Текст произведения
(PDF):
Читать
Скачать
Введение Кровь всех биологических объектов, в том числе и рыб, является устойчивой гомеостатической системой с достаточно узким коридором физиологической нормы, но по некоторым изменениям этих норм можно проследить процессы, отражающие состояние всего организма. Белкам сыворотки крови принадлежат почти все функции: они поддерживают рН крови, осмотическое давление, уровень каротиноидов в крови, образование комплексов с углеводами, липидами и другими веществами, играют важную роль в образовании иммунитета. Количество нейтральных жиров в сыворотке крови у животных увеличивается при кормлении их рационом, обогащенным жирами или легкодоступными углеводами, которые активизируют липогенез печени. Система крови у рыб специфична. Физико-химические свойства крови изменяются в широких пределах. По данным [1], для рыб характерен клеточный полиморфизм. С помощью крови у рыб к органам и тканям доставляются гормоны и биологические активные вещества от желез внутренней секреции. Как утверждает В. А. Аминева, состав крови регулирует нервную и гормональную деятельность [2]. В среднем кровь рыб составляет 4 % от массы тела, имеет маслянистую консистенцию ярко-красного цвета, солоноватый вкус, специфический запах рыбьего жира, pН крови рыб равен 7,5 [3]. В связи с особенностями среды обитания, образа жизни морфологическая и биохимическая характеристики крови у разных видов рыб различаются и изменяются в зависимости от сезона года, условий содержания, возраста, пола, состояния рыбы [4]. Состав липидов пищи является одним из факторов, от которого зависит липидный состав тканей организма рыб, вкус и сроки хранения рыбной продукции. Это обусловлено тем, что высоконенасыщенные жирные кислоты способны легко окисляться и прогоркать, что делает продукты токсичными. Потребность карпа в жирах точно не установлена. По обобщенным данным разных авторов, карп без видимых вредных последствий может переносить до 40 % доброкачественного жира в корме, при нижней границе 3-2,5 %. При содержании липидов в комбикормах менее 2,5 % нарушается нормальный ход обменных процессов, что приводит в организме рыб к снижению эффективности использования белков и комбикорма в целом [5-7]. Недостаток жира и жирных кислот, нарушение их соотношения в кормах приводит к задержке роста, нарушениям обменных процессов, снижению перевариваемости и эффективности использования питательных веществ кормов, продуктивности и качества получаемой продукции [8]. Для обоснования адаптационных возможностей организма карпа и оценки условий выращивания и кормления большое значение имеет исследование жирнокислотного состава крови рыб. Известно, что основными признаками дефицита незаменимых жирных кислот являются замедление роста, снижение аппетита, заболевания кожи и плавников, выражающиеся в нарушении их пигментации и последующем некрозе, нарушение липидного обмена, которое проявляется в повышенном отложении жира в печени и на внутренних органах, в снижении иммунной защиты, восприимчивости к инфекциям и нарушении воспроизводительных функций рыбы. Целью исследований являлось изучение влияния сезонных изменений температуры воды на жирнокислотный состав крови карпа парской породы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - изучить жиронокислотный состав крови карпа массой 270-280 г в летний период; - изучить жирнокислотный состав крови карпа массой 430-450 г перед зимовкой; - изучить жирнокислотный состав крови карпа живой массой 650-670 г, выловленного в середине осени; - изучить влияние сезонности на жирнокислотный состав карпа парской породы. В своих исследованиях мы попытались выявить уровень сезонного влияния на жирнокислотный состав крови товарного карпа. Материал и методы исследований Для проведения исследований карп был выловлен из водоема рыбхоза «Левжинский» Рузаевского района Республики Мордовия. Жирнокислотный состав крови определяли в лаборатории биологического факультета Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева. Взятие крови для исследования проводилось в начале эксперимента (1 июня) при массе рыбы 270-280 г., через 60 дней (1 августа) при массе рыбы 430-450 г, и еще раз через 60 дней в конце эксперимента (1 октября) при массе рыбы 650-670 г. Кровь брали у голодной рыбы, выдержанной в хорошо аэрируемой воде в течение 10 минут после отлова, из хвостовой вены пастеровской пипеткой. Экстракцию липидов из крови проводили по методу Блайя-Дайера. Навеску крови брали 2,5 мл, фиксировали в жидком азоте и гомогенизировали в 3 мл смеси хлороформ - метанол - вода (1:2:0,8 по объему). Метилирование проводили по методу Моррисона и Смита. Силикагель, содержащий индивидуальные фосфолипиды, соскребали в пробирку со шлифом, заливали 4 мл смеси хлороформ - метанол (2:1). Элюирование проводилось при постоянном перемешивании на магнитной мешалке (12 ч). Супернатант сливали в пробирку со шлифом. Растворитель выпаривали и к сухому остатку липидов приливали 3 мл метанола, 50 мкл трехфтористого бора в метаноле и 10 мкл маргариновой кислоты. Пробирки плотно закрывали и помещали в термостат с температурой 64 °С на 1 ч. Затем пробы охлаждали, в каждую пробирку добавляли 1,5 мл воды, 2 мл гексана и 1,5 мл соляной кислоты. Пробирки закрывали, энергично встряхивали в течение 3-х минут и центрифугировали при 3 000 об/мин в течение 5 минут. Верхнюю фазу, содержащую метиловые эфиры, отбирали и выпаривали в канюле током азота. Метиловые эфиры растворяли в 10 мкл гексана. Разделение метиловых эфиров жирных кислот проводили на газовом хроматографе с капиллярной колонкой HP-FFAP 50 m 0,32 mm 0,5 pm (США). Использовали программный комплекс «Хроматэк Аналитик», предназначенный для управления, сбора и обработки хроматографической информации компьютером. Скорости пропускания газа устанавливали следующие: водорода - 20 мл/мин; воздуха - 200 мл/мин. Давление азота было постоянным - 170 кПа. Температура испарителя составляла 200 °С, детектора - 250 °С, колонок - не выше 220 °С. При разделении смеси веществ применяли метод нелинейного программирования температур, т. е. программа включала несколько линейных участков с разной скоростью нагрева: Т0 = 145 ºС в течение 6 мин; V1 = 4 °С/мин; Т1 = 203 °С в течение 2 мин; V2 = 4 мин; Т2= 220 °С в течение 30 мин. Количественный анализ проводили методом внутреннего стандарта. Этот метод основан на добавлении известного количества определенного вещества, называемого внутренним стандартом, к анализируемым смесям. Для этого калибровали прибор с использованием смеси с известным содержанием анализируемых веществ и внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта использовали маргариновую кислоту. Результаты исследования и их обсуждение Жирнокислотный состав крови карпа представлен 21 жирными кислотами, из которых на насыщенные кислоты приходится в среднем 26,3 %, на ненасыщенные - 73,5 %. Процентное соотношение жирных кислот в течение периода наблюдений изменялось. Так, максимальная концентрация ненасыщенных жирных кислот наблюдалась в июне при стабильном температурном режиме в прудах - 31,62 %, а концентрация насыщенных составляла 41,8 % (табл.). Жирнокислотный состав крови карпа Кислота Концентрация кислот, мг/мл Июнь Август Октябрь ФС* ФХ** ФЭА*** ФС ФХ ФЭА ФС ФХ ФЭА Насыщенные жирные кислоты Бутановая (С4:0) 0,04 0,03 0,03 0,56 0,50 0,04 0,02 0,03 0,04 Додекановая (C12:0) - 0,04 0,32 0,11 0,01 0,28 - 0,61 0,10 Тридекановая (C13:0) 0,30 0,01 0,18 0,74 0,17 0,28 0,33 0,22 0,09 Миристиновая (C14:0) 0,20 0,04 0,52 2,25 0,25 0,50 3,80 0,22 0,08 Пентадекановая(C15:0) 1,16 1,70 1,90 2,32 1,50 1,79 0,18 1,21 0,93 Пальмитиновая (C16:0) 0,38 0,40 0,31 0,84 - - 0,55 0,27 - Стеариновая (C18:0) 0,21 0,38 0,20 0,24 0,37 0,21 0,22 0,23 0,19 Бегеновая (C22:0) - - - 0,49 - - 3,43 - - Ненасыщенные жирные кислоты Миристолеиновая (C14:1) 0,13 0,23 0,22 - 0,22 0,23 4,51 0,10 0,28 Цис-10-пентадекановая (C15:1) 5,98 0,12 28,43 0,15 8,14 26,1 6,43 11,91 14,35 Пальмитолеиновая (C16:1) 0,88 0,59 0,85 0,87 0,58 0,88 0,46 0,38 0,40 Цис-10- гексадекановая (C16:1ώ7) 0,16 0,28 0,27 0,22 0,27 0,23 0,23 0,17 0,32 Линолевая (C18:2ω6) 0,11 0,97 0,71 0,78 0,84 0,73 1,34 0,67 0,70 Линолелаидиновая (C18:2n6t) - - 0,84 - 0,76 0,73 - 0,39 0,44 Олеиновая (C18:1ω9) - - 0,30 - - - - 0,17 - Элаидиновая (C18:1n9t) 0,21 - - 0,23 - 0,33 0,15 - 0,12 Линоленовая (C18:3n6) - 0,73 - - 0,54 - 0,80 0,31 - Цис-11;14-эйкозадиеновая (C20:2) - 0,42 - - 0,36 - - - - Арахидоновая (C20:4ώ6) 0,52 0,28 - 0,61 - - - 0,28 - Цис-8;11;14-эйкозатриеновая (C20:3n6) - - - - - - - 0,13 - * ФС - фосфатидилсерин; **ФХ - фосфатидилхолин; ***ФЭА - фосфатидилэтаноламин. Ненасыщенные жирные кислоты представлены главным образом мононенасыщенными: миристолеиновой, пальмитолеиновой, цис-10-пентадекановой, линолелаидиновой, элаидиновой, цис-8-, 11-, 14-эйкозатриеновой кислотами. Ненасыщенными жирными кислотами, характеризующимися биологической активностью, являются линолевая и арахидоновая, входящие в состав Омега-6 жирных кислот. Содержание ненасыщенных жирных кислот улучшает текучесть крови, способствует восстановлению ДНК, а также усиливает доставку питательных веществ ко внутренним органам. Среднее содержание в крови карпа мононенасыщенных кислот составляло 12,07 %, на долю полиненасыщенных приходилось 1,37 %. Из группы мононенасыщенных кислот главенствующее место занимает цис-10-пента-декановая кислота (С15:1): ее концентрация в фосфатидилэтаноламине наивысшая в июне (28,43 мг/мл), в августе она уменьшается на 10,8 %, а осенью (в октябре) - почти в 2 раза. На втором месте по концентрации находится пальмитолеиновая кислота, уровень которой также снижается с 0,88-0,85 мг/мл в июне до 0,46-0,40 мг/мл (в два раза) в октябре. В фосфолипидах крови карпа из мононенасыщенных кислот наименьшая концентрация отмечена по олеиновой кислоте: 0,30-0,17 мг/мл. Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) - кислоты с 2-6 и более двойными связями, входящие в состав полярных липидов - фосфолипидов, они являются составной частью клеточных мембран. Полиненасыщенные жирные кислоты играют важную роль в репродуктивных процессах рыб, являются основными донаторами энергии на разных стадиях развития. С возрастом количество фосфолипидов уменьшается. При этом количество ПНЖК по отношению к насыщенным и мононасыщенным снижается. Важной особенностью ПНЖК является способность быстро реагировать на изменяющиеся условия и участвовать в перестройке биомембран. Жирные кислоты, находясь в составе фосфолипидов, обеспечивают им соответствующую проницаемость и пластичность при разных условиях среды. Хорошо известна связь ПНЖК с температурой воды. При низких температурах «жидкостность» липидной фазы мембран увеличивается за счет повышения уровня моноеновых и полиеновых кислот, и наоборот, при высоких температурах текучесть жиров снижается путем уменьшения количества двойных связей и нарастания насыщенности жира. Из полиненасыщенных кислот в крови карпа по концентрации на первом месте стоит линолевая кислота (в среднем 0,7-0,8 мг/мл). В фосфатидилсерине наблюдается увеличение линолевой кислоты с 0,11 мг/мл в июне в 7 раз к августу (0,78) и в 12 раз к октябрю (1,34 мг/мл). Также произошло увеличение концентрации линоленовой кислоты: с 0,54 мг/мл в августе до 0,80 мг/мл (или на 40 %) в октябре (рис. 1). Рис. 1. Сезонные изменения концентраций ненасыщенных кислот Из группы насыщенных кислот большое количество (3,8 мг/мл в октябре) составляет миристиновая кислота, концентрация которой увеличивается с 0,20 мг/мл в июне до 2,25 мг/мл в августе (в 11,2 раза), а в октябре - в 19 раз по отношению к концентрации в июне. Второе по величине место занимает бегеновая кислота, которая в июне наблюдалась в крови в следовых количествах, в августе имела концентрацию 0,49 мг/мл, а в октябре ее концентрация возросла в 7 раз и составила 3,43 мг/мл. На третьем месте находится пентадекановая кислота, обнаруженная во всех фосфолипидах в значительных количествах. Наибольшее ее количество (2,32 мг/мл) отмечено в фосфатидилсерине в августе. В наименьшем количестве из насыщенных кислот в крови карпа представлена бутановая кислота: в среднем за весь период эксперимента концентрация была на уровне 0,03-0,04 мг/мл и увеличивалась только в августе (до 0,5-0,56 мг/мл). Также следует отметить, что концентрация додекановой кислоты была максимальной в фосфатидилхолине рыбы в октябре (0,61 мг/мл), минимальной - в августе 0,01 мг/мл. (рис. 2). Рис. 2. Сезонные изменения насыщенных кислот Долгое время жир в питании рыб оценивали только с энергетической точки зрения. В дальнейшем выяснилось, что биологическая ценность жира зависит от присутствия незаменимых (эссенциальных) ПНЖК. Основной особенностью липидов водных организмов является их высокая степень насыщенности. Входя в состав фосфолипидов, которые вместе с белками являются основой клеточных оболочек, ненасыщенные жирные кислоты обеспечивают