CC BY
83
УДК 597-113.32:[597.553.2:597.442]
Т. С. Ершова, С. В. Шипулин Астраханский государственный технический университет
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ У РЫБ СЕМЕЙСТВ ЛОСОСЕВЫХ И ОСЕТРОВЫХ
Введение
Изучение ферментативной активности пищеварительного тракта рыб имеет более чем столетнюю историю [1, 2], и интерес к ферментным системам, обеспечивающим гидролиз субстратов белковой и углеводной природы, не ослабевает [3, 4]. Белки и углеводы как компоненты пищи определяют темпы роста и продуктивность популяций животных, в частности рыб. Исследования уровня активности ферментов пищеварительного тракта ценных в хозяйственном отношении рыб, таких как лососевые и осетровые, привлекают все большее внимание в связи с широким использованием этих рыб в индустриальной аквакультуре и со стремлением рыбоводов применять наиболее оптимальные кормовые смеси. Знание особенностей 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. Между составом пищи и активностью ферментов имеется прямая связь. Данные о характере адаптированности пищеварительной системы к корму позволяют контролировать результативность применения кормов при индустриальном выращивании рыб, дают возможность судить об эффективности процесса пищеварения, его интенсивности и продолжительности. Активность пищеварительных ферментов является показателем физиологического состояния в процессе развития рыб в различных экологических условиях.
Целью данной работы являлось исследование изменения уровня активности пищеварительных ферментов, осуществляющих гидролиз углеводных и белковых компонентов пищи у производителей лососевых и осетровых видов рыб и оценка корреляционных отношений между активностью ферментов и стадией зрелости гонад рыб.
Материал и методы исследований
Исследования лососевых видов рыб проводили на базе Адлерского производственно-экспериментального рыбоводного лососевого завода. Производители стальноголового лосося Salmo gairdneri Rich. и черноморской кумжи Salmo trutta labrax Pallas содержались в бассейнах КМ-2 на искусственном корме датской фирмы «Ecoline». Кормление производили два раза в сутки (в 9.00 и 17.00). Материалом при изучении осетровых видов служили взрослые особи осетра и севрюги (Acipenser guldenstadti, Acipenser stellatus), пойманные в период нерестовой миграции в дельте р. Волги.
Общую амилолитическую активность определяли методом Нельсона в модификации А. М. Уголева и Н. Н. Иезуитовой [5], активность а-амилазы - методом Смита и Роя в модификации А. М. Уголева [6]. Общую протеолитическую активность определяли модифицированным методом Лоури [7]. Активность ферментов (общая амилолитическая и общая протеолитическая активность) оценивали по скорости ферментативных реакций, которую выражали в мкмоль образовавшихся продуктов реакции за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы кишечника (мкмоль/(г-мин)), при определении активности а-амилазы - в мг расщепленного субстрата за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы слизистой оболочки (мг/(г-мин)).
Полученные результаты были статистически обработаны [8].
Результаты и обсуждение
Лососевые. Сопоставляя активность комплекса карбогидраз в слизистой оболочке пищеварительного тракта у особей изучаемых лососевых видов рыб (рис. 1), 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.
0,4
2 года 3 года 4 года 5 лет
Возраст рыб Ш Стальноголовый лосось Ш Черноморский лосось
Рис. 1. Динамика общей амилолитической активности в пищеварительном тракте лососевых рыб
У изучаемых видов лососевых на протяжении периода исследований отмечена тенденция к снижению общей амилолитической активности. По-видимому, это связано с тем, что рыбы исследовались в нерестовый период, когда количество потребляемой пищи невелико, что сопровождается уменьшением уровня активности ферментов. Сходные результаты в соотношении других видов рыб были получены Г. Г. Верулашвили, Н. Г. Гогибе-ридзе и А. Г. Замбахидзе [9].
На протяжении изучаемого периода в слизистой оболочке пищеварительного тракта обоих видов лососевых рыб была отмечена тенденция к снижению уровня панкреатического фермента а-амилазы, однако активность этого фермента у черноморской кумжи была несколько выше, чем у стальноголового лосося. 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 схожи с таковыми, выявленными для комплекса карбогидраз, т. е. с увеличением возраста рыбы наблюдалось падение уровня а-амилазной активности.
В целом у лососевых наблюдались низкие показатели активности а-амилазы, что можно объяснить незначительным количеством углеводных компонентов пищи в комбикорме, потребляемом рыбами на лососевом заводе, и, возможно, их состоянием (пред- и нерестовый период).
Осетровые. Согласно нашим данным по осетровым видам рыб, выявлены статистически значимые различия в активности карбогидразного комплекса, панкреатической а-амилазы и общей протеолитической активности у осетра и севрюги. При этом у осетра по сравнению с севрюгой отмечены более высокие значения уровня ферментативной активности (рис. 2). Показаны различия в ферментативной активности у самцов и самок изученных видов. Более высокий уровень скорости гидролиза углеводных и белковых составляющих пищи отмечен у самцов. Изучение связи между размерами и возрастом рыбы и величиной ферментативной активности выявило тенденции к снижению уровня активности при увеличении размера и возраста у севрюги и осетра. В наибольшей степени эти тенденции прослеживались для общей протеолитической активности.
