CC BY
45
Труды ИБВВ РАН, вып. 78(81), 2017
Transactions of IBIW, issue 78(81), 2017
УДК: 574.522:597.08(28)
ИОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ У ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБ ПРИ СТРЕССЕ И БОЛЕЗНЯХ
Р. А. Запруднова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 п. БорокЯрославской обл. Некоузскийр-н rimma@ibiw.yaroslavl.ru
По собственным и литературным данным исследованы общие закономерности динамики концентрации ионов натрия в плазме крови и калия в мышцах у разных видов рыб при патогенезе различных заболеваний и выявлена зависимость ответной реакции от степени развития болезни (или количества неблагоприятного воздействия). По динамике концентрации ионов натрия, калия и кальция в плазме крови и мышцах, а также обмену ионов между организмом и водой изучено состояние системы водно-солевого равновесия у рыб при стрессе с летальным исходом (остром, подостром и хроническом), проанализированы возможные причины гибели рыб, связанные с изменением ионных показателей. Обсуждается роль ионов в механизмах феноптоза, предложен гипотетический механизм развития склероза с участием ионов натрия. Описаны способы сохранения жизни рыб в различных стрессовых условиях с использованием ионных препаратов.
Ключевые слова: рыбы, стресс, ионы, болезни адаптации, феноптоз.
ВВЕДЕНИЕ
При любой болезни помимо специфических изменений, характерных для каждого конкретного заболевания, в организме наблюдаются общие, неспецифические. Известны также болезни адаптации или плюрокаузаль-ные (многопричинные), где стресс выступает в качестве главного этиологического фактора [Селье, 1970, 1972, 1979 (Бе1'е, 1970, 1972, 1979); Меерсон, 1986 (Меегеоп, 1986)]. Болезни адаптации, в свою очередь, составляют значительную часть незаразных болезней рыб. Однако на настоящий момент разрозненная и немногочисленная литературная информация не позволяет составить представление об общих механизмах адаптации в системе водно-
солевого равновесия у рыб при заболеваниях разной природы и интенсивности, а публикации по стрессу касаются в основном острых, обратимых его форм, практически не изучены предгибельные фазы стресса. Поэтому задачами настоящей работы стали: 1) исследование общих закономерностей динамики концентрации катионов в тканях пресноводных рыб при различных болезнях в ходе нарастания патологии; 2) изучение состояние системы водно-солевого равновесия (по изменению содержания ионов в тканях и ионному обмену между организмом и водой) у рыб при различных формах патологического стресса: остром, по-достром, хроническом с летальным исходом.
ДИНАМИКА КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ В ТКАНЯХ БОЛЬНЫХ РЫБ
На рис. 1 показаны изменения концентрации ионов натрия в плазме крови и калия в мышечной ткани у разных видов пресноводных рыб в ходе патогенеза миопатии, а также некоторых заразных болезней (аэромоноза, ихтиофтириоза, лигуллоидоза, сапролегниоза). В работе использовались собственные и литературные данные. Собственные исследования проводили на половозрелом и близком к поло-возрелости леще (Abramis brama) Рыбинского и Куйбышевского водохранилищ и половозрелой плотве (Rutilus rutilus) Рыбинского водохранилища. Методы взятия, обработки и анализа проб тканей на ионный состав описаны ранее [Мартемьянов, Запруднова, 1982 (Martem'yanov, Zaprudnova, 1982)]. В состоянии предболезни, или в самую начальную фазу заболеваний разной этиологии концентрация натрия в плазме крови и калия в мышцах повышалась. Примерно в середине патогенеза содержание ионов в тканях больных рыб практически не отличалось от такового у здоровых,
за исключением ряда случаев, когда наблюдался более низкий уровень калия в мышцах. На последних стадиях заболеваний регистрировали устойчивую гипонатриемию и снижение содержания калия в мышцах.
В клетке доминирующим ионом является калий, а снаружи клетки - натрий. Поэтому можно заключить, что в начальный период болезни (независимо от ее этиологии) изменения ионных показателей направлены в сторону повышения концентрационных градиентов на мембране клеток (гиперкомпенсация), а на поздних стадиях заболевания - в сторону снижения (редукция).
Такие же закономерности в отклонении ионных параметров наблюдали при нарастании силы и/или продолжительности стрессоров различной природы [Запруднова, 2003, 2012, 2017 (2аргиапоуа 2003, 2012, 2017)], т.е. характер ответной реакции на болезнь в системе водно-солевого равновесия определялся
количеством (силой, продолжительностью) действия ее как неблагоприятного фактора. Содержание натрия во внутренней среде организма является показателем уровня энергетики организма, т.к. натриевый потенциал является основной энергетической валютой на наружной мембране животных клеток (Скулачев, 1989 (Skulachev,1989); Наточин, 2002 (^Ш^т, 2002)], а по содержанию калия в мышцах можно судить об уровне анаболических и катаболических процессов в клетках [Мелехов, Анев, 1992 (Melekhov, Anev, 1992)]. Таким образом, в начальный период болезни (т.е. в ответ на несильный непродолжительный стрессор) включается активная защитная реакция организма: происходит повышение энергетики организма, усиливаются анаболические процессы и увеличивается общая, неспецифическая устойчивость организма, а в конце болезни (т.е. под действием сильного и/или продолжительного стрессора) преобладает пассивная защитная реакция, которая сопровождается снижением энергетики, усилением катаболических процессов и уменьше-
нием устойчивости организма. Переход от активной защитной реакции к пассивной (от гиперкомпенсации к редукции) осуществляется через промежуточную фазу - ареактивно-сти. Активная защитная реакция обеспечивает прогрессивное развитие организма, а пассивная - сохранение жизни в экстремальных условиях [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)]. Эти две реакции (или стратегии адаптации) могут быть обозначены также, соответственно, как физиологический и патологический стресс [Аршавский, 1982 (Arshavskii, 1982)] или эустресс и дистресс [Селье, 1979 (Sel'e, 1979)]. Состояние организма высших позвоночных (главным образом, человека), возникающие под влиянием несильных непродолжительных раздражителей наиболее подробно изучено ростовскими физиологами [Гаркави и др., 1998 (Garkavi et 1998)]. Ими выделены реакции тренировки (в ответ на слабые воздействия), а также спокойной и повышенной активации (на раздражители средней силы). Однако авторы не исследовали динамику ионных показателей.
Рис. 1. Концентрация натрия в плазме крови (А) и калия в мышцах (Б) у больных рыб в % к норме. 0-IV - стадии развития болезней. 1 - ихтиофтириоз (лещ [собственные данные]); карп, [Hines, Spira, 1974; Лиманский и др., 1984]), 2 - аэромоноз (карп [Яржомбек и др., 1984]), 3 - сапролегниоз (лещ, плотва [собственные данные]; карп, [Грищенко, 1985]), 4 - лигуллоидоз (лещ [собственные данные]), 5 - миопатия (русский осетр [Кузьмина, 1990, 1997а, б; Наточин и др., 1995]). Горизонтальная линия - норма (здоровые рыбы).
Fig. 1. The sodium concentration in blood plasma (A) and potassium in the muscles (Б) in sick fish in % to the norm. 0-IV stages of disease development. 1 - ichthyopthiriasis (bream [own data]; carp [Hines, Spira, 1974; Limanskii et al.,
1984]), 2. aeromonas (carp [Jarzombek et al., 1984]), 3 - saprolegnioz (bream, roach [own data]; carp, [Grishenko,
1985]), 4 - ligulloidoz (bream [own data]), 5 - myopathy (Russian sturgeon [Kuzmina, 1990, 1997a, b; Natochin et al., 1995]). The horizontal line is the norm (healthy fish)
ИЗМЕНЕНИЯ В СИСТЕМЕ ВОДНО-СОЛЕВОГО РАВНОВЕСИЯ У РЫБ ПРИ СТРЕССЕ С ЛЕТАЛЬНЫМ ИСХОДОМ
В работе представлен новый оригинальный материал в сочетании с анализом и обобщением результатов прежних исследований. В качестве основного объекта для опытов выбран взрослый лещ (Abramis brama) Рыбинского водохранилища, изучали также щуку (Esox lucius), плотву (Rutilus rutilus) Рыбинского водохранилища и искусственно разводимого на экспериментальной прудовой базе карася серебряного (Carassius auratus). Острый стресс с летальным исходом (продолжительностью 5-96 ч) вызывали стрессорами чрезмерной силы (абиотическими факторами в летальных дозах): содержанием рыб в ограниченном объеме грунтовой (крановой) воды со снижающимся содержанием кислорода до 2.53 мг/л (рис. 2, столбики 1), переносом рыб за пределы температурной толерантности, комплексным действием нескольких факторов в предлетальных дозах: температуры, кислорода, адреналина, солености, ограниченного объема воды, приводящего к иммобилизации, а также механических раздражителей [Запруд-
нова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)]. По-дострый стресс с летальным исходом продолжительностью от 5 до 20 дней (главным образом, до 2 недель) вызывали достаточно сильными стрессорами, к которым рыба не могла приспособиться: содержанием рыб в маленьких аквариумах (соотношение массы тела и воды 1:10, грунтовая вода), с концентрацией кислорода в воде 5 мг/л и повышающимся содержанием ионов аммония до 80 мг/л (рис. 2, столбики 2), содержанием рыб в садках, посттравматическими эффектами продолжительного траления и длительного пребывания в сетях, а также жестких условий транспортировки в лабораторию [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)]. Хронический стресс с летальным исходом (продолжительностью 1-4 месяца) вызывался содержанием рыб в лабораторных аквариумах, бассейнах и прудах экспериментальной базы в условиях значительного варьирования температурного, кислородного, солевого, светового режимов [За-пруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)],
Рис. 2. Концентрация ионов в тканях (а-б) и обмен ионов (в) между организмом и водой у леща при стрессе с летальным исходом. 1 - острый стресс, продолжительность жизни 5-8 ч, 2 - подострый, 10-15 дн., 3 - хронический, 3 мес., А - натрий, Б - калий, В - кальций; а - концентрация ионов перед гибелью в плазме крови, ммоль/л, б - в скелетных мышцах, ммоль/кг, в - общее количество потерянных (под чертой) или поглощенных (над чертой) ионов из воды до момента гибели, ммоль/кг; горизонтальные прямые - концентрация ионов в тканях до стресса.
Fig. 2. The concentration of ions in tissues (a-б) and ion exchange (в) between the organism and water at bream under stress with fatal outcome. 1 - acute stress, the life expectancy of 5-8 h, 2 - subacute, 10-15 days, 3 - chronic 3 months. A - sodium, Б - potassium,B - calcium; a - concentration of ions before death in the blood plasma, mmol/l, б - in skeletal muscle, mmol/kg, в - total lost (below the line) or absorbed (above the line) ions from the water before death, mmol/kg; horizontal lines - ion concentration in the tissues before the stress.
в частности, в аквариумах с повышенным фоном световых и шумовых раздражителей (соотношение массы тела и воды 1:150, 100% насыщение воды кислородом, вода грунтовая) (рис. 2, столбики 3). В работе анализировали концентрацию ионов натрия, калия и кальция в плазме крови, скелетных мышцах и величину поглощения и потерь ионов в воду.
Максимальный ионный дисбаланс по натрию, калию и кальцию наблюдался при остром стрессе с летальным исходом. Отмечены наибольшая гипонатриемия (до 50%) и наибольшая диффузия этих ионов в воду. Потери ионов натрия, калия и кальция из клеток мышечной ткани тела также достигали самых высоких значений. Гиперкалиемия была максимальной в первые часы опыта, однако диффузия калия в воду через сутки возрастала в 23 раза. Из результатов проведенных исследований очевидно, что гибель рыб при остром стрессе происходит из-за нарушения осмоляр-ности, т.е. при осморегуляторном коллапсе и, как следствие, гибели клеток в жизненно важных органах. В диагностике состояния острого стресса по ионному обмену основное внимание необходимо уделять величине потерь ионов натрия.
При летальных формах подострого и хронического стресса можно выделить 4 наиболее значимых отклонения в системе водно-солевого равновесия:
1. Гипонатриемия до 20% при подостром стрессе и до 10% при хроническом;
2. Снижение содержания калия в мышцах на 30-40% и более;
3. Усиление абсорбции ионов натрия из
воды;
4. Общее количество потерянных организмом ионов калия у рыб перед гибелью практически одинаково при подостром и хроническом стрессе в воде различной минерализации. Однако при хроническом стрессе основные потери ионов происходили непосредственно перед гибелью рыб, а при подостром — на протяжении всего опыта. При разделении подострого и хронического стресса основное внимание необходимо обращать на скорость диффузии ионов калия.
На настоящий момент вопрос о причинах гибели рыб при подостром и хроническом стрессе остается открытым. В литературе [Hand, Hardewig, 1996] встречается мнение, что продолжительность жизни организмов (предел выживания) при хроническом стрессе определяется скоростью деградации белковых макромолекул. Подострый стресс в отечест-
венной литературе в основном представлен токсикологическими опытами, а в иностранной не выделяется совсем. На наш взгляд, причины гибели рыб при подостром и хроническом стрессе столь же многообразны, что и болезни адаптации, быстро или длительно протекающие (или позже возникающие) и приводящие к необратимым повреждениям жизненно важных органов и тканей. Анализ представленного в работе материала позволяет выделить следующие неблагоприятные изменения в системе водно-солевого равновесия при подостром и хроническом стрессе, лежащие в основе развития болезней адаптации и, в конечном итоге, гибели рыб: 1) удерживание избыточных количеств ионов натрия в организме (вероятно, главным образом, в депо, т.к. усиление абсорбции натрия из воды сопровождается гипонатриемией); 2) выход ионов калия из клеток (и затем из организма). Однако граница между благоприятным и повреждающим действием ионных реакций на организм тонка до чрезвычайности. Проследим переход стресс-синдрома из общего неспецифического звена адаптации в общее неспецифическое звено патогенеза.
