Самцы Самки Самцы Самки Самцы Самки 1 32,3 ± 0,3 32,3 ± 0,5 30,5 ± 0,03 30,5 ± 0,13 1,05 1,05 2 35,6 ± 0,04 32,3 ± 0,1 33,2 ± 0,6 40,9 ± 0,02 1,07 0,78 3 31,3 ± 1,2 20,7 ± 0,5 40,3 ± 0,3 58,5 ± 0,01 0,77 0,35 4 33,8 ± 0,3 20,4 ± 0,7 51,8 ± 0,04 68,0± 0,5 0,65 0,3 Изменение уровня глобулина у судака (табл. 1) подвержено тем же закономерностям, что и изменение уровня общего белка, а вот изменения концентрации альбумина имеют некоторые особенности. Максимальное количество глобулина отмечается у 4-летних рыб (самцы - 51,8 г/л, самки - 68 г/л), минимальное - у годовиков (30,5 г/л). В возрасте первых 2-х лет альбумины характеризуются высокими и примерно одинаковыми уровнями (32,3-35,6 г/л). У особей старших возрастных групп количество альбумина снижается. Анализ альбумин-глобулиновой фракции плазмы крови судака показал следующее. По содержанию глобулина самки доминируют над самцами. На первом году жизни эти показатели равны, а с возрастом разница увеличивается от 7,7 до 18,2 г/л. Содержание альбумина у особей 1-го года жизни, так же как и содержание глобулина, одинаково. Но содержание альбумина выше у самцов. У 4-летних особей отмечено увеличение количества глобулина, уменьшение количества альбумина и при этом у самцов - увеличение активности АСТ и АЛТ в два раза. Уменьшение количества альбуминов связано не столько с усилением их катаболизма, сколько со снижением их синтеза. Это происходит тогда, когда блокируются пути синтеза этих белков или когда необходимые субстраты используются на другие нужды организма - пластические или энергетические, что становится определяющим при адаптации рыб к экстремальным экологическим условиям [6]. У самцов карася серебряного также наблюдается уменьшение значения белкового коэффициента - с 1,25 на первом году жизни до 0,5 у 4-летних особей (табл. 2) и увеличение активности АЛТ с 1,08 на первом году жизни до 2,06 у 4-летних особей. У самок, напротив, показатели АСТ, АЛТ и значение белкового коэффициента находятся стабильно на одном уровне, что говорит о лучшей адаптивности и стрессоустойчивости самок карася серебряного по сравнению с самцами [9]. Таблица 2 Среднее содержание альбумина и глобулина в сыворотке крови карася серебряного Возраст, лет Среднее содержание, г/л Белковый коэффициент Альбумин Глобулин Самцы Самки Самцы Самки Самцы Самки 1 20,4 ± 0,3 20,4 ± 0,5 16,2 ± 1,03 24,0 ± 0,13 1,25 0,85 2 20,7 ± 0,8 20,8 ± 0,1 28,9 ± 0,6 30,4 ± 0,02 0,71 0,68 3 18,2 ± 1,2 35,4 ± 0,5 31,6 ± 0,3 33,2 ± 1,01 0,57 1,066 4 20,1 ± 0,3 35,4 ± 1,4 40,0 ± 0,04 38,4 ± 0,5 0,5 0,921 Показатели содержания альбумина у карася серебряного на 1-2-м году жизни отличаются незначительно (20,4-20,8 г/л), но отмечено увеличение количества альбумина у 3-4-годовалых самок - до 35,4 г/л, а вот у самцов эти показатели примерно такие же, как у годовиков (табл. 2) Из табл. 2 видно, что количество альбумина у самок больше, чем у самцов. Максимальное значение альбумина у 3-4-годовалых самок (35,4 г/л), минимальное - у 3-годовалых самцов. Содержание глобулина подвержено тем же изменениям, что и содержание общего белка - его количество с возрастом увеличивается. Содержание глобулина у самок 3-го года жизни выше по сравнению с таковым у самцов на 7 г/л, у остальных (2, 3 года) эта разница составляет 1,6-1,7 г/л. У самцов 4-х лет количество глобулина выше по сравнению с его количеством у самок. Количество альбумина и глобулина у 2-летнего карася серебряного ниже, чем у 2-годовалых особей судака. У самок 3-летнего карася серебряного количество альбумина выше на 15 г/л, чем у самок судака. У самцов это значение по сравнению со значением у судака ниже на 13 г/л. Содержание глобулина в возрасте 3 лет у карася серебряного ниже, чем у судака. У изученных видов рыб большее значение белкового коэффициента отмечается у самцов. По содержанию общего белка, альбуминов и глобулинов доминирует судак, относящийся к хищным рыбам. Известно, что эти