CC BY
60
УДК 597.553.2:591.132
Т. С. Ершова, И. В. Волкова Астраханский государственный технический университет
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ У ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ЛОСОСЕВЫХ РЫБ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО БАССЕЙНА
Несмотря на то, что изучение ферментативной активности пищеварительного тракта рыб имеет более чем столетнюю историю [1], интерес к ферментным системам, обеспечивающим гидролиз субстратов белковой и углеводной природы, не ослабевает [2-5]. Это связано с тем, что белки и углеводы, как компоненты пищи, в значительной мере способны определять темпы роста и продуктивность популяций животных, в частности рыб. Исследования ферментов пищеварительного тракта ценных в хозяйственном отношении рыб, таких как лососевые, привлекают все большее внимание в связи с их использованием в аквакультуре и со стремлением применять оптимальные кормовые смеси. При этом большое значение имеет изучение процесса выделения пищеварительных ферментов, их активности в процессе пищеварения. Данные о характере адаптированности пищеварительной системы к качеству кормов позволяют контролировать эффективность их применения при индустриальном выращивании рыб.
Кроме того, знание закономерностей гидролиза белковых и углеводных составляющих рациона важно не только для оценки эффективности питания, но и для понимания эволюционных и экологических аспектов физиологии пищеварения у рыб. Исследование изменения уровня активности пищеварительных ферментов, осуществляющих гидролиз углеводных и белковых компонентов пищи у производителей некоторых видов лососевых рыб, дает возможность судить о пищевых потребностях организма в разные периоды онтогенеза (в частности, в период нереста) и выявить реакции пищеварительной функции в ответ на эти процессы, что, в свою очередь, позволяет рационально использовать компоненты корма при составлении искусственных кормов.
На основании вышесказанного целью работы являлось изучение активности пищеварительных ферментов, расщепляющих углеводные и белковые составляющие пищи, у производителей стальноголового лосося Salmo gairdneri Rich. и черноморской кумжи Salmo trutta labrax Pallas.
Материал и методы
Исследования проводились на базе Адлерского производственноэкспериментального рыбоводного лососевого завода. Производители содержались в бассейнах КМ-2 на искусственном корме датской фирмы «Ecolme». Кормление производили два раза в сутки (в 9.00 и 17.00). Общую амилолитическую активность определяли методом Нельсона в модификации А. М. Уголева и Н. Н. Иезуитовой [6]. Активность а-амилазы -
методом Смитч и Роя в модификации А. М. Уголева [7]. Общую протео-литическую активность определяли модифицированным методом Лоури [8]. Полученные результаты подвергали статистическому анализу [9].
Результаты и обсуждение
На рис. 1 показаны результаты изменения общей амилолитической активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта у лососевых рыб с 2-х до 5-ти лет. При исследовании общей амилолитической активности стальноголового лосося было установлено, что у двухлетних особей исследуемый показатель достигал максимального значения и составлял
0,29 ± 0,03 мкмоль/(г-мин). В возрасте 3-х лет уровень суммарной карбо-гидразной активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта данного вида был почти в 1,5 раза меньше, чем у двухгодовалых особей (0,2 ± 0,01 мкмоль/(г-мин)), а в возрасте 4-х лет - в 1,7 раза (0,17 ± 0,01 мкмоль/(г-мин)). Следует отметить, что минимальные значения были отмечены у четырехгодовиков (0,13 ± 0,04 мкмоль/(г-мин)). В возрасте 4-х и 5-ти лет статистически значимых различий в уровне общей амилолити-ческой активности не отмечено.
2 года 3 года 4 года 5 лет
| |- стальноголовый лосось Щ- черноморская кумжа
Рис. 1. Динамика общей амилолитической активности в пищеварительном тракте лососевых рыб: по горизонтали - возраст рыб, по вертикали - активность фермента, мкмоль/(г-мин)
Максимальное значение общей амилолитической активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта черноморской кумжи было отмечено также на втором году жизни (0,36 ± 0,01 мкмоль/(г-мин)). У трех-годовиков скорость гидролиза углеводных компонентов пищи была ниже, чем у двухгодовиков в 1,4 раза (0,24 ± 0,01 мкмоль/(г-мин)). У четырехго-довиков черноморской кумжи уровень суммарной карбогидразной активности продолжал снижаться и достигал уровня 0,19 ± 0,03 мкмоль/(г-мин). В возрасте 5-ти лет активность исследуемого фермента была минимальной (0,16 ± 0,02 мкмоль/(г-мин)).
Сопоставляя активность комплекса карбогидраз в слизистой оболочке пищеварительного тракта у особей изучаемых видов лососевых рыб, можно отметить, что скорость гидролиза углеводных компонентов пищи в слизистой оболочке пищеварительного тракта у черноморской кумжи на протяжении всего исследуемого периода выше, чем у стальноголового лосося, что обусловлено видовыми особенностями.
