ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2015, № 1, с. 90-94
= ЭКОЛОГИЯ =
УДК 597.553.2.591.05
СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ТИРЕОИДНЫХ И ПОЛОВЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ В КРОВИ ГОДОВИКОВ ЖИЛОЙ ФОРМЫ ЧЕРНОМОРСКОЙ КУМЖИ Salmo trutta labrax
© 2015 г. Е. В. Ганжа, Е. Д. Павлов, В. В. Костин, Д. С. Павлов
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071 Москва, Ленинский просп., 33 E-mail: evganzha@gmail.com Поступила в редакцию 05.02.2014 г.
Исследована суточная динамика содержания тиреоидных и половых стероидных гормонов в крови жилой формы черноморской летом. Показано, что максимумы и минимумы концентраций исследованных гормонов в течение суток не совпадают, за исключением снижения уровня Т3 и тестостерона в предрассветный период. Выявлено, что половая принадлежность в значительной степени определяет динамику исследованных гормонов утром и днем.
DOI: 10.7868/S0002332915010038
Возникновение внутривидового разнообразия — различных жизненных стратегий у рыб — обусловлено целым рядом факторов, в частности гормональным состоянием организма (Павлов и др., 1998, 2007; Barbaro et al., 2008; Pavlov et al., 2008, 2010; Jonsson, Jonsson, 2011). Черноморская кумжа Salmo trutta labrax при заводском выращивании в возрасте 1+ образует жилую и проходную формы, проявляет соответственно резидентную и мигрантную жизненные стратегии (Pavlov et al., 2010). Очевидно, что для изучения механизма выбора этим видом той или иной жизненной стратегии важно понимание гормональных изменений, происходящих у черноморской кумжи после становления фенотипической формы.
При оценке гормонального статуса важен момент отбора проб, потому что у рыб, как и у высших позвоночных, наблюдаются специфичные циклы синтеза и выведения в кровь гормонов, в том числе циркадный ритм (Zhdanova, Reebs, 2006; Hastings et al., 2007). У костистых рыб механизм этого ритма сложно организован, наблюдается высокая межвидовая изменчивость, приводящая к значительной индивидуальной пластичности их поведения (Zhdanova, Reebs, 2006). Циркадный ритм в значительной степени регулируется факторами окружающей среды, в частности освещенностью (Zhdanova, Reebs, 2006; Velarde et al., 2010). Другие важные регуляторы — температура и пища (Bolliet et al., 2001; Chen et al., 2002). В связи с этим ритмы синтеза гормонов могут не совпадать даже в пределах одного вида рыб, обитающих в различных условиях среды. Кроме того, продолжительность и частота синтеза зависят как от вида гормона, так и от физиологиче-
ского состояния особи (Ladley, Leatherland, 1988; Yamada et al., 2002; Hastings et al., 2007).
В литературе отсутствуют данные о суточной ритмике концентраций тиреоидных и половых стероидных гормонов в крови черноморской кумжи. В связи с этим до начала исследований гормонального статуса черноморской кумжи необходимо определить оптимальный срок отбора проб, при котором концентрация исследуемых гормонов в крови близка к максимальным значениям, а индивидуальная вариабельность — к минимальным.
Половые стероидные и тиреоидные гормоны играют существенную роль в организме рыб, обеспечивая рост и воспроизводство вида. Тиреоидные гормоны — трийодтиронин (Т3) и тироксин (Т4) — обладают широким спектром действия, контролируют энергетические и ростовые процессы в организме, обладают выраженным морфогенетическим эффектом, регулируя рост, развитие и дифференцировку тканей в организме (Бакл, 1986; Cyr, Eales, 1996; Hulbert, 2000). На определенных этапах онтогенеза тиреоидные гормоны регулируют функционирование репродуктивной системы, в том числе участвуют в развитии половых желез (Kime, 1993; Cyr, Eales, 1996). Тестостерон — гормон андрогенного стероидного ряда — оказывает анаболическое действие; совместно с эстрадиолом-17р он регулирует формирование и развитие репродуктивной системы (Бакл, 1986; Kime, 1993; Cyr, Eales, 1996).
Цель работы — определить особенности суточной динамики содержания тиреоидных и половых стероидных гормонов в крови жилой формы черноморской кумжи и выявить оптимальный период суток для их исследования.
СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ТИРЕОИДНЫХ И ПОЛОВЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ
91
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа проведена с 2 по 7 июля 2012 г. на ФГУП племенной форелеводческий завод "Адлер" (Краснодарский край). Объектом изучения служили годовики (15 мес.) черноморской кумжи жилой формы. Молодь кумжи содержали в бассейне размером 15 х 4.5 х 1 м при плотности посадки 500 экз. в 1 м3 воды. Рыб кормили искусственным кормом (BioMar, Дания) 3 раза в сутки — 1 раз утром и 2 раза днем.
За трое суток до отбора проб крови подопытных рыб пересаживали в садок размером 1.2 х 1.2 х х 1.2 м, установленный в этом же бассейне. В 3 м от водоподачи измеряли температуру воды в бассейне электронными термодатчиками iButton модели DS-19229 (США). Кормление рыб прекращали за сутки до взятия проб.
