авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 14 |

«Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов том I ЭКологиЧеСКаЯ физиологиЯ и биохимиЯ водных организмов 0 ...»

-- [ Страница 7 ] --

Metalnikova, 2008). Основой для подобных ном. Гонадотропные гормоны гипофиза регули разработок послужили предпосылки эволюци- руют процессы созревания рыб и обуславлива онного развития эндокринной системы у живот- ют сложное половое поведение рыб, гонадотро ных. У рыб имеются следующие железы внут- пины действуют на фолликулярные клетки, ко ренней секреции: гипоталамус, подбугорная об- торые, выполняя эндокринные функции, выра ласть головного мозга состоит у костистых рыб батывают прогестериноподобное вещество, вы из преоптического ядра, латерального ядра и зывающее созревание ооцитов. У самцов эндок комплекса, составляющего паравентрикулярный ринные функции выполняют интерстициальные орган, нервные волокна направляются к гипо- клетки, сходные с клетками Лейдига (Kimberg et физу, у всех костистых рыб они являются пар- al., 1999). Половые гормоны самцов: андрогены ными, отростки клеток латерального ядра также и самок: эстрогены и прогестерон, который про сообщаются со спинномозговой жидкостью дуцируется желтым телом. Места синтеза поло (Максимович, 1987). Паравентрикулярный ор- вых гормонов: железистые клетки теки и фолли ган был обнаружен: у радужной форели, сереб- кулярные стромы яичников у самок, интерсти ряного карася, угря, плотвы, трех видов бычков, циальные клетки у самцов. Гонадотропные гор пецилии, лососей, карпа и тиляпии. Он распола- моны вырабатываются у большинства кости гается в каудальных отделах гипоталамуса. Нер- стых рыб, промежуточной долей гипофиза, а у вные тракты, ведущие от паравентрикулярного осетровых – передней долей гипофиза. Осетро органа, идут к преоптическому ядру и латераль- вые, в эволюционном плане, в отношении рас ному ядру, а другие – к гипофизу. Латеральное пределения функций в частях гипофиза стоят ядро осуществляет регуляцию гонадотропной ближе костистых к амфибиям (Гербильский, функции, многообразный контроль приспособи- 1947). Функциональная пластичность гипофиза тельных реакций костистых рыб к условиям осетровых – выработка гонадотропных гормо нов осенью и либо выделение его, либо депони внешней и внутренней среды: катехоламины ги поталамуса участвуют в регуляции синтеза и рование (в мозговых желудочках) до весны – выведения пролактина, кортикотропина и, у не- одна из существенных эволюционных предпо которых видов, тиреотропина гипофиза, участ- сылок пластичности рыб в отношении перехода вующих в осморегуляции у рыб. Синтез и секре- от осеннего к весеннему икрометанию и от ве ция гормона контролируется тиролиберином. - сеннего к осеннему (Баранникова, 1969;

Баран субъединицы тиреотропного гормона и трех никова, Баюнова, Гераскин, Семенова, 2000).

других родственных гормонов кодируются од- Гипофиз выделяет тиреотропный гормон, выра ним геном, -субъединицы – разными. Каждая батывающийся в промежуточной доле гипофи субъединица вначале синтезируется на отдель- за, который влияет на развитие и функцию щи ной матричной РНК. Синтез углеводных цепей товидной железы. Например, у селяхий, выво происходит в процессе трансляции или после ее дится в лимфатические щели и щитовидная же завершения. Явление нейросекреции (выработка леза располагается впереди брюшной аорты гипоталамусом либеринов и статинов) неотде- (разрастается из уростиля при эмбриогенезе), у лима от существования нервной клетки. Сами костистых рыб она охватывает брюшную аорту гипоталамические гормоны на ранних этапах в области передних жаберных дуг и секрет её эволюции играли роль нейромедиаторов и мо- выводится непосредственно в кровь – тироксин:

