БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2015, том 41, № 4, с. 279-284
УДК 594.1:577.15(262.5) ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАЗНЫХ ЗВЕНЬЕВ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ И РОЛЬ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ
В ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИИ ТКАНЕЙ ANADARA KAGOSHIMENSIS (TOKUNAGA, 1906) (BIVALVIA: ARCIDAE)
© 2015 г. О. Л. Гостюхина1, Т. И. Андреенко2
'Институт морских биологических исследований им.А.О. Ковалевского, Севастополь 299011;
2Севастопольский государственныйуниверситет, Севастополь 299011 e-mail: gostolga@yandex.ru
Статья принята к печати 05.02.2015 г.
Исследовали активность антиоксидантных (АО) ферментов глутатионредуктазы (ГР) и супероксиддисмута-зы (СОД), содержание восстановленного глутатиона (Г-SH), аминокислот и пирувата в гепатопанкреасе, жабрах и ноге черноморского гемоглобинсодержащего двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) (Bivalvia: Arcidae). Наиболее высокое содержание Г-SH и наименьшая активность СОД и ГР выявлены в ноге ана-дары. В гепатопанкреасе и жабрах моллюска активность этих ферментов была наибольшей, но содержание Г-SH было существенно ниже, чем в ноге. Содержание пирувата и аминокислот снижалось в ряду гепатопанкреас -жабры - нога. Обсуждаются особенности взаимодействия АО ферментов и низкомолекулярных антиоксидантов, а также роль последних в обеспечении энергетических потребностей анадары в условиях обитания при дефиците кислорода на литорали.
Ключевые слова: глутатион, глутатионредуктаза, супероксиддисмутаза, пируват, аминокислоты, анадара, Чёрное море.
The peculiarities of the interrelation of antioxidant defense components and the role of low molecular antioxidants in the energy supply in the tissues of Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) (Bivalvia: Arcidae).
O. L. Gostyukhina1, Т. I. Andreenko2 (A..O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas, Sevastopol 299011; Sevastopol State University, Sevastopol 299011)
This study examines the activity of antioxidant enzymes glutathione reductase (GR) and superoxide dismutase (SOD), as well as the content of reduced glutathione (GSH), amino acids, and pyruvate in the hepatopancreas, gills, and foot of the Black Sea hemoglobin-containing bivalve Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) (Bivalvia: Arcidae). The highest level of GSH and the lowest activity of SOD and GR were found in the foot of the mollusk. In hepatopancreas and gills, the activity of these enzymes was highest but the content of GSH was substantially lower than in foot. The content of pyruvate and amino acids decreased in a series: hepatopancreas - gills - foot. The peculiarities of the interrelation between antioxidant enzymes and low molecular antioxidants, as well as the role of the latter in the energy supply of A. kagoshimensis under oxygen deficiency in the intertidal zone are discussed. (Biologiya Morya, 2015, vol. 41, no. 4, pp. 279-284).
Keywords: glutathione, glutathione reductase, superoxide dismutase, pyruvate, amino acids, Anadara kagoshimensis, Black Sea.
Черноморский моллюск-вселенец Anadara ка-§о$Ытет1$ (Tokunaga, 1906) (ранее - Anadara та-едимаЫя) - однн из видов, широко распространенных в Азово-Черноморском бассейне и наиболее устойчивых к ряду неблагоприятных для жизни факторов водной среды, в том числе к недостатку кислорода (ёе Zwaan й а1., 1991а, Ь; Анистратенко, Халиман, 2006; Солдатов и др., 2009, 2010; Шиганова и др., 2012). Устойчивым к гипоксии видам моллюсков свойственны общие черты адаптации: общее снижение метаболизма, повышение ресурса энергетических субстратов в тканях и выбор наиболее эффективных анаэробных путей их утилизации (Хочачка, Сомеро, 1988). Эти особенности позволяют организму увеличить время выживаемости в услови-
ях гипоксии или аноксии. Кроме того, по сравнению с другими видами моллюсков анадара менее чувствительна к действию факторов внешней среды ввиду видоспе-цифических особенностей, в частности, в организации защитных систем (Irato et al., 2007).
В условиях дефицита кислорода одной из ведущих защитных систем гидробионтов от действия свободно-радикального окисления (СРО) является антиоксидант-ный (АО) комплекс, обеспечивающий неспецифический ответ организма на любые неблагоприятные воздействия (Livingstone, 2001; Lesser, 2006). Ранее нами было показано (Гостюхина, 2012; Гостюхина, Головина, 2012, 2013), что при недостатке кислорода АО комплекс анадары, содержащей гемоглобин, характеризуется своео-
бразными особенностями, отличающими ее от многих других двустворчатых моллюсков, не содержащих гемоглобин, например, от мидии и устрицы. В некоторых работах (Довженко, 2006; Истомина и др., 2011; Истомина, 2012) приведены результаты исследования реакций АО комплекса дальневосточной анадары на состояние анок-сии и последующую реоксигенацию. Однако взаимному влиянию ферментного и низкомолекулярного (ИМ) звена АО системы анадары (Гостюхина и др., 2012; Солдатов и др., 2013), а также участию ИМ антиоксидантов в энергообеспечении клеток анадары (Солдатов и др., 2009, 2010) уделено меньше внимания.
