научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ИМИТИРУЮЩИХ МАГНИТНУЮ БУРЮ, НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ГЛИКОЗИДАЗ У СЕГОЛЕТОК ПЛОТВЫ RUTILUS RUTILUS Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ИМИТИРУЮЩИХ МАГНИТНУЮ БУРЮ, НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ГЛИКОЗИДАЗ У СЕГОЛЕТОК ПЛОТВЫ RUTILUS RUTILUS»

ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2015, том 55, № 4, с. 476-481

УДК 597.554.3.538

ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ИМИТИРУЮЩИХ МАГНИТНУЮ БУРЮ, НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ГЛИКОЗИДАЗ У СЕГОЛЕТОК ПЛОТВЫ RUTILUS RUTILUS

© 2015 г. И. Л. Голованова*, А. А. Филиппов, Ю. В. Чеботарева, Ю. Г. Изюмов, В. В. Крылов

Институт биологии внутренних вод — ИБВВ, пос. Борок, Ярославской области E-mail: golovanova5353@mail.ru Поступила в редакцию 05.05.2014 г.

Изучение отдалённых последствий действия флуктуаций магнитного поля, имитирующих магнитную бурю, на разных отрезках эмбриогенеза плотвы Rutilus rutilus (0-24, 24-48, 48-72 и 72-96 ч после оплодотворения) выявило снижение линейно-весовых показателей, а также разнонаправленные изменения активности гликозидаз (мальтазы, сахаразы, амилолитической активности) и кинетических характеристик гидролиза углеводов в кишечнике сеголеток в возрасте 4 мес. Наибольшие изменения размерно-весовых показателей отмечены после воздействия флуктуаций магнитного поля в интервале 48-72 ч, физиолого-биохимических показателей - в течение первых 48 ч после оплодотворения. Относительно низкие значения константы Михаэлиса у особей, эмбриональное развитие которых проходило в гипомагнитных условиях либо с воздействием флуктуаций магнитного поля, имитирующих магнитную бурю, можно рассматривать как адаптивную реакцию пищеварительной системы рыб к изменениям геомагнитного поля в период эмбриогенеза.

Ключевые слова: плотва Rutilus rutilus, пищеварение, гликозидазы, магнитная буря, эмбриогенез. DOI: 10.7868/S0042875215040025

Магнитная буря — это изменения геомагнитного поля, связанные с воздействием возмущённых потоков солнечного ветра на магнитосферу Земли. Амплитуда флуктуаций геомагнитного поля во время магнитной бури редко превышает 1% от напряжённости магнитного поля Земли, но даже такие слабые воздействия могут вызывать значительные биологические эффекты (Крылов и др., 2010, 2013; Таликина и др., 2013; Кгу1оу й а1., 2014; Кузьмина и др., 2014). Действие флуктуаций магнитного поля, имитирующих магнитную бурю (ИМБ), на оплодотворённую икру плотвы ЯиШия гиШия вызывает усиление митотической активности бластоцитов и может спровоцировать более раннее вылупление предличинок (Таликина и др., 2013). Отдалённые последствия действия ИМБ на эмбрионы плотвы проявляются в снижении линейно-массовых показателей и разнообразия позвонковых фенотипов у сеголеток (Крылов и др., 2010). В упомянутых работах действию ИМБ подвергались эмбрионы в течение первых 30 ч после оплодотворения (п.о.). Однако эмбриогенез рыб — сложный этапный процесс, закладка различных систем и органов происходит в разные временные промежутки развития. Изучение влияния магнитного поля (МП) (500 Гц, 150 мкТл) на эмбрионы плотвы во время трёх отрезков раннего развития (от оплодотворения до гаструляции, от га-

струляции до вылупления предличинок, от вылупления предличинок до рассасывания желточного мешка) показало, что чем раньше происходит экспозиция в МП, тем выше разнообразие морфологических признаков у сеголеток (Чеботарева и др., 2009). В то же время у Баню гвгю МП (50 Гц, 1000 мкТл) вызывает задержку вылупления предличинок лишь при действии спустя 48 ч п.о., спустя 2 ч п.о. такого эффекта не отмечено (8каиИ й а1., 2000). Можно предположить, что и действие ИМБ на плотву во время разных промежутков эмбриогенеза может также впоследствии привести к неодинаковым эффектам.

Действие ИМБ на карпа Сургтия еагрю и карася Сагаяятя сагаяятя приводит к изменению активности внутриклеточных Са2+-зависимых ци-стеиновых протеиназ и пищеварительных гидро-лаз кишечника (Кгу1оу й а1., 2014). При этом ИМБ продолжительностью 20 ч вызывает значительное снижение активности кишечных гликозидаз, особенно у голодных рыб, и слабо влияет на активность протеиназ (Кузьмина и др., 2014). Сведения об отдалённых последствиях действия ИМБ в период раннего онтогенеза на пищеварительную функцию рыб отсутствуют.

Цель работы — изучить активность и кинетические характеристики гликозидаз кишечника

ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

477

сеголеток плотвы, подвергавшихся действию ИМБ во время разных отрезков эмбриогенеза.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Объектом действия ИМБ была развивающаяся икра плотвы. Половые продукты получены от 8 самок и 6 самцов, пойманных неводом на нерестилище Рыбинского водохранилища в мае 2012 г. Осеменённую сухим способом икру (около 3 тыс. шт. в каждом варианте опыта) помещали в кристаллизаторы с речной водой, которую меняли дважды в сутки. Развитие икры проходило при температуре 16-18°С.

Опыты проводили во время спокойной геомагнитной обстановки. ИМБ воспроизводили в диапазоне частот 0-5 Гц в экспериментальной установке, позволяющей компенсировать в рабочем объёме флуктуации геомагнитного поля (ГМП) и создавать заданные пользователем сложные трёхкомпонентные магнитные поля (Крылов и др., 2011). Установка включает в себя: трёхкомпонентный феррозондовый магнитометр, регистрирующий локальное магнитное поле и его вариации в широтном, меридиональном и вертикальном направлениях (НВ 0302А, НПО ЭНТ, Санкт-Петербург); систему из трёх пар взаимно ортогональных колец Гельмгольца, в которой происходит компенсация флуктуаций ГМП в направлении трёх регистрируемых компонент магнитного поля и генерация ИМБ; оборудование для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования сигналов (ЕШ.-Еи-8, ЗАО "Л-кард", Москва). Управление установкой осуществляли с помощью компьютера со специальным программным обеспечением. Для опытов использовали широкополосный сигнал реальной магнитной бури, записанный 30—31.10.2003 г. на широте проведения экспериментов. Сигнал ИМБ, включая графическое изображение сигнала и отдельных частотных составляющих, детально описан в работе Крылова с соавторами (Кгу1оу й а1., 2014).

Опыт включал шесть вариантов экспериментальных условий. Один кристаллизатор с развивающимися эмбрионами плотвы на протяжении всего эксперимента находился в условиях естественного ГМП (контроль). Другой находился в гипомагнитных условиях (индукция основного вектора ГМП скомпенсирована до 0 ± 0.9 мкТл) с момента оплодотворения икры до вылупления предличинок. Четыре кристаллизатора с развивающимися эмбрионами плотвы последовательно помещали в экспериментальную установку, где воспроизводили ИМБ длительностью 24 ч: в течение первых 24 ч эмбриогенеза, в промежутки с 24 до 48 ч, с 48 до 72 ч и с 72 до 96 ч п. о. Выбранные отрезки эмбриогенеза плотвы охватывают период от оплодотворения до гаструляции (первые 24 ч) и разные стадии органогенеза (24—96 ч). После рас-

сасывания желточного мешка по 500 личинок из каждого варианта опыта поместили в пруды с естественной кормовой базой на 4 мес. Смертность плотвы в прудах была минимальна и не зависела от применённого воздействия. Комплексную оценку отдалённых последствий действия ИМБ на эмбрионы плотвы проводили на основе анализа размерно-весовых показателей, активности пищеварительных гликозидаз и кинетических характеристик гидролиза углеводов у 4-месячной молоди.