стройки всего организма. Переориентируют, в он стимулирует обмен веществ у рыб, стимули процессе формирования, вторичные половые рует метаморфоз у рыб (доказано для угрей, сельдей, осетровых), стимулирует темп роста, признаки у генетических самок на вторичные влияет на пигментацию у рыб (у лососевых – половые признаки самцов, не затрагивая генети наиболее ярко), стимулирует темп роста, влияет ческие аспекты определения пола (Метальнико на липидный обмен, осмотическую регуляцию. ва, 1990, 1992, 2002а), Что особенно ярко про Большая функциональная пластичность щито- явилось и подтвердили, впервые, эту гипотезу, видной железы является существенной предпо- результаты, полученные во ВНИИПРХе на ли сылкой эволюционной пластичности рыб. Соче- чинках и молоди гиногенетической севрюги при тание свойств пластичности гипоталамо-гипо- обработке их эстрогенами: в результате работы были получены самки, хотя в гиногенетическом физарной системы и щитовидной железы с осо бенностями годичного цикла гонад большинст- контроле превалировали самцы. При обработке ва рыб с весенним нерестом (озимых форм) яв- молоди русского осетра, стерляди и бесте ляется основой высокой эволюционной пласти- ра17эстрадиолом получили преобладающее чности системы коррелятов, контролирующей и количество самок до 85% (Ковалев, Купченко, осуществляющей процесс размножения у рыб – Дума, Дума, Пономарев, Рекубратский, 2008).

основной предпосылкой развития адаптивных Процесс реверсии пола продолжается после особенностей биологии размножения у рыб. Из- окончания обработки рыб гормоном и заверша менчивость функций этой системы коррелятов ется формированием полноценных функцио нальных самцов (Метальникова, 1989, 1992, является исходным материалом для отбора и ди 1995;

Метальникова, Голубев, 2000). При опло вергенции при образовании физиологически дотворении спермой реверсантов икры от обы изолированных биотопов и рас в пределах вида.

Обнаруженные особенности свойств гипофиза, чных, не обработанных гормонами самок, по щитовидной железы с особенностями годичного лучают в потомстве преимущественно самок у цикла гонад являются основой развития адап- лососевых рыб (Donaldson et al., 1991;

Choy et тивных особенностей биологии размножения у al., 1996). То есть, в результате, происходит рыб (Гербильский, 1949). Рядом эксперимен- скрещивание генетических самок. Сперму бра тальных исследований было установлено у мле- ли у реверсантов лососей прижизненно, ежесе копитающих, птиц, земноводных, костистых зонно в нашей стране (Метальникова, 1992, 2002 а, б;

Метальникова, Голубев, 2000). Сроки рыб функционирование щитовидной железы и обработки гормоном в большой степени зави гипофиза происходит одновременно на ранних сят от вида рыбы, условий внешних факторов и этапах эмбрионального и постэмбрионального онтогенеза и сводится к «…обеспечению все хода генеративного роста у обработанных гор возрастающей регулируемости формообразова- моном рыб.

ния за счет стабилизации метаболизма эмбрио на…» (Яковлева, 1949). У колюшки щитовидная Материал и методики железа начинает функционировать к концу 2-й недели постэмбрионального развития, у севрю- Материалом исследования послужили лосо ги с 4 дня постэмбрионального развития, а гипо- севые. Сеголетки бестера F2, обработанные тес физ у севрюги функционирует с 10–26 дня раз- тостерон-пропионатом (ТП) в масляном раство вития. У русского осетра щитовидная железа ре в нескольких дозировках, при скармливании начинает функционировать, начиная с 2-го дня его с комбикормом ОС-1 (Бондаренко, 2003) с постэмбрионального развития, а с 4–5 дня к 26 перехода личинок на внешнее питание были ис дню начинается выведение секрета щитовидной следованы на первом этапе, после окончания железой в организм, при этом гипофиз в этом обработки их ТП. На основании проведенных возрасте у русского осетра представляет собой исследований на разных видах рыб, получавших эмбриональную, анатомически недифференци- аналоги тестостерона в корме на ранних этапах рованную железу. (Яковлева, 1949). Биологиче- онтогенеза, была проведена производственная ская суть процесса заключается в том, что анд- проверка способов получения реверсантов фо рогены, проникая через пищеварительный тракт рели в Заполярье, таблица 1. В Калининград в кровь рыб, воздействуя на мозг, гипоталамо- ской области также провели производственную гипофизарную систему, внутренние органы и, проверку метода. Кроме опробованных спосо как конечный объект воздействия – на гонады, бов получения реверсантов, обработали метил вызывают существенные соматические пере- тестостероном (МТ) гиногенетическую форель, разные годы, в разных климатических условиях полученную С. А. Горшковым (Gorshkov S. A. et при оптимальном культивировании, обрабаты al., 1990) (используя её, как контрольный вари вая молодь рыб метилтестостероном (МТ) и тес ант), таблица 1. Для лососевых рыб проводили тостерон-пропионатом (ТП) в спиртовом рас исследования на стальноголовом лососе, форе творе, таблица 1.