Отбор проб крови осуществляли с 5 на 6 июля: вечером на закате (В), в 21:00 при освещенности от 100 до 10 лк; ночью (Н), в 02:00 при освещенности <0.1 лк; утром перед рассветом (Пр), в 05:00 при освещенности 0.1—1 лк; утром после рассвета (У), в 06:20 при освещенности 10—100 лк; днем (Д), в 14:00 при освещенности >100000 лк. Процедура отбора проб длилась не более 1 ч (от 40 до 60 мин). Температура воды в бассейне при отборе проб 5 июля составляла 14.0 ± 0.07 (2.7—15.7)°С, а 6 июля - 14.3 ± 0.11 (12.7—16.2)°С. Здесь и далее перед скобками обозначены среднее значение показателя и его ошибка, за скобками — пределы варьирования показателя. После отбора крови у черноморской кумжи измеряли длину тела методом Смитта (AC), полную массу тела (M) и массу тела без внутренностей (m), определяли пол. Всего было исследовано 30 самок и 42 самца черноморской кумжи.
Кровь прижизненно отбирали у рыб из хвостовой вены за анальным плавником в шприц объемом 1 или 2 мл в зависимости от размера особи. Объем отобранной крови варьировал от 200 до 750 мкл. Плазму крови получали стандартным способом. Методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием тест-наборов (DRG, Германия) на приборе StatFax 303 (США) определяли концентрацию Т4 и Т3, а также тестостерона и эстрадиола-17р в объединенной пробе плазмы крови (от одной до пяти особей, имеющих сходные биологические показатели — пол, длину, массу). Каждая проба была исследована на содержание этих гормонов в трех повторностях. Рассчитывали отношение тиреоидных гормонов друг к другу (Т4/Т3) для оценки изменений регуляции энергетических процессов в организме и установления зависимой динамики их содержания в крови, поскольку известно, что за счет процесса дейо-дирования Т4 расщепляется до активной формы — Т3 (Shields, Eales, 1986; Cyr, Eales, 1996; Hulbert, 2000).
Статистическая обработка материала была выполнена с использованием дисперсионного и корреляционного анализов, а также критериев Стьюдента и Фишера для оценки достоверности различий и сравнения вариабельности показателей. Среднесуточную концентрацию гормонов (Kc) рассчитывали по формулам
Kc = (ZK_t,№, t, = (T+1 — T—1)/2,
где K — концентрация гормона в i-й период суток; t i —период суток, в который наблюдалась эта концентрация, ч; T +1 и T — 1 — время отбора проб в предыдущий и последующий периоды суток соответственно, ч; — номер периода суток.
Выбор предпочтительного времени суток для отбора проб крови в биохимических исследованиях проводили методом обобщенного показателя (Гличев, 1983).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Длина и масса сеголеток черноморской кумжи. Длина и масса самок черноморской кумжи в возрасте 1+ составляют 14.7 ± 0.29 (12.1—19.1) см и 34.2 ± 2.11 (18.6—73.5) г соответственно. У самцов эти показатели несколько ниже (р > 0.05) — длина 14.6 ± 0.21 (12.0—17.6) см, а масса — 33.4 ± 1.47 (17.9—59.1) г.
Тиреоидные гормоны. По результатам дисперсионного анализа содержание Т3 (рис. 1а) в крови годовиков черноморской кумжи достоверно (р < < 0.05, n = 26 (самки) и 40 (самцы)) зависит от времени забора проб и от пола, причем у самок и самцов суточная динамика концентрации различна. Концентрации Т4 (рис. 1б) в крови кумжи в течение суток достоверно (р < 0.05, n = 31 (самки) и 41 (самцы)) различаются у особей разного пола. Отношение Т4 к Т3 различно (p < 0.01) в зависимости от времени суток (рис. 1в).
Среднесуточные значения концентрации Т3 составили 5.73 и 6.59 нг/мл у самок и самцов соответственно. Наибольшее значение концентраций в крови самцов черноморской кумжи было отмечено вечером, а минимальное — перед рассветом. У самок максимум концентрации приурочен к утренним часам, а минимум — к вечерним сумеркам. Ночное локальное повышение концентрации Т3 у самок (рис. 1а), вероятно, обусловлено влиянием гормона роста, который преимущественно синтезируется ночью, и участвует в ферментативном образовании Т3 из Т4 (Shields, Eales, 1986; Cyr, Eales, 1996; Hulbert, 2000). У самок и самцов наиболее близкие концентрации Т3 отмечены ночью, утром и днем.
Среднесуточная концентрация Т4 составила 428.37 нг/мл у самцов и 411.19 нг/мл у самок. Максимальная концентрация этого гормона у самок была выявлена утром, минимальная — вече-
4
5
I-I «
сТ H
H
120
80
16 12 8 4
0
1200 ч 900 "и 600 H 300
160 Г
40 -
(а)
.. .. 2
/Д.....Т...Г..Я.—9.........
_l_I_I_I_I_I_I_I_I_1_
16 12 8 4
0
и
(б)
(в)
Н Пр У Д
Период суток
В
и «
œ
о р
тер
с о т с е
н
са
ч
о и
ади
2.0 1.5 1.0 0.5
0
120 90 60 30
с
m
(а)
1 ■■••■■ 2
t-
!
. -----«.-'
(б)
0_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I
Н Пр У Д В
Период суток
Рис. 2. Суточная динамика содержания и ошибка средней половых стероидных гормонов в крови у самок (1) и самцов (2) черноморской кумжи в возрасте 15 мес. а — тестостерон; б — эстрадиол-17р.
Рис. 1. Суточная динамика содержания и ошибка средней тиреоидных гормонов и их отношения у самок (1) и самцов (2) черноморской кумжи в возрасте 15 мес. и средняя температура воды (Т) в течение суток (3). а — концентрация в крови Т3 и динамика температуры воды; б — концентрация в крови Т4; в — Т4/Т3. Д — день, В — вечер, Н — ночь, Пр — перед рассветом, У — утро после рассвета; для рис. 1 и 2.
ром, а у самцов — днем и ночью соответственно. Общее соде
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.