Метаболические особенности эритроцитов дельфинов-афалин, содержащихся в условиях океанариума
МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭРИТРОЦИТОВ ДЕЛЬФИНОВ-АФАЛИН, СОДЕРЖАЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ОКЕАНАРИУМА
Каганова Н.В., Коношенко С.В., Ларина М.В.
Научно-исследовательский центр Вооруженных Сил Украины «Государственный океанариум», г. Севастополь, Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, г. Симферополь
Ключевую роль в достижении гомеостаза или постоянства внутренней среды играют разнообразные адаптации, формирующиеся на самых различных уровнях организации живого: от молекулярного до общецианотического [2, 5]. Значительный интерес представляет изучение биохимических адаптаций, являющихся крайним средством, к которому организм прибегает, исчерпав все поведенческие и физиологические способы избежания неблагоприятного воздействия среды [3, 4].
Одним из объектов изучения адаптивных реакций является представитель морских млекопитающих дельфин-афалина, сохранение и изучение которого как вида – одна из первоочередных общебиологических задач. Отловы дельфинов с целью их изучения и транспортировки к местам постоянного содержания сопровождаются рядом неблагоприятных факторов, исключить которые практически невозможно [1]. В связи с вышеизложенным, становится понятным, почему выбранное направление послеотловной адаптации (в том числе и биохимической) определяет дальнейшее успешное существование дельфинов в условиях океанариумов. Ведущую роль в приспособлении организма к отдельным факторам среды на молекулярном уровне играет внутриэритроцитарный метаболизм.
Целью данной работы является изучение динамики изменения таких биохимических показателей, как содержание в гемолизатах общего гемоглобина, метгемоглобина, гликозилированного гемоглобина, глюкозы, фосфоенолпирувата, аденозинтрифосфата, активности внутриэритроцитарной каталазы. Наблюдение велось за двадцатью тремя особями дельфинов-афалин, которые в зависимости от длительности пребывания в условиях НИЦ «Государственный океанариум» (далее Океанариум) были разделены на три группы:
I – особи, находящиеся в Океанариуме в течение 1 года (8 особей);
ІІ – особи, находящиеся в Океанариуме в течение 2 – 4 лет(7 особей);
ІІІ - особи, находящиеся в Океанариуме в течение 10 – 20 лет (8 особей);
В данных группах проводилось сравнение с учетом возраста животных.
Наблюдаются различия в содержании общего гемоглобина в крови дельфинов в зависимости от длительности содержания в Океанариуме.
Наиболее высокий уровень общего гемоглобина отмечается у дельфинов второй группы, т.е. находящихся в Океанариуме в течение 2..4 лет, а наиболее высокий уровень метгемоглобина обнаружен в эритроцитах дельфинов І и ІІІ групп (содержание в неволе в течение 1 года и 10..20 лет соотвественно). Изменение содержания количества гемоглобина и метгемоглобина носят реципрокный характер.
Содержание исследуемых показателей в эритроцитах животных также зависит и от возраста дельфинов.
Так, в І группе содержание гемоглобина и метгемоглобина было выше у особей более старшего возраста, тогда как у представителей ІІ группы проявилась обратная зависимость.
При изучении содержания глюкозы и гликозилированного гемоглобина в эритроцитах дельфинов выявляются различия, связанные с длительностью нахождения животных в Океанариуме.
Наиболее высокое содержание глюкозы показано для особей ІІ группы, а наименьшее – у особей І группы. Наиболее высокий уровень содержания гликозилированного гемоглобина наблюдается у дельфинов, находящихся в Океанариуме в течение года (І группа). У животных двух других групп содержание гликозилированного гемоглобина было ниже. Проявляется также зависимость изменения данных показателей от возраста дельфинов
Так в эритроцитах дельфинов І и ІІ групп самое низкое содержание глюкозы отмечается у особей более старшего возраста. Что касается содержания гликозилированного гемоглобина, то в І и ІІІ группах с увеличением возраста животных наблюдается повышение данного показателя, тогда как у особей ІІ группы проявляется обратная зависимость.