Известно [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)], что наиболее характерным признаком активной защитной реакции (возникающей на несильные непродолжительные стрессоры, в том числе и в начальную фазу болезни) является гипернатриемия и сопровождающее ее усиление абсорбции натрия из воды. При подостром и хроническом стрессе с летальным исходом усиление абсорбции натрия из воды сопровождается не гипернат-риемией, как это следовало ожидать, а гипо-натриемией. Небольшие потери ионов в воду низкой минерализации также не могут быть причиной столь значительной гипонатриемии. Вероятно, ионы натрия переходят в депо, в качестве которого у высших позвоночных служат печень, селезенка, подкожная клетчатка. У представителей осетровых, обитающих в загрязненных районах, содержание натрия в жабрах, печени и почках выше, чем у рыб из более чистых районов [Кузьмина, 1990, 1997а, б (К^'шта, 1990, 1997а,Ь)]. Хотя в опыте, представленном на рис. 2 не выявлено повышение концентрации натрия в мышцах у рыб при подостром и хроническом стрессе, однако таковое показано в других наших исследованиях у истощенных особей, обитающих в естественных и искусственных условиях, а также у рыб, больных миопатией и аэромонозом (Яржомбек и др., 1984 (УагсЬошЬек е!
al.,1984); Кузьмина, 1990 (Kuz'mina,1990); Мартемьянов, 1994 (Martem'yanov, 1994); Головина, 1996 (Golovina,1996); Запруднова, 1999, 2003 (Zaprudnova 1999, 2003)]. Известно также, что в качестве натриевого депо служит соединительная ткань в различных органах [Иванова и др., 1978 (Ivanova et al., 1978)]. В связи с этим можно предположить возможный механизм развития склерозов. Натрий, задерживаясь во внеклеточной жидкости соединительной ткани, повышает концентрационные градиенты на мембране ее клеток и поэтому создает условия для избыточно анаболических процессов и, следовательно, ее разрастания в ущерб специализированной ткани. Таким образом, положительная адаптивная реакция при стрессе — удержание натрия во внутренней среде организма с целью сохранения или повышения его энергетики — превращается в негативную: повышение энергетики соединительной ткани и, следовательно, болезни адаптации и возможную гибель рыб (организма), если склерозы поражают жизненно важные органы.
В нормальных условиях и при действии несильных непродолжительных стрессоров и даже при длительном хроническом стрессе у рыб существуют механизмы пополнения калием организма: за счет активного транспорта этих ионов из воды жабрами [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)],). Усиление абсорбции калия из воды сопровождается увеличением его концентрации в клетках организма. Однако в условиях сильных стрессовых нагрузок происходит выход ионов калия из клеток организма, который может выполнять защитную функцию, способствуя защитному торможению [Мелехов, Анев, 1992 (Melekhov , Anev)]. Этот процесс осуществляется по специальным калиевым каналам и происходит до определенного (критического) уровня, в мышцах — это составляет примерно половину от нормальной концентрации калия. В противном случае наступает гибель клеток и, как следствие, организма, если потери ионов происходят из жизненно важных органов (тканей). Регистрируемая нами диффузия ионов калия в воду у рыб, главным образом, определяется выходом их из скелетных мышц — основных депо этих ионов — и, вероятно, обусловлена катаболизмом мышечных белков и высвобождением связанных с ними ионов. Если мышцы дополнительно поражены каким-либо заболеванием (при миопатии и аэромоно-
зе, рис. 1, столбики 2, 5), то содержание калия в них еще ниже. На фоне больших потерь ионов из скелетных мышц небольшая их добавка, например, из некротизированного участка сердечной мышцы при инфаркте миокарда будет незаметна. Однако величина диффузии ионов калия в воду является важным прижизненным диагностическим показателем состояния рыб. Так общее количество потерянных в воду ионов калия до момента гибели при температуре 17—19°С составляет 7—10 ммоль/кг и уменьшается в более низких температурах до 6 ммоль/л (рис. 2; [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)].
По динамике общей концентрации ионов кальция в тканях рыб практически невозможно определить благоприятное или повреждающее действие оказывают они на организм. Вероятно, для этих целей необходимо измерять содержание свободных ионов. Например, непродолжительная гиперкальциемия наблюдалась в ответ на несильные непродолжительные стрессоры [Запруднова, 2003, 2012, 2017 (Zaprudnova 2003, 2017)],), а устойчивая — при подостром стрессе (рис. 2), в высоких температурах при хроническом [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova 2003, 2012)] и у больных миопатией [Кузьмина, 1990, 1997а, б; Кузьмина и др., 1992 (Kuz'mina, 1990, 1997a,b; Kuz'mina et al.,1992); Наточин и др., 1995 (Natochin et al., 1995)], но чаще при подостром и хроническом стрессе и при целом ряде заразных заболеваний (рис. 2), [Лиманский и др., 1984 (Limanskii et al., 1984); Яржомбек и др., 1984 (Yarzhombek et al.,1984); Грищенко, 1985 (Grishchenko, 1985)] содержание кальция в плазме крови и некоторых других тканях было несколько ниже нормы. Гипокальциемия и потери ионов кальция из многих тканей при остром стрессе [Запруднова, 1999, 2003, 2012 (Zaprudnova,1999, 2003, 2012)],) могут сопровождаться переходом их в некоторые другие, например, ткани желудка (Мартемьянов, личное сообщение). У условно здоровых представителей осетровых, обитающих в более загрязненных участках реки, повышено содержание кальция в печени и жабрах по сравнению с рыбами из относительно чистых участков, однако концентрация этого иона в мышцах рыб, больных миопатией, несколько ниже, чем у условно здоровых [Кузьмина и др., 1992 (Kuz'mina et al., 1992); Кузьмина, 1997а (Kuz'mina, 1997a)].
ИОНЫ, БОЛЕЗНИ А
Все болезни адаптации можно разделить на 3 группы (возникновение того или иного заболевания определяется внешними и внутренними обуславливающими факторами, т.е. специфической компонентой стрессора и наследственной предрасположенностью):
1. Болезни, связанные со склеротическими изменениями в тканях (т.е. с разрастанием соединительной ткани и гибелью специализированной). К ним относятся атеросклероз и вызываемые им стенокардия, инфаркты (и другие заболевания сердца), инсульты, а также нефросклероз, цирроз печени и другие. Склерозы встречаются и у рыб, обитающих в загрязненных водах и выращиваемых в неблагоприятных искусственных условиях. В основе старческой инволюции также лежат склеротические изменения в тканях.
2. Воспалительные процессы. Помимо воспалительных реакций, возникающих на грубое повреждение и вторжение конкретных патогенных факторов существуют так называемые аутоиммунные заболевания, обусловленные реакциями иммунитета, направленными против собственных тканей. К ним относятся ревматизм, ревматоидный артрит, артерииты, нефриты и другие, а у рыб — миопатия [Микряков, 1997 (Mikryakov, 1997)]. К воспалительным заболеваниям следует отнести также язву желудка и кишечника.
3. Онкологические заболевания (неопла-зия). В настоящее время онкозаболевания весьма распространены у рыб, обитающих в экологически неблагоприятных районах. Они рассматриваются в качестве показателя канце-рогенности среды.
