научная статья по теме ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССЕ РАННЕГО РАЗВИТИЯ ПРЕСНОВОДНОГО ЛОСОСЯ SALMO SALAR L Биология

Текст научной статьи на тему «ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССЕ РАННЕГО РАЗВИТИЯ ПРЕСНОВОДНОГО ЛОСОСЯ SALMO SALAR L»

ОНТОГЕНЕЗ, 2009, том 40, № 3, с. 208-214

БИОХИМИЯ РАЗВИТИЯ

УДК 577.125:597.553.2:591.3

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССЕ РАННЕГО РАЗВИТИЯ ПРЕСНОВОДНОГО ЛОСОСЯ Salmo salar L.1

© 2009 г. С. А. Мурзина, 3. А. Нефедова, Т. Р. Руоколайнен, О. Б. Васильева, Н. Н. Иемова

Институт биологии Карельского научного центра РАН 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11 E-mail: imagination@onego.ru Поступила в редакцию 08.04.08 г. Окончательный вариант получен 14.08.08 г.

Исследована динамика липидного и фосфолипидного составов у пресноводного лосося Salmo salar L. в процессе его раннего развития: от этапа образования бластодиска (3 ч) до выклева (108 сут), а также в икре перед ее оплодотворением. Показан высокий и стабильный уровень суммарных липидов, в том числе структурных фосфолипидов, а также относительно высокий уровень триацилглицеринов и некоторое повышение его к моменту выклева личинки, что может свидетельствовать об их использовании в качестве основного энергетического источника после выклева в условиях дефицита корма и малой активности молоди в течение некоторого времени. Запасание определенного уровня липидов в икре лосося перед нерестом важно для развития зародышей и выживания личинок после выклева. Обсуждается значение разнонаправленных изменений уровня структурных липидов, модулирующих степень активности мембранных ферментов, в изменении метаболизма перед выкле-вом личинки.

Ключевые слова: пресноводный лосось, эмбриогенез, липиды, фосфолипиды, триацилглицерины.

В жизненном цикле атлантического лосося Salmo salar L. центральное место занимают размножение, нерест и развитие икры. Одним из биохимических критериев зрелости икры и готовности к оплодотворению является содержание в ней липидов, которое рассматривается как показатель жизнеспособности потомства (Крыжановский, 1960; Haliloglu et al., 2003). Липиды - важные источники метаболической энергии и структурных веществ, а также биоэффекторы, регулирующие внутриклеточные биохимические реакции, межклеточные взаимодействия и различные физиологические процессы (Крепс, 1981; Дятловицкая, Безуглов, 1998). Липидный спектр развивающихся яиц является индикатором энергетических потребностей личинки при переходе на экзогенное питание (Haliloglu et al., 2003). Уровень липидов, сосредоточенных в основном в желтке икры, определяет жизненную стратегию будущего эмбриона и личинки, позволяет оценить их адаптационные возможности к меняющимся условиям среды, а также качество икры (Шатуновский, 1980а, б; Сидоров, 1983; Tocher, 2003; Peng et al., 2003).

Несмотря на многочисленные исследования закономерностей в соотношении отдельных ли-

1 Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проекты < 08-04-01691-а, 08-04-01140-a, 05-04-48729-а) и Программой Президента РФ "Ведущие научные школы" (проект НШ-4310.2006.4, НШ-06.2008.4).

пидов на некоторых этапах развития разных видов рыб, в том числе лососевых, а также морских ежей и земноводных (Болгова и др., 1985; Нефедова, 1989; Новиков, 2000; Ando, 1962; Halver, 2000; Tocher, 2003; Cejas et al., 2004), функциональная роль липидов и вариабельность липид-ных спектров в процессе эмбриогенеза атлантического лосося остаются еще недостаточно изученными.

Цель настоящей работы - исследование липидного состава (11 групп липидов) зрелой икры атлантического лосося Salmo salar L. перед нерестом и в процессе ее эмбрионального развития (6 стадий), а также выяснение функциональной роли запасания и расходования липидов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Искусственно оплодотворенная икра атлантического лосося с рыбоводной станции была доставлена в лабораторию и помещена в холодильную камеру при постоянной температуре +4°С. Икра развивалась на решетках, омываемых речной водой, которую ежедневно меняли. Развивающуюся икру лосося отбирали на следующих стадиях развития (Рыжков, Крупень, 2004): 1 - перед оплодотворением, 2 - образование бластодиска (3 ч), 3 - дробление бластодиска (7 сут), 4 - образование хвостовой почки (27 сут), 5 - начало пульса-

ции сердечной трубки и начало кровообращения (40 сут), 6 - начало пигментации глаз (60 сут), 7 - подготовка к вылуплению и частичный выход зародышей из оболочки (108 сут).