Цель настоящего исследования - рассмотреть особенности взаимодействия ферментов АО комплекса и низкомолекулярных антиоксидантов в тканях моллюска А. kagoshimensis, а также обсудить их возможное участие в обеспечении энергетических потребностей анадары.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материалом для исследования служили половозрелые одновозрастные особи Anadara kagoshimensis с длиной раковины 30-33 мм, обитавшие в одной популяции. Моллюсков отбирали в весенний период (март) с коллекторных установок в условно чистых акваториях в прибрежной зоне пос. Кацивели (Южный берег Крыма). После сбора и транспортировки моллюсков для снятия стресса выдерживали в аквариумах с проточной морской водой в течение 2-3 сут. Препарирование и гомогенизацию тканей (гепатопанкреаса, жабр и ноги) производили одномоментно при температуре 0-4°С с использованием ледяной бани. Объем выборки - 20 особей. Ткани каждого моллюска исследовали индивидуально.
В гомогенате, приготовленном на основе 5% метафос-форной кислоты, определяли уровень восстановленного глута-тиона (Г-SH) по реакции с аллоксановым реактивом при длине волны 305 нм (Путилина, 1982).
Для изготовления супернатантов использовали физиологический 0.09% раствор KCl. Супернатанты получали путем
центрифугирования гомогенатов при 3200 g в течение 15 мин с помощью рефрижераторной центрифуги К-23Б (Германия). Активность антиоксидантных ферментов глутатионредук-тазы (ГР) определяли по убыли НАДФН, супероксиддис-мутазы (СОД) - по реакции с тетразолиевым нитросиним (Переслегина, 1989). Активность ферментов измеряли спек-трофотометрически при стандартной температуре 25°С.
Уровень свободного аминного азота (аминокислот) оценивали по цветной реакции с нингидрином (Колб, Камышников, 1976), содержание пирувата - с использованием модифицированного метода Умбрайта по интенсивности окраски гидразона, образующегося в результате взаимодействия пировиноградной кислоты с 2,4-динитрофенилгидразином в щелочной среде. Модификация заключалась в том, что содержание пирувата определяли непосредственно в безбелковом центрифугате, т.е. реакция осаждения белков в пробе не проводилась (Камышников, 2004).
Достоверность различий оценивали с помощью ^критерия Стьюдента. Отличия считали статистически достоверными при р < 0.05, результаты представлены в виде средняя ± ошибка средней.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Наиболее высокое содержание глутатиона выявлено в ноге анадары - 871.9 ± 176.2 мкг/г, что в 2.3-3.9 раза выше (р < 0.05-0.01), чем в жабрах и гепатопанкреасе (рис. 1). Активность ферментов СОД и ГР была наибольшей в гепатопанкреасе и жабрах, наименьшей - в ноге моллюска. Различия между указанными величинами в тканях составили 1.9-2.1 и 1.4-1.7 раза (р < 0.05) соответственно для ГР и СОД (рис. 1).
Содержание пирувата и свободных аминокислот (рис. 2) последовательно снижалось в ряду гепатопан-креас - жабры - нога. Наибольшие отличия выявлены между значениями, полученными для гепатопанкреаса и ноги: по уровню аминокислот они различались в 5.9 раза, пирувата - в 2.7 раза (р < 0.05-0.01).
Рис. 1. Содержание восстановленного глутатиона (А), активность глутатионредуктазы (Б) и супероксиддисмутазы (В) в тканях Апаёага kagoshimensis. Здесь и на рис. 2:1- гепатопанкреас, 2 - жабры, 3 - нога. *3начимые различия с содержанием в других тканях (р < 0.05; п = 20).
Рис. 2. Содержание пирувата (А) и свободных аминокислот (Б) в ткшях Anadara kagoshimensis. Обозначения, как на рис. 1.
ОБСУЖДЕНИЕ
Одной из наиболее эффективных систем АО защиты является глутатионовая система (ГС) - трипептид Г-SH и сопряженные с ним ферменты. Как известно, Г-SH и в составе ГС, и самостоятельно способен ней-трализовывать ряд видов активных форм кислорода (АФК) - пероксид водорода и различные гидроперекиси, синглетный кислород, гидроксильный радикал (Кения и др., 1993; Кулинский, Колесниченко, 2009). Кроме того, глутатион нейтрализует супероксидный радикал 0~ и таким образом может замещать действие СОД (Hassoun, Stohs, 1996). Как показали наши результаты, активность СОД в ноге анадары была наименьшей по сравнению с таковой в гепатопанкреасе и жабрах, но сопровождалась наибольшим содержанием восстановленного глутатиона (рис. 1). Возможно, недостаток активности фермента отчасти компенсируется высоким ресурсом этого важного НМ антиоксиданта. В то же время, как показано нами ранее, активность СОД и содержание Г-SH в ноге мидии, напротив, были ниже, чем в других тканях этого моллюска (Гостюхина, 2012; Солдатов и др., 2014). Подобная особенность анадары, очевидно, обусловлена наличием гемоглобина и высокого содержания каротиноидов, особенно в ноге моллюска. Эти пигменты и гемоглобин способны депонировать кислород (Hourdez, Weber, 2005), что, в свою очередь, может способствовать интенсификации СРО и накоплению АФК. Вероятно, это привело к ответному увеличению содержания Г-SH в ноге анадары, так как на различные неблагоприятные воздействия, в том числе и эндогенного происхождения, клетка, как правило, отвечает повышением концентрации глутатиона (Regoli et al., 1997).
Если в
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.