Все три группы болезней адаптации фактически точно соответствуют трем группам общепатологических процессов — воспалению, неоплазии (онкогенезу), старческой инволюции (в основе которой лежат склеротические изменения в тканях) — на которые указывает А.В. Макрушин [1996, 1997, 2003 (Makrushin, 1996, 1997, 2003)] Автор приходит к выводу, что в основе общепатологических процессов лежат механизмы адаптации примитивных многоклеточных животных к ухудшению условий среды. Как и древние механизмы адаптации, болезни адаптации (т.е. общепатологические процессы у высших животных) являются плюрокаузальными (вызываются самыми разными факторами), возникают, когда повреждающий агент превышает адаптивные возможности организма (другими словами, в условиях энергетической недоста-
АЦИИ, ФЕНОПТОЗ
точности — всегда при гипонатриемии). Все они связаны с пролиферацией неспециализированных или малоспециализированных тканей (соединительной и малигнезированной) и разрушением специализированной. Болезни адаптации, направленные на саморазрушение организма, в той или иной степени являются аутоиммунными.
Не является случайным и столь значительное участие в этих болезнях (или в общепатологических процессах) ионов. В организме выделяется 4 способа регуляции функций: нервный, эндокринный, аутокринный и физико-химические факторы околоклеточной среды, главным образом, ионы натрия (Наточин, 2002). Механизмы адаптации примитивных многоклеточных возникли на донервном и доэндокринном уровне регуляции, где в межклеточных и в межтканевых взаимоотношениях ионному и аутакринному, как более древним механизмам регуляции, отводится ведущая роль. Ионы выполняют множество функций в живых системах. Известно, например, что посредством изменений в ионном гомео-стазе клетки внешние (неспецифические) стимулы вызывают генетически детерминированные фенотипические перестройки в клетке [Маленков, 1976 (Malenkov, 1976); Хлебович, 1981 (Khlebovich, 1981)]. Можно предположить, что отклонение ионного состава клетки по типу редукции (происходящее до определенного уровня и в определенных тканях) запускает в геноме программу саморазрушения организма через развитие той или иной болезни адаптации. Непосредственное саморазрушение организма, реализуемое через болезни адаптации, также осуществляется с участием ионов. Неблагоприятное действие на специализированные ткани натрия, как основного иона, определяющего энергетику наружной мембраны животных клеток, заключается в стимуляции пролиферации неспециализированных и малоспециализированных тканей. Гипотетический механизм развития склерозов с участием ионов натрия описан выше. Общеизвестна роль натрия в регенерации различных тканей, включая и соединительную [Маленков, 1976 (Malenkov, 1976)]. У преждевременно стареющих крыс в различных тканях (печень, почка, сердце, мозг) повышено содержание натрия, но особенно оно велико (в 2 раза в сравнении с нормальными животными) в соединительной ткани [Штеклина и др., 2005 et я1., 2005)]. При воспалении про-лиферирует, главным образом, соединительная
ткань. Повышено содержание натрия в мышцах, больных миопатией и аэромонозом [Яр-жомбек и др.,1984 (УагсЬошЬек е! а1.,1984); Кузьмина, 1990 (К^'шта, 1990)], а также в сердечной мышце при инфаркте миокарда [Селье, 1970, 1972 (Бе1'е, 1970, 1972)]. Несомненно участие ионов натрия и в онкогенезе. Так в клетках малигнезированных тканей выше, чем в здоровых, концентрация этого иона, увеличена проницаемость клеточной мембраны, снижен мембранный потенциал и усилены активные ионо-транспортные процессы. Все эти признаки и обеспечивают нечувствительность (устойчивость) клеток опухоли к внешним воздействиям [Маленков, 1976 (Ma1enkov, 1976)].
При пролиферации клеток в ткани повышается содержание калия - основного внутриклеточного катиона. Однако гибель самых различных организмов, начиная от бактерий и растений и кончая высшими позвоночными животными [Селье, 1970, 1972 (Бе1'е, 1970, 1972); Мелехов, Анев, 1992 (Ме1екИо^ Anev, 1992; Виего-Диаз и др., 2003 (Viego-Diaz е! а1., 2003)], сопровождается выходом этих ионов из клеток. В последнем случае это относится к тканям, пораженным болезнями адаптации, например, при инфаркте миокарда ионы калия покидают сердечную мышцу.
Действие кальция в организме разнообразно и неоднозначно, т.е. от протекторного до цитотоксического. Описана роль кальция в патогенезе инфаркта миокарда, язвы желудка, гипертонии, а также в онкогенезе у высших позвоночных [Маленков, 1976 (Ma1enkov, 1976); Меерсон, 1986 (Меегео^ 1986); Пост-нов, Орлов, 1987 (Ро8Шо^ Ог1о^ 1987)]. Известно также [Крутецкая, Лебедев, 2001 (КгШ^кауа, Lebedev, 2001); Еропкин и др., 2000 (Егоркт е! а1., 2000)] что при повреждении клеточной мембраны ксенобиотиками ионы кальция устремляются в клетку по неспецифическим каналам и разрушают ее. На явление кальцифилаксии и кальцергии впервые указал еще Г. Селье [1970, 1972 (Бе1'е, 1970, 1972)]. Участие кальция в развитии апоптоза и некроза связано с повреждение биологических мембран и нарушением биоэнергетики клетки, приводящим к истощению запасов макроэргов, а также с изменением функционального состояния белковых комплексов.
На основании выше изложенного после
довательность участия ионов в деструктивных процессах может быть представлена следующим образом. Первоочередная (инициирующая) роль в саморазрушении организма, вероятно, принадлежит внеклеточным катионам натрия, которые стимулируют развитие неспециализированных или мало специализированных тканей и тем самым вытесняют (опосредованно разрушают) ткани специализированные. Можно предположить, что ионы кальция проникают в клетки специализированных тканей, запрограммированных на гибель, и разрушают их. Внутриклеточным катионам — калию и магнию - в деструктивных явлениях, по-видимому, принадлежит вторичная (пассивная) роль. Покидая клетки специализированных тканей, они завершают процесс их разрушения. Остается лишь удивляться простоте и гениальности Природы, которая для поддержания жизни (энергизации наружной мембраны клеток специализированных тканей) и для саморазрушения организма (путем стимуляции разрастания неспециализированных или малоспециализированных тканей) использовала один и тот же "подручный" материал — ионы натрия, которые примитивные многоклеточные получают непосредственно из морской воды, а рыбы — тоже из воды, но опосредованно через внутреннюю среду организма. Поступление натрия в организм наземных позвоночных животных происходит через пищеварительный тракт.
Болезни адаптации в настоящее время рассматриваются как механизмы реализации феноптоза — запрограммированной смерти [Скулачев, 1999, (Sku1achev, 1999)]. Смерть обусловлена не случайными нарушениями сложных систем жизнедеятельности, а включением особого биологического механизма (программы). Природа консервативна и использует для разрушения организма высших животных древнейшие механизмы регрессивного развития, возникшие у примитивных многоклеточных животных в ответ на ухудшение среды обитания. Ионам, как древнейшим механизмам регуляции, в феноптозе, вероятно, принадлежит ведущая роль. Биологический смысл феноптоза заключается в сохранении вида путем устранения ослабленных, истощенных особей, в защите от последствий резких мутаций и, в конечном итоге, в ускорении эволюции.
