научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ СИМБИОНТОВ В ПРЕДЖЕЛУДКЕ И СЛЕПОЙ КИШКЕ СЕРЫХ ПОЛЕВОК (MICROTUS ARVALIS И M. ROSSIAEMERIDIONALIS) Биология

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ СИМБИОНТОВ В ПРЕДЖЕЛУДКЕ И СЛЕПОЙ КИШКЕ СЕРЫХ ПОЛЕВОК (MICROTUS ARVALIS И M. ROSSIAEMERIDIONALIS)»

ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 83, № 11, с. 1299-1304

УДК 591.132:612.015.33

ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ СИМБИОНТОВ В ПРЕДЖЕЛУДКЕ И СЛЕПОЙ КИШКЕ СЕРЫХ ПОЛЕВОК (MICROTUS ARVALIS И M. ROSSIAEMERIDIONALIS)

© 2004 г. А. А. Варшавский, Е. И. Наумова, И. А. Тихонов

Институт проблем экологии и эволюции РАН, Москва 119071 e-mail: sevin@orc.ru; ein@rc.ru Поступила в редакцию 03.09.2003 г.

Исследованы факторы, влияющие на эндоглюканазную активность (ЭА) кишечных микросимбионтов двух видов серых полевок Microtus arvalis и M. rossiaemeridionalis. В пробах содержимого преджелудка и слепой кишки измеряли эндоглюканазную активность (ЭА) вискозиметрическим методом. Полученные результаты анализировали с помощью пакета "Statistica" с целью выявления влияния учтенных факторов на ЭА. Изучены зависимость уровня ЭА от видовой и половой принадлежности полевок, линейных размеров, массы тела, массы всего пищеварительного тракта и отдельно преджелудка и слепой кишки, физиологического состояния животных (беременности и лактации), а также влияние на ЭА некоторых экологических факторов (сезон, время суток и место отлова). Статистически достоверной оказалась зависимость ЭА в слепой кишке от лактации, состава кормов, а также зависимость между ЭА в преджелудке и слепой кишке. Показана тенденция к проявлению различий в ЭА между исследованными видами, что, вероятно, соответствует специфике их кормовой избирательности. Средние значения ЭА микрофлоры желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) полевок составили 24.4 мкмоль/мин на 1 г химуса в преджелудке и 79.5 мкмоль/мин на 1 г химуса в слепой кишке. Сделано предположение о высокой толерантности симбиотических микроорганизмов ЖКТ серых полевок к физиологическому состоянию хозяина (беременности и степени наполнения ЖКТ кормом).

Синтез пищеварительных ферментов живыми организмами характеризуется высокой лабильностью и зависит от многих обстоятельств, что затрудняет выяснение закономерностей функционирования этих ферментов. Механизмы регуляции синтеза эндогенных ферментов, особенно кишечных мембранных комплексов, детально исследованы у ряда позвоночных животных в экспериментальных условиях (Уголев, 1985). Симбионтное же пищеварение наиболее полно изучено на примере сельскохозяйственных животных. В частности, было показано, что в рубцовых симбиоценозах при изменении состава кормового рациона могут происходить существенные сдвиги в количественном соотношении микробных популяций (Мак-Дональд и др., 1970). Однако симбионтное пищеварение у мелких травоядных млекопитающих, особенно использова-

ние ими в качестве нутриента клетчатки, остается малоизученным.

Дикие млекопитающие-фитофаги, в том числе и травоядные грызуны, характеризуются разной степенью толерантности к содержанию в кормах волокнистой фракции. В связи с этим особый интерес представляет исследование уровня и динамики целлюлазной активности в пищеварительном тракте разных видов растительноядных млекопитающих.

