ОНТОГЕНЕЗ, 2012, том 43, № 2, с. 154-160
БИОХИМИЯ РАЗВИТИЯ
УДК 577.125:597.553.2:591.3
ДИНАМИКА ЖИРНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССЕ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ Salmo salar L. © 2012 г. С. А. Мурзина, З. А. Нефедова, П. О. Рипатти, Н. Н. Немова, Л. В. Маркова
Институт биологии Карельского научного центра РАН 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11 E-mail: imagination@onego.ru Поступила в редакцию 11.01.11 г.
Окончательный вариант получен 31.05.11 г.
Исследована динамика жирнокислотных спектров общих липидов у пресноводного лосося Salmo salar L. в процессе его раннего развития: от образования бластодиска (3 ч) до вылупления (108 сут), а также в икре перед оплодотворением. В ходе эмбрионального развития лосося показан стабильный уровень как суммарных, так и отдельных насыщенных, моноеновых и полиеновых жирных кислот общих липидов. В период вылупления предличинки выявлено изменение жирнокислотных спектров, выражающееся в значительном снижении доли полиненасыщенных жирных кислот семейства (n-6) — (18:2(n-6) и 20:4(n-6), а также семейства (n-3) и в повышении уровня как суммарных, так и отдельных насыщенных и моноеновых жирных кислот. Обнаруженное изменение степени ненасыщенности жирных кислот мембранных липидов свидетельствует в пользу представления, согласно которому оно является одним из механизмов регуляции активности мембранных ферментов в соответствии с изменившимися условиями жизнедеятельности организма или подготовки к ним. Полученные данные об особенностях расходования и трансформации жирных кислот липидов в эмбриогенезе лосося могут быть использованы для понимания их функциональной роли в развивающемся организме, а также при оценке качества зрелой икры.
Ключевые слова: пресноводный лосось, эмбриогенез, липиды, жирные кислоты.
Многие особенности взрослого организма закладываются на ранних этапах его развития. Жирные кислоты организма находящиеся в основном в связанном состоянии, являются наиболее лабильными компонентами липидных молекул, быстро реагирующими на разнообразные воздействия физиологических и экологических факторов, обеспечивая адаптивные возможности его. Они характеризуются полифункциональностью и каждая играет значительную роль в выполнении разных биологических функций организма (Крепс, 1981; Tocher, 2003). В ряде исследований была показана функциональная роль жирных кислот на разных этапах развития Salmonidae, атлантической сельди, морских ежей, земноводных и др. (Ando, 1962; Болгова и др., 1985; Tocher et al., 1985; Нефедова, 1989; Halver, 2000; Cejas et al., 2004). Такой интерес связан с огромной ролью, которую играют жирные кислоты не только как структурные компоненты запасных и мембранных липидов, но и как одни из основных источников метаболической энергии у рыб (и других животных) в процессе их развития и роста, включая нерест, смолтификацию и миграцию. Они сравнительно быстро включаются в
адаптивные реакции, а совокупность разнообразных жирнокислотных ацилов обеспечивает организму возможность избирать различные пути реагирования как в обычных, так и в экстремальных условиях. К ним относятся регуляция жидкостно-сти биомембран, изменение активности мембран-носвязанных ферментов, синтез биологически активных веществ типа простагландинов, лейкотри-енов, источником которых являются полиеновые жирные кислоты и др. (Хочачка, Сомеро, 1988; Tocher, 2003).
Цель настоящего исследования — динамика жирнокислотных спектров общих липидов яйцеклеток атлантического лосося Salmo salar L. в процессе их эмбрионального развития до вылупления предличинок.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Искусственно оплодотворенная икра атлантического лосося была получена на рыбоводной станции. В лаборатории она развивалась при температуре +4°С на решетках, омываемых речной водой, которую ежедневно меняли. Отбирали икру
0 1 2 3 4 5 6
Рис. 1. Динамика содержания основных групп жирных кислот (ЖК): насыщенных (НЖК), моноеновых (МНЖК), полиеновых (ПНЖК), суммы семейства (n-3) ПНЖК, суммы семейства (n-6) ПНЖК в процессе эмбрионального развития пресноводного лосося Salmo salar L.
Здесь и на рис. 2—5: по оси абцисс — стадии эмбрионального 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 вылупле-нию и частичный выход зародышей из оболочки (108 сут.) (Рыжков, 2004). По оси ординат - % от суммы ЖК.
Щ — сумма насыщенных ЖК, ЦЦ сумма МНЖК, ЦЦ — сумма ПНЖК, В — сумма (п-З)ПНЖК, ^ — сумма (п-6)ПНЖК.