СПОСОБЫ СОХРАНЕНИ
Из результатов проведенных исследований следует, что необходимо использовать разные способы для поддержания жизнеспособности рыб при остром стрессе, с одной стороны, и подостром и хроническом, с другой. При остром стрессе сохранение жизни рыб, главным образом, заключается в сохранении натрия в организме. У рыб это достигается добавлением ионов натрия и кальция (последних с целью уменьшения проницаемости клеточных мембран и, следовательно, ионных потерь) в воду. Эти процедуры широко используются в рыбоводных хозяйствах и при транспортировке рыб. Космонавты при полетах получают пищу, обогащенную хлоридом натрия [Григорьев и др., 1996 (Grigor'ev et я!., 1996)]. При разработке способов сохранения жизни рыб при сильном остром стрессе необходимо обратить внимание на предупреждение развития высокой гиперкалиемии, из-за которой возможна остановка сердца в диастоле.
При хроническом и подостром стрессе, напротив, требуется выводить натрий из организма. Для этого можно рекомендовать использование различных диуретиков и антиок-сидантов, обладающих натрий-уретическим действием. Кроме того, из-за возникающего в организме дефицита калия требуется введение этих ионов и/или препаратов, удерживающих калий в организме. К числу наиболее распространенных относятся впервые предложенные еще Г. Селье [1970 ^еГе, 1970)], амилорид и спиронолактон. Изменение концентрации магния в тканях при стрессе, как внутриклеточного катиона, в значительной степени аналогично таковому калия и поэтому в отношении этого иона можно рекомендовать аналогичные процедуры, т.е. при подостром и хроническом стрессе — вводящие и/или сберегающие магний в организме. Для предупреждения повреждений специализированных клеток от перегрузки кальцием и коррекции нарушений обмена кальция при подостром и хроническом стрессе не лишним будет применение веществ, блокирующих проникновение ионов кальция в клетку (антагонистов). К наиболее распространенному антагонисту кальция относится верапамил. Таким образом, основные способы борьбы с болезнями адаптации в общих чертах могут быть сведены к защите от повреждающего действия внеклеточных катионов (натрия
ЗНИ РЫБ ПРИ СТРЕССЕ
и кальция) и сохранению в организме внутриклеточных катионов (калия и магния). При подостром стрессе указанные мероприятия по сохранению жизни рыб необходимо проводить на 4—5 сутки после начала стрессового воздействия, при хроническом — ближе к концу жизни рыб, т.е. не ранее чем через месяц с начала опыта. Кроме того, в связи со сходством изменений в системе водно-солевого равновесия у рыб в начале острого и подострого стресса [Запруднова, 2003, 2012 (Zaprudnova, 2003, 2012)], рекомендуется в первые сутки подост-рого стресса применять такие же процедуры по поддержанию жизни рыб, что и при остром.
Препараты, выводящие натрий, удерживающие калий и магний и блокирующие проникновение ионов кальция в клетки (антагонисты кальция) применяются в медицине при лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы, вызываемых склеротическими изменениями в тканях, а также аутоиммунных болезней и некоторых других, которые мы отнесли к болезням адаптации. Однако до сих пор в медицине основное внимание уделяется изучению специфических изменений, а не общих механизмов адаптации в системе водно-солевого равновесия.
Несомненно, приоритет всегда остается за профилактикой заболеваний. С целью повышения стрессоустойчивости рыб (чтобы вызвать активную защитную реакцию организма) можно рекомендовать применение несильных непродолжительных нагрузок. Например, в рыбоводных хозяйствах можно проводить с рыбами небольшие тренировочные упражнения. Кроме того, в последнее время в рыбоводных хозяйствах для повышения стрес-соустойчивости рыб успешно применяется вещество писцин [Головин, 2003 (Golovin, 2003)], представляющее ультрамалые концентрации феромона тревоги, который, в свою очередь, вызывает изменения в системе водно-солевого равновесия по типу редукции [Ма-люкина и др., 1982 (Ма^кта, et а1., 1982)]. Коллективом ростовских физиологов [Гаркави и др., 1998 (Garkavi et а!., 1998)] разработана система активационной терапии для целенаправленного повышения здоровья населения путем использования непродолжительных раздражителей слабой и, главным образом, средней силы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По собственным и литературным данным исследованы общие закономерности динамики концентрации ионов натрия в плазме крови и калия в мышцах у различных видов рыб при патогенезе заболеваний разной этиологии и выявлена зависимость ответной реакции от степени развития болезни (или количества неблагоприятного воздействия): в начальный период болезни изменения концентрации ионов в тканях рыб направлены в сторону повышения концентрационных градиентов на мембране клеток (гиперкомпенсация), а на поздних стадиях заболевания — в сторону снижения (редукция). По динамике концентрации ионов натрия, калия и кальция в плазме крови и мышцах, а также обмену ионов между организмом и водой изучено состояние системы водно-солевого равновесия у рыб при стрессе с летальным исходом: остром, подост-ром и хроническом. К наиболее значимым при
подостром и хроническом стрессе относятся усиление абсорбции натрия из воды на фоне устойчивой гипонатриемии и потери калия.
Предполагается, что эти явления лежат в основе патогенеза болезней адаптации, и как следствие, гибели рыб. В работе обсуждается возможная роль ионов в механизмах фенопто-за и предлагается гипотетический механизм развития склерозов с участием ионов натрия. Причина гибели рыб при остром стрессе, когда наблюдается максимальный ионный дисбаланс, связывается с осморегуляторным коллапсом.
Основные действия по сохранению жизни рыб при остром стрессе должны быть направлены на удерживание ионов натрия в организме (уменьшение потерь), а при подост-ром и хроническом — на сохранение ионов калия и выведение натрия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М: Наука, 1982.
Виего-Диаз М., Андрес М.Т., Перез-Гил Дж. и др. Индукция выхода ионов калия из цитоплазмы бактерий под действием нового лактоферрин-подобного пептида, стимулирующего эффект нативного лактоферрина человека на бактериальную цитоплазматическую мембрану // Биохимия. 2003 Т .68, Вып. 2. С. 260—273.
Гаркави Л.Х., Квакина Е.В., Кузьменко Т.С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Реакция активации как путь к здоровью через процессы самоорганизации. М.: ИМЕДИС, 1998. 656 с.
Головин П.П. Стресс и незаразные болезни рыб, разработка способов их диагностики // Тез. докл. Всер. н-пр. конф. "Проблемы патологии, иммунологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов". М. 2003.
Головина Н.А. Морфофункциональная характеристика крови рыб — объектов аквакультуры. Автор. дис. д.б.н. М. ВНИИПРХ. 1996. 53 с.
Григорьев А.И., Ларина И.М. и др., Влияние непродолжительных и длительных космических полетов на некоторые биохимические и физико-химические параметры крови космонавтов // Авиакосмич. и экологич. медицина. 1996. № 1. С. 4—10.
