УДК 597.562+577.151.03:595.121
АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ НАЛИМА Lota lota (Linnaeus) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАРАЖЕНИЯ Eubothrium rugosum (Batch) (Cestoda, Pseudophyllidea)
© 2013 г. Г. И. Извекова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: izvekov@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 01.06.2011 г.
Выявлено неравномерное распределение активности основных пищеварительных гидролаз от переднего отдела кишечного тракта налима (Lota lota (Linnaeus)) к заднему. Установлено, что при заражении цестодами Eubothrium rugosum (Batch) активность протеиназ и гликозидаз слизистой оболочки кишечника налима снижается. Заражение сильнее сказывается на активности протеолитических ферментов. Активность пищеварительных ферментов хозяина снижается даже при низкой инвазии.
Ключевые слова: Lota lota, Eubothrium rugosum, пищеварительные ферменты.
Б01: 10.7868/80320965213010063
ВВЕДЕНИЕ
У рыб, как и у всех позвоночных животных, способность утилизировать перевариваемую пищу зависит от присутствия пищеварительных ферментов, характеризующихся определенной локализацией в слизистой кишечника и вдоль длины пищеварительного тракта. Как правило, распределение и уровень активности этих ферментов вдоль кишечника рыб варьируют в зависимости от типа питания и морфологии кишечника [8].
Для кишечников рыб описаны как проксимо-дистальные, так и радиальные градиенты активности различных гидролаз [8, 18]. Общих закономерностей в распределении большинства пищеварительных ферментов вдоль желудочно-кишечного тракта рыб не установлено. Кроме того, многочисленные сведения о градиентах различных ферментов слизистой оболочки кишечника рыб одного вида, а также о распределении активности одного и того же фермента у рыб разных видов неоднозначны [8, 14, 18, 28].
Одним из факторов, влияющих на уровень активности пищеварительных ферментов, может быть заражение паразитами, в частности цестода-ми. Работы, касающиеся влияния паразитов на активность пищеварительных ферментов хозяев, немногочисленны, а приведенные в них сведения противоречивы. Заражение паразитами может ограничивать возможности приема пищи у хозяев, что влечет за собой изменение каталитической способности ферментов кишечника [7].
Интерес к исследованию червей рода Eubothrium и их влияния на организм хозяина определяется тем, что эти гельминты паразитируют в кишечнике лососевых рыб, таких как атлантический лосось Salmo salar Linnaeus [27], радужная форель Oncorhynchus mykiss (Walbaum) и нерка Oncorhyn-chus nerca (Walbaum) [11]. Инфекция рыб цестодами рода Eubothrium обычно не вызывает серьезной патологии у хозяина, поскольку выживание последнего важно для завершения жизненного цикла паразита [23]. В то же время установлено, что рыбы, инфицированные Eubothrium sp., имеют более низкую скорость роста, чем неинфици-рованные и разница эта со временем увеличивается. Однако корреляции между количеством червей и массой рыбы не отмечено, что свидетельствует об изменении скорости роста лосося даже при низкой интенсивности инвазии [23, 27].
По типу питания налим — ихтиофаг-факультативный бентофаг. Наиболее активно налим питается в январе—феврале [8]. Обитающие в кишечнике налима Eubothrium rugosum (Batch) находятся на разных стадиях развития: половозрелые особи, взрослые с гонадами и без гонад. Значительная часть червей способна после частичной дестробиляции полностью регенерировать и достигать в кишечнике половой зрелости. Головной конец червей прикрепляется в пилорических придатках кишечника налима, а стробила выходит в его среднюю часть. Длина червей колеблется приблизительно от 150 до 300 мм [6].
67
5*
мкмоль/(г • мин)
III т
............ .....г'
II
3
Активность (ось ординат) протеиназ (а) и гликозидаз (б) в слизистой оболочке кишечника налима в зависимости от заражения ЕыЬМкгшш rugosum: I—III — группы рыб; по оси абсцисс — отделы кишечника.
Исследована активность ферментов, осуществляющих гидролиз углеводов [1] и белков [2] на пищеварительно-транспортных поверхностях налима и Е. rыgosыm. Скорость гидролиза большинства субстратов в кишечнике рыб выше, чем в тегументе цестод. Это проявляется в увеличении количества ферментативно-активных фракций, десорбированных с пищеварительно-транспорт-ных поверхностей рыб, и более высокой активности этих фракций [1, 2, 17]. Изучение десорбци-онных характеристик гидролитических ферментов, функционирующих на пищеварительно-транспортных поверхностях рыб и паразитирующих в них цестод, позволило установить существенное влияние ферментов хозяина на характеристики ферментных систем паразита, выражающееся в общих закономерностях динамики этого процесса у рыб и гельминтов. Результаты исследования дают основание заключить, что паразитические черви используют для осуществления процессов мембранного пищеварения адсорбированные из полости кишечника ферменты. Это позволяет им успешно конкурировать с хозяином за продукты гидролиза [5, 17]. Данных по влиянию заражения Е. rыgosыm на активность пищеварительных ферментов хозяина — налима нет.
Цель работы — исследовать распределение активности основных пищеварительных ферментов вдоль кишечника налима и установить влияет ли заражение цестодами на уровни активности этих ферментов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования служили кишечники налима Lota lota (Linnaeus), не зараженного и зараженного цестодами Eubothrium rugosum (Batch). Налим отловлен в январе 2010 г. в Рыбинском водохранилище. Исследовано 18 особей, длина которых колебалась от 250 до 350 мм. У зараженных рыб определяли массу червей. По степени зараженности E. rugosum налимы были разделены на три группы: I — "сильно" зараженные с массой червей 1.06—2.85 г, II — "слабо" зараженные с массой червей 0.44—0.8 г, III — незараженные (5 экз.). У рыб извлекали кишечник, вскрывали, удаляли химус, затем делили кишечник на 4 отдела: 1 — пилорические придатки, 2—4 — отрезки кишечника по 3—4 см длиной. Из слизистой каждого отдела готовили гомогенат, в котором определяли активность пищеварительных гидролаз.
Активность гликозидаз (суммарная активность а-амилазы, КФ 3.2.1.1, глюкоамилазы, КФ 3.2.1.3 и ферментов группы мальтаз, КФ 3.2.1.20) определяли методом Нельсона [4]. В качестве субстрата использовали 1.8%-ный раствор растворимого крахмала, рН 7.5.
Общую протеолитическую активность (активность трипсина, КФ 3.4.21.4, химотрипсина, КФ 3.4.21.1 и дипептидаз, КФ 3.4.13.1-3.4.13.11) определяли методом Ансона [10]. В качестве субстрата использовали 1%-ный раствор казеина, рН 7.5.
Субстраты для исследования ферментативной активности готовили на растворе Рингера для холоднокровных животных. Активность ферментов выражали в мкмоль/(г • мин). Оптическую плотность измеряли на спектрофотометре Lambda 25 при длине волны 560 нм для гликозидаз и 760 нм — для протеиназ.
Результаты обработаны с помощью статистического пакета "Microsoft Excel".
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
У исследованных рыб пищеварительные гидролазы распределяются в кишечнике неравномерно (см. рисунок). У незараженных рыб группы III в третьем отделе отмечено повышение активности протеиназ и снижение активности гликозидаз по сравнению с уровнями активности этих ферментов в других отделах кишечника (р < 0.05). У зараженных рыб групп I и II активность протеаз при значении рН 7.5 достоверно повышается, а гли-
а
4
0
2
1
козидаз понижается от первого к четвертому отделу кишечника (р < 0.05). Не отмечено существенных различий в уровнях активности ферментов у рыб групп I и II. Прослеживается тенденция к зависимости ферментативной активности от степени зараженности: чем сильнее заражение (больше масса гельминтов), тем ниже активность ферментов. Показано, что в большинстве отделов кишечника у незараженных налимов группы III уровни активности исследованных ферментов достоверно выше (р < 0.05) по сравнению с аналогичными показателями у зараженных рыб групп I и II. Достоверно не различается только активность протеиназ у зараженных и незараженных налимов в четвертом и гликозидаз — в третьем отделах.
Заражение цестодами сильнее сказывается на активности протеолитических ферментов слизистой кишечника налима. Так, в зависимости от отдела кишечника у незараженных рыб по сравнению с зараженными группы I активность про-теиназ в 1.4—3.8 раза, группы II — в 1.6—3.2 раза выше. Активность гликозидаз у незараженных налимов только в 1.2—2.4 раза выше, чем в кишечнике рыб группы I и в 1.1—1.8 раза выше по сравнению с активностью гликозидаз в слизистой кишечника налимов группы II.
В серии специальных экспериментов определена протеолитическая активность во втором— четвертом отделах слизистой кишечника налима с гемоглобином в качестве субстрата при рН 3 (табл. 1). Так же, как и при рН 7.5, в четвертом отделе кишечника уровни активности протеиназ у зараженных и незараженных налимов существенно не различались. Во втором и третьем отделах у незараженных налимов протеолитическая активность была выше, чем у зараженных (р < 0.05). Кроме того, во втором и третьем отделах активность протеиназ, функционирующих при низких значениях рН, существенно зависела от степени заражения: в кишечнике налимов группы I она была ниже, чем в кишечнике налимов группы II. Следует отметить, что при рН 3 уровни активности протеиназ во всех отделах кишечника налима достоверно ниже, чем при рН 7.5 (р < 0.05).
Вычислен коэффициент Г/П (отношение активности гликозидаз к активности протеаз) для каждого отдела и суммарной активности слизистой кишечника в зависимости от заражения при значении рН 7.5 (табл. 2). Суммарный коэффициент Г/П при заражении цестодами увеличивается. В большинстве случаев в каждом из исследованных отрезков кишечника Г/П увеличивается при заражении, особенно заметно это проявляется в месте прикрепления червей — пилорических придатках. Исключение составляет четвертый отдел кишечника, в котором Г/П при усилении заражения уменьшается. Таким образом, заражение из-
Таблица 1. Активность протеиназ (мкмоль/(г • мин)) при рН 3 в слизистой оболочке кишечника налима
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.