Наибольший интерес представляет изучение показателей, характеризующих гликолитические реакции и энергообмен в эритроцитарных клетках. Содержание фосфоенолпирувата в эритроцитах снижается с увеличением длительности нахождения дельфинов в Океанариуме. Несколько иная направленность прослеживается в изменении содержания аденозинтрифосфата, количество которого наиболее высоко в эритроцитах дельфинов ІІ группы. Наименьшее содержание аденозинтрифосфата наблюдается у особей ІІІ группы. Показаны возрастные различия в содержании фосфоенолпирувата в эритроцитах особей ІІ группы относительно двух других обследованных групп животных. В остальных группах возрастных различий в содержании фосоенолпирувата не выявляется.
Кроме отмеченых показателей изучалась активность внутриэритроцитарной каталазы, которая имеет тенденцию к уменьшению с увеличением времени пребывания дельфинов в условиях Океанариума, что может свидетельствовать о некоторой предрасположенности к угнетению восстановительных возможностей эритроцитарных клеток. Так, активность внутриэритроцитарной каталазы у дельфинов в первый послеотловный год составляет 0,29±0,03, у животных, проживших в условиях Океанариума 2..4 года – 0,21±0,04, а у афалин, входящих в состав ІІІ группы, этот показатель составил 0,19±0,03. Вместе с тем, активность эритроцитарной каталазы не имеет существенной зависимости от возраста животных, что в целом указывает на большое метаболическое значение каталазной активности для поддержания нормального функционирования эритроцитов.
Таким образом, изучение одного из звеньев биохимической перестройки (внутриэритроцитарного метаболизма) при адаптации организма к стрессовым ситуациям позволяет сделать вывод о том, что в течение первого года нахождения дельфинов в условиях Океанариума в их организме осуществляются значительные биохимические изменения, обусловленные активизацией компенсаторно-приспособительных реакций.
Новый этап развития компенсаторно-приспособительных реакций характеризующихся увеличением синтеза гемоглобина, что принципиально важно для повышения эффективности снабжения тканей кислородом в связи с ограничением подвижности животных, отмечается у особей, находящихся в неволе от двух до четырёх лет. В этих условиях могут иметь адаптационное значение содержание фосфоенолпирувата и повышение уровня аденозинтрифосфата в эритроцитах.
Анализ изучения биохимических показателей эритроцитов дельфинов, длительность пленения которых составляет от десяти до двадцати лет (ІІІ группа), позволяет сделать предположение о некотором угнетении компенсаторно-приспособительных реакций, реализующихся на биохимическом уровне, о чем свидетельствует уменьшение концентрации гемоглобина и увеличение уровня метгемоглобина, а также снижение интенсивности гликолитических реакций и энергообмена.
Изменение большинства показателей в эритроцитах дельфинов зависит от возраста животных. Возрастные различия большинства показателей имеют разнонаправленный характер, за исключением содержания глюкозы и аденозинтрифосфата в эритроцитах: у более молодых особей концентрация этих внутриэритроцитарных компонентов выше, чем у дельфинов более старшего возраста.
Результаты исследований дополняют имеющиеся представления о биохимических механизмах адаптации к воздействию факторов внешней среды и имеют не только научное, но и практическое значение, поскольку могут быть использованы в практике для коррекции адаптационных процессов и выбора средств предупреждения срыва адаптации при длительном пребывнии дельфинов в условиях океанариумов.
1. Белькович К.М., Гуревич В.С. Вопросы отлова и длительного содержания дельфинов в неволе // Исследование морских млекопитающих. – Калинииград, 1971. – С. 286 – 295. – (Тр. АтлантНИРО, 1971. – Вып. 34).
2. Озернюк Н.Д. Механизмы адаптации. – М.: Наука, 1992, - С. 11.
3. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. – Новосибирск: Наука, 1983. – 126 с.
4. Хайдарлиу С.Х. Функциональная биохимия адаптации. – Кишинев . – 1984. – 270 с.
5. Хочачка П., Дж. Сомеро. Стратегия биохимической адаптации. – М.: Мир, 1977. – 270 с.