ли, балтийской форели, ладожской форели в Таблица 1. Схема проведения работ по получению реверсантов с использованием аналогов андрогенов Oncorhynchus mykiss(Walbaum), Выход рыбы с реверсией Дозы МТ, мг/кг корма ДозыТП, мг/кг корма место работы, год***** гонад, % не проводили 1 88, оз. Селигер, 1980, радужная не проводили 6 83, форель не проводили 16 100, 1(в масле) +* Донецкая область, 1981, гибрид бестера F2Huso huso x Acipenser не проводили 16(в масле) –* ruthenus (F2) 32(в масле) +* Краснодарский край, 1985 г., 3 3 81,8/66,8** стальноголовый лосось 6 6 77,8/77,8*** 3(после гиногенеза и купания нет**** 100, Калининградская обл., 1990, икры в р-ре МТ) балтийская гибридная форель 6 нет 92, не проводили 6 83, Калининградская обл.,1996, 5 75, балтийская гибридная форель 3 (после купания в р-ре Заполярье, 1991, ладожская нет 83, в 437,1 мкг МТ/л Н2 О) форель 6 нет 85, Примечание: * + есть признаки реверсии, – не обнаружено признаков реверсии;

** в числителе выход самок с реверсией при обработке молоди метилтестостероном, в знаменателе при обработке молоди стальноголового лосося тестостерон пропионатом;

*** то же, что и в предыдущем столбце;

****нет, то есть не проводили;

***** длительность обработки ком бикормом с гормонами не менее 800 градусо-дней, начало обработки рыбы гормонами рассчитывали индивидуально по каждому виду рыб, в зависимости от температуры воды, в контроле соотношение полов было 1:1.

В ходе исследований проводили комплекс- Результаты и обсуждение ное изучение всех морфометрических показате лей, энергетического обмена у рыб на основе На рисунках 1, 2 и 3 представлены сагитталь ные срезы гонад различных видов лососей из метода определения интенсивности потребле разных климатических областях России, полу ния кислорода молодью на 1 грамм живой мас ченные в разные годы, таблица 1, но с одним и сы в 1 час (Строганов, 1962), гистологического тем же принципом формирования вторичных строения внутренних органов рыб (Роскин, Ле винсон, 1957), прежде всего, гонад. Проверяли половых признаков самцов у генетических са мок лососей в гонадах под воздействием разных реверсантов по потомству, скрещивая их с обы аналогов тестостерона, а также срез гонады сам чными, не обработанными гормонами, самками ки – из потомства реверсантов, полученных в (Метальникова, Бурцев, Слизченко, 1989;

Ме Калининградской области, рисунок 4. Такие же тальникова, 1992, 2002а, б;

Метальникова, Голу бев, 2000). Принципиальное отличие наших ме- самки были получены в Краснодарском крае от реверсантов стальноголового лосося.

тодик, от применяемых за рубежом и у нас в Получены следующие общие закономерно стране (Инрыбпром, 2000;

Bye et al., 1986), за сти в развитии реверсантов вне зависимости от ключается в отборе реверсантов прижизненно и способов, доз андрогенов, вида обрабатываемой их использовании в нескольких нерестовых се рыбы и места проведения работы, в разных кли зонах (Метальникова, Привезенцев, 2009). Ко личество реверсантов, используемых в товар- матических зонах:

1. Более интенсивное потребление кислорода ном рыбоводстве, легко ограничить за счет вы на единицу массы, рисунки 5, 6, 7, 8.

сокой оплодотворяющей способности спермы Это способствовало увеличению содержания реверсантов и высокой жизнестойкости самок – гемоглобина в крови и повышало уровень вы их потомков (Метальникова, Голубев, 2000;

Ме тальникова, