БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 1, с. 73-81
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
УДК 597.554.3
ВЛИЯНИЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКИ ВВЕДEННОГО СЕРОТОНИНА НА ПИЩЕВУЮ И ДВИГАТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ КАРПА Cyprinus carpió L.
© 2013 г. В. В. Кузьмина, Д. В. Гарина
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: vkuzmina@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 24.05.2011 г.
Исследовано влияние внутрибрюшинных (в/б) и внутримышечных (в/м) инъекций серотонина (5-гидрокситриптамин, или 5-HT, 10 мкг/г) на ряд параметров пищевого поведения карпа Cyprinus carpió L. Экзогенный серотонин снижает пищевую и двигательную активность рыб, причем в/м инъекции вызывают более сильный ингибиторный эффект, чем в/б инъекции. В условиях "одиночного" питания в/б введение серотонина влияет на три параметра пищевого поведения: уменьшает рацион у рыб всех возрастных групп, у сеголетков увеличивает продолжительность нахождения рыб в стартовом отсеке и время, необходимое для достижения рыбами корма (латентное время питания). Внутримышечные инъекции значительно уменьшают рацион у сеголетков через 1, 5 и 53 ч, два других параметра — в течение всего периода наблюдения. В экспериментах с групповым питанием рыб рацион, продолжительность группового питания и суммарная продолжительность питания снижались в течение всего периода наблюдения после в/м инъекций и лишь через 1 ч после в/б инъекций. Продолжительность одиночного питания и двигательной активности изменялась в меньшей степени. Наибольший эффект (до 100%) серотонин оказывает на продолжительность группового питания. Можно предположить, что ингибиторные эффекты экзогенного серотонина на пищевую и двигательную активность обусловлены периферическими механизмами, а также частичным вовлечением центральных механизмов.
Ключевые слова: карп Cyprinus carpió, серотонин, внутрибрюшинные и внутримышечные инъекции, пищевое поведение, двигательная активность, рацион, продолжительность группового и одиночного питания.
Б01: 10.7868/80320965213010087
ВВЕДЕНИЕ
Регуляция пищевого поведения животных — сложный процесс, включающий участие ряда эндогенных факторов и факторов внешней среды. В последние десятилетия установлена важнейшая роль нейромедиаторных систем мозга как ключевого звена в центральной регуляции пищевого поведения животных [4, 9, 11, 13]. Серотонин — рано появившееся в эволюции биологически активное вещество, вовлеченное в регуляцию различных форм поведения (пищевого, социального, полового, оборонительного) у животных с различным уровнем организации нервной системы [6, 8, 14]. Увеличение количества серотонина в гипоталамусе сопровождается снижением потребления пищи у рыб. В частности, внутрибрюшинная инъекция фенфлурамина (селективный ингибитор обратного захвата серотонина) вызывает снижение потребления пищи у радужной форели ОпсогНупсНт
туШяя (^ЫЪаиш), сопровождающееся значительным уменьшением соотношения 5-гидроксииндо-лилуксусная кислота/серотонин. При этом длительная пищевая депривация (до 3 нед) значительно снижает содержание серотонина в ряде областей мозга рыб [17]. Внутрижелудочковые инъекции серотонина снижают потребление пищи у серебряного карася Сагаяятя аыгаШя (Ь.) [5]. Экспозиция гибридного полосатого окуня Могопе яахаИШ (^&1Ъаиш) М. скгуяоря (КаИпе8дие) в воде, содержащей сублетальные дозы флуоксетина (другой селективный ингибитор обратного захвата се-ротонина), приводила к нарушениям в пищевом поведении рыб — изменениям скорости поимки жертвы, коррелирующим со снижением серотони-нергической активности мозга [8]. Известно также о взаимодействии серотонинергической и гипота-ламо-гипофизарно-адреналовой систем у рыб, особо подчеркивается взаимодействие серотонина и кортикотропин-рилизинг фактора [5, 15].
Несмотря на важнейшую роль центральных регуляторных механизмов [5], периферические механизмы регуляции пищевого поведения также могут играть важную роль. В частности, у млекопитающих серотонин участвует не только в центральной регуляции пищевого поведения, но и взаимодействует с рецепторами желудочно-кишечного тракта и кровеносной системы [18]. Однако у рыб доказан аноректический эффект серо-тонина лишь при его центральном введении, при внутрибрюшинном введении препарата эффект не выявлен [5]. В то же время наибольшее содержание серотонина обнаружено в кишечнике рыб. Содержание серотонина в кишечнике форели On-corhynchus mykiss выше, чем в других тканях: >1500 нг/г и <160 нг/г соответственно [3].
В приведенных работах чаще всего оценивали количество потребляемой пищи. Однако для понимания механизмов действия серотонина на начальные стадии питания рыб важно выявить изменения ряда поисковых пищедобывательных и двигательных реакций.
Цель исследования — оценка возможной роли периферически введенного серотонина в регуляции пищевых и двигательных реакций карпов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В 2009—2011 гг. проведено пять серий экспериментов на сеголетках, годовиках и двухлетках карпа Cyprinus carpió L. Молодь получена естественным нерестом с последующим выращиванием в течение летнего периода в экспериментальных прудах. Средняя масса рыб в первой и второй сериях — 9.2 ± 0.4, в третьей —19.4 ± 0.8, в четвертой — 36.5 ± 3.5, в пятой — 5.4 ± 0.2 г. После поимки и транспортировки карпов до начала экспериментов содержали в аквариуме объемом 200 л с принудительной аэрацией. Температура воды 18—20°С, освещение естественное. Рыб кормили 1 раз в сутки искусственным желированным кормом. Состав корма: белки — 17.3, жиры — 1.7 и углеводы — 0.1% в расчете на сырую массу.
Определение продолжительности нахождения рыб в стартовом отсеке после подъема передней стенки камеры, латентного времени питания и рациона в экспериментах с одиночным питанием. Для
первой серии экспериментов формировали четыре группы рыб, по пять особей в каждой. Каждую группу размещали в отдельном непроточном 40-литровом аквариуме (площадь дна 30 х 60 см) с принудительной аэрацией. Температура воды 20 ± 2°С, режим освещения — 6 ч "свет" (450 лк), 18 ч "темнота" (0.08 лк). Воду в аквариумах меняли по мере ее загрязнения. За 2 сут до начала опыта рыб переставали кормить. Для моделирования бентосного типа питания рыб помещали в камеру из прозрачного оргстекла с перфорациями (стар-
товый отсек), размером 10 х 5 х 6 см, которую устанавливали у задней стенки аквариума. Передняя стенка камеры могла подниматься. У противоположной стенки аквариума помещали корм (30 экз. замороженных личинок хирономид, индивидуальная масса 7.5 мг). Когда передняя стенка камеры поднималась, рыбы могли выходить из камеры для поиска и потребления пищи. До начала опытов рыб в течение 2 нед приучали находить корм в таких экспериментальных условиях.
Регистрировали три параметра пищевого поведения рыб: продолжительность нахождения рыб в стартовом отсеке после подъема передней стенки камеры i1; время, необходимое для достижения рыбами корма — латентное время питания, величина которого обратно пропорциональна скорости пищевой реакции t2; рацион R. В последнем случае учитывали количество съеденных личинок хирономид за 3 мин наблюдения. Временне характеристики пищевого поведения регистрировали с помощью секундомера. Наблюдения проводили 2 раза в сутки (в 9 и 14 ч) на протяжении 3 сут. За 1 ч до начала опытов карпам первой группы внутрибрюшинно (в область под брюшным плавником) вводили 0.1 мл раствора гидрохлорида серотонина ("Sigma", США) в дозе 10 мкг на 1 г массы тела, приготовленного на основе раствора Рингера для холоднокровных животных (109 мМ NaCl, 1.9 мМ KCl, 1.1 мМ CaCl2, 1.2 мМ NaHCO3). Рыбам второй группы вводили равное количество гидрохлорида серотонина внутримышечно (на боковой поверхности тела, несколько ниже спинного плавника). Рыбам двух контрольных групп внутримышечно и внутрибрюшинно соответственно вводили раствор Рингера для холоднокровных животных. Во второй, третьей и четвертой сериях опытов экспериментальные условия соответствовали описанным выше.
Определение продолжительности одиночного и группового питания, cуммарной продолжительности питания, рациона и двигательной активности в экспериментах с групповым питанием. Перед началом эксперимента отбирали 12 особей, из которых формировали четыре группы по три особи. Каждую группу рыб помещали в отдельный аквариум экспериментальной установки.
Экспериментальная установка состояла из четырех аквариумов объемом 200 л и площадью дна 0.6 м2, снабженных механическим фильтром. У задней стенки аквариума размещалась стартовая камера из натянутой на каркас дели (12.5 х 13 х 16 см). При удалении камеры из аквариума рыбы выплывали и начинали искать и потреблять корм. Температура воды 18 ± 2°C, содержание кислорода второй, третьей и четвертой сериях 7.4—7.6 мг/л, режим освещенности 8 ч "свет" (1000 лк) и 16 ч "темнота" (0.01 лк). На дне аквариумов находился слой речного песка толщиной 2—3 см. Видео-
съемку поведения рыб проводили с помощью видеокамеры и укрепленных над аквариумами зеркал.
В качестве корма использовали личинок хиро-номид Chironomus sp., средней массой 7.5 мг. Каждая группа карпов получала 90 личинок, помещенных на три ситечка (8 см в диаметре) по 30 экз. и закопанных в грунт так, что часть личинок была видна на поверхности. Ситечки с кормом служили "кормовыми пятнами". Через 10 сут адаптации, необходимой для обучения рыб поиску корма и продолжавшейся до тех пор, пока рацион не стабилизировался на определенном уровне, с помощью цифровой видеокамеры Canon MV900 записывали поведение рыб в течение 5 сут.
После адаптации рыб помещали в стартовую камеру и раскладывали "кормовые пятна". Затем стартовую камеру удаляли, одновременно включали видеокамеру. Видеосъемку вели в течение 10 мин. После прекращения видеосъемки ситечки с личинками вынимали из грунта и подсчитывали количество несъеденных хирономид. Эту процедуру последовательно повторяли для каждой группы рыб. При анализе видеозаписей начало и окончание каждого действия рыбы отмечали нажатием соответствующей клавиши на компьютере, используя специальную программу.
Регистр
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.