БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 3, с. 84-86
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
УДК 597.554.3:57717
ВЛИЯНИЕ ГОРМОНА СТРЕССА КОРТИЗОНА НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ ОРГАНАХ КАРПА
Cypirinus carpió L.
© 2007 г. Д. В. Микряков, Н. И. Силкина, В. Р. Микряков
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: daniil@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 08.09.2006 г.
Обобщены результаты исследований влияния дексаметазона-фосфата (аналога кортизона) на окислительные процессы в иммунокомпетентных органах (печени, почке и селезенке) карпа Cyprinus carpió L. Определены количественные показатели содержания малонового диальдегида и антиокислительной активности. Рыбы реагировали на введение гормона активацией процессов перекисного окисления липидов и уменьшением уровня общей антиокислительной активности.
ВВЕДЕНИЕ
Рыбы, обитающие в естественных и искусственных условиях в онтогенезе, часто подвергаются действию различных по природе и происхождению биотических и абиотических стресс-факторов. Стрессорная реакция, подобно таковой у гомойотермных животных [8], сопровождается активацией синтеза гормонов стресса и вызванных ими нарушениями окислительных процессов, иммунологических функций и адаптивного потенциала [1, 6, 7, 10].
Кортизол и его производные считаются одними из основных гормонов стресса, инициирующих активацию окислительных процессов, последствие - смещение равновесия прооксиданты-ан-тиоксиданты в сторону образования активных токсических кислородных метаболитов (АКМ), индуцирующих процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) и снижение антиоксидантной защиты [2]. Кроме того, образующиеся при окислительном стрессе АКМ и продукты ПОЛ - липопе-рекиси оказывают иммунотоксическое действие на иммунокомпетентные клетки, ткани и органы и служат причиной истощения лимфоидной ткани, преждевременного старения и гибели рыб [2].
Представляло интерес изучить последствия влияния гормонов стресса на характер течения окислительных процессов в разных по функциональному значению органах иммунной системы рыб.
Цель работы - изучить механизм действия кортизона на окислительные процессы в тканях и органах рыб, ответственных за поддержание иммунного и метаболического гомеостаза, по данным анализа ПОЛ и общей антиокислительной активности (ОАА).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Опыты проводили в аквариальных условиях на 60 карпах Cyprinus carpió L. в возрасте 3+ средней массой 200 г. В качестве гормонального препарата применяли дексаметазон-фосфат фирмы KpKA (Novo mesto, Slovenia). Данный синтетический гормон - аналог природного кортизона. Рыб обрабатывали дексаметазон-фосфатом путем парентеральных инъекций в дозе 0.2 мл или 0.8 мг активного вещества дексаметазон-фосфата на особь, что соответствует 0.012 мг% кортизола стрессированных рыб [4]. Материал собирали через 1, 3, 7, 14 и 21 сут после инъекции гормона. В качестве контроля использовали карпов, получивших внутрибрюшинные инъекции физиологического раствора в количестве, соответствующем объему введенного дексаметазон-фосфата. Для анализа использовали ткани иммунокомпетентных органов (печень, почку и селезенку). Об интенсивности ПОЛ судили по накоплению малонового диальдегида (МДА). ОАА тканей определяли по константе ингибирования (Кг) окисления субстрата 2,6-дихлорфенолиндофенола кислородом воздуха в присутствии тканевых экстрактов и вычисляли по формуле Кг- = Ккон - Коп/С, где Ккон и Коп - константы скоростей окисления субстрата в контроле и в опыте соответственно, С - объем экстракта ткани в кювете, мл.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Карпы на действие кортизона реагировали активацией образования продуктов ПОЛ и снижением ОАА в исследуемых органах (табл. 1 и 2), как это наблюдается у рыб, находящихся в состоянии стресса, вызванного токсикантами и парази-
ВЛИЯНИЕ ГОРМОНА СТРЕССА КОРТИЗОНА НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
85
тами [5, 9]. Анализ количественных характеристик МДА и ОАА позволил выявить сходство и различие в интенсивности происходящих в имму-нокомпетентных органах процессов окислительного стресса у опытных и контрольных рыб (табл. 1 и 2). Иммунокомпетентные органы в опыте и контроле различались уровнем содержания МДА и величинами ОАА. Высокий уровень содержания конечных продуктов ПОЛ, определенный по накоплению МДА, установлен в тканях почек (в пределах 16-22 нмоль/г ). В печени средние показатели МДА колебались в пределах 11-18 нмоль/г, в селезенке 6-7 нмоль/г. Во все сроки наблюдения количественные характеристики МДА в почках опытных рыб превышали таковые контрольных особей за исключением проб, собранных через 1 сут. В печени достоверно более высокие величины содержания МДА после инъекции гормона выявлены через 3 и 7 сут, в селезенке - через 7, 14 и 21 сут. Установленные закономерности накопления МДА в исследуемых органах и обнаруженные различия в содержании в них продуктов ПОЛ свидетельствуют о разном уровне содержания структур, индуцирующих сво-боднорадикальные процессы и ПОЛ. Одним из важных источников интенсификации развития процессов ПОЛ при стрессе считаются АКМ (02,
02, Н2О2, ОН, N0 и др.), генерируемые нейтро-филами, миелобластами, промиелоцитами, моноцитами [3]. В физиологических условиях деструктивное действие АКМ, образующихся в грануло-цитах, сдерживается многоуровневой системой антиоксидантов. В случае недостатка антиокси-дантов в организме развивается окислительный стресс, сопровождающийся нарушением баланса в системе АКМ-антиоксиданты. Одна из основных причин активации окислительного стресса, вызывающего нарушение баланса в системе АКМ-антиоксиданты, - супрессия образования и снижения активности ферментативных антиоксидантов (глутатионпероксидазы, каталазы, су-пероксиддисмутазы и др.), вызванная гормонами стресса [3]. Косвенно это подтверждается данными исследований ОАА тканей иммунокомпетент-ных органов (табл. 2). Во всех исследуемых тканях рыб, обработанных кортизоном, повышение содержания продуктов ПОЛ сопровождалось снижением ОАА. Исследуемые показатели, отражающие интенсивность МДА и ОАА в тканях разных органов, различались. Показатели ОАА в тканях почек были выше, чем в печени и селезенке, в среднем более чем в 1.1 и 2 раза соответственно. Динамика изменения ОАА во всех тканях имела сходный характер, за исключением времени достижения минимального уровня ОАА. Низкие величины антиокислительной активности в тканях почек установлены через 7 сут, в печени - через 7-14 сут, в селезенке через 14 сут по-
Таблица 1. Влияние кортизона на содержание малонового диальдегида в иммунокомпетентных органах карпа, нмоль/г
Сутки Печень Почки Селезенка
1 11. 72 ± 0.39 19. 64 ± 0.18 6. 0 1 ± 0.04
11. 5 0 ± 0.44 19. 80 ± 0.22 6. 02 ± 0.04
3 15. 46 ± 0.50 * 20.08 ± 0.31 * 6. 1 4 ± 0.04
10.82 ± 0 .20 16.16 ± 0 .28 6. 00 ± 0.04
7 17. 90 ± 0.34 * 21. 5 6 ± 0.62 * 6. 9 5 ± 0.09 *
11.06 ± 0 .33 18.38 ± 0 .60 6.04 ± 0 .01
14 12. 62 ± 0.64 20. 92 ± 0.55 * 6. 9 5 ± 0.09 *
11. 4 8 ± 0.39 19.02 ± 0 .30 6.02 ± 0 .04
21 12. 2 8 ± 0.66 20.24 ± 0.32 * 6. 80 ± 0.19 *
11. 5 0 ± 0.25 18.94 ± 0 .15 6.04 ± 0 .02
Примечание. Здесь и в табл. 2: над чертой - опыт, под чертой -контроль. * Достоверно относительно контроля прир > 0.05.
Таблица 2. Влияние кортизона на уровень общей антиокислительной активности в иммунокомпетентных органах карпа, л/(мл • мин)
Сутки Печень Почки Селезенка
1 34. 1 ± 0.39 39. 2 ± 0.54 16. 6 ± 0.56
34. 3 ± 0.62 39. 0 ± 0.67 17. 2 ± 0.67
3 29. 1 ± 0.54 * 34. 9 ± 0.42 * 15. 7 ± 0.23
3 2 .2 ± 0.32 38.8 ± 0 .33 16. 2 ± 0.73
7 28. 1 ± 0.43 * 34. 2 ± 0.65 * 14. 9 ± 0.48 *
3 3 .9 ± 0.52 39.3 ± 0 .39 16.4 ± 0 .51
14 29. 2 ± 0.44 * 30. 8 ± 0.51 * 14. 1 ± 0.47 *
3 4 .8 ± 0.43 34.3 ± 0 .63 16.3 ± 0 .54
21 31. 4 ± 0.23 * 30. 1 ± 0.33 15. 0 ± 0.23 *
3 2 .8 ± 0.19 32. 1 ± 0.28 16.1 ± 0 .37
сле введения гормона. Выявленные различия в характере и интенсивности накопления конечных продуктов ПОЛ и изменения ОАА в тканях рыб отражают зависимость происходящих процессов окислительного стресса от особенностей структурно-функциональной организации иммуноком-петентных органов и уровня антиоксидантов. В почках, выполняющих смешанную функцию (лимфо- и миелопоэза, разрушения антигена, синтеза антител и неспецифических факторов гуморального иммунитета [5]) и богатых гранулоцита-ми, генерирующими АКМ, процессы ПОЛ и снижение ОАА происходили более интенсивно, чем в печени и селезенке. Это, по-видимому, связано с низким содержанием в указанных органах ней-трофилов и других гранулоцитов, индуцирующих образование АКМ и свободнорадикальные про-
БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД < 3 2007
86
МИКРЯКОВ и др.
цессы. Селезенка у карповых рыб - основное место эритро- и тромбопоэза и отличается слабой лимфо-, грануло- и плазмопоэтической активностью, а печень принимает участие в пищеварительных процессах, выработке ововителлина, С-реак-тивного белка, обмене веществ, реализуя синтез и деградацию гликогена, белков, липидов, а также процессы их неогенеза, детоксикации, разрушения и элиминации чужеродных тел из организма и другие. Кроме того, иммунокомпетентные клетки печени, состоящие из клеток Купфера, грану-лоцитов и макрофагов [5], относятся к группе кортизорезистентных клеток.
Выводы. Исследуемые органы на воздействие кортизоном реагируют активацией процессов пе-рекисного окисления липидов и снижением общей антиокислительной активности, что, по-видимому, служит одной из причин нарушения иммунного гомеостаза и снижения адаптивного потенциала рыб при стрессе.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант < 06-04-48812.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баюнова Л.В., Баранникова И.А., Дюбин В.П, Се-менкова Т.Б. Гормональные характеристики осетровых в условиях стресса // Осетровые на рубеже XXI века: Тез. докл. международ. конф. Астрахань, 2000. С. 122-123.
2. Грубинко В В., Леус Ю.В. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная защита у рыб (обзор) // Гидробиол. журн. 2001. Т. 37. № 1. С. 64-78.
3. Зенков Н.К, Меньшикова Е.Б., Воль
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.