Однако измерение собственно целлюлазной (целлобиогидролазной) активности содержимого пищеварительного тракта диких млекопитающих сопряжено со многими сложностями и к настоящему времени методика еще не разработана. Но существует хорошо отработанная методика измерения эндоглюканазной активности (ЭА), которая характеризует гидролиз аморфных Р-глюканов, топографически связанных с клет-

Таблица 1. Эндоглюканазная активность в пищеварительном тракте серых полевок (описательные статистики)

Отдел ЖКТ n мкмоль Среднее,-- г мин Минимум Максимум Стандартное отклонение Стандартная ошибка среднего

Слепая кишка Преджелудок 49 33 79.52 24.35 16.81 3.00 237.0 130.2 47.05 32.36 6.722 5.632

и *

и X К

и

§

л ч о £ м

£ <

о

180 160 140 120 100 80 60 40 20

M. rossiaemeridionalis M. arvalis

KW-H(1.47) =2.9137931, p = 0.0878

'Среднее □±0-95 Довер. Ш±Ст. откл.

интервал

св О

£

н

*

и

X

к н 2

л ч о £ м

£ <

о

80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20

M. rossiaemeridionalis M. arvalis

KW-H(1.31) = 0.322368421, p = 0.5702

| Среднее □ ±0.95 До,ер.

интервал

± Ст. откл.

160

т| 140

о

£ 120

И

1*

и 100

X

К и 80

Л' ч 60

о

£ м 40

£

< 20

СО

Листья одуванчиков Зерно

KW-H(1.21) = 3.61487603, p = 0.0573

Среднее

|——I ±0.95 Довер. интервал

] ±Ст. откл.

Рис. 1. Влияние видовой принадлежности на ЭА: А - слепая кишка, Б - преджелудок. Критерий Крас-кела-Уоллиса (H-критерий): KW-H([кол-во факторов], [N]) = [значение Н], p = [вероятность ошибки].

чатковыми волокнами, и отражает доступность этих волокон для дальнейшего гидролиза. Известно также, что эндоглюканазы и целлобиогид-ролазы микроорганизмов работают в комплексе (Рабинович, Мельник, 2000). Дополнительный интерес к исследованию ЭА вызывает также высокая доступность аморфных Р-глюканов для бактериального разложения, делающая их легкоусвояемым высокоэнергетичным субстратом как для микросимбионтов, так и для хозяина.

Предварительные исследования эндоглюка-назной активности у нескольких видов грызунов (полевок и песчанок) показали, что активность целлюлолитических симбионтов проявляется у всех видов в слепой кишке, а также у полевок в слепом мешке двухкамерного желудка (предже-лудке) (Наумова, Нестерова, 1994; Нестерова и др., 1997; Наумова и др., 2000). В однокамерном полужелезистом желудке песчанок эндоглюка-назная активность не была найдена. Недостаточное для статистической обработки количество обследованных грызунов (5-15 экз.) позволило

Рис. 2. Влияние корма на ЭА в слепой кишке восточноевропейской полевки. Обозначения те же.

лишь обозначить различия между разными видами грызунов по верхнему пределу эндоглюканаз-ной активности. Широкий диапазон колебаний активности целлюлолитических симбионтов у представителей одного вида грызунов определил направление дальнейших исследований, в первую очередь поиск обусловливающих эти колебания факторов. В предлагаемой работе предпринята попытка на большей выборке выяснить диапазон эндоглюканазной активности в преджелудке и слепой кишке у серых полевок М1сгоШз атаШ и М. rossiaemeridionalis и зависимость уровня активности от пола обследованных грызунов, степени наполнения пищей преджелудка и слепой кишки, а также времени отлова. Параллельно решались частные методические задачи, а именно, во избежание артефактов биохимических определений, была определена продолжительность периода с момента отлова, в течение которого остается неизменной эндоглюканазная активность содержимого преджелудка и слепой кишки у полевок, отловленных плашками.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Отлов полевок проводили на научно-экспериментальной базе "Черноголовка" ИПЭЭ РАН в июне-августе 2001 г. Зверьков отлавливали линиями плашек, которые выставляли на 3-4 суток в двух биотопах: огородные участки и придорожная межа (разнотравье, кустарник). Вскрытие полевок после отлова (с момента извлечения зверька из ловушки) проводили через разные промежутки времени - от 0 до 12 ч. Тушки хранили в холодильнике при t° = +4-6°С. Контрольные измерения эндоглюканазной активности показали, что уровень активности ферментов за это время не изменяется. При вскрытии определяли следу-

0

160

св

О

^

S S I*

X

к s s hfl ч о s

M

s

140-

120-

100

80-

60

S 40

СО

20

Самцы Самки

KW-H(1.49) = 1.39741935, p = 0.2372

■ Среднее □±0-95 Довер. Щ±Ст. откл.

интервал

Рис. 3. Предварительный анализ влияния половой принадлежности на ЭА в слепой кишке серых полевок. Обозначения те же.

ющие параметры: пол, массу тела, линеиные размеры, генеративное состояние, массу пищеварительного тракта и отдельно массу преджелудка и слепоИ кишки. Отбирали пробы содержимого преджелудка и слепоИ кишки (с участками стенки) для дальнейшего исследования ЭА. Вид полевок определяли электрофоретическим методом. После инкубации проб в 80% глицерине в течение месяца при t° = +4-6°С вискозиметрическим методом измеряли ЭА (Синицын и др., 1990). Применение стандартного метода в исследованиях эн-доглюканазноИ активности ЖКТ у разных видов грызунов сделало полученные данные сопоставимыми и доступными для сравнительного анализа. Полученные результаты анализировали с помощью пакета "Statistica" с целью выявления влияния учтенных факторов на ЭА. Для анализа зависимости ЭА от пола, вида, лактации и беременности (ранговых величин) использовали критерии Краскела-Уоллиса (ранговыИ эквивалент одно-факторного дисперсионного анализа). Для анализа зависимости ЭА от длины тела (как показателя, коррелирующего с возрастом), массы тела, ЖКТ и отдельно преджелудка и слепоИ кишки (непрерывных величин) использовали корреляции Спирмена (R) и у.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Измерения показали, что диапазон колебаниИ значениИ ЭА микрофлоры ЖКТ у обоих видов полевок достаточно широк - от 3.0 до 130.2 мкмоль/мин на 1 г химуса в преджелудке и от 16.8 до 237.0 мкмоль/мин на 1 г химуса в слепоИ кишке (табл. 1). Средние значения ЭА в предже-

200

180

св

! 160 * 140

^ 40 СО 40

120 100 80 60

20

Лактация Отсутствие лактации

KW-H(1.28) = 3.77555959, p = 0.0520

► Среднее □±0.95 Д°вер. Щ±Ст. откл.

интервал

Рис. 4. Влияние лактации на ЭА в слепой кишке серых полевок. Обозначения те же.

140

120

се

|100

X

hfl ч о

<

о

80

60

40

20

Самцы Самки

К^-ЩЫО) = 0.124907613, р = 0.7238

• Среднее |^|±0.95 Д°вер. Щ±Ст. откл.

интервал

Рис. 5. Влияние половой принадлежности на ЭА в слепой кишке серых полевок (кормящие самки исключены). Обозначения те же.

лудке и слепоИ кишке равны, соответственно, 24.4 и 79.5 мкмоль/мин на 1 г химуса. В преджелудке ЭА практически всегда ниже, чем в слепоИ кишке, независимо от вида.

В отличие от слепоИ кишки, наполнение преджелудка у полевок непостоянно. Нулевые значения ЭА, как правило, соответствовали пустым преджелудкам или лишь со следами содержимого, поэтому при анализе игнорировались во избежание возникновения артефактов.

Как видно из рис. 1а, 16, существуют тенденции к проявлению более высокого уровня ЭА у

200

180

£160 S

^ 140 § 120

1.100 л

4 о

5 м S

80 , 60 О 40

20

Лактация Отсутствие лактации

К^-Н(1.49) = 5.4, p = 0.0201

• Среднее |^|±0.95 Д°вер. Щ±Ст. откл.

интервал

Рис. 6. Влиян

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