Грищенко Л.И. Микозы, микотоксикозы и альговые болезни рыб // Итоги науки и техники. Сер. ихтиология. 1985. Т. 1. С. 161—189.
Еропкин М.Ю., Смирнова Т.Д. и др. Исследование участия ионов кальция в токсическом действии ксенобиотиков на клетки человека в культуре // Цитология. 2000. Т. 42, № 2. С. 154—159.
Запруднова Р.А. Изменения поведения и ионной регуляции у пресноводных рыб при стрессе // Успехи совр. Биологии. 1999. Т. 119, № 3. С. 265—270
Запруднова Р.А. Непродолжительное действие несильных стрессоров на концентрацию катионов в плазме крови леща // Настоящий сборник, 2017.
Запруднова Р.А Обмен и регуляция катионов у пресноводных рыб при стрессе. Автореф. дис. к.б.н. Борок: ИБВВ, 2003. 24 с
Запруднова Р.А. Обмен и регуляция катионов у пресноводных рыб в нормальных и экстремальных условиях // Физиологические, биохимические и молекулярно-генетические механизмы адаптаций гидробионтов. Материалы Всероссийской конф. с междунар. участием. Борок, 2012. С. 147—150
Иванова Л.Н., Аргибасова В.К., Штеренталь И.Ш. Натрий-депонирующая функция кожи у белых крыс // Физиолог. журн. СССР. 1978. Т. 56, № 3. С. 358—363.
Крутецкая З.И., Лебедев О.Е. Механизмы Са2+-сигнализации в клетках // Цитология. 2001. Т. 43, № 1. С. 5—32.
Кузьмина О.Ю. Водно-солевой обмен стерляди из разных районов Волжского бассейна // Материалы междунар. симп. "Экологической физиологии и биохимии осетровых" Ярославль. 1997б. С. 55—57.
Кузьмина О.Ю. Содержание электролитов в сыворотке крови и тканях русского осетра с различной степенью расслоения мышц // В кн: Физиолого-биохимический статус Волго-Каспийских осетровых в норме и при расслоении мышечной ткани (кумулятивный политоксикоз). Рыбинск. 1990. С. 240—246.
270 с.
С. 29—30.
Кузьмина О.Ю. Состояние водно-солевого гомеостаза у русского осетра Acipenser guldenstenstadti из Волги и Днепра // Материалы междунар. симп. "Экологич. физиолог. и биохим. осетровых" Ярославль. 1997а. С. 53-55.
Кузьмина О.Ю., Лукьяненко В.И. и др. Особенности водно-солевого гомеостаза у осетровых при расслоении мышечной ткани // Вопр. ихтиологии. 1992. Т. 32, Вып. 4. С. 138-143.
Лиманский В.В., Мартемьянов В.И., Бекина Е.Н., Головина Н.А. Изменение электролитного состава крови и мышц при заражении карпа Ichthyophtirius multifiliis (Ciliata ophryogenidae) // Паразитология. 1984. Т. 18, № 6. С. 478-481.
Макрушин А.В. Диапауза и опухоли // Журн. эвол. биох. и физиол. 1996. Т. 32, № 5. C. 650-655.
Макрушин А.В. Обратное развитие и старческая инволюция // Успехи геронтол. 2003. Вып. 11. C. 47-48.
Макрушин А.В. Рассмотрение некоторых адаптаций беспозвоночных в связи со сравнительной патологией воспаления // Журн. эвол. биох. и физиол. 1997. Т. 33, № 4, 5. C. 570-574.
Маленков А.Г. Ионный гомеостаз и автономное поведение опухоли. М.: Наука, 1976. 171 с.
Малюкина Г.А., Мартемьянов В.И., Флерова Г.И. Феромон тревоги как стрессорный фактор для рыб // Вопр. ихтиологии. 1982. Т. 22, вып. 2. С. 338-341.
Мартемьянов В.И. Содержание катионов в плазме, эритроцитах и мышцах леща Abramis brama, отловленного в различных участках Рыбинского водохранилища // Вопр. ихтиологии. 1994. Т. 34, № 5. С. 727-731.
Мартемьянов В.И., Запруднова Р.А. Динамика концентрации электролитов в плазме крови, эритроцитах и мышечной ткани пресноводных рыб при стрессе // Биол. науки. 1982. № 10. С. 44-49.
Микряков В.Р. Аутоиммунная гипотеза разрушения мышечной ткани осетровых. // Тез. докл. 1-го конгресса ихтиологов. Астрахань, 1997. М.: ВНИРО. 1997 С. 231.
Мелехов Е.И., Анев В.Н. О механизмах защитной реакции клетки, сопряженной с выходом из нее К+ // Успехи совр. биологии. 1992. Т. 112. С. 18-28.
Меерсон Ф. З. Адаптация к стрессорным ситуациям и стресс-лимитирующие системы организма // Физиология адаптационных процессов. М.: Наука, 1986. С.531-630.
Наточин Ю.В., Архитектура физиологических функций: тот же фундамент, новые грани // Российский физиол. журн. 2002. Т.88, № 2. С. 129-143.
Наточин Ю.В., Лукьяненко В.И. и др. Двадцатилетний мониторинг (70-90-е годы) физико-химических параметров сыворотки крови у русского осетра Acipenser guelden staedti // Вопр. ихтиологии. 1995. Т. 35, № 2. С. 253-257.
Постнов Ю.В., Орлов С.Н. Первичная гипертензия как патология клеточных мембран. М.: Медицина, 1987. 190 с.
Селье Г. На уровне целого организма. М.: Наука, 1972. 123 с.
Селье Г. Некоторые аспекты учения о стрессе // Природа. 1970. № 1. С. 34-45.
Селье Г. Стресс без дистресса. М.: Прогресс, 1979. 125 с.
Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. М.: Наука, 1989. 564 с.
Скулачев В.П. Феноптоз: запрограмированная смерть организма // Биохимия. 1999. Т. 64, № 12. С. 1679-1688.
Хлебович В.В. Акклимация животных организмов. Л.: Наука, 1981. 136 с.
Штеклина Т.А., Колосова Н.Г., Тернер А.Я. Гипертензивный синдром и изменения водно-солевого обмена у преждевременно стареющих крыс линии OXYS // Росс. Физиолог. журн. 2005. Т. 91, № 10. С. 1213-1220.
Яржомбек А.А., Лиманский В.В. и др. Электролитный состав карпа при аэромонозе // В кн: Сборник научных трудов. Болезни рыб и водная токсикология. 1984. № 40. С. 74-80.
Hand S.C., Hardewig J. Downregulation of cellular metabolism during environmental stress: mechanism and implications // Annu. Rev. Physiol. 1996. Vol. 58. P. 539-563.
Hines R.S., Spira D.T. Ichthyophthiriasis in the mirror carp Cyprinus carpio L. 4. Physiological disfunction / /J. Fish. Biol. 1974. Vol. 6, № 4. P. 365-371.
