SERUM PROTEINS OF SELECTED FISH OF THE VOLGA DELTA: AGE AND SEX ASPECTS

БЕЛКИ СЫВОРОТКИ КРОВИ НЕКОТОРЫХ РЫБ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ, ВОЗРАСТНОЙ И ПОЛОВОЙ АСПЕКТЫ

Научная статья

Гулиев Р.А.¹, Бурлаков И.А.², Крючков В.Н.³, Волкова И.В.^4, *

¹ Федеральная сеть клинико-диагностических лабораторий СИТИЛАБ, Москва, Россия;

^{2, 3, 4} Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия

* Корреспондирующий автор (gridasova[at]mail.ru)

Аннотация

В статье изучено антропогенное воздействие на биосистемы рыб, в частности, на их биохимические показатели крови. Были изучены закономерности изменений показателей крови рыб дельты Волги в зависимости от сезона, пола и возраста. Уровень общего белка и соотношение отдельных белковых фракций меняются в зависимости от характера питания и обеспеченности пищей, сезонной цикличности, степени половой зрелости и экологических условий. Авторами показано, что белковый состав сыворотки крови – это высоко лабильная система, чутко отражающая изменения внутренней среды под влиянием различных факторов абиотической и биотической природы.

Ключевые слова: белок сыворотки крови, альбумин, лещ, сазан, судак, фракционный состав белков.

SERUM PROTEINS OF SELECTED FISH OF THE VOLGA DELTA: AGE AND SEX ASPECTS

Research article

Guliev R.A.¹, Burlakov I.A.², Kryuchkov V.N.³, Volkova I.V.^4, *

¹ Federal Network of Clinical and Diagnostic Laboratories CITILAB, Moscow, Russia;

²Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russia

* Corresponding author (gridasova[at]mail.ru)

Abstract

The article explores the anthropogenic impact on the fish biosystems, in particular, the attention is centered on their biochemical blood parameters. The research contains a study of the regularities of changes in blood parameters of fish of the Volga Delta depending on the season, sex, and age. The level of total protein and the ratio of individual protein fractions vary depending on the nature of nutrition and food availability, seasonal rhythm, the degree of sexual maturity, and environmental conditions. The authors of the study demonstrate that the protein composition of blood serum is a highly labile system that reflects changes in the internal environment with high accuracy and under the influence of various factors of abiotic and biotic nature.

Keywords: blood serum protein, albumin, bream, carp, zander, fractional composition of proteins.

Введение

Изучение антропогенных воздействий на водные экосистемы ещё долго не потеряет своей актуальности. Биосистемы очень чувствительны к внешним воздействиям, однако зачастую далеко не очевидно, насколько выявляемые реакции биосистемы отражают уровень опасности воздействия.

Важнейшей парадигмой экологических исследований является оценка, насколько выявляемые изменения на различных уровнях организации биосистем (популяционном, организменном, органном и т.д.) соотносятся с таким интегральным показателем, как «здоровье», в частности, рыб.

При ветеринарной диагностике состояния здоровья (или иммунного статуса, влияния среды обитания) немаловажное значение имеют биохимические показатели крови. Заметные изменения биохимических параметров крови могут быть обусловлены различными раздражителями: стрессом, воздействием загрязняющих веществ, гормональным дисбалансом и болезнями. Вместе с тем, кровь, как лабильная структура, не может не отражать и нормальные физиологические изменения, которые закономерно возникают в организме, например в связи с репродуктивными циклами, нагулом, зимовкой, миграциями. Поэтому при использовании тех или иных показателей организма в качестве индикаторов внешнего воздействия необходимо учитывать ряд закономерностей, связанных с протеканием физиологических процессов.

В связи с вышеизложенным нами были изучены основные биохимические некоторых видов рыб дельты Волги на предмет выявления закономерностей изменений показателей крови в зависимости от сезона, пола и возраста рыб.

Один из часто используемых показателей – содержание в крови общего водорастворимого белка. Общий белок представляет собой суммарную концентрацию альбуминов и глобулинов, находящихся в сыворотке крови. Белки крови выполняют в организме множество важнейших функций: свертывание крови, поддержание постоянства рН крови, осуществление транспорта веществ (перенос жиров, билирубина, стероидных гормонов в ткани и органы), участвуют в иммунных реакциях и т.п. В виду этого постоянство внутренней среды обуславливается в значительной степени веществами белковой природы. В свою очередь, содержание белков в крови зависит от физиологического состояния организма, условий нагула и других, порой трудно контролируемых факторов.

Методы и принципы исследования

Объектами исследования послужили разновозрастные особи леща Abramis brama L., 1758, густеры Blicca bjoerkna L., 1758, серебряного карася Carassius gibelio Bloch, 1782, сазана Cyprinus carpio L., 1758 и судака Sander lucioperca L., 1758. На месте лова производился отбор крови прижизненно из хвостовой вены путём прокола хвостового стебля, у мелких экземпляров – методом каудэктомии. Биохимический анализ крови осуществлялся с использованием биохимического автоматического анализатора BS-200. Естественные гетерогемагглютинины (к эритроцитам беспородного кролика) в сыворотке крови и экстрактах органов определяли в планшетах с U-образными лунками [4].

Количество иммуноглобулинов определяли ускоренным способом определения по реакции с раствором сульфата цинка [1].

Для анализа использовалось не менее 15 экз. рыб в каждой возрастной группе.

Полученные в исследовании результаты обрабатывались статистически, достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента [3].

Основные результаты

Содержание и соотношение фракций белков сыворотки крови во многом является видоспецифичными показателями [2]. Изоморфизм белков рыб рассматривают, с одной стороны, как следствие внутрипопуляциной изменчивости, а с другой – как результат влияния различных внешних факторов, в том числе и загрязнения водоемов. Белки рыб, следовательно, могут служить одним из показателей при экомониторинге, наряду с другими параметрами [6].

Содержание белков в сыворотке крови леща показано в таблице 1.

В возрасте 1+ (двухлетки) у самцов и самок отмечено практически одинаковое содержание общих сывороточных белков (ОСБ) (49,6±0,3 и 48±0,1 г/л соответственно), различия в пределах статистической погрешности. С увеличением возраста (до 3-х лет) количество общего белка в крови леща увеличивается примерно в 1,5 раза с 48 – 49,6 г/л до 67,2 – 69,1 г/л, при этом каких-либо половых различий по содержанию общего белка, как и у двухлеток, не наблюдается. В дальнейшем (до возраста 5 лет) содержание белка увеличивается до 71-72 г/л и самцов и до 75-76 г/л у самок леща (Р˂0,05).

 

Таблица 1 – Содержание белков в сыворотке крови леща

Возраст, лет	Общий белок г/л		Альбумины, г/л		Глобулины, г/л
	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀
1+	49,6±0,3	48±0,1	32,5±0,4	30,1±0,5	17,1±0,1	17,9±0,1
2+	67,2±0,8*	69,1±0,5*	21,2±0,3*	20,2±0,6*	46,0±0,5*	48,9±0,7*
3+	72,3±0,5	75,5±0,9*	35,6±0,4*	34,3±0,5*	36,7±0,5*	41,2±0,5*
4+	71,9±0,7	76,0±0,5	38,2±0,5*	42,1±0,7*	33,7±0,4	33,9±0,3*

Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от предыдущих  

Также, начиная с возраста 2+, отмечается небольшое, но статистически достоверное преобладание общего белка у самок над аналогичным показателем у самцов (Р˂0,05).

Минимальное содержание ОСБ обнаруживалось у сеголетков густеры (см. таблицу 2).

 

Таблица 2 – Содержание общего белка в сыворотке крови густеры

Возраст, лет	Среднее содержание общего белка, г/л
	♂♂	♀♀
1+	46,5±0,3	47,2±0,3
2+	47,7±0,4	59,4±0,5*
3+	52,2±0,5*	65,5±0,5*
4+	55,9±0,4	67,3±0,5

Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от предыдущих  

По мере взросления наблюдается, во-первых, устойчивый рост показателя и, во-вторых, обозначается отчётливая разница между самками и самцами по содержанию в крови ОСБ.

Так же, как и у леща, у серебряного карася максимальный уровень содержания общего белка в сыворотке наблюдается в возрасте 4 лет (59,2 – 60,1 г/л), а минимум был отмечен у сеголеток (36,6 – 44,4г/л) (см. таблицу 3). Количество общего белка у самок выше, чем у самцов на 0,9 – 7,8 г/л. Уровень содержания общего белка в сыворотке крови, так же как у выше рассмотренного леща, имеет тенденцию к увеличению с возрастом, но в отличие от судака (см. ниже) резких колебаний не наблюдается.

 

Таблица 3 – Содержание общего белка в сыворотке крови серебряного карася

Возраст, лет	Среднее содержание общего белка, г/л
	♂♂	♀♀
0+	36,6±0,3	44,4±0,2
1+	49,6±0,8	51,2±0,9
2+	49,8±0,1	54,8±0,3
3+	59,2±0.7	60,1±0,4

 

Среди рассмотренных карповых видов рыб наименьшее количество общего белка было выявлено в крови сазана (см. таблицу 4).

 

Таблица 4 – Содержание общего белка в сыворотке крови сазана

Возраст, лет	Среднее содержание общего белка, г/л
	♂♂	♀♀
0+	38,73 ± 0,3	44,89 ± 1,2
1+	40,23 ± 2,6	39,41 ± 0,8
2+	31,63 ± 1,2	41,19 ±1,5
3+	42,2 ± 2,2	45,4 ± 2,4

 

Несмотря на отмечаемые колебания, с возрастом этот показатель остаётся примерно на том же уровне. Половые различия по количеству общего белка незначительны и большей частью статистические недостоверны.

Как видно из таблицы 5, наименьшее содержание ОСБ в крови характерно для неполовозрелых рыб, причём для самок и самцов этот показатель практически не отличается.

Судак начинает созревать уже в 2 года, хотя этот процесс весьма растянут – массово судаки созревают в возрасте четырёх лет [5]. Максимальное содержание общего белка отмечено у трёхлеток судака (самцы – 85,6 г/л; самки – 88,4 г/л). Можно предположить, что в наибольшей степени повышение концентрации сывороточных белков связано с наступлением половозрелости и активизацией в связи с этим гаметогенеза, который сопровождается синтезом питательных веществ, в том числе и белковой природы, накапливающихся в половых продуктах. В пользу этого положения свидетельствует и тот факт, что концентрация ОСБ в крови у самок судака выше, чем у самцов (Р˂0,05); эта разница колеблется в пределах от 0,4 до 7,6 г/л. Потребность в синтезе белка для созревания гонад у самок значительно больше по сравнению с самцами.

 

Таблица 5 – Содержание белков в сыворотке крови судака

Возраст, лет	Общий белок г/л		Альбумины, г/л		Глобулины, г/л		Белковый коэффициент
	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀
0+	70,2±0,3	70,6±0,8	36,3±0,5	32,3±0,7	33,9±0,3	38,3±0,3	1,07±0,02	0,84±0,01
1+	70,8±0,8	73,2±0,9	35,6±0,6	32,3±0,4	35,2±0,3	40,9±0,4	1,01±0,01	0,79±0,02
2+	71,6±0,1	79,2±0,3	31,3±0,6	20,7±0,3	40,3±0,3	58,5±0,6	0,78±0,02	0,35±0,01
3+	85,6±0,7	88,4±0,4	33,8±0,7	20,4±0,3	51,8±0,5	68,0±0,7	0,65±0,02	0,30±0,01

По среднему значению содержания общего белка самки превосходят самцов у всех рассмотренных в данной работе видов рыб примерно на 2-7 г/л. Возможно, это связано с тем, что половозрелые самки по размерам достоверно крупнее самцов в пределах одной возрастной группы, кроме того, существует необходимость в синтезе белков, которые принимают участие в созревании половых продуктов.

При оценке физиологического состояния большое диагностическое значение имеет белковый коэффициент – показатель количественного отношения альбуминов к глобулинам. К изменению значений белкового коэффициента могут приводить разные причины. Так, например, к снижению коэффициента может привести голодание вследствие обеднения кормовой базы (сезонные изменения, экологические причины) или же снижение интенсивности питания в период нерестовых миграций и собственно нереста. Также уменьшение белкового коэффициента может встречаться при нарушениях печени, сопровождающихся снижением её метаболической активности. В то же время в период активного нагула потребление богатой белками пищи обусловливает увеличение рассматриваемого показателя.

Глобулины сыворотки крови участвуют в транспортировке липидов, гормонов, витаминов и ионов металлов, образуют важные компоненты системы свертывания крови, антитела иммунной системы.

Динамика изменения уровня глобулинов у судака подвержена закономерностям, схожими с таковыми по содержанию в крови общего белка. Что же касаемо концентрации в сыворотке крови альбумина, то их динамика имеет некоторые особенности (см. таблицу 5). Максимальное количество глобулинов отмечается у 4-х летних рыб (самцы - 51,8±0,5 г/л, самки – 68±0,7 г/л), минимальное – у сеголеток (32,3 - 33,9 г/л). В возрасте 2-х лет белковый коэффициент самок судака равен 1,07, а у самцов начинается сдвиг в сторону глобулинов - белковый коэффициент равен 0,78, в дальнейшем с возрастом и у самок наблюдается значительное смешение коэффициента в сторону глобулиновой фракции. К возрасту 4 году эти значения у самок и самцов опускаются до уровня 0,65 и 0,3 соответственно.

У леща и у самок, и у самцов в возрасте двух лет, примерно одинаковые концентрации белковых фракций, и белковый коэффициент приближается к 2 единицам. В возрасте 3 лет у обоих полов происходит уменьшение белкового коэффициента ниже 0,5 ед., глобулиновая фракция заметно превалирует над альбуминовой. Затем происходит увеличение белкового коэффициента как у самок, так и у самцов. У самок на 5 году белковый коэффициент несколько больше, чем у самцов. Превышение альбуминовой фракции у самок над аналогичным показателям самцов можно объяснить большим их синтезом у самок в связи с процессами гаметогенеза.

Показатели альбумина в первые два года жизни у серебряного карася между самками и самцами практически не отличаются, в свою очередь содержание общего белка увеличивается в первые два года и у самцов, и у самок (см. таблицу 6).

Таблица 6 – Содержание альбуминов и глобулинов в сыворотке крови карася

Возраст, лет	Содержание альбуминов, г/л		Содержание глобулинов, г/л		Белковый коэффициент
	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀
0+	20,4±0,3	20,4±0,5	16,2±0,5	24,0±0,2	1,26±0,02	0,85±0,07
1+	20,7±0,8	20,8±0,1	28,9±0,4*	30,4±0,4*	0,72±0,04	0,68±0,05
2+	18,2±1,2	35,4±0,5	31,6±0,7*	19,4±0,2*	0,58±0,03	1,82±0,02
3+	20,1±0,3	35,4±1,4	39,1±0,6*	24,7±0,4	0,51±0,03	1,43±0,08

Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от предыдущих  

В возрасте 2-3 лет происходит смещение показателей белковых фракций, у самцов в сторону глобулина, а у самок в сторону альбумина, в результате чего белковые коэффициенты к 4 годам становятся 0,51 и 1,43 у самцов и самок соответственно. При этом у ювенальных особей белковый коэффициент был равен значениям 1,26 и 0,85 самцов и самок соответственно. В 3 года серебряный карась достигает половозрелости, время нереста, увеличение скорости метаболизма и включения компенсаторных механизмов по-разному влияет на организмы самцов и самок карася. В отличие от леща, у карася только для самок характерен сдвиг белково-фракционного баланса в сторону альбуминовой фракции, которая, как известно, выполняет основные транспортно-метаболические функции, а у самцов в сторону глобулиновой фракции, отражающую интенсивность иммунного ответа и эффективную работу факторов свёртывания крови при регенерации. В пользу последнего тезиса свидетельствуют данные по содержания в крови иммуноглобулинов, как естественных, так и тех, которые могут быть отнесены к иммунным. Так, если у самцов карася в возрасте 0+ содержание гемагглютининов к эритроцитам кролика (естественных антител ЕАТ) составило 11,5±1,4 усл.ед./мл, то у четырёхлеток наблюдалось повышение показателя до 13,2 ±1,4 усл.ед./мл (Р˂0,05). Увеличение содержание иммуноглобулинов составило с 0,77±0,06 до 1,32±0,02 г% (Р˂0,05).

Сведения по фракционному составу белков сыворотки сазана показаны в таблице 7.

 

Таблица 7 – Содержание альбуминов и глобулинов в сыворотке крови сазана

Возраст, лет	Содержание альбуминов, г/л		Содержание глобулинов, г/л		Белковый коэффициент
	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀	♂♂	♀♀
0+	15,21±0,2	16,98±0,3	23,52±0,4	27,91±0,3	0,65±0,04	0,61±0,05
1+	15, 23±0,2	17,14±0,2	25,07±0,3	22,27±0,3*	0,60±0,05	0,77±0,07*
2+	14,63±0,2	15,2±0,4	17,67±0,3*	25,99±0,5*	0,84±0,07*	0,58±0,06*

Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от предыдущих  

Для сазана характерны относительно стабильные показатели альбуминовой фракции, выраженных колебаний, как у выше рассмотренных видов, не отмечается. В данном случае мы связываем это с тем, что рассмотрен небольшой возрастной ряд сазана, до трёхлеток включительно. При этом созревание сазана только начинается в три года (самцы), самки массово созревают в возрасте от трёх до пяти лет. Максимальные колебания количества альбуминов у самок и самцов относительно среднего показателя трёх лет (14,89 г/л и 16,44 г/л соответственно), находится в границах 0,12-0,43 у самок, 0,7-1,24 г/л у самцов. За счет стабильности показателей глобулиновой фракции общий белок и белковый коэффициент так же не показали выраженных возрастных и половых колебаний в рассмотренном возрастном интервале. Одновременно с относительной стабильностью фракции глобулинов показаны незначительные изменения в содержании иммуноглобулинов. Так, минимальное количество иммуноглобулинов в крови сазана было у сеголеток – 0,21±0,01 и 0,20±0,01 г% у самок и самцов соответственно. У трёхлеток уровень содержания иммуноглобулинов изменился незначительно, у самок до 0,24±0,03, а у самцов – 0,22±0,02 г% соответственно. Что касается содержания ЕАТ, то с возрастом у сазана было выявлено некоторое снижения их активности с 9,1±0,8 до 7,8±0,4 усл.ед./мл (Р˂0,05).

Заключение

Белки сыворотки крови являются достаточно лабильной системой, отражающей состояние организма, а также изменения, происходящие в нем под действием внутренних и внешних факторов.

Содержание белка в сыворотке крови рыб служит экспресс-тестом для определения уровня физиологического состояния рыб. Функциональная нагрузка, вызванная действием факторов среды, приводит к активации синтеза белков сыворотки крови, и, как следствие, к формированию четкого белкового статуса, который характеризуется видовыми особенностями и вариабельностью в конкретных условиях обитания рыб. Уровень общего белка и соотношение отдельных белковых фракций меняются в зависимости от характера питания и обеспеченности пищей, сезонной цикличности, степени половой зрелости и экологических условий. Большинство исследователей придерживается мнения, что сезонные изменения содержания общего белка сыворотки крови рыб связаны с использованием его резервов на формирование генеративных продуктов.

С понижением температуры воды осенью и зимой активность обмена падает, что ведет к уменьшению уровня общего белка и последующему повышению его в теплое время года. Таким образом, белковый состав сыворотки крови – это высоко лабильная система, чутко отражающая изменения внутренней среды под влиянием различных факторов абиотической и биотической природы.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Воловенко М.А. Определение уровня иммуноглобулинов в сыворотке крови новорожденных телят / М.А. Воловенко // Ветеринария. – 1975. - №4. – С. 100-104.
2. Гулиев Р. А. Некоторые биохимические показатели крови рыб дельты Волги / Р. А. Гулиев, Э. И. Мелякина // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство, 2014, № 2. – С. 85-91.
3. Лакин Г.Ф. Биометрия. / Г.Ф. Лакин – М.: Высшая школа, 1980. – 293 с.
4. Никитин В.М. Справочник серологических реакций. / В.М. Никитин - Кишинев: Штиница, 1977. – 206 с.
5. Петрова, А.Н. Сравнительная морфобиологическая характеристика судака низовьев рек Урал и Волга /А.Н. Петрова// Ленинград: Сб. наун. трудов ГОСНИИРХ. Вып.172., 1981 б. − С.24–33.
6. Руднева И.И. Применение биомаркеров рыб для экотоксикологической диагностики водной среды / И.И. Руднева // Рыбное хозяйство Украины. – 2006. – № 1. – С. 20–23.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Volovenko M. A. Opredelenie urovnja immunoglobulinov v syvorotke krovi novorozhdennykh teljat [Determination of the Level of Immunoglobulins in the Blood Serum of Newborn Calves] / M. A. Volovenko // Veterinariya [Veterinary Medicine]. - 1975. - No. 4, pp. 100-104 [in Russian]
2. Guliev R. A. Nekotorye biokhimicheskie pokazateli krovi ryb del'ty Volgi [Some Biochemical Parameters of the Blood of Fish of the Volga Delta] / R. A. Guliev, E. I. Melyakina // Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Fish Farming, 2014, no. 2, pp. 85-91 [in Russian]
3. Lakin G. F. Biometriya [Biometrics] / G. F. Lakin - M.: Vishhaya shkola, 1980 – 293 p. [in Russian]
4. Nikitin V. M. Spravochnik serologicheskikh reakcijj [Handbook of Serological Reactions] / V. M. Nikitin - Kishinev: Shtinitsa, 1977 - 206 p. [in Russian]
5. Petrova, A. N. Sravnitel'naja morfobiologicheskaja kharakteristika sudaka nizov'ev rek Ural i Volga [Comparative Morphobiological Characteristics of Pike Perch in the Lower Reaches of the Ural and Volga Rivers] / A. N. Petrova // Leningrad: Collection of Articles of the State Research Institute of Lake and River Fisheries. Issue 172., 1981 b., pp. 24-33 [in Russian]
6. Rudneva I. I. Primenenie biomarkerov ryb dlja ehkotoksikologicheskojj diagnostiki vodnojj sredy [Application of Fish Biomarkers for Ecotoxicological Diagnostics of the Aquatic Environment] / I. I. Rudneva // Rybnoe khozjajjstvo Ukrainy [Fish Farming of Ukraine]. - 2006. - No. 1, pp. 20-23 [in Russian]