рыбы наиболее чувствительны к загрязнению водной среды, и, возможно, повышение количества белка и белковых фракций в крови может быть свидетельством формирования определенных защитных адаптаций к этим факторам среды [3]. Для судака обыкновенного не выявлено определенных закономерностей в активности АЛТ и АСТ. Концентрация АЛТ снижается с возрастом у особей с 1-го по 3-й год жизни, а к 4-му году наблюдается увеличение этой концентрации (2,42 ммоль/(л ∙ ч)). Максимальная активность АСТ отмечена у 4-годовалых самцов судака (6,89 ммоль/(л ∙ ч)), минимальная - у годовиков (1,59 ммоль/(л ∙ ч)). Активность АЛТ у самцов выше, чем у самок. Эти различия незначительны - от 0,01 до 2,03 ммоль/(л ∙ ч). Уровень АСТ с 1-го по 2-й год жизни примерно одинаков (1,59-3,85 ммоль/(л ∙ ч)), а вот у 3-4-годовалых особей эти показатели значительно отличаются (табл. 3). Если у самцов 4-х лет происходит увеличение количества АСТ в крови в 5 раз к 4-м годам, то у самок в возрасте 3-4 лет наблюдается обратное явление - снижение с 2,19 до 1,86 ммоль/(л ∙ ч). Таблица 3 Показатели коэффициента де Ритиса у судака обыкновенного Возраст, лет АЛТ, ммоль/(л ∙ ч) ACT, ммоль/(л ∙ ч) Коэффициент де Ритиса Самцы Самки Самцы Самки Самцы Самки 1 0,99 0,98 1,59 1,60 1,61 1,63 2 0,60 0,28 1,71 3,85 2,85 13,75 3 0,35 0,27 1,76 2,19 5,03 8,11 4 2,42 0,39 6,89 1,86 2,85 4,77 Активность АСТ у судака обыкновенного изменяется в более широких пределах, чем активность АЛТ. Вероятно, это связано с высокой активностью мышц. Уровень АЛТ находится в пределах физиологической нормы, а уровень АСТ превышен. Минимальный уровень активности АЛТ отмечен у особей карася серебряного в возрасте 1-го года и 2-х лет, к 3-4-летнему возрасту рыб активность АЛТ возрастает до 2,06-3,11 ммоль/ (л ∙ ч). Обратная закономерность характерна для активности АСТ: максимальное количество наблюдается у молоди, к 3-4-м годам активность снижается. Установлено, что более высокие значения изученных показателей у самцов карася серебряного по сравнению с самками (табл. 4). Таблица 4 Показатели коэффициента де Ритиса у карася серебряного Возраст, лет АЛТ, ммоль/(л ∙ ч) ACT, ммоль/(л ∙ ч) Коэффициент де Ритиса Самцы Самки Самцы Самки Самцы Самки 1 1,08 0,37 6,56 2,55 6,07 6,89 2 0,40 0,23 2,55 1,80 6,38 7,83 3 3,11 0,58 1,00 1,72 0,32 2,97 4 2,06 2,03 1,5 1,60 0,73 0,79 Отмечено превышение показателей АСТ физиологической нормы карася серебряного на 0,1-5 ммоль/(л ∙ ч). Уровень активности АЛТ на 2-м году жизни у карася и судака примерно одинаковы. На 3-м году жизни активность АЛТ у карася выше, чем у судака. Концентрация АСТ на 2-м и 3-м году жизни у самок карася выше по сравнению с самками судака аналогичного возраста на 0,04-0,084 ммоль/(л ∙ ч). У самцов этого возраста уровень концентрации АСТ у карася меньше, чем у судака. Анализ содержания АЛТ показал, что значения этого показателя в видовом и половом отношениях имеют некоторые различия - у самцов обоих видов рыб они выше, чем у самок. Эти различия незначительны - от 0,08 до 2,5 ммоль/(л ∙ ч). Самое высокое содержание АЛТ выявлено у 3-летних самцов карася серебряного (3,11 ммоль/(л ∙ ч)), самое низкое - у 2-летних самок карася серебряного (0,23 ммоль/(л ∙ ч)). Значения AЛT в крови рыб находятся в рамках установленной относительной нормы, однако концентрации АСТ в 2 и более раз превышают норму. Можно предположить, что повышение уровня АСТ в сыворотке крови рыб связано с изменениями (возможно, нарушениями) процессов перекисного окисления липидов в мышечной ткани и печени, обусловленными увеличением антропогенного пресса, ухудшением состояния окружающей среды, более высоким уровнем паразитарных инвазий в этот период. Известно, что АЛТ и АСТ являются маркерами, свидетельствующими о нарушениях и повреждениях мышц, печени и других внутренних органов. По соотношению АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса) можно судить о тяжести поражения органов. В норме коэффициент де Ритиса равен 1,3-1,75. Рост отношения АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса больше 2) свидетельствует о поражении сердца. Коэффициент де Ритиса меньше 1 говорит о поражении печени. Коэффициент де Ритиса на 1-м году жизни у судака обыкновенного находится в норме (см. табл. 3). Со 2-го года жизни отмечается рост значений коэффициента, которые становятся больше 2, что может свидетельствовать об изменениях в клетках сердца (патологиях). Коэффициент де Ритиса у самок в возрасте 2-х лет выше, чем у самцов на 10 ммоль/(л ∙ ч), у остальных эта разница составляет от 0,02 до 4 ммоль/(л ∙ ч). У карася серебряного 1-го и 2-го года жизни коэффициент де Ритиса больше 2, а у 3-4-годовиков отмечается снижение значений коэффициента до 0,32 (см. табл. 4). Значения этого коэффициента у самок карася серебряного выше, чем у самцов. Показатели коэффициента де Ритиса у хищных рыб выше по сравнению с таковыми у мирных. Возможно, это связано с тем, что хищные рыбы в большей степени, чем мирные, подвержены патологическим процессам, в результате которых происходит высвобождение аминотрансфераз из органов, в частности из печени, в кровь. Вероятно, это связано с условиями обитания, неполноценным питанием, большим травматизмом этих рыб. Заключение Таким образом, в результате исследования установлен ряд закономерностей. С возрастом у рыб количество ОСБ увеличивается, что связано с увеличением объема крови рыб. Содержание общего белка у судака обыкновенного выше, чем у карася серебряного. По среднему значению общего белка самки превосходят самцов. Наибольшее содержание альбумина наблюдается у самок карася серебряного в возрасте 3-4-х лет. Содержание глобулина в плазме крови выше у судака обыкновенного. Анализ содержания АЛТ показал, что значения этого показателя в видовом и половом отношении имеют некоторые различия. Показатели содержания АЛТ у самцов выше, чем у самок: самое высокое содержание АЛТ выявлено у 3-летних самцов карася серебряного - 3,11 ммоль/(л ∙ ч), самое низкое - у 2-летних самок карася серебряного - 0,23 ммоль/(л ∙ ч). У самцов судака обыкновенного отмечено самое высокое содержание АСТ. Значения AЛT в крови рыб находятся в рамках установленной физиологической нормы, однако концентрации АСТ в крови в 2-4 раза выше нормы. У исследованных видов рыб отмечены высокие значения коэффициента де Ритиса, что может свидетельствовать о патологии сердца и мышц в организме и повышении уровня АСТ.
1. Камышников В. В. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / В. В. Камышников. М.: МЕДПресс-информ, 2004. С. 56-60.
2. Сечин Ю. Т. Управление биоресурсами внутренних водоёмов Российской Федерации / Ю. Т. Сечин // Рыбное хозяйство. 2008. № 1. C. 91-93.
3. Строганов Н. С. Экологическая физиология рыб / Н. С. Строганов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1962. Т. 1. 444 с.
4. Desmet H. Stress Responses and Changes in Protein-Metabolism in Carp Cyprinus carpio During Cadmium Exposure / H. Desmet, R. Blus // Ecotoxicol. Environm. Saf. 2001. Vol. 48, N 3. P. 255-262.
5. Земков Г. М. Морфофункциональные критерии толерантности рыб при кумулятивном токсикозе / Г. М. Земков: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Астрахань, 2003. 42 с.
6. Бияк В. Я. Видовые особенности фракционного состава белков сыворотки крови пресноводных рыб / В. Я. Бияк, Ю. В. Синюк, В. З. Курант // Докл. Нац. акад. наук Украины, Тернопол. нац. пед ун-т им. В. Гнатюка. 2008. № 4. С. 189-192.
7. Шатуновский М. И. Экологические закономерности обмена веществ у морских рыб / М. И. Шатуновский. М.: Наука, 1980. 288 с.
8. Yano T. Directed evolution of an aspartate aminotransferase with new substrate specifites / T. Yano, S. Oue, H. Kagamiyama // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1998. Vol. 95, N 10. P. 5511-5515.
9. Албертс Б. Н. Молекулярная биология / Б. Н. Албертс. М.: Мир, 1994. Т. 1. С. 55-56.