А. gйldenstёdti, самки А. gйldenstёdti, самцы
А. stellatus, самки
В Кардинальный желудок £Э Пилорический желудок
@ Пилорическая железа ЕЗ Средняя кишка
В Спиральный клапан И Ректальный отдел
А. stellatus, самцы
1,2 н 1 0,8 -' 0,6 0,4 -0,2 0
Части пищеварительной системы
Рис. 2. Общая протеолитическая активность на различных участках желудочно-кишечного тракта осетровых рыб
Исследования изменения скорости гидролиза белковых компонентов пищи в онтогенезе показали, что максимальные значения общей протео-литической активности (рН = 7,4) у обоих видов лососевых рыб были отмечены в возрасте два года, 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 протео-литической активности.
У изученных видов осетровых рыб уровень активности пищеварительных ферментов хорошо коррелировал со стадией зрелости гонад. Так, у осетра, находящегося на более поздних стадиях зрелости, уровень ферментативной активности был достоверно ниже. Крупный пищевой комок в желудочно-кишечном тракте у единичных особей осетра (наличие пищи, как правило, отмечалось для осетра на ранней (II) стадии зрелости гонад), свидетельствующий о недавнем приеме пищи, был связан с высоким уровнем скорости гидролиза углеводных и белковых компонентов пищи, превосходящим в 3-5 раз уровень ферментативной активности у рыб, не имевших пищи в желудке и кишечнике.
Таким образом, как у осетровых, так и у лососевых рыб была отмечена тенденция к снижению ферментативной активности (общая протео-литическая, общая амилолитическая и а-амилазная активность) в слизистой оболочке пищеварительного тракта с увеличением размера и возраста изученных рыб.
У осетра и севрюги показана зависимость активности исследованных ферментов от стадии зрелости гонад. Возможно, такая зависимость прослеживается и у лососевых рыб.
Исследование изменения уровня активности пищеварительных ферментов, осуществляющих гидролиз углеводных и белковых компонентов пищи у производителей лососевых и осетровых видов рыб, дает возможность судить о пищевых потребностях организма в разные периоды онтогенеза (в частности, в период нереста), выявить реакции пищеварительной функции в ответ на эти процессы и тем самым позволяет рационально использовать компоненты корма при составлении искусственных кормов.
Такая картина может быть объяснена взаимообусловленным комплексом адаптивных перестроек организма осетровых и лососевых рыб, связанных с первоочередной необходимостью подготовки особей к нересту и снижением (ненужной) пищеварительной функции.
Выводы
По нашему мнению, 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. Подобную тенденцию отмечала В. В. Кузьмина [10] в отношении карповых рыб. Другой причиной может быть взаимообусловленный комплекс адаптивных перестроек организма лососевых и осетровых рыб, связанных с первоочередной необходимостью подготовки особей к нересту и снижением пищеварительной функции.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Fick A., Murisier. Uber das Magenferment Kaltblutiger Tiere // Wurzl. Verch. Phisiol. med. Ges. N. F. - 1873. - Bd. 4.
2. Hoppe-Seyler F. Uber Unterchiede im chemischen Bau der Verdauung hoherer und niederer Tiere // Pflugers Arch. - 1877. - Bd. 14.
3. Phillips A. M. J. Nutrition, digestion and energy utilisation // Fish physiology. - N.-Y. London, 1969. - Vol. 1. - P. 391-432.
4. Кузьмина В. В. Вклад индуцированного аутолиза в процессы пищеварения вторичных консументов (на примере гидробионтов) // Докл. РАН. - 2000. -Т. 339. - С. 172-174.
5. Уголев А. М., Иезуитова Н. Н. Определение активности инвертазы и других дисахаридаз // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 192-196.
6. Уголев А. М. Физиология и патология пристеночного пищеварения. - Л., 1967. -180 с.
7. Алейникова Т. Л., Рубцова Г. В. Биохимия. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - М.: Высш. шк., 1988. - 239 с.
8. Гланц С. Медико-биологическая статистика. - М.: Практика, 1999. - С. 47-119.
9. Верулашвили 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.
10. Кузьмина В. В. Общие закономерности мембранного пищеварения у рыб и его адаптивные перестройки: Автореф. дис... д-ра биол. наук. - Л., 1986. - 39 с.
THE COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF DIGESTIVE FUNCTIONS OF SALMON AND STURGEON FISHES
T. S. Ershova, S. V. Shipulin
The knowledge of hydrolysis characteristics of albuminous and carbohydrate components of a diet of salmon and sturgeon species of fishes is important for the efficiency estimation of feeding and understanding of evolutionary and ecological aspects of digestion physiology. The purpose of the investigation is to research digestive functions of salmon and sturgeon species, and as well as to estimate correlation ratios between the activity of enzymes and the state of maturity of fish gonads. All the investigated species of fishes have the tendency to decrease the level of ferment activity of a digestive tract while increasing its size and age. The paper also shows the dependence of the activity of the investigated enzymes on the state of maturity of sturgeon gonads.