Для определения активности гликозидаз готовили ферментативно-активные препараты. Для этого рыб (по 20 экз. из каждой группы) обездвиживали, вскрывали брюшную полость, извлекали кишечники и освобождали их от химуса. Суммарные гомогенаты медиального отдела кишечника готовили при помощи стеклянного гомогенизатора, добавляя охлаждённый до 2-4°C раствор Рингера для холоднокровных животных (110 мМ NaCl, 1.9 мМ KCl, 1.3 мМ CaCl2, рН 7.4) в соотношении 1 : 9. Растворы субстратов (0.45-7.20%-ный крахмал, а также мальтоза и сахароза в концентрации 12.5-200.0 ммоль/л) готовили на таком же растворе Рингера. Инкубацию гомогената и субстрата проводили в течение 20-60 мин при температуре 20°C при непрерывном перемешивании.

Амилолитическую активность (отражающую суммарную активность ферментов, гидролизую-щих крахмал, — а-амилазы КФ 3.2.1.1, глюкоами-лазы КФ 3.2.1.3 и мальтазы КФ 3.2.1.20), а также активность сахаразы КФ 3.2.1.48 оценивали по приросту гексоз методом Нельсона в модификации Уголева с соавторами (1969). Для определения активности мальтазы глюкозооксидазным методом применяли набор для клинической биохимии "Фотоглюкоза" (ООО "Импакт", Россия). Активность ферментов определяли в пяти по-вторностях с учётом фона (количества конечных продуктов реакции в исходном гомогенате) и выражали в микромолях продуктов реакции, образующихся за 1 мин инкубации в расчёте на 1 г влажной массы ткани (мкмоль/г • мин). Кинетические характеристики гидролиза углеводов -значения кажущейся константы Михаэлиса (Km) и максимальной скорости реакции (V) — определяли графическим методом Лайнуивера—Берк. Средние значения Km и V рассчитывали на основании данных пяти повторностей.

Результаты представлены в виде средних значений и их ошибок (M ± m). Нормальность распределения исследуемых показателей проверяли с помощью критерия Колмогорова—Смирнова. При сравнении результатов проводили однофак-торный дисперсионный анализ (ANOVA) с последующей оценкой достоверности различий при помощи Dunnett-теста,p < 0.05.

Таблица 1. Морфометрические показатели (M± m) контрольных и опытных сеголеток плотвы Rutilus rutilus

Показатель Контроль Гипомагнитные условия Временной интервал действия ИМБ, ч после оплодотворения

0-24 24-48 48-72 72-96

Длина тела, см 7.05 ± 0.07 7.25 ± 0.06 6.34 ± 0.07*** 6.90 ± 0.06 5.69 ± 0.05*** 6.41 ± 0.06***

Масса тела, г 6.01 ± 0.19 6.37 ± 0.18 4.58 ± 0.15*** 5.29 ± 0.18** 3.04 ± 0.08*** 4.53 ± 0.11***

Длина кишечника, см 6.59 ± 0.21 7.56 ± 0.17*** 5.89 ± 0.14** 6.83 ± 0.18 5.31 ± 0.13*** 5.54 ± 0.14***

Относительная длина кишечника 0.94 ± 0.03 1.04 ± 0.02** 0.93 ± 0.03 0.99 ± 0.03 0.93 ± 0.02 0.86 ± 0.02

Масса кишечника, г 0.101 ± 0.007 0.076 ± 0.006*** 0.092 ± 0.006 0.070 ± 0.006*** 0.061 ± 0.004* 0.083 ± 0.004*

Относительная масса кишечника 0.017 ± 0.001 0.012 ± 0.001** 0.020 ± 0.001 0.013 ± 0.001 0.020 ± 0.001 0.018 ± 0.001

Примечание. Здесь и в табл. 2: М ± т — среднее значение показателя и его ошибка; ИМБ — флуктуации магнитного поля, имитирующие магнитную бурю, в диапазоне частот 0-5 Гц; от

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

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»