текучесть жиров, повышают проницаемость мембран клеток. Определенную роль у гидробионтов, особенно пресноводных, играет линоленовая кислота, которая частично преобразовывается в арахидоновую. Выделяют морской и пресноводный тип жирнокислотного состава. Для обитателей моря характерны длинноцепочечные ПНЖК с 5 и 6 двойными связями семейства n-3 - эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты. Такой состав жиров обеспечивается не соленостью воды, а характером пищи. У пресноводных организмов преобладают ПНЖК с 18 атомами углерода и с 2-3 двойными связями, т. е. собственно линолевая и линоленовая кислоты [9]. Жирные кислоты типа n-3 и n-6 относятся к незаменимым факторам питания и должны обязательно присутствовать в пище. Для холодолюбивых рыб это преимущественно семейство линоленовой (n-3) кислоты и в меньшей степени линолевой (n-6). Полиненасыщенные жирные кислоты n-6 ряда являются предшественниками физиологически активных эндогормонов - эйкозаноидов (простагландинов, лейкотриенов, тромбоксанов), регулирующих процессы размножения, роста, иммунитета, углеводного обмена. Полиненасыщенные жирные кислоты n-3 ряда служат физиологическими активаторами сердечно-сосудистой системы. Дисбаланс в соотношении незаменимых жирных кислот, безусловно, является одной из главных причин снижения скорости роста молоди, ухудшения физиологического состояния, жизнестойкости, адаптационных возможностей [10]. У всех водных организмов, обитающих в различных условиях среды, отмечается структурное единство ненасыщенных жирных кислот. Определяющим фактором является температура среды. У всех организмов с изменением температуры меняется степень ненасыщенности жирных кислот. При увеличении или снижении степени ненасыщенности жирнокислотных радикалов, которые входят в состав мембранных липидов, происходит адаптация организма к изменению температуры среды, позволяющая им существовать в пределах ареала. Корреляция между температурой среды и жирнокислотным составом выражается в увеличении ненасыщенности липидов при более низких температурах. К примеру, для теплолюбивых рыб большую роль играют как n-3 (линоленовая), так и n-6 (линолевая) жирные кислоты. При их дефиците карпы плохо приспосабливаются к понижению температуры воды [11]. Карпы, получавшие при температуре 25 °С корма с недостатком линоленовой кислоты, не могли образовывать необходимое количество докозагексаеновой кислоты при снижении температуры до 5 °С. Известно, что зимовка является одной из проблем выращивания карповых в прудовом рыбоводстве. В течение зимы часто происходит массовая гибель рыб. Недостаток в летнем питании ПНЖК делает рыб слабыми перед зимними холодами, несмотря на высокое содержание общего жира в теле. Рыбы, получавшие летом фосфатиды, которые повысили ненасыщенность их жиров, более выносливы в условиях зимних температур. Из полученных данных следует, что липиды исследованного вида рыбы имеют довольно значительный разброс по содержанию жирных кислот в зависимости от сезона вылова. Выводы В зависимости от сезона (с июня по октябрь) в крови карповых рыб происходят изменения жирнокислотного состава в широких пределах. В начале лета в фосфатидилсерине значительную долю (66,54 %) составляли мононенасыщенные кислоты, тогда как в фосфатидилхолине они имели наименьший процент (17,47 %) от общего количества кислот, но к осеннему сезону они резко увеличили процентное содержание (до 71,7 % от общего количества жирных кислот). Группа насыщенных кислот имела превосходство в фосфатидилсерине в начале лета (68,76 %) и наименьшей процент (18,25 %) в фосфатидилхолине. Из группы полиненасыщенных жирных кислот в фосфатидилсерине наименьшее значение (5,7 % от всех жирных кислот) отмечено в крови карповых рыб в начале лета и наивысшее (21,02 %) - в осенний период. В заключение можно сказать, что к зимнему сезону в крови карповых рыб происходит снижение насыщенных и увеличение доли ненасыщенных и количества полиненасыщенных (в частности, линолевой и линоленовой) кислот, как наиболее значимых и важных для адаптации рыбы в зимний период. Кроме того, дефицит и дисбаланс незаменимых жирных кислот приводят к многочисленным нарушениям обмена веществ у рыб, вызывая патологию внутренних органов, снижение сопротивляемости организма к негативным воздействиям среды.