У обоих видов лососевых на протяжении изучаемого периода отмечена тенденция к снижению общей амилолитической активности.
По-видимому, это связано с тем, что рыбы были взяты в нерестовый период, а количество потребляемой пищи в этот промежуток жизни невелико, что также сопровождается падением активности ферментов. Схожие результаты в отношении других видов рыб были получены Г. Г. Веруашвили,
Н. Г. Гогиберидзе и А. Г. Замбахидзе [10].
На рис. 2 представлены данные, характеризующие динамику а-ами-лазной активности в слизистой пищеварительного тракта взрослых рыб в возрасте с 2-х до 5-ти лет. Установлено, что у стальноголового лосося в возрасте 2-х лет активность а-амилазы была максимальной (0,15 ± 0,006 мг/(г-мин)). В возрасте 3-х лет у особей описываемого вида происходило снижение скорости гидролиза углеводных компонентов пищи до отметки 0,13 ± 0,01 мг/(г-мин). У четырехгодовиков уровень активности а-амилазы был в 1,2 раза ниже по сравнению с возрастом 3 года (0,11 ± 0,005 мг/(г-мин)). На заключительном этапе исследованного периода жизни (в возрасте 5-ти лет) активность панкреатического фермента в слизистой оболочке пищеварительного тракта стальноголового лосося достоверно не отличалась от скорости гидролиза углеводной части пищи а-амилазой у особей стальноголового лосося четырехлетнего возраста (0,1 ± 0,01 мг/(г-мин)).
0,18 0,160,140,120,10,080,060,040,0202 года 3 года 4 года 5 лет
| | - стальноголовый лосось Щ - черноморская кумжа
Рис. 2. Динамика активности а-амилазы в пищеварительном тракте лососевых рыб: по горизонтали - возраст рыб, по вертикали -активность фермента, мг/(г-мин)
Тенденция к изменению уровня активности а-амилазы у черноморского лосося схожа с таковой у стальноголового лосося. Так, максимальная активность фермента приходилась на начало изучаемого периода (2 года) и составляла 0,18 ± 0,04 мг/(г-мин). Различия в значениях активности а-амилазы у двух- и трехгодовиков носили недостоверный характер. У рыб, достигших четырехлетнего возраста, скорость гидролиза углеводных компонентов пищи а-амилазой снизилась в 1,3 раза по сравнению со значением в возрасте 3 года (0,12 ± 0,008 мг/(г-мин)), в возрасте 5-ти лет активность изучаемого фермента была на том же уровне (0,12 ± 0,01 мг/(г-мин)).
На основании результатов исследования следует отметить, что в слизистой оболочке пищеварительного тракта обоих видов лососевых рыб на протяжении изучаемого периода была отмечена тенденция к снижению уровня панкреатического фермента а-амилазы, однако активность фермента у черноморской кумжи была несколько выше.
Анализ изменения активности а-амилазы, адсорбированной на слизистой оболочке у разновозрастных групп лососевых рыб, позволяет утверждать, что тенденции к изменению исследуемого показателя на протяжении периода наблюдений аналогичны таковым, выявленным для комплекса карбогидраз: наблюдалось падение уровня а-амилазной активности с возрастом.
Столь низкие показатели активности а-амилазы можно объяснить незначительным количеством углеводных компонентов пищи в комбикорме, потребляемом рыбами на лососевом заводе, а также их состоянием (нерестовый период). Еще Н. С. Бузинова [11] в отношении растительноядных рыб отмечала, что присутствие в слизистой оболочке пищеварительного тракта рыб того или иного количества амилазы находится в зависимости от качества пищи.
Следует отметить, что у черноморской кумжи по сравнению со стальноголовым лососем был отмечен более высокий уровень а-амилазной активности. Анализ изменения активности а-амилазы, адсорбированной на слизистой оболочке у разновозрастных групп обоих видов лососевых рыб, позволяет утверждать, что тенденции к изменению исследуемого показателя на протяжении изучаемого периода наблюдений аналогичны таковым, выявленным для комплекса карбогидраз: с возрастом как у стальноголового лосося, так и у черноморской кумжи активность панкреатической а-амилазы уменьшается.
Данные по динамике общей протеолитической активности черноморской кумжи и стальноголового лосося с 2-х до 5-ти лет представлены на рис. 3.
Исследования изменения скорости гидролиза белковых компонентов пищи у стальноголового лосося в онтогенезе показали, что общая протеоли-тическая активность (рН 7,4) в слизистой оболочке пищеварительного тракта в возрасте 2-х лет составляла 15,56 ± 0,22 мкмоль/(г-мин), тогда как у трехго-довиков наблюдалось незначительное снижение скорости гидролиза белковых компонентов корма (14,88 ± 0,49 мкмоль/(г-мин)). Падение изучаемого показателя наблюдалось и в возрасте 4-х лет (13,31 ± 0,68 мкмоль/(г-мин)). У четырех- и пятилетнего стальноголового лосося достоверных различий
в уровнях общей протеолитической активности не наблюдалось (13,38 ± 0,51 мкмоль/(гмин)).
