ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2013, № 4, с. 431-436
=ЗООЛОГИЯ :
УДК 598.2:576.895.1+591.111.1
ПОКАЗАТЕЛИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА ТОЛСТОКЛЮВОЙ КАЙРЫ (Uria lomvia) ПРИ ИНВАЗИИ Alcataenia armillaris (Cestoda: Dilepididae)
© 2013 г. М. М. Куклина, В. В. Куклин
Мурманский морской биологический институт Кольского НЦРАН, 183010 Мурманск, ул. Владимирская, 10 E-mail: MM_Kuklina@mail.ru Поступила в редакцию 17.04.2012 г.
Исследованы некоторые особенности углеводного обмена толстоклювых кайр (Uria lomvia), зараженных ленточными червями Alcataenia armillaris (Cestoda: Dilepididae) и свободных от инвазии. Установлено, что паразитирование A. armillaris в кишечнике кайр приводит к снижению активности пищеварительных ферментов (гликозидаз и сахаразы), а также к уменьшению концентрации глюкозы в плазме крови и уровня гликогена в печени. Рассмотрены основные причины изменения в углеводном обмене птиц, зараженных цестодами.
DOI: 10.7868/S0002332913040097
При гельминтной инвазии между паразитами и хозяевами особенно остро происходит конкуренция за углеводы, так как для большинства эндопаразитов полисахариды — это единственный источник энергии (Сопрунов, 1987). Исследования показали, что при ряде гельминтозов у человека и животных наблюдаются нарушения в углеводном обмене. Так, паразитирование цестод р. В1рНу11оЬо1Нг1ыт в тонком отделе кишечника животных приводит к нарушению процессов переваривания и всасывания углеводов, а также препятствует успешному поступлению моносахаридов в кровь и фосфорилированию глюкозы в кишечной стенке (Соколова, 1974; Михайлова и др., 1989). Согласно результатам многочисленных исследований углеводного обмена при цестодо-зах наиболее заметные изменения, как правило, отмечаются в период метаболической активности половозрелых ленточных червей (Осташкова, 1978; Ра&ак, Оа йг, 1985; Аникиева и др., 1988; Бе-резанцев и др., 1992; Куклина, Куклин, 2008). Обнаружена зависимость параметров углеводного обмена животных от количественных показателей зараженности, видовой принадлежности ленточных червей и возраста хозяина (Аникиева и др., 1988; Куклина, Куклин, 2006, 2011). Парази-тирование гельминтов может приводить к недостаточному поступлению углеводов в организм хозяина, неполному их усвоению и, как следствие, вызывать углеводное голодание. Вероятно, это связано со снижением ферментативной активности в желудочно-кишечном тракте, нарушениями процесса всасывания в кишечнике продуктов расщепления углеводов, а также с пониженной функцией печени и избирательным потреблением углеводов многими гельминтами.
Цель работы — исследование особенностей углеводного обмена толстоклювой кайры (Uria lomvia) при инвазии ленточными червями Alcataenia armillaris (Cestoda: Dilepididae).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материал собран в ходе береговых экспедиций на Восточном Мурмане в районе Гавриловского архипелага (Кандалакшский государственный природный заповедник) в июле 2008 г. В качестве объектов выбраны толстоклювые кайры (n = 10). Материалом для биохимических исследований послужили плазма крови, печень и слизистая оболочка кишечника. Отбор проб крови у кайр проводили из подкрыльцовой вены. После предварительной обработки материала получали гепа-ринизированную плазму крови. Через 3—4 ч после отлова птиц вскрывали и препарировали пищеварительный тракт — вырезали участок двенадцатиперстной кишки, делали продольный разрез выбранного отрезка кишечника и снимали слизистую оболочку. Плазму крови, печень и слизистую кишечника замораживали и впоследствии обрабатывали в лабораторных условиях.
Кроме того, для изучения особенностей мембранного пищеварения у птиц использовался метод последовательной десорбции ферментов с пищеварительно -транспортных поверхностей (Кузьмина, 1976). Отбор проб проводили в полевых условиях через 3—4 ч после отлова кайр. Исследуемые образцы (фрагменты кишки длиной 1—2 см) 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
Таблица 1. Биохимические показатели толстоклювых кайр, зараженных цестодами А. агтШапз и свободных от инвазии
Биохимический показатель Незараженные птицы (n = 5) Зараженные птицы (n = 5)
Плазма крови
Глюкоза, ммоль/л 17.14 ± 0.9 14.5 ± 0.6*
Активность а-амилазы, мг/(с • л) 19.7 ± 0.72 21.32 ± 0.073
Печень
Гликоген, мг/г 0.062 ± 0.01 0.037 ± 0.003*
Слизистая кишечника
Активность гликозидаз, ммоль глюкозы/(г • мин) 1.5 ± 0.1 0.64 ± 0.15*
Активность сахаразы, ммоль глюкозы/(г • мин) 0.2 ± 0.02 0.13 ± 0.02*
Активность а-амилазы, мг/(г • мин) 38.6 ± 2.7 38.4 ± 3.8
* Различия достоверны относительно показателей незараженных птиц, р < 0.05, для табл. 1, 2.
через 30 с, последующие фракции (Д2—Д4) — через каждые 15 мин. Затем слизистую оболочку исследуемых фрагментов кишечника взвешивали и гомогенизировали в 5 мл раствора Рингера. Фракция Д1 содержит ферменты, локализованные в межворсиночном пространстве и участвующие в полостном пищеварении. Во фракциях Д2—Д4 присутствуют карбогидразы, адсорбированные на щеточной кайме энтероцитов кишки и участвующие в мембранном пищеварении. Гомогенат слизистой кишечника птиц (Г) — это фракция, содержащая прочно фиксированные на энтеро-цитах ферменты.
В плазме крови определяли концентрацию глюкозы с помощью гексокиназо-глюкозо-6-фосфатдегидрогеназного метода (Ammon et al, 1970), а активность а-амилазы (К.Ф. 3.2.1.1) — по методике Каравея (Caraway, 1959). В печени измеряли концентрацию гликогена методом Монтгомери (Montgomery, 1957). В слизистой кишечника кайр, а также в полученных фракциях Д1—Д4 и Г исследовали активности гликозидаз, сахаразы и а-амилазы. Активности гликозидаз (общая активность амилазы, КФ 3.2.1.1, глюкоамилазы, КФ 3.2.1.3 и мальтазы, КФ 3.2.1.20) и сахаразы (К.Ф. 3.2.1.48) измеряли по приросту гексоз модифицированным методом Нельсона (Уголев, Иезуитова, 1969). Для определения активности гликозидаз в качестве субстрата использовали 1.8%-ный раствор крахмала, а для определения активности сахаразы — 100 мМ раствор сахарозы. Субстраты были приготовлены на растворе Рингера для теплокровных животных без глюкозы. Скорость гидролиза субстратов выражали в ммоль глюкозы в 1 г ткани за 1 мин. Активность а-амилазы (К.Ф. 3.2.1.1) оценивали по убыли крахмала (Caraway, 1959). В качестве субстрата использовали 0.02%-ный раствор крахмала, активность а-амилазы выражали в мг/(г • мин).
Одновременно проводили паразитологиче-ское обследование птиц. Определена видовая принадлежность найденных гельминтов и подсчитаны некоторые показатели зараженности толстоклювых кайр: интенсивность инвазии (ИИ — количество экземпляров данного вида паразита в одной особи хозяина) и индекс обилия (ИО — отношение общего числа экземпляров гельминтов к общему числу обследованных особей птиц).
Впоследствии результаты биохимического анализа сопоставлялись с данными паразитоло-гических вскрытий. Обработка результатов выполнена с помощью пакета анализа данных в среде Excel, достоверность различий между сравниваемыми значениями биохимических параметров оценивали по t-критерию Стьюдента (Матюши-чев, 1990).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
По результатам паразитологического обследования установлено, что пять толстоклювых кайр инвазированы цестодами Alcataenia armillaris (Cestoda: Dilepididae) (ИИ - 1-64 экз., ИО -9.9 экз.). Остальные птицы были свободны от инвазии гельминтами. Их показатели использовали в качестве контрольных значений.
Сравнительный анализ показал, что у инвази-рованных кайр значения большинства измеряемых показателей углеводного обмена были ниже аналогичных параметров птиц, свободных от заражения (табл. 1). Так, у зараженных птиц зарегистрировано уменьшение концентрации глюкозы в плазме крови на 15.4% и содержания гликогена в печени на 40.3% (p < 0.05), а также снижение активностей гликозидаз и сахаразы в слизистой кишечника на 57.3% и 35% соответственно (p < 0.05). Обращает на себя внимание тот факт, что активности а-амилазы в плазме крови и сли-
Таблица 2. Активность пищеварительных ферментов, десорбированных с поверхностей слизистой кишечника толстоклювых кайр, зараженных цестодами А. агшШапз и свободных от инвазии
Кайры Десорбированная фракция
Д1 Д2 Дз Д4 Г
Активность гликозидаз, ммоль глюкозы/(г • мин)
Незараженные 0.65 ± 0.03 0.3 ± 0.01 0.1 ± 0.006 0.05 ± 0.004 0.46 ± 0.04
Зараженные 0.15 ± 0.001* 0.1 ± 0.002* 0.05 ± 0.001* 0.04 ± 0.001 0.3 ± 0.03*
Активность сахаразы, ммоль глюкозы/(г • мин)
Незараженные 0.04 ± 0.002 0.03 ± 0.001 0.015 ± 0.001 0.003 ± 0.001 0.11 ± 0.01
Зараженные 0.03 ± 0.001* 0.005 ± 0.002* 0.003 ± 0.001* 0 0.09 ± 0.001*
Активность а-амилазы, мг/(г • мин)
Незараженные 11.4 ± 1.1 11.0 ± 0.6 3.5 ± 0.4 0.7 ± 0.1 12.0 ± 0.6
Зараженные 10.1 ± 0.36 8.6 ± 0.36 5.8 ± 0.14* 1.9 ± 0.14* 12.04 ± 0.62
зистой кишки у инвазированных птиц не отличались от контрольных значений.
При исследовании кинетики десорбции ферментов с пищеварительно-транспортной поверхности кишечника зараженных и незараженных толстоклювых кайр также выявлены некоторые отличия. Установлено снижение активности гликозидаз на 34.8% и сахаразы на 18.2% в гомогена-те слизистой кишечника инвазированных птиц по сравнению с показателями интактных птиц (р < 0.05) (табл. 2). Во всех десорбированных фракциях Д1—Д4 зараженных кайр также зарегистрировано уменьшение активности вышеупомянутых ферментов (р < 0.05). Наряду с этим активность а-амилазы в легко десорбируемых фракциях Д1 и Д2, а также в гомогенате слизистой кишки кайр не изменялась в зависимости от наличия или отсутствия ленточных червей в кишечнике. Во фракциях же Д3 и Д4 активность а-амилазы инвазированных птиц была выше контрольных значений соответственно на 39.6% и 63.2% (р < 0.05) (табл. 2).
Вместе с тем рассчитано процентное соотношение Д/Г (отношение суммарной активности фермента во всех десорбированных фракциях к его активности в гомогенате). Сравнительный анализ показал, что соотношение активностей а-амилазы в десорбируемых фракциях и в гомо-генате одинаково для заражен
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.