научная статья по теме ВЛИЯНИЕ CARYOPHYLLAEUS LATICEPS (CESTODA, CARYOPHYLLIDEA) НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ЛЕЩА Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ CARYOPHYLLAEUS LATICEPS (CESTODA, CARYOPHYLLIDEA) НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ЛЕЩА»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2011, № 1, с. 61-67

ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА

УДК 597.554.3-169-7-51+577.15

ВЛИЯНИЕ Caryophyllaeus laticeps (Cestoda, Caryophyllidea) НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ЛЕЩА

© 2011 г. Г. И. Извекова*, М. М. Соловьев**, Е. И. Извеков*

*Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок **Институт систематики и экологии животных СО РАН, 630091 Новосибирск, ул. Фрунзе, 11

E-mail: izvekov@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 11.05.2010 г.

Проведены сравнительные исследования активности основных пищеварительных гидролаз у леща, зараженного и не зараженного цестодами Caryophyllaeus laticeps (Pallas, 1781). Показан неравномерный характер распределения активности ферментов и существование градиентов активности про-теаз и липазы вдоль кишечника. При заражении леща цестодами понижается активность исследованных ферментов и изменяется процентное соотношение активности различных подклассов про-теиназ. Не обнаружено связи между распределением червей вдоль кишечника и уровнями активности пищеварительных гидролаз.

У рыб, как и у всех позвоночных животных, способность утилизировать перевариваемую пищу зависит от присутствия пищеварительных ферментов, характеризующихся определенной локализацией в стенке и вдоль просвета кишечного тракта. Как правило, распределение и уровень активности этих ферментов вдоль кишечника рыб варьируют в зависимости от типа питания и морфологии кишечника (Уголев, Кузьмина, 1993). Поскольку общих закономерностей в распределении пищеварительных ферментов вдоль желудочно-кишечного тракта рыб не установлено, интерес к исследованию градиентов их активности не ослабевает (Deguara et al., 2003; Lund-stedt et al., 2004; Sklan et al., 2004).

Распределение ферментов в слизистой оболочке кишечника рыб неравномерно. Описаны как проксимо-дистальные, так и радиальные градиенты активности различных гидролаз. 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 в значительной мере противоречивы (Уголев, Кузьмина, 1993). В то же время отмечены и некоторые закономерности в существовании градиентов. Так, мембранный гидролиз жиров осуществляется главным образом в проксимальном отделе кишечника и пилорических придатках, а гидролиз углеводных и белковых компонентов пищи — в медиальном и дистальном отделах кишечника (Кузьмина, 2005).

Одним из факторов, влияющих на уровень активности пищеварительных ферментов, может быть заражение паразитами, и в частности цесто-дами. Работы о влиянии 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 (Куровская, 1991).

Так, отмечено снижение сахаразной активности в слизистой оболочке кишечника крыс при паразитировании Nippostrongylus brasiliensis, Eimeria nieschulzi или совместной инвазии этих паразитов (Mayberry et al., 1986). Показано, что кишечные градиенты глюкозы, углеводов, аминокислот, белка и липидов у крыс, питающихся ad libitum, сильно отличаются у зараженных Hy-menolepis diminuta и здоровых животных (Mettrick, 1971). Степень наблюдаемых различий свидетельствует о реальной конкуренции между хозяином и паразитом за питательные вещества (Mettrick, Podesta, 1974).

В то же время обнаружено, что активность трипсина и общая протеолитическая активность (Pappas, 1978), также как распределение амилазы (Mead, 1976), у инфицированных H. diminuta и здоровых крыс не различаются. Установлено, что присутствие H. diminuta не влияло на скорость прохождения пищи по кишечнику, однако усвоение крахмала из жидкой пищи было выше у зараженных крыс по сравнению с незараженными. При кормлении хозяев твердой пищей влияние червей было минимальным (Mead, Roberts, 1972).

Аналогичные исследования, проведенные на рыбах, единичны. В этих работах показано снижение активности амилазы, протеазы и кислой фосфатазы в слизистой и содержимом кишечника сеголеток карпов при заражении Bothriocep-

halus acheilognathi (Давыдов, Куровская, 1991; Ку-ровская, 1991).

С целью анализа межвидовых отношений в сообществе гельминтов исследуется их распределение по пищеварительному тракту хозяев, и в частности рыб, однако без специального акцента на активность пищеварительных гидролаз (Жохов, 2004). Цестоды Caryophyllaeus laticeps — доминирующий вид паразитических червей в кишечнике леща (Жохов, Фрезе, 2004). Не все участки кишечника в равной степени доступны или подходят для обитания гельминтов, однако причины этого не всегда очевидны. Вдоль пищеварительного тракта описаны различия в строении мускулатуры кишечных стенок, структуре поверхности слизистой и ее физико-химических свойств (Уго-лев, Кузьмина, 1993), содержании питательных веществ в химусе (Кузьмина и др., 2008), активности пищеварительных ферментов (Deguara et al., 2003; Lundstedt et al., 2004; Sklan et al., 2004). Все эти различия могут влиять на распределение гельминтов вдоль кишечника.

Цель работы — изучение распределения активности различных пищеварительных ферментов вдоль кишечника леща, установление степени влияния заражения цестодами C. laticeps на уровень активности этих ферментов, а также исследование связи между распределением червей вдоль кишечника и активностью пищеварительных гидролаз.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования служил лещ Abramis brama (Linnaeus, 1758), не зараженный и зараженный цестодами C. laticeps (Pallas, 1781). Лещ отловлен в июле—августе 2009 г. в Рыбинском водохранилище. Длина исследованных особей (по Смитту) колебалась от 355 до 405 мм. У рыб извлекали кишечник, вскрывали, удаляли химус, затем делили кишечник на 7 отделов по 4—5 см длиной. У зараженных рыб подсчитывали количество червей в каждом отделе. Из слизистой каждого отдела готовили гомогенат. Для этого к навеске слизистой добавляли 1 мл 0.1 М трис-НС1 буфера (рН 8.5), центрифугировали при 10000 g в течение 5 мин, супернатант сливали в новую пробирку, к осадку добавляли еще 0.5 мл буфера, повторно гомогенизировали и центрифугировали. После этого оба супернатанта объединяли и определяли активность пищеварительных ферментов. Суммарную активность протеиназ (активность трипсина КФ 3.4.21.4, химотрипсина КФ 3.4.21.1 и ди-пептидаз КФ 3.4.13.1—3.4.13.11) определяли с использованием 0.3%-ного азо-казеина (Sigma, США, № 11610-10G) в качестве субстрата (Alar-con et al., 2002). Для идентификации различных подклассов протеиназ применяли ингибиторы: PMSF (фенил-метил-сульфонил-флуорид) — ин-

гибитор сериновых протеиназ, в концентрации 100 мМ в DMSO (диметилсульфоксид); EDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота) — ингибитор металлопротеаз, в концентрации 0.5 М в 1 М NaOH и Е-64 — ингибитор цистеиновых (тиоловых) протеиназ, в концентрации 1 мМ в дистиллированной воде. Активность амилазы (КФ 3.2.1.1) определяли методом Бернфелда (Deguara et al., 2003) с 1%-ным растворимым крахмалом в качестве субстрата. Активность липазы (неспецифические липазы КФ 3.1.1) определяли методом (Gawlicka et al., 2000) с 0.4 мМ п-нитрофенилмиристатом в качестве субстрата. Активность эстераз (неспецифические эстеразы КФ 3.1.1) определяли с 0.27 мМ п-нитрофенилацетатом (Sigma № N-8130) в качестве субстрата (Prabhakaran, Kamble, 1995). Субстраты для определения общей протеолити-ческой активности и активности а-амилазы готовили на 0.1 М трис-HCL буфере (рН 8.5), для определения активности неспецифических эсте-раз — на 0.1 М фосфатном буфере (рН 8.5), для определения активности липазы использовали 24 мМ (NH4)2CO3 (рН 8.5) с добавлением 0.5% тритона Х-100 в качестве детергента. Интенсивность развивающегося окрашивания, пропорционального активности ферментов, измеряли на спектрофотометре СФ-46 (Россия). Активность исследованных ферментов выражали в условных единицах, усл. ед. (разность показаний спектрофотометра пробы с субстратом и холостой пробы на грамм влажной навески слизистой кишечника за минуту).

Результаты представлены в виде средних и их ошибок, для определения достоверных влияний использовали однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA, пакет Statistica 6.0). Переменными служили показатели ферментативной активности, а факторами — порядковые номера особей и отделов кишечника, а также наличие паразитов в этих отделах.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Установлено, что вдоль кишечников зараженных лещей цестоды распределяются неравномерно (рис. 1). В 1-м отделе кишечника черви отсутствуют, наибольшее их количество обнаружено в 3-м и 4-м отделах.

Активность пищеварительных гидролаз проявляется на всем протяжении кишечника, как у зараженных, так и у незараженных особей (рис. 2, 3). При этом активность различных ферментов распределяется вдоль кишечника по-разному. Так, наибольшая общая протеолитическая активность у незараженных лещей обнаружена в 5-6-м отделах, от 1-го к 5-му отделу она увеличивается с 0.155 ± 0.031 до 0.427 ± 0.075 усл. ед. (рис. 2а). Более высокая активность амилазы у незараженных лещей отмечена в 3-м и 7-м отделах (0.1 ± 0.074 и 0.104 ± 0.012 усл. ед. соответственно), а самая низ-

Число червей 12 г

10 -

8 -

6 -

4 -

2 - 1 —

0-—-—-—-—-—---

1 2 3 4 5 6 7

Отдел кишечника

Рис. 1. Распределение С. laticeps вдоль кишечника леща.

кая - во 2-м (0.046 ± 0.014 усл. ед.) (рис. 2б). Активность липазы возрастает от 1-го (0.237 ± 0.043 усл. ед.) к 5-му отделу (0.605 ± 0.113 усл. ед.) и несколько снижается в 6-м и 7-м отделах (рис. 3а). Активность эстераз на протяжении всего кишечника колеблется в небольших пределах (0.23 ± ± 0.042-0.38 ± 0.126 усл. ед.) и несколько увеличивается в 7-м отделе (0.51 ± 0.07 усл. ед.) (рис. 3б).

Прослеживается тенденция к уменьшению активности пищеварительных гидролаз в большинстве отделов при заражении леща цестодами C. 1а-ticeps (рис. 2, 3). Однако связи между распределением червей вдоль кишечника и уровнями активности п

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»