REFERENCES
Arshavskii I.A. 1982. Fiziologicheskie mekhanizmy i zakonomernosti individual'nogo razvitiya. [Physiological mechanisms and patterns of individual development]. M: Nauka. 270 s. [In Russian]
Eropkin M.Yu., Smirnova T.D. i dr. 2000. Issledovanie uchastiya ionov kal'tsiya v toksicheskom deystvii kseno-biotikov na kletki cheloveka v kul'ture [Study of the participation of calcium ions in toxic effect of xenobiotics on human cells in culture] // Tsitologiya. T. 42, № 2. S. 154-159. [In Russian]
Garkavi L.Kh., Kvakina E.V., Kuz'menko T.S. 1998 Antistressornye reaktsii i aktivatsionnaya terapiya. Reaktsiya aktivatsii kak put' k zdorov'yu cherez protsessy samoorganizatsii. [Garkavy L.Kh, Kvakina E.V., Kuzmenko, T.S. Antistress reactions and activation therapy. The activation reaction as a way to health through self-organization processes]. M: IMEDIS. 656 s. [In Russian]
Golovin P.P. 2003. Stress i nezaraznye bolezni ryb, razrabotka sposobov ikh diagnostiki [Stress and non-communicable diseases of fish, development of methods for their diagnostics] // Tez. dokl. Vser. n-pr. konf. "Problemy patologii, immunologii i okhrany zdorov'ya ryb i drugikh gidrobiontov". M. S. 29-30. [In Russian]
Golovina N.A. 1996. Morfofunktsional'naya kharakteristika krovi ryb - ob"ektov akvakul'tury. [Morphofunctional characteristics of fish blood aquaculture facilities]. Avtor. dis. d.b.n. M. VNIIPRKH. 53 s. [In Russian]
Grigor'ev A.I., Larina I.M. i dr. 1996. Vliyanie neprodolzhitel'nykh i dlitel'nykh kosmicheskikh poletov na nekotorye biokhimicheskie i fiziko-khimicheskie parametry krovi kosmonavtov [Effect of short and long-term space flights on some biochemical and physicochemical parameters of the blood of astronauts] // Aviakosmich. i ekologich. meditsina. № 1. S. 4-10. [In Russian] Grishchenko L.I. 1985 Mikozy, mikotoksikozy i al'govye bolezni ryb [Mycoses, mycotoxicoses and algal diseases of
fish] // Itogi nauki i tekhniki. Ser. ikhtiologiya. T. 1. S. 161-189. [In Russian] Hand S.C., Hardewig J. 1996. Downregulation of cellular metabolism during environmental stress: mechanism and
implications // Annu. Rev. Physiol. Vol. 58. P. 539-563. Hines R.S., Spira D.T. 1974. Ichthyophthiriasis in the mirror carp Cyprinus carpio L. 4. Physiological disfunction //
J. Fish. Biol. Vol. 6, № 4. P. 365-371. Ivanova L.N., Argibasova V.K., Shterental' I.Sh. 1978. Natriy-deponiruyushchaya funktsiya kozhi u belykh krys [Sodium-depositing function of the skin of white rats] // Fiziolog. zhurn. SSSR. T. 56, № 3. S. 358-363. [In Russian] Khlebovich V.V. 1981. Akklimatsiya zhivotnyh organizmov [Acclimation of animal organisms]. L.: Nauka. 136 s. [In Russian]
Krutetskaya Z.I., Lebedev O.E. 2001. Mekhanizmy Ca2+-signalizatsii v kletkakh [Mechanisms of Ca2+-signaling in cells]
// Tsitologiya. T. 43, № 1. S. 5-32. [In Russian] Kuz'mina O.Yu. 1990. Soderzhanie elektrolitov v syvorotke krovi i tkanyakh russkogo osetra s razlichnoy stepen'yu rassloeniya myshts [The content of electrolytes in serum and tissues of the Russian sturgeon with varying degrees of muscle bundles] // V kn: Fiziologo-biokhimicheskiy status Volgo-Kaspiyskikh osetrovykh v norme i pri rassloenii myshechnoy tkani (kumulyativnyi politoksikoz). Rybinsk. S. 240-246. [In Russian] Kuz'mina O.Yu. 1997a Sostoyanie vodno-solevogo gomeostaza u russkogo osetra Acipenser guldenstenstadti iz Volgi i Dnepra [State of water and salt homeostasis in the Russian sturgeon Acipenser guldenstenstadti from the Volga and Dnieper Rivers] // Materialy mezhdunar. simp. "Ekologich. fiziolog. i biokhim. osetrovykh" Yaroslavl'. S. 53-55. [In Russian]
Kuz'mina O.Yu. 1997b. Vodno-solevoy obmen sterlyadi iz raznykh rayonov Volzhskogo basseina [Water-salt metabolism of sterlet from different regions of the Volga River Basin] // Materialy mezhdunar. simp. "Ekologich. fiziolog. i biokhim. osetrovykh" Yaroslavl'. S. 55-57. [In Russian] Kuz'mina O.Yu., Luk'yanenko V.I. i dr. 1992. Osobennosti vodno-solevogo gomeostaza u osetrovykh pri rassloenii myshechnoi tkani [Features of water-salt homeostasis in sturgeon with a bundle of muscle tissue] // Vopr. ikhtiologii.. T. 32, № 4. S. 138-143. [In Russian] Limanskii V.V., Martem'yanov V.I., Bekina E.N., Golovina N.A. 1984. Izmenenie elektrolitnogo sostava krovi i myshts pri zarazhenii karpa Ichthyophtirius multifiliis (Ciliata ophryogenidae) [Changes in the electrolyte composition of blood and muscle during the infection of carp Ichthyophtirius multifiliis (Ciliata ophryogenidae)] // Parazitologiya. T. 18, № 6. S. 478-481. [In Russian] Makrushin A.V. 1996. Diapauza i opukholi [Diapause and tumor] // Zhurn. evol. biokh. i fiziol. T. 32, № 5. S. 650-655. [In Russian]
Makrushin A.V. 2003. Obratnoe razvitie i starcheskaya involyutsiya [Reverse development and old age involution] //
Uspekhi gerontol. №. 11. S. 47-48 [In Russian] Makrushin A.V. 1997. Rassmotrenie nekotorykh adaptatsii bespozvonochnykh v svyazi so sravnitel'noy patologiey vospaleniya [Consideration of some adaptations of invertebrates in relation to the comparative pathology of inflammation] // Zhurn. evol. biokh. i fiziol.. T. 33, № 4, 5. S. 570-574. [In Russian] Malenkov A.G. 1976. Ionnyi gomeostaz i avtonomnoe povedenie opukholi [Ion homeostasis and autonomous behavior
of tumor].M.: Nauka. 171 s. [In Russian] Malyukina G.A., Martem'yanov V.I., Flerova G.I. 1982. Ferromon trevogi kak stressornyi faktor dlya ryb [Alarm pher-