На каждой стадии развития брали пробы (одна икринка) в 10-25 повторностях и фиксировали 96%-ным этиловым спиртом (1 мл). Пробы гомогенизировали в 10-кратном объеме смеси хлороформ-метанол (2 : 1) и хранили на холоде (+4°С) до анализа. Липиды экстрагировали в системе растворителей хлороформ-метанол (2 : 1, по объему) по методу Фолча (Folch et al., 1957) и фракционировали на пластинках Silufol ("Kavalier", Чехия) в системе растворителей: петролейный эфир-серный эфир-уксусная кислота (90 : 10 : 1, по объему). Количественное содержание суммарных фосфолипидов (ФЛ), триацилглицеринов (ТАГ), эфиров холестерина (ЭХС) определяли гидроксаматным методом (Сидоров и др., 1972; Walch et al., 1965), холестерина (ХС) - методом Энгельбрехта (Engelbrechy et al., 1974) и выражали в процентах от массы сухого вещества. Суммарные фосфолипиды разделяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (Ar-duini et al., 1996) на стальной колонке Nucleosil 100-7, ("Элсико", Россия). Подвижная фаза: аце-тонитрил-гексан-метанол-ортофосфорная кислота (918 : 30 : 30 : 17.5). Детектирование проводили по степени поглощения света при 206 нм. Для идентификации использовали стандартные ФЛ ("Sigma", США). Соотношение между фосфоли-пидными компонентами оценивали по величинам площадей пиков на хроматограмме. Результаты проведенных экспериментов обработаны с применением общепринятых методов вариационной статистики (Ивантер, Коросов, 2003) с использованием компьютерных программ Excel и Stadia.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование динамики суммарных липидов в процессе эмбрионального развития икры пресноводного лосося показало, что их уровень стабилен на всех стадиях (в пределах 23.05-24.01% от сухой массы) и достоверно не отличается от их содержания в преднерестовой икре (22.2%). Накопление и сохранение значительного количества липидов в яйцах лососевых связано с длительностью инкубационного периода (до 7 мес) зародыша, а также c экологическими условиями: личинки выклевываются ранней весной при низкой температуре и ограниченных кормовых возможностях (Крыжановский, 1960; MacFarlane, Norton, 1999; Halver, 2000). В исследованиях других авторов (Гойда и др., 1975; Новиков, 2000) также указывается на отсутствие изменений содержания суммарных липидов в период от оплодотворения до выклева у вьюна, семги, радужной форели, трески, пинагора и амфибий. В раннем онтогенезе рыб важ-

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

nh

■Ь

rí~l

+1

0 "lí,

rt

-h

-h

Нл

-h

0

1

2

3

5

Рис. 1. Динамика содержания фосфолипидов (□) и триацилглицеринов (□) в процессе эмбрионального развития пресноводного лосося Salmo salar L. Здесь и на рис. 2 - 6: по оси абсцисс - стадии развития: 0 - икра перед оплодотворением; 1 - образование бластодиска (3 ч); 2 - дробление бластодиска (7 сут); 3 - образование хвостовой почки (27 сут); 4 - начало пульсации сердечной трубки и начало кровообращения (40 сут); 5 - начало пигментации глаз (60 сут); 6 -подготовка к вылуплению и частичный выход зародыша из оболочки (108 сут); по оси ординат - содержание липидов, % от сухого вещества. Цифры над столбцами - достоверные отличия содержания соединения на исследованных стадиях развития.

ную роль играет углеводный обмен, обеспечивающий энергией морфофизиологические процессы в развивающемся зародыше (Юровицкий, 1999; Boulekbache, 1981).

Было обнаружено, что доминирующей липид-ной фракцией в зрелой преднерестовой икре лосося, а также на всех стадиях ее эмбрионального развития являются ФЛ (от 9.8 до 11.18% на сухой вес) (рис. 1). На стадиях дробления бластодиска и пигментации глаз отмечено достоверное (р < 0.05) повышение их содержания по сравнению с предыдущими стадиями, в основном за счет фосфатидил-холина (ФХ) и фосфатидилэтаноламина (ФЭА) (рис. 2). Увеличение уровня ФЛ как мембранных компонентов связано с образованием внутриклеточных структур и дифференцировкой органов. Известно, что ФХ и ФЭА являются также специфическими активаторами ряда мембранных ферментов (Коломийцева и др., 2003). Убыль ФХ и повышение уровня метаболически связанного с ним лизофосфатидилхолина (ЛФХ) перед выкле-вом личинки (р < 0.01), возможно, обусловлено активацией гормоночувствительной цитозольной фосфолипазы А2 под влиянием ростовых факторов (Проказова и др., 1998). Накопление ЛФХ повышает проницаемость биомембран для ионов и молекул (Грибанов, 1991; Осадчая и др., 2004). Увеличение ЛФХ может сопровождаться параллельным ростом ФХ, который образуется в ре-

0

0

1

1

0 1

0

1

2

3

5

Рис. 2. Динамика содержания фосфатидилхолина (□) и фосфатидилэтаноламина (□) в процессе эмбрионального развития пресноводного лосося Salmo salar L.

зультате реацилирования ЛФХ с участием тиоэфи-ров КоА (Кеннеди, 1962; Карагезян и др., 1994). Такое соотношение между ЛФХ и ФХ отмечено нами на этапе пигментации глаз (рис. 3). В последнее время показано, что ЛФХ выполняет также регуляторные функции, оказывая модулирующий эффект на активность мембраносвязанных ферментов (Дятловицкая, Безуглов, 1998; Коло-мийцева и др., 2003). Установлено, что ЛФХ может образоваться в клеточных мембранах под воздействием наружных сигналов и быть одним из вторичных мессенджеров их передачи через рецепторы плазматической мембраны (Проказо-ва и др., 1998; Кулагина и др., 2004), что особенно важно при выклеве личинки.

Третья фосфолипидная фракция по количественному содержанию в зрелой преднерестовой икре и в процессе ее развития - сфингомиелин (СФМ) - типичный фосфолипид плазматических мембран клеток, содержащий в основном насыщенные жирные кислоты. Падение уровня СФМ (в 1.6 раза) на стадии пигментации глаз по сравнению со стадиями начала пульсации сердца и кровообращения коррелирует со снижением концентрации XC (в 1.9 раза), что может быть связано с гидролизом СФМ и освобождением XC из мембран (рис. 4). Подобные изменения уровня СФМ показаны в развивающихся яйцах белог

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком