ОНТОГЕНЕЗ, 2004, том 35, № 4, с. 314-320
БИОХИМИЯ РАЗВИТИЯ
УДК 577.158:616-008
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАТАРАКТОГЕНЕЗА В МАЛЬКОВОМ ПЕРИОДЕ РАЗВИТИЯ СЕМГИ. III. ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА ЛИПИДНОГО СОСТАВА ПЕЧЕНИ ПРИ КАТАРАКТОГЕНЕЗЕ
© 2004 г. Л. В. Тойвонен, 3. А. Нефедова*, |В. С. Сидоров*), |Ю. Г. Юровицкий**
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН 194223 Санкт-Петербург, пр-т М. Тореза, д. 44 *Институт биологии Карельского научного центра РАН
185610 Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11 ** Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119991 ГСП-1, Москва, ул. Вавилова, д. 26 Поступила в редакцию 06.12.00 г. Окончательный вариант получен 24.05.01 г.
При изучении патогенеза катаракты у молоди семги обнаружены изменения в содержании отдельных фракций фосфолипидов и в составе жирных кислот печени больных и здоровых рыб. Возрастные изменения у рыбы коррелировали с повышением антиокислительной активности и уменьшением уровня малонового диальдегида в печени.
Ключевые слова: катарактогенез, печень, липидный обмен, молодь семги.
Изучение заболевания глаз молоди семги на рыбоводных заводах Карелии позволило установить наличие типичной катаракты в ядерной форме. У молоди семги, выращенной на Кемском и Выгском заводах, полная потеря зрения в результате катарактогенеза наблюдалась у 35% всех рыб.
Алиментарное происхождение болезни на рыбоводных заводах было доказано при замене стартового гранулированного корма на свежую печень и селезенку, а также при добавлении в диету различных витаминов и сухого молока. В этих условиях частота появления катаракты снижалась до 0.5-2.0%.
Поскольку катарактогенез у рыб, других животных и человека имеет однотипный биохимический базис (окислительное повреждение липи-дов и белков, деструкция мембран хрусталиковых волокон, нарушение образования высокомолекулярных белковых агрегатов), рыбы как объект исследования представляют несомненный интерес. Ранее нами (Тойвонен и др., 2002) показано, что при катаракте происходят количественные изменения липидных фракций и возрастает коэффициент холестерин/фосфолипиды.
В процессе индивидуального развития в тканях и органах рыбы происходит постоянное изменение состава липидов. Лабильность липидного обмена во многом определяется жирнокислотным составом тканевых липидов, который у рыб исключительно вариабелен и зависит от многих факторов, как внешних, так и внутренних. Изве-
стно, что по сравнению с другими органами наиболее интенсивный синтез липидов происходит в печени, откуда они переносятся к другим тканям организма липопротеидами плазмы крови. В связи с этим особый интерес представляет изучение возрастных изменений метаболизма липидов печени и их влияния на хрусталик глаза рыбы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Объектом исследования служили однолетки и двухлетки семги, выращенные на Выгском рыбоводном заводе. Предметом исследования являлась печень здоровых и больных катарактой рыб. При этом рыбы делились на три группы. Первая -контроль, была представлена рыбами с нормальными прозрачными хрусталиками, питавшимися свежей печенью и селезенкой с добавлением сухого молока и витаминов. Вторая группа - норма, содержала рыб, не имевших видимых признаков помутнения хрусталика, но содержавшихся в том же водоеме и получавших тот же корм, что и ка-тарактальная рыба. Третья группа - катаракта, так называемые "белоглазые" рыбы, питавшиеся стандартным гранулированным кормом.
Для анализа липидов образцы печени (по 500 мг от 100 рыб) гомогенизировали в смеси хлороформа с метанолом (2 : 1 по объему) с добавлением 0.001%-ного антиоксиданта ионола, доводили до 10-кратного объема растворителем и хранили на холоду до анализа. Липиды экстраги-
Таблица 1. Содержание липидов в печени сеголеток здоровой и пораженной катарактой семги, % от сухой массы
Липиды Группа рыб
контроль норма катаракта
Общие 17.30 ± 0.50 17.40 ± 0.70 17.10 ± 0.80
Фосфолипиды 11.40 ± 0.40 11.40 ± 0.50 11.70 ± 0.40
Триацилглицерины 1.00 ± 0.10 0.80 ± 0.08 0.80 ± 0.10
Холестерин 4.60 ± 0.50 4.90 ± 0.50 4.30 ± 0.40
Эфиры холестерина 0.30 ± 0.02 0.30 ± 0.02 0.30 ± 0.03
Фосфатидилхолин 3.30 ± 0.50 3.20 ± 0.20 3.00 ± 0.20
Сфингомиелин 0.80 ± 0.04 1.10 ± 0.08* 1.70 ± 0.15*
Фосфатидилэтаноламин 3.60 ± 0.25 2.90 ± 0.30 2.80 ± 0.20*
Лизофосфатидилхолин 0.70 ± 0.05 1.00 ± 0.08* 1.20 ± 0.10*
Кардиолипин 0.50 ± 0.05 0.90 ± 0.08* 0.90 ± 0.05*
Фосфатидилсерин 1.40 ± 0.01 1.20 ± 0.10 1.20 ± 0.10
Фосфатидная кислота 1.10 ± 0.08 1.10 ± 0.09 0.90 ± 0.10
Холестерин/фосфолипиды 0.40 0.43 0.37
Фосфатидилхолин/фосфатидилэтаноламин 0.93 1.10 1.07
Фосфатидилхолин/сфингомиелин 4.13 2.90 1.77*
Здесь и в табл. 2-4: * различия достоверны по отношению к контролю прир > 0.005.
ровали по методу Фолча (Бо1еИ й а1., 1957). Разделение суммарных липидов на фракции проводили на пластинках БИиМ в системе растворителей пет-ролейный эфир : серный эфир : уксусная кислота (9 : 10 : 2). Количественное определение общих фо-сфолипидов, триацилглицеринов и эфиров холестерина проводили гидроксаматным методом (Сидоров и др., 1972). Холестерин определяли по реакции с окрашивающим реагентом (Еп§е1ЬгееЫ е! а1., 1974). Для фракционирования фосфолипидов использовали систему растворителей хлорофом : метанол : вода (65 : 25 : 4). Содержание индивидуальных фосфолипидов определяли по фосфору (Яошег е! а1., 1966). Жирнокислотный состав липидов изучали с помощью газожидкостной хроматографии (Цыганов, 1971). В качестве жидкой фазы использовали 15%-ный полиэтиленгликольадипинат, нанесенный на хромосорб "-А"" Идентификацию жирных кислот проводили путем расчета эквивалента длины цепи и сравнением его с табличными данными (1аш1е80п, 1971). Количественное соотношение кислот в образцах оценивали по Бартлету и Иверсону (БаЛМ, ¡уегеоп, 1966).
Регистрацию продуктов перекисного окисления липидов осуществляли с использованием цветной реакции 2-тиобарбитуровой кислоты с малоновым диальдегидом (Владимиров, Арчаков, 1972).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Липидный состав печени сеголеток семги в норме и при катаракте. Поскольку катаракта рыб носила алиментарный характер, важно было
установить: сопровождались ли биохимические изменения в хрусталике таковыми в печени? Следует отметить, что в специальной литературе сведений по синхронным биохимическим исследованиям хрусталиков и печени при данном заболевании не имеется.
Общие липиды печени составляли 17.5 ± 0.5% от сухой массы. Основная их часть принадлежала фосфолипидам -11.4 ± 0.4, на долю холестерина и его эфиров приходилось 4.6 ± 0.5 и 0.3 ± 0.02 соответственно, на триацилглицерины - 1.0 ± 0.1 (табл. 1).
Наиболее интересным представляется результат, полученный при изучении группы 2, в качестве которой была использована однолетняя семга, не имевшая видимых признаков помутнения хрусталика. Эти рыбы содержались в том же бассейне и получали тот же корм, что и катарактальные.
При сравнительном изучении общих липидов печени здоровой, без видимых признаков "бело-глазия" (норма) и больной рыбы никаких отклонений между указанными показателями обнаружено не было. Спектр фосфолипидных фракций представлял собой промежуточное состояние между контролем и болезнью (табл. 1). То же самое наблюдалось и в хрусталиках особей данной группы (Тойвонен и др., 2002).
