CC BY
7УДК 597.556.35:577.15 (262.5)
У.3. Сулейманова, А.И. Рабаданова, М.М. Габибов, С.А. Гусейнова
Возрастные особенности процессов перекнсного окисления липидов и антиоксидантной защиты у карпа (Cyprinus carpio L.)
Дагестанский государственный университет; ashty06@mail.ru
Изучены возрастные и тканевые особенности соотношения процессов перекнсного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты. Показана наибольшая интенсивность процессов ПОЛ и активация антиоксидантной защиты в печени и красных мышцах 3-леток карпа. Наименьшая сбалансированность системы ПОЛ-АОЗ отмечена в головном мозге годовиков карпа.
Ключевые слова: окислительный стресс, малоновый диалъдегид, перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита.
The age-and tissue features of the relations lipid peroxidation and antioxidant defense system are studied. The maximum intensity of lipid peroxidation and activation of antioxidant protection in the liver and red muscles of the 3 year carps and least balanced of the LPO-AOD system in the brain of carp yearlings are shown.
Keywords: oxidative stress, malondialdehyde, lipid peroxidation, antioxidant protection.
Изучение физиолого-биохимических особенностей разных этапов онтогенеза остается важным направлением экологической физиологии животных [1-4]. В связи с этим нами изучено состояние процессов перекнсного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной защиты (АОЗ) тканей карпа разного возраста - вопроса малоисследованного и значимого для познания роли окислительного стресса в старении и патогенезе животных [5].
Материалы и методы. Нами исследованы сеголетки (5-6 мес.), годовики и трехлетки обоего пола карпа. Рыбы доставлялись из Широкольского рыбоводного комбината. До проведения анализов рыб помещали в аквариумы объемом 250 л, где создавались условия постоянного температурного и газового режима. В каждом аквариуме содержались по 15-20 рыб.
В крови, печени, почках, скелетных мышцах и мозге определяли содержание малонового диальдегида (МДА) и общую антиоксидантную активность (ОАА) [6]. Одновременно проводили измерения длины и массы тела разновозрастных особей карпа.
Статистическую обработку результатов проводили методом малой выборки по t-критерию Стьюдента [7].
Результаты исследования и их обсуждение
Одним из важных показателей развития рыб являются параметры их весового и линейного роста, которые в общем виде отражают изменения обменных процессов, происходящих в организме [8]. У сеголеток масса тела по сравнению с годовиками увеличивается в 3,6 раз, длина тела - на 69,2 %, у 3-леток соответственно в 26,3 раза и в 4,6 раз (табл. 1).
Таблица 1
Возрастные изменения массы и длины тела карпа
' ——-___гюказатсли масса тела (г) длина тела (см)
возрастная гр\тш£Г~~~—-—__
сеголетки 57,4 ± 22,2 13,1 ± 0,53
годовики 209,8 ± 50,2 24,1 ± 2,1
3-летки 1500,0 ± 60,2 60,0 ± 5,2
Состояние АО системы и процессы ПОЛ в организме карпа имели выраженную возрастную и тканевую специфику, что, вероятно, связано с метаболической активностью тканей и уровнем окислительной нагрузки, влияющими на соотношение процессов ПОЛ и активности АО комплекса. Наиболее интенсивно процессы ПОЛ протекали в метаболически активных тканях: печени и красных мышцах сеголеток карпа, а также в богатом липидными компонентами головном мозге. Уровень МДА в них составил 83,8 ± 1,6 и 48,7 ± 1,7 нМоль/г и 52,7 ± 1,3 нМоль/г ткани соответственно (табл. 2). В печени и почках отмечается самый высокий уровень общей антиоксидантной активности (ОАА): 33,1 ± 1,6 и 23,6 ± 2,9 % соответственно. Наименьшая интенсивность ПОЛ наблюдается в белых мышцах и в крови (15,0 ± 0,2 нМоль/г). Таким образом, по интенсивности процессов ПОЛ ткани сеголеток карпа можно расположить в следующей последовательности: печень > головной мозг > красные мышцы > почки > белые мышцы > кровь. Накопление продуктов ПОЛ сопровождается активацией механизмов антиоксидантной защиты, что выражается в повышении ОАА. Так, наибольшее значение данного показателя отмечено в печени (33,1 %), крови (32,0 %), красных мышцах (23,0 %), почках и белых мышцах (-22 %). В головном мозге ОАА составляет 19,8 %. В целом устанавливается следующая градация тканей по данному показателю: печень > кровь > красные мышцы > почки > белые мышцы > головной мозг.
Таким образом, у сеголеток карпа отмечаются однонаправленные изменения показателей ПОЛ-АОЗ: интенсификация ПОЛ сопровождается активацией механизмов АОЗ.
У годовиков карпа наблюдается возрастание интенсивности ПОЛ и АОЗ с сохранением той же тканевой градации, как и у сеголеток. Однако повышение содержания МДА (в 2,1 раз) по сравнению с сеголетками более выражено в головном мозге (рис. 1). В красных мышцах и почках повышение интенсивности ПОЛ составляет 71,4 и 80,9 %, в печени и белых мышцах - 52 и 58 % соответственно. Наибольшее повышение ОАА, в сравнении с сеголетками, отмечено в красных (на 67 %), белых (на 55 %) мышцах и печени (на 39 %), наименьшее - в почках (на 9 %).
При исследовании рыб, достигших 3-летнего возраста, отмечено менее интенсивное по сравнению с годовалым возрастом накопление МДА, однако более интенсивное, чем у сеголеток. Так, в этом возрасте наиболее интенсивно процессы ПОЛ протекают в печени (96,4 ± 11,2 нМоль/г ткани), головном мозге (84,3 ± 12,3 нМоль/г ткани) и красных мыщцах (67,2 ±11,1 нМоль/г ткани). Наименьшее накопление ПОЛ отмечено в крови (10,0 ± 5,8 нМоль/г ткани) и в белых мышцах (14,2 ± 5,8 нМоль/г ткани). На фоне менее интенсивного по сравнению с годовиками накопления МДА во всех тканях, кроме красной мышцы трехлеток карпа, отмечается повышение ОАА, интенсивность которой наиболее выражена в крови (78,0 ± 3,6 %) и печени (59,4 ± 1,3 %). Наименее она выражена в головном мозге Зх-леток карпа (25,3 ±2,1 %).
Таблица 2
Возрастные изменения содержания малонового диальдегида МДА (нМоль/г ткани) и общей антиоксидантной активности ( %) в тканях карповых рыб
МДА ОАА
Сеголетки Годовики 3-летки Сеголетки Годовики 3-летки
Кровь 15,0 ±0,29 20,4 ± 1,2 10,2 ± 1,7 32,13 ±0,29 42,0 ± 2,4 78,0 ±3,6
Печень 83,8 ± 1,6 128,3 ± 6,7 96,4 ± 11,2 33,1 ± 1,6 45,9 ± 0,9 59,4 ± 1,3
Головной мозг 52,7 ± 1,3 108,2 ± 8,6 84,3 ± 12,3 19,8 ± 1,1 23,5 ± 3,1 25,3 ± 2,1
Красная мышца 48,7 ± 1,7 84,4 ± 5,6 67,2 ± 11,1 23,6 ± 2,9 40,4 ± 2,9 38,4 ± 1,6
Белая мышца 24,2 ± 1,2 38,3 ± 4,2 14,2 ± 5,8 21,6 ± 2,7 34,4 ± 4,2 35,4 ± 1,5
Почки 42,1 ± 2,3 76,2 ± 7,4 55,4 ± 9,4 22,2 ± 0,2 23,5 ± 2,8 29,1 ± 1,2
Установленные закономерности накопления МДА в исследуемых тканях свидетельствуют о разном уровне процессов, индуцирующих свободнорадикальные процессы и ПОЛ.
В целом, печень, красные мышцы и головной мозг характеризуются максимальной интенсивностью процессов ПОЛ, что подтверждается наибольшим содержанием ТБК-активных продуктов. В печени и красных мышцах данные особенности обусловлены, очевидно, функциональным значением этих органов. Печень как центральный орган метаболизма характеризуется высокой интенсивностью процессов обмена, в том числе липидного. Для нее характерно повышенное содержание общих липидов, нуклеиновых кислот, гликогена, белков, а также структурных и резервных липидов всех классов. При этом максимальный уровень липидов сопряжен с состоянием нереста у рыб. Наряду с активными реакциями биосинтеза и катаболизма, необходимо также отметить и постоянно протекающие в печени активные процессы обезвреживания и биоаккумуляции широкого ряда ксенобиотиков, а также регенерации поврежденных гепатоцитов, что также связано с активацией свободнорадикальных реакций. Для печени характерен также высокий уровень продукции активных форм кислорода. Все указанные особенности химического состава и функций печени, очевидно, способствуют более активному протеканию процессов ПОЛ в гепатоцитах, чем в клетках других органов рыб [3].
Красные мышцы рыб занимают промежуточное положение между печенью и белыми мышцами по многим показателям - содержанию общего белка, липидов, гликогена и активности ряда ферментов. Особенностью этой ткани является сочетание метаболической и локомоторной функций, интенсивное потребление кислорода, насыщенность митохондриями, обилие липидных включений.
Таким образом, сходство химического состава и интенсивности метаболических процессов в печени и красных мышцах в значительной степени определяет общий характер организации АО комплекса, соотношения его активности и интенсивности процессов ПОЛ.
Повышенная интенсивность процессов ПОЛ в головном мозге карпа, вероятно, обусловлено высоким содержанием в нем липидов, о чем свидетельствуют исследования многих авторов [8, 9].
Очевидно, усиление ПОЛ, отражая избыточное накопление промежуточных и конечных метаболитов, свидетельствует об ответной защитной реакции организма на биохимическом уровне на действие стрессорного для организма фактора [3, 4]. Накопление содержания продуктов переокисления липидов в тканях рыб показывает, что возрастные изменения приводят к нарушению регуляции процессов ПОЛ и окислительному стрессу.
В результате исследований были установлены особенности изменений процессов липопероксидации и антиоксидантной защиты в различные возрастные периоды карпа. Для сеголеток характерна низкая активность липоперекисных процессов, что может свидетельствовать о минимальном воздействии токсических форм кислорода на клеточные мембраны. Более старший возрастной период (1 год) характеризуется повышенной интенсивностью перекисных процессов. У 3-леток карпа, в сравнение с годовиками, отмечено снижение интенсивности ПОЛ на фоне усиления механизмов антиоксидантной защиты, о чем можно судить по активации ОАА в крови (на 140 % в сравнении с сеголетками), являющейся интегральным показателем функционального состояния организма. Как известно, 3 года у карпа - это возраст максимальной половой зрелости, что влияет на весь метаболизм рыб и, в частности, на интенсификацию защитных свойств организма.
Таким образом, возрастные изменения в организме рыб связаны со сдвигом окислительно-восстановительного баланса в тканях и изменением соотношения свободно-радикальных перекисных и антиоксидантных процессов.
На сегодняшний день общепринятым универсальным механизмом старения и патогенеза в организме является теория окислительного стресса. Однако для водных организмов, в частности рыб, основные положения этой теории развиты очень слабо [5]. В связи с этим предлагается использовать ряд показателей для оценки состояния организма при старении и воздействии разнообразных факторов среды на живые организмы. В решении этого вопроса важно изучить процессы ПОЛ и АОЗ как индикаторов физиологического состояния организма [9].
Литература
1. Леус Ю.В. Активность антиоксидантной системы карпа при действии ионов тяжелых металлов / Ю.В. Леус, В.В. Грубинко // Гидробиол. журн. - 1998. - 34. - № 2. -С. 59-63.
2. Шепелев А. П. Роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе // Вопр. мед. химии. - 2000. - Т.46, № 2. - С. 100-116.
3. Гостюхина О.Л. Антиоксидантный комплекс камбалы-капкана как индикатор физиологического состояния организма: тканевые особенности / О.Л. Гостюхина, И.В. Головкина, Т.Б. Бахтина // Морской экологический журнал. - 2010. - Т. 9, №3. -С. 15-22.
4. Цыганский P.A. Физиология и патология животной клетки / P.A. Цыганский. -СПб.: Лань, 2009.-336 с
5. Чистяков В.А. Неспецифические механизмы защиты от деструктивного действия активных форм кислорода // Успехи современной биологии. - 2008. - Т. 128, № 3. -С. 300-308.
6. Камышников B.C. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / B.C. Камышников. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. - 910 с.
7. Лакин Т.Б. Биометрия. -М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.
8. Гершенович А.Д. Особенности обмена липидов у рыб / А.Д. Гершенович, В.И. Лапин, М.И. Шатуновский // Успехи современной биологии. - 1991. - Т. III. -Вып. 2. - С. 206-218.
9. Болдырев A.A. Роль активных форм кислорода в жизнедеятельности нейрона / A.A. Болдырев // Успехи физиол. наук. - 2003. - Т. 34, № 3. - С. 54-60.
Поступила в редакцию 20.03.2012 г.