2 года 3 года 4 года 5 лет
| |- стальноголовый лосось Ц - черноморская кумжа
Рис. 3. Динамика общей протеолитической активности в пищеварительном тракте лососевых рыб: по горизонтали - возраст рыб, по вертикали - активность фермента, мкмоль/(г*мин)
Как видно из полученных данных, у черноморской кумжи максимальное значение общей протеолитической активности наблюдалось в возрасте 2-х лет (12,98 ± 0,31 мкмоль/(г-мин)). Через год, в возрасте 3-х лет, было отмечено достоверное снижение скорости гидролиза белковой составляющей корма до значения 12,17 ± 0,22 мкмоль/(г-мин). Четвертый год жизни характеризовался дальнейшим снижением скорости гидролиза белковых компонентов корма (11,44 ± 0,35 мкмоль/(г-мин)). Достоверных различий в уровне общей протеолитической активности слизистой оболочки пищеварительного тракта черноморского лосося в возрасте 4-х и 5-ти лет не отмечено.
Максимальные значения общей протеолитической активности (рН 7,4) у обоих видов лососевых рыб были отмечены в возрасте 2-х лет, причем скорость гидролиза белковых компонентов корма была достоверно выше у стальноголового лосося по сравнению с черноморской кумжей. В течение последующих трех лет у изучаемых видов лососевых рыб наблюдалось снижение уровня общей протеолитической активности.
Заключение
У исследованных нами видов лососевых рыб была отмечена тенденция к снижению ферментативной активности (общая протеолитическая, общая амилолитическая и а-амилазная активность) в слизистой оболочке пищеварительного тракта с увеличением размера и возраста изученных рыб.
По нашему мнению, наблюдаемое уменьшение уровня активности всех исследуемых ферментов на протяжении изучаемого периода может быть связано с тем, что с возрастом рыб количество потребляемой пищи на единицу массы снижается, что в большинстве случаев сопровождается уменьшением ферментативной активности. Подобную тенденцию отмечала В. В. Кузьмина [12] в отношении других видов рыб. Кроме того, рассмотренная картина может быть объяснена взаимообусловленным комплексом адаптивных перестроек организма лососевых рыб, связанных с необходимостью подготовки особей к нересту и понижением пищеварительной функции.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Fick A., Murisier. Uber das MagenfermentKaltblutiger Tiere // Wurzl. Verch. Phi-siol. Med. Ges. N. F. - 1873. - Bd. 4.
2. Кузьмина В. В. Мембранное пищеварение круглоротых и рыб // Вопросы ихтиологии. - 1978. - Т. 18, вып. 4(3). - С. 684-696.
3. Кузьмина В. В., Гельман А. М. Особенности становления пищеварительной функции у рыб // Вопросы ихтиологии. - 1998. - Т. 38, № 1. - С. 113-122.
4. Кузьмина В. В. Физиология питания рыб. Новые факты и гипотезы // Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов: Материалы Междунар. конф. (6-9 сентября 2004 г., Петрозаводск). - Петрозаводск, 2004. - С. 76-77.
5. Phillips A. M. J. Nutrition, Digestion and energy utilization // Fish physiology. -
N.-Y. - London, 1969. - Vol. 1. - P. 391-432.
6. Уголев А. М., Иезуитова Н. Н. Определение активности инвертазы и других
дисахаридаз // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 192-196.
7. Уголев А. М. Определение амилолитической активности // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 187-192.
8. Алейникова Т. Л., Рубцова Г. В. Биохимия. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - М.: Высш. шк., 1988.
9. Лакин Г. Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990.
10. Веруашвили Г. Г., Гогиберидзе Н. Г., Замбахидзе А. Г. Некоторые черты биологии черноморской кумжи в реке Бзыбь // Тр. науч.-исслед. рыбохоз. станции Грузии. - 1968. - С. 51-61.
11. Бузинова Н. С. Пищеварительные ферменты у белого амура и белого толстолобика: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 1971. - 22 с.
12. Кузьмина В. В. Общие закономерности мембранного пищеварения у рыб и его адаптивные перестройки: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Л., 1986. - 39 с.
Получено 31.03.05
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF DIGESTIVE FUNCTIONS OF SALMONID FISH PRODUCERS OF THE AZOV-BLACK SEA BASINS
T. S. Ershova, I. V. Volkova
Activity level changes of digestive enzymes carrying out hydrolysis of carbohydrate and protein components of feed of sal-monid fish producers were investigated. It was established that there was direct connection between the food composition and enzymes activity. Tendency was observed for decreasing fermentative activity of salmonid fishes under investigation (general prote-olytical, general amilolytical and a-amylaze activities) in mucous membrane of digestive tract in terms of size and age increase. Amount of food, used for unit of mass decreases and in most cases it is accompanied by decrease of enzyme activity.