Известно, что взаимные перестройки и обмены между фосфолипидами направлены обычно на сохранение мембранных структур клеток (Васильева, 1975). Особое значение при этом имеет соотношение липидов, обеспечивающих вязкость мембраны (Покровский, 1977; Ланкин, 1981; Бур-
Таблица 2. Спектр жирных кислот в печени сеголеток семги, % от суммы
Жирные
Группа рыб
кислоты контроль норма катараката
14 0 0.3 ± 0.1 1.6 ± 0.1* 1.7 ± 0.2*
15 0 0.5 ± 0.2 0.3 ± 0.1 0.2 ± 0.1
15 1 0.1 ± 0.1 - -
16 0 28.5 ± 2.5 18.0 ± 1.2 17.0 ± 0.8*
16 1 4.6 ± 0.3 2.8 ± 0.3* 2.9 ± 0.2*
17 0 0.4 ± 0.1 0.3 ± 0.1 0.3 ± 0.1
18 0 9.3 ± 1.5 4.0 ± 0.3- 3.9 ± 0.5*
18 1ю9 20.8 ± 2.2 13.2 ± 1.0* 14.3 ± 1.3*
18 2ю6 4.7 ± 0.7 3.3 ± 0.4 3.6 ± 0.5
18 3ю3 0.4 ± 0.1 0.4 ± 0.1 0.4 ± 0.2
20 1 2.8 ± 0.2 2.0 ± 0.2 2.3 ± 0.1
20 : 3ю6 + 1.0 ± 0.1 0.9 ± 0.2 0.9 ± 0.2
+ 22 : 2ю6
20 : 4ю6 3.0 ± 0.3 2.3 ± 0.2 2.2 ± 0.2
20 : 4ю3 - 0.4 ± 0.1 0.4 ± 0.1
20 : 5ю3 4.8 ± 0.6 6.5 ± 0.6 6.8 ± 0.5
22 : 5ю3 2.5 ± 0.2 2.9 ± 0.3 2.9 ± 0.2
22 : 6ю3 14.9 ± 1.0 40.0 ± 3.5* 39.6 ± 4.5*
Сумма кислот:
ю3 -ряда 22.6 ± 1.2 50.2 ± 5.0* 50.1 ± 4.5*
ю6 -ряда 8.7 ± 0.9 6.5 ± 0.5 6.7 ± 0.5
лакова, 1981). В связи с этим обращает иа себя внимание то, что соотиошеиие холестерин/фос-фолипиды (ХЛ/ФЛ) в печени при катаракте оставалось неизменным -0.4, а соотношение фосфа-тидилхолин/фосфатидилэтаноламин (ФХ/ФЭА) имело небольшую тенденцию к повышению - от 0.93 в норме до 1.07 при катаракте (за счет уменьшения ФЭА). В то же время коэффициент фос-фатидилхолин/сфингомиелин (ФХ/СФМ) снизился в 2.3 раза - с 4.13 в норме до 1.77 при катаракте.
Очевидно, что такое изменение приводит к увеличению жесткости мембраны, причем за счет роста содержания сфингомиелина.
Состав жирных кислот липидов печени сеголеток семги и изменения в нем при катаракте. Изучение жирнокислотного состава фосфолипидного состава при катаракте могут быть связаны с процессами, протекающими в митохондриях, - области энзимного комплекса окисления жирных кислот.
Главная особенность липидов рыб - это высокая степень их ненасыщенности, доходящая у некоторых "жирных" видов, например в теле молоди лосося, до 73.3% (Saddler et al., 1966; Болгова, 1978; Сидоров, 1983). Спектр жирных кислот печени здоровой (контрольной) рыбы по уровню
ненасыщенности составлял 59.6% от суммы липидов. На долю насыщенных жирных кислот приходилось 39.0%.
При сравнительном исследовании катарак-тальной рыбы в составе жирных кислот печени были обнаружены значительные отличия от нормы. При этом оказалось, что характеристики нормы (т.е. семги без видимых признаков катаракты) практически совпадали с показателями больной рыбы (табл. 2). Следовательно, особенности метаболизма у сеголеток, относящихся к норме, представляли собой промежуточное, а возможно, даже критическое звено
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.