на следующих стадиях развития (Рыжков, Кру-пень, 2004): 1 — перед оплодотворением, 2 — образование бластодиска (3 ч), 3 — дробление бластодиска (7 сут), 4 — образование хвостовой почки (27 сут), 5 — начало пульсации сердечной трубки и начало кровообращения (40 сут), 6 — начало пигментации глаз (60 сут), 7 — частичный выход зародышей из оболочки (108 сут). На каждой стадии развития брали по одной икринке в 15—25 повтор-ностях и фиксировали их 96%-ным этиловым спиртом (1 мл). Пробы гомогенизировали в 10-кратном объеме смеси хлороформ—метанол (2 : 1) и хранили при +4°С. Липиды экстрагировали смесью хлороформ—метанол (2 : 1) (Folch et al., 1957). Общее содержание суммарных липидов определяли весовым методом (Кейтс, 1975). Состав и содержание жирных кислот (ЖК) общих липидов после метилирования (Цыганов, 1971) определяли методом газожидкостной хроматографии. Разделение ЖК проводили на хроматографе "Хро-матэк Кристалл—5000." (Россия) с капиллярными колонками ZB-FFAP, используя в качестве внутреннего стандарта бегеновую (22:0) кислоту (Новак, 1978). ЖК идентифицировали путем сравнения хроматографических подвижностей, имеющихся на хроматограмме пиков (времени удерживания и логорифмических индексов) с таковыми для стандартных ЖК при помощи компьютерной программы по обработке "Хроматэк Аналитик". В работе были использованы стандартные растворы метиловых эфиров жирных кислот "Supelco-Ana-lytical" (USA). Статическую обработку результатов
проводили с помощью пакетов компьютерных программ Excel и STATGRAFICS 2.5 for Windows, используя непараметрический критерий Вилкок-сона—Манна—Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что содержание связанных насыщенных, моноеновых и полиеновых ЖК в суммарных липидах зрелой преднерестовой икры лосося составляет 21.2, 29.1, 49.0% (от суммы ЖК), соответственно, а в процессе эмбрионального развития (до периода пигментации глазка включительно) оно в пределах 21.6-22.3; 29.1-30.0, 47.0-47.9%, соответственно (рис. 1). Уровень ненасыщенности ЖК высок, прежде всего, за счет содержания полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейства (n-3): в зрелой икре — 37.5% (от суммы ЖК), а в процессе эмбриогенеза — в пределах 35.4—36.6% (от суммы ЖК); количество ПНЖК семейства (n-6) значительно ниже — в зрелой икре их доля составляет 11.3% (от суммы ЖК), а в процессе эмбриогенеза — в пределах 11.1—11.4% (рис. 1). Таким образом, основной процент ЖК в липидах икры лосося до оплодотворения и в процессе ее эмбрионального развития составляют длинноцепочеч-ные, высоконенасыщенные ЖК, что подтверждает их важную функциональную роль в организме (Tocher, 2003). Известно, что ПНЖК семейства (n-3) в икре лосося обеспечивают более высокую степень ненасыщенности и удовлетворяют потребность в незаменимых ЖК в большей степени,
16 14 12 10 8 6 4 2 0
1
Рис. 2. Динамика содержания отдельных насыщенных жирных кислот (НЖК) — 14:0, 16:0, 18:0 в процессе эмбрионального развития пресноводного лосося Salmo salar L. | — 14:0, О — 16:0, О — 18:0
чем ПНЖК семейств (n-6) и (n-9) (Halver, 1998; Cejas et al., 2004; Villalta et al., 2004). В период эмбриогенеза лосося только на стадии пигментации глаз выявлены небольшие, но достоверные вариации как суммы, так и отдельных насыщенных, моноеновых и ПНЖК: уровень суммы моноеновых ЖК повышается (за счет 18:1(n-9), а содержание суммы насыщенных и ПНЖК снижается (последних за счет — (18:3(n-3) и 20:5(n-3) ЖК). При этом, доля насыщенной 18:0 и полиеновых 20:4(n-6) и 22:6(n-3) ЖК увеличивается. Известно, что к стадии пигментации глаз образуется печеночно-жел-точная система кровообращения и желток используется с более высокой скоростью, чем ранее (James, 1980). Разная направленность изменений уровня жирных кислот обусловлена специфическими процессами интенсификации метаболизма
развивающегося организма на стадии пигментации глаз. Данные изменения могут быть одним из факторов регуляции оптимального уровня микровязкости липидной компоненты в зависимости от физиологической потребности развивающегося организма.
Наши результаты согласуются с данными, полученными при исследовании развивающейся икры других видов рыб и земноводных (ручьевая форель, стальноголовый лосось, карп, атлантическая сельдь, жаба, лягушка), в которых также указывается на незначительные вариации уровня жирных кислот общих липидов в процессе эмбриогенеза (Hayes et al., 1973; Atchison, 1975; Болгова и др., 1983; Cowey et al., 1985; Tocher et al., 1985; Tocher, 2003). Малозаметные изменения содержания жирных кислот в развивающейся автономной системе
6
0
1
2
3
4
5
20
15
10
iL
\
ш
Г*1
i
ш
I
А
Рис. 3. Динамика содержания отдельных моноеновых жирных кислот (МНЖК) — 16:1(n-7), 18:1(n-9), 18:1(n-7) в процессе эмбрионального развития пресноводного лосося Salmo salar L.
■ - 16:1(n-7), □ - 18:1(n-9), □ - 18:1(n-7).
5
0
0
1
2
3
4
5
6
целой яйцеклетки можно объяснить тем, что масса желтка в ней по сравнению с эмбрионом составляет значительную долю (Юровицкий и др., 1996) и поэтому перераспределение ЖК между желтком и эмбрионом может отчетливо и не прослеживаться.
В период перед вылуплением и частичным выходом зародыша из оболочки вся система развивающегося яйца лосося перестраивает свой липид-ный (Мурзина и др., 2009) и жирнокислотный спектр. Установлены достоверные (р < 0.05) изменения в соотношении большинства жирных кислот по сравнению с их уровнем в зрелой икре лосося перед
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.