omone as a stress factor for fish] // Vopr. ikhtiologii. T. 22, №. 2. S. 338-341. [In Russian] Martem'yanov V.I. 1994. Soderzhanie kationov v plazme, eritrotsitakh i myshtsakh leshcha Abramis brama, otlovlennogo v razlichnykh uchastkakh Rybinskogo vodokhranilishcha The Content of cations in plasma, red blood cells and muscles of the bream Abramis brama, captured in different areas of the Rybinsk Reservoir] // Vopr. ihtiologii. T. 34, № 5. S. 727-731. [In Russian] Martem'yanov V.I., Zaprudnova R.A. 1982. Dinamika kontsentratsii elektrolitov v plazme krovi, eritrotsitakh i myshechnoy tkani presnovodnykh ryb pri stresse [Dynamics of the concentration of electrolytes in blood plasma, erythrocytes and muscle tissue of freshwater fish under stress] // Biol. nauki. № 10. S. 44-49. [In Russian] Meerson F.Z. 1986. Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i stress-limitiruyushchie sistemy organizma [Adaptation to stressful situations and stress-limiting body systems] // Fiziologiya adaptatsionnykh protsessov. M.: Nauka. S. 531-630. [In Russian]
Melekhov E.I., Anev V.N. 1992. O mekhanizmakh zashchitnoi reaktsii kletki, sopryazhennoi s vykhodom iz nee K+ [On mechanisms of the protective cell reaction, conjugated with the release of its K+] // Uspekhi sovr. biologii. T. 112. S. 18-28. [In Russian]
Mikryakov V.R. 1997. Autoimmunnaya gipoteza razrusheniya myshechnoi tkani osetrovykh. [Autoimmune hypothesis of the destruction of muscle tissue of sturgeon.] // Tezis. dokl. 1-go kongressa ikhtiologov. Astrakhan'. M.: VNIRO. S. 231. [In Russian]
Natochin Yu.V. 2002. Arkhitektura fiziologicheskikh funktsiy: tot zhe fundament, novye grani [Architecture of physiological functions: the same foundation, the new face] // Ross. Fiziol. zhurn. T. 88, № 2. S. 129-143. [In Russian] Natochin Yr.V., Luk'yanenko V.I. i dr. 1995. Dvadtsatiletnii monitoring (70-90-e gody) fiziko-khimicheskikh parametrov syvorotki krovi u russkogo osetra Acipenser guelden staedti [Twenty years of monitoring (70-90- years) of physico-chemical parameters of blood serum in the Russian sturgeon Acipenser guelden staedti] // Vopr. ikhtiologii. T. 35, № 2. S. 253-257. [In Russian] Postnov Yu.V., Orlov S.N. 1987. Pervichnaya gipertenziya kak patologiya kletochnykh membran. [Primary hypertension is a pathology of the cell membrane]. M.: Meditsina, 190 s. [In Russian] Sel'e G. 1972. Na urovne tselogo organizma. [At the level of the whole organism]. M.: Nauka, 123 s. [In Russian] Sel'e G. 1970. Nekotorye aspekty ucheniya o stresse [Some aspects of the doctrine of stress] // Priroda. № 1. S. 34-45. [In Russian]
Sel'e G. 1979. Stress bez distressa. [Stress without distress]. M.: Progress. 125 s. [In Russian]
Skulachev V.P. 1989. Energetika biologicheskikh membran. [Energetics of biological membranes]. M.: Nauka. 564 s. [In Russian]
Skulachev V.P. 1999. Fenoptoz: zaprogramirovannaya smert' organizma [Phenoptosis: the programmed death of the
organism] // Biokhimiya. T. 64, № 12. S. 1679-1688. [In Russian] Shteklina T.A., Kolosova N.G., Terner A.Ya. 2005. Gipertenzivnyj sindrom i izmeneniya vodno-solevogo obmena u prezhdevremenno stareyushchikh krys linii OXYS [Hypertensive syndrome and changes in water-salt metabolism in the OXYS rats with early aging] // Ross. Fiziolog. zhurn. T. 91, № 10. S. 1213-1220 [In Russian] Viego-Diaz M., Andres M.T., Perez-Gil Dzh. i dr. 2003 Induktsiya vykhoda ionov kaliya iz tsitoplazmy bakterii pod deistviem novogo laktoferrin-podobnogo peptida, stimuliruyushchego effekt nativnogo laktoferrina cheloveka na bakterial'nuyu tsitoplazmaticheskuyu membranu. [Potassium Efflux Induced by a New Lactoferrin-Derived Peptide Mimicking the Effect of Native Human Lactoferrin on the Bacterial Cytoplasmic Membrane]. // Biokhimiya. V. 68, №. 2. S. 260-273. [In Russian] Yarzhombek A.A., Limanskii V.V. i dr., 1984. Elektrolitnyi sostav karpa pri aeromonoze // V kn: Sbornik nauchnykh trudov. Bolezni ryb i vodnaya toksikologiya. [Electrolyte composition of carp at aeromonosis]. № 40. S. 74-80 [In Russian]
Zaprudnova R.A. 1999. Izmeneniya povedeniya i ionnoy regulyatsii u presnovodnykh ryb pri stresse [Changes in behavior and ionic regulation in freshwater fish under stress] Uspekhi sovr. biologii. T. 119. № 3. S. 265-270. // [In Russian]
Zaprudnova R.A. 2017. Neprodolzhitel'noe deistvie nesil'nykh stressorov na kontsentratsiyu kationov v plazme krovi leshcha [Short-term effect of weak stressors on the concentration of cations in plasma of blood of the bream] // Nastoyashhiy sbornik, // Present collection. [In Russian] Zaprudnova R.A. 2003. Obmen i regulyatsiya kationov u presnovodnykh ryb pri stresse. [Exchange and regulation of
cations of freshwater fishes under stress] Avtoref. dis. k.b.n. Borok: IBVV, 24 s. [In Russian] Zaprudnova R.A. 2012. Obmen i regulyatsiya kationov u presnovodnykh ryb v normal'nykh i ekstremal'nykh uslo-viyakh. [The exchange and regulation of cations of freshwater fish in normal and extreme conditions] // Fiziologicheskie, biokhimicheskie i molekulyarno-geneticheskie mekhanizmy adaptatsiy gidrobiontov. Mater. Vser. konf. s mezhd. uch. Borok, S. 147-150. [In Russian]
IONIC REGULATION IN FRESHWATER FISH AT STRESS AND DISEASES
R. A. Zaprudnova
Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences, 152742 Borok, Russia,
e-mail: rimma@ibiw.yaroslavl.ru
On the dynamics of the concentration of ions of sodium, potassium and calcium in the blood plasma, erythro-cytes, muscle, brain, and also to the exchange of ions between the organism and water it is studied the condition of system water-salt balance at fishes at stress with a lethal outcome (acute, subacute and chronic), the possible reason of destruction the fishes connected to change of ionic parameters are analyzed. On the own and literary data the general laws of dynamics of the concentration of ions sodium in blood plasma and potassium in the muscles at different kinds of fishes are investigated in the pathogenesis of various diseases and dependence of response on degree development of disease (or quantities of adverse influence) is revealed. The role of ions in the mechanisms phenoptosis is discussed, the hypothetical mechanism for the development of sclerosis with participation of sodium ions is offered. Ways of preservation of life of fishes in various stressful conditions with use ionic preparation are described.
Keywords: fish, stress, ions, adaptation disease, phenoptosis
