ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2011, № 5, с. 550-556
= ЗООЛОГИЯ
УДК 598.2:576.895.1+591.111.1
ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛИЗА БЕЛКОВ НА ПИЩЕВАРИТЕЛЬНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ КИШЕЧНИКА МОЕВКИ Rissa tridactyla И ПАРАЗИТИРУЮЩЕЙ В НЕМ Alcataenia larina
(Cestoda: Dilepididae) © 2011 г. М. М. Куклина, В. В. Куклин
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН, 183010 Мурманск, ул. Владимирская, 10 E-mail: MM_Kuklina@mail.ru Поступила в редакцию 13.01.2011 г.
Проведено исследование активности протеолитических ферментов, функционирующих на пище-варительно-транспортных поверхностях кишечника зараженных и незараженных моевок Rissa tridactyla и паразитирующей в нем цестоды Alcataenia larina (Cestoda: Dilepididae). Определены активности протеаз в зависимости от значений рН в слизистой кишечника чаек и ленточных червей. Изучена динамика десорбции ферментов гидролиза белков с поверхности цестод A. larina и кишечника моевок. Показано, что инвазия ленточными червями активизирует процессы мембранного и полостного пищеварения птиц. Установлено, что степень влияния заражения дилепидидами на активность протеаз определяется главным образом интенсивностью инвазии.
Цестоды семейства Dilepididae в качестве окончательных хозяев часто используют морских птиц семейств Alcidae и Laridae (Hoberg, 1986). Вид Alcataenia larina Krabbe, 1869 (Cestoda: Dilepididae) — один из наиболее широко распространенных паразитов моевки (Rissa tridactyla, L., 1758) в баренцевоморском регионе (Белополь-ская, 1952; Куклин и др., 2005). Инвазия этими паразитами происходит в результате питания птиц планктонными раками, которые выступают в роли промежуточных хозяев указанных цестод (Shimazu, 1975).
Гельминты, паразитирующие в желудочно-кишечном тракте позвоночных животных, часто служат причиной нарушений в обмене веществ организма хозяина. Изменение активности пищеварительных ферментов кишечника позвоночных животных при гельминтозах неоднократно отмечалось при проведении исследований на рыбах и мелких млекопитающих (Pappas, Uglem, 1990; Извекова, 1991, 2003; Куровская, 1991; Кузьмина и др., 2000). Сведения по этой проблематике, касающиеся птиц и их паразитов, крайне скудны (Дубовская, 1973; Куклина и др., 2009). Между тем изучение аналогичных процессов у птиц представляет особый интерес, поскольку для указанной группы животных характерен высокий уровень энергетического обмена, более интенсивное (по сравнению с другими позвоночными) потребление пищи на единицу массы тела и значительная двигательная активность. Соответственно и влияние кишечных гельминтов на пи-
щеварительную активность у птиц может иметь свои особенности.
Цель работы — изучение особенностей гидролиза белков на пищеварительно-транспортных поверхностях кишечника зараженных и незараженных моевок, а также их паразитов — цестод А1-cataenia 1аппа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материал собран в ходе береговых экспедиций на Восточном Мурмане в районе Гавриловского архипелага (Кандалакшский государственный природный заповедник) в 2007—2010 гг. В качестве объекта выбраны моевки (п = 22), а также половозрелые цестоды А. 1аппа, паразитирующие в желудочно-кишечном тракте птиц. Чаек взвешивали, определяли уровень жирности и массу кишечника. Уровень жирности (подкожные жировые резервы) оценивали по 4-бальной шкале (АзЫогё, 1971). После отлова (через 3—4 ч) птиц вскрывали и препарировали кишечник — вырезали участок двенадцатиперстной кишки, делали продольный разрез отрезка кишечника и извлекали гельминтов. Для биохимических исследований использовали слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки моевок и целых цестод.
Кроме того, для изучения особенностей мембранного пищеварения у птиц и ленточных червей использован метод последовательной десорбции ферментов с пищеварительно-транспортных поверхностей (Кузьмина, 1976). Исследуемые об-
Таблица 1.
A. larina
Морфологические и паразитологические показатели моевок, не зараженных и зараженных цестодами
Группа птиц Число птиц, экз. Морфологический показатель Показатель инвазии
масса тела, г уровень жирности масса кишечника, г ИИ, экз. ИО, экз.
I 7 382.4 ± 14.2 2-4 15.6 ± 0.9 - -
II 7 356.0 ± 9.6 3-4 15 ± 0.8 2-6 4.3
III 7 407.0 ± 15.0 3-4 11.5 ± 1.4* 15-48 26
IV 1 373.0 4 17 394 394
Примечание. "—" — инвазия цестодами А. Ьапиа отсутствует. ИИ — число экземпляров данного вида паразита в одной особи хозяина, ИО — отношение общего числа экземпляров гельминтов к общему числу обследованных особей птиц. * Различия достоверны относительно показателей птиц I группы, р < 0.05.
разцы (фрагменты кишки длиной 1—2 см и гельминты) помещали в пробирки с 5 мл охлажденного раствора Рингера без глюкозы для теплокровных животных (рН 7.4) и встряхивали на Ротаторе Multi Bio RS-24 (Латвия). Фракцию Д1 получали через 30 с, последующие фракции (Д2—Д4)— через каждые 15 мин. Затем слизистую оболочку исследуемых образцов кишечника и гельминтов взвешивали и гомогенизировали в 5 мл раствора Рин-гера. Фракция Д1 содержит ферменты, локализованные в межворсиночном пространстве и участвующие в полостном пищеварении. Во фракциях Д2—Д4 присутствуют протеазы, адсорбированные на щеточной кайме энтероцитов кишки и участвующие в мембранном пищеварении. Гомо-генат слизистой кишечника птиц (Г) — это фракция, содержащая прочнофиксированные на энте-роцитах ферменты, а гомогенат ленточных червей А. larina - фракция, содержащая прочносвязанные с покровами паразитов ферменты и ферменты их внутренних органов.
Протеолитическую активность (ПА) (активность трипсина, КФ 3.4.21.4; химотрипсина, КФ 3.4.21.1; дипептидаз, КФ 3.4.13.1-3.4.13.11) слизистой оболочки кишечника птиц и тела цестод, а также в полученных фракциях Д1—Д4 и Г, определяли методом Ансона (Anson, 1938) в модификации Алексеенко (1968) по приросту тирозина. В качестве субстратов использовали 1%-ные растворы казеина (рН 8.4), сывороточного альбумина (рН 7.4) и гемоглобина (рН 5.0). Все субстраты были приготовлены на растворе Рингера для теплокровных животных. При использовании в качестве субстрата раствора казеина была измерена, главным образом, трипсиноподобная активность. С помощью раствора альбумина (рН 7.4) были определены активности химотрипсина и петидил-пептидгидролазы. Активность этих ферментов проявляется при нейтральных и щелоч-
ных значениях рН. При использовании в качестве субстрата раствора гемоглобина была определена активность ферментов, которые участвуют в гидролизе белков в кислой среде — кислых протеаз. Активность протеолитических ферментов выражали в мМ тирозина в 1 г ткани за 1 мин.
Одновременно проводили паразитологиче-ское вскрытие птиц. Определены и подсчитаны интенсивность инвазии (ИИ — число экземпляров данного вида паразита в одной особи хозяина) и индекс обилия (ИО — отношение общего числа экземпляров гельминтов к общему числу обследованных особей птиц) цестод А. 1агта.
Статистическая обработка результатов проведена общепринятыми методами, достоверность различий между сравниваемыми значениями биохимических параметров оценивали по ¿-критерию Стьюдента (Матюшичев, 1990).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
По результатам паразитологического обследования все моевки разделены на четыре группы. I группа включала незараженных паразитами чаек. Их показатели использовались в качестве контрольных значений. II группа состояла из птиц, инвазированных цестодами A. larina с низкими параметрами зараженности. III группа — это чайки, для которых характерна высокая интенсивность инвазии. В IV группу входила единственная особь с наивысшими показателями заражения A. larina, интенсивность инвазии которой достигала 394 экз. Такое обилие ленточных червей у моевок не было обнаружено до настоящего времени, именно поэтому данную особь определили в отдельную группу. В табл. 1 представлены показатели заражения и некоторые морфологические характеристики исследуемых птиц.
Таблица 2. Активность протеолитических ферментов слизистой кишечника моевки и цестод A. larina
Группа
Субстрат
птиц казеин гемоглобин альбумин
I 1.3 ± 0.09 0.59 ± 0.03 0.55 ± 0.04
II 1.8 ± 0.19* 0.9 ± 0.07* 0.8 ± 0.12*
III 2.3 ± 0.35** 1.1 ± 0.08** 1 ± 0.09**
IV 4.3 ± 0.27** 2.0 ± 0.29** 1.5 ± 0.17*
A. larina 0.66 ± 0.03* 0.35 ± 0.02* 0.53 ± 0.01
* Различия достоверны относительно показателей птиц I группы, р < 0.05, для табл. 2, 3.
** Различия достоверны относительно показателей птиц I группы, р < 0.01.
Анализ морфологических параметров птиц показал, что масса тела и жирность у всех птиц не имели заметных отличий (табл. 1). Выявлено лишь достоверное снижение массы кишечника у птиц III группы (на 26.3%) по сравнению с массой кишечника моевок I группы (р < 0.05).
Результаты исследования ферментативной активности протеаз слизистой кишечника птиц и ленточных червей представлены в табл. 2. Обнаружено, что с возрастанием интенсивности инвазии у зараженных птиц увеличивается активность протеаз. Так, например, у птиц II группы (ИО — 4.3 экз.) зарегистрировано повышение общей протеолитической активности (субстраты — казеин и сывороточный альбумин) в 1.4 раза и активности кислых протеаз (субстрат — гемоглобин) — в 1.5 раза по сравнению с контрольными показателями (р < 0.05). С увеличением количества ленточных червей (ИО — 26 экз.) в кишечнике моевок отмечено повышение общей протеолитической активности ферментов в 1.8 раза, активности кислых протеаз в 1.9 раза относительно аналогичных параметров у птиц, свободных от инвазии (р < 0.01). У чайки, в кишечнике которой обнаружено 394 экз. ленточных червей, активность протеаз превышает контрольные значения в 2.7—3.4 раза (р < 0.05). Стоит отметить, что активность ферментов гидролиза белков цестод A. larina ниже активности ферментов как у незараженных, так и у зараженных птиц (р < 0.05) (табл. 2). Однако активность протеаз (субстрат — сывороточный альбумин) ди-лепидид не отличалась от активности указанных ферментов незараженных птиц, но при этом была значительно ниже значений аналогичных показателей, характерных для всех инвазированных чаек.
Для изучения прочности фиксации пищеварительных ферментов и особенн
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.