научная статья по теме ЗНАЧЕНИЯ РН И АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ В ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ РЫБ ОЗЕРА ЧАНЫ (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ) Биология

Текст научной статьи на тему «ЗНАЧЕНИЯ РН И АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ В ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ РЫБ ОЗЕРА ЧАНЫ (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)»

ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2015, том 55, № 2, с. 207-214

УДК 597.5.574.522

ЗНАЧЕНИЯ рН И АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ В ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ РЫБ ОЗЕРА ЧАНЫ

(ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)

© 2015 г. М. М. Соловьев, Е. Н. Кашинская, Г. И. Извекова*, В. В. Глупов

Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения РАН -ИСиЭЖ, Новосибирск *Институт биологии внутренних вод РАН — ИБВВ, Борок Ярославской области

E-mail: yarmak85@mail.ru Поступила в редакцию 12.09.2013 г.

Определены оптимумы рН различных пищеварительных ферментов и физиологические значения рН в желудочно-кишечном тракте массовых видов рыб оз. Чаны — серебряного карася Carassius au-ratus gibelio, язя Leuciscus idus, сазана Cyprinus carpió, окуня Perca fluviatilis и судака Sander lucioperca. Физиологические значения рН в желудке окуня и судака находятся в пределах 3.5—4.5, в разных отделах кишечника (всех исследованных видов) — 6.5—7.2. Наибольшие значения активности щелочных протеаз, неспецифических липаз и эстераз зарегистрированы при рН 8—9, кислых протеаз — при рН 2—3. Оптимум рН активности щелочных протеаз, неспецифических липаз и эстераз не совпадает с физиологическими значениями рН в пищеварительном тракте рыб. Отмечены два пика активности а-амилазы при рН 7 и 9.

Ключевые слова: пресноводные костистые рыбы, рН, желудочно-кишечный тракт, пищеварительные ферменты, щелочные и кислые протеазы, неспецифические липазы и эстеразы, а-амилаза, оз. Чаны.

DOI: 10.7868/S0042875215010221

Рыбы, как и другие позвоночные животные, обладают широким спектром пищеварительных ферментов (Уголев, Кузьмина, 1993). Активность этих ферментов зависит от целого ряда абиотических факторов, таких как температура (Кш'шта, 1996), время суток (Кузьмина, Стрельникова, 2008) и сезон года (КоГиЦ й а1., 2005), а также биотических, включая тип питания (Уголев, Кузьмина, 1993), возраст (Кш'шта, 1996), заражённость паразитами (Извекова, Соловьев, 2012) и другие.

Строение желудочно-кишечного тракта рыб зависит от характера питания. Многие виды рыб не имеют желудка и пилорических придатков (Сорвачев, 1982; Кузьмина, 2005). Для каждого отдела желудочно-кишечного тракта характерны определённые значения рН. Так, в желудке наблюдается низкий уровень значений рН, обусловленный секрецией гастроцитами соляной кислоты. В кишечнике отмечены более высокие значения рН, соответствующие нейтральной и щелочной среде, которые связаны с секрецией ионов бикарбоната слизистыми клетками кишечника и слабощелочным секретом поджелудочной железы и желчи (Сорвачев, 1982; Моу1е, СееИ, 2000). Уровень рН в разных отделах желудочно-кишечного тракта может оказывать существенное влияние на активность пищеварительных фер-

ментов и, как следствие, на эффективность переваривания пищи.

Большое число публикаций посвящено влиянию рН на активность пищеварительных ферментов рыб и определению рН оптимумов их работы (Кузьмина, Голованова, 1980; Эе§иага е! а1., 2003; УиГега е! а1., 2012; Ь?уекоуа е! а1., 2013). В то же время важные для понимания процессов пищеварения работы, посвящённые одновременному исследованию физиологических значений рН в желудочно-кишечном тракте и определению оптимумов рН активности пищеварительных ферментов, практически отсутствуют, тогда как изменения значений рН могут служить регуля-торным механизмом процессов пищеварения.

Цель исследования — определить физиологические значения рН в желудочно-кишечном тракте рыб с различным типом питания и сравнить их со значениями рН оптимумов основных пищеварительных ферментов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Работу проводили в районе оз. Малые Чаны— устье р. Каргат (Новосибирская область) в июне-августе 2011 г. Озеро Чаны расположено на юго-западе Новосибирской области и является самым

большим естественным водоёмом Западной Сибири. Площадь водного зеркала составляет около 1900 км2, средняя глубина — 2 м. Объектами исследования служили половозрелые особи (3+,4+) серебряного карася Carassius auratus gibelio (6 экз.), язя Leuciscus idus (4 экз.), сазана Cyprinus carpio (12 экз.), окуня Perca fluviatilis (9 экз.) и судака Sander lucioperca (7 экз.). Рыб отлавливали ставными жаберными сетями (размер ячеи 25—40 мм). Температура воды в местах лова составляла 20— 25°С, глубина 1.5 м. Сразу после извлечения из сетей рыб помещали в пластиковые 20-литровые контейнеры с водой и доставляли в лабораторию. Измеряли стандартную длину тела (SL); возраст определяли по чешуе (серебряный карась, язь, сазан) и жаберной крышке (окунь, судак). Рыб умерщвляли ударом по голове, после чего немедленно извлекали желудочно-кишечный тракт. Для определения ферментативной активности у рыб отделяли желудок от кишечника (вместе с пилорическими придатками) и удаляли химус. Затем скальпелем собирали слизистую и замораживали при —20° С до дальнейшего определения активности ферментов.

Значения рН определяли в желудке, пилориче-ских придатках (окунь, судак) и кишечнике, разделённом на три равные по длине части (передний, средний и задний) (все исследованные виды рыб). В каждой части кишечника у всех исследованных видов рыб, кроме серебряного карася, проводили по два измерения. Поскольку у серебряного карася кишечник значительно длиннее, чем у остальных рыб, в каждой части его кишечника делали по шесть измерений. У окуня и судака значения рН в желудке особей с полным и пустым желудком анализировали отдельно. Измерения рН проводили при комнатной температуре в течение 5—10 мин после вскрытия с помощью портативного рН-метра (Hanna instruments HI 8314) с диаметром микроэлектрода 3 мм (HI 1083 B).

После определения значений рН у тех же самых особей брали образцы слизистой желудка и кишечника для измерения активности пищеварительных ферментов. Из слизистых желудка и кишечника готовили гомогенаты с использованием 0.2 М буферного раствора глицина (рН 6) для слизистой желудка и 0.1 М буферного раствора Трис-HCl (рН 7) для слизистой кишечника. Затем центрифугировали при 10000 g в течение 10 мин, супернатант разбавляли соответствующим буферным раствором в 10 раз. Всю подготовку проб проводили на льду. Активность щелочных проте-иназ (активность трипсина, КФ 3.4.21.4, химот-рипсина, КФ 3.4.21.1 и дипептидаз, КФ 3.4.13.18) определяли с использованием 0.3%-ного азоказе-ина в качестве субстрата (Alarcón et al., 2002) при длине волны 440 нм. Активность кислых протеи-наз (КФ 3.4.23) определяли с использованием 0.3%-ного гемоглобина в качестве субстрата при

длине волны 740 нм (Anson, 1938). Активность а-амилазы (КФ 3.2.1.1) определяли методом Берн-фелда (Deguara et al., 2003) с 1%-ным растворимым крахмалом в качестве субстрата при длине волны 540 нм. Активность неспецифических липаз (КФ 3.1.1) определяли методом Албро (Gawl-icka et al., 2000) с 0.4 мМ п-нитрофенил-мириста-том в качестве субстрата при длине волны 410 нм. Активность неспецифических эстераз (КФ 3.1.1) определяли с 0.27 мМ я-нитрофенилацетатом в качестве субстрата при длине волны 405 нм (Prab-hakaran, Kamble, 1995). Инкубацию ферментатив-но-активных препаратов проводили при температуре 25°С. Субстраты для определения активности протеиназ и а-амилазы готовили в 0.1 М буферном растворе Трис—HCl, для определения активности неспецифических эстераз — в 0.1 М фосфатном буферном растворе, для определения активности липазы — в 24 мМ буферном растворе бикарбоната аммония с добавлением 0.5%-ного Тритона Х—100 в качестве детергента. Определение активности ферментов в желудке проводили в диапазоне рН 2—7, в кишечнике — рН 6—9. Концентрацию растворённого белка в образцах определяли по методу Бредфорд (Bradford, 1976) при длине волны 595 нм. Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре Spekol 21 (Польша). Активность исследованных ферментов выражали в условных единицах (разность показаний спектрофотометра пробы с субстратом и холостой пробы, в расчёте на 1 мг белка/мин).

Результаты представлены в виде среднего значения и его стандартного отклонения. Достоверность влияния рН (р < 0.05) на активность пищеварительных ферментов определяли по непараметрическому критерию Фридмана (на основе ранговых сумм) для связанных выборок (данные имеют ненормальное распределение, тест Шапи-ро—Вилк). Значения рН между разными отделами желудочно-кишечного тракта и активность пищеварительных ферментов между разными видами рыб сравнивали по тесту Вилконсона (данные имеют ненормальное распределение, тест Шапи-ро—Вилк). Обработка результатов выполнена с помощью статистического пакета Statistica 6 (StatSoft®, Richmond, USA).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Значения рН в разных отделах желудочно-кишечного тракта. У всех исследованных видов рыб независимо от типа питания значения рН в разных отделах кишечника варьируют в пределах 6.5—7.2; достоверные различия между значениями рН в отделах кишечника не выявлены (таблица). У окуня и судака значения рН в пилориче-ских придатках достоверно не отличаются от таковых кишечника (р > 0.05). Но средние значения рН в наполненном желудке у этих видов суще-

ЗНАЧЕНИЯ рН И АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ

Значения рН в разных отделах желудочно-кишечного тракта исследованных видов рыб

209

Отдел желудочно-кишечного тракта

Вид желудок (пустой/полный) пилорические придатки кишечник

передний средний задний в среднем

Серебряный карась - - 6.9 7.1 7.2 7.1

Язь - - 6.9 7.1 6.6 6.9

Сазан - - 6.5 6.6 6.8 6.6

Окунь 7.1*/3.5 6.6 6.8 6.8 6.8 6.8

Судак 6.7*/4.7 6.7 6.7 6.8 6.8 6.8

Примечание: "—" — отдел отсутствует; * различия достоверны прир < 0.05.

ственно ниже, чем в пустом — 3.5—4.7 против 6.7— 7.1 (р < 0.05).

Активность пищеварительных ферментов при разных значениях рН. В слизистой желудка окуня и судака активность протеаз при рН 4 достоверно (р < 0.05) выше, чем при рН 5—7; максимальная активность отмечена при рН 2 (рис. 1а). Активность протеаз в слизистой кишечника у всех исследованных видов рыб достоверно увеличивается (р < 0.05) с повышением рН от минимальных значений при рН 6 до максимальных при рН 8—9 (рис. 1б).

Активность а-амилазы в слизистой кишечника у всех исследованных видов рыб минимальна при рН 6 (рис. 2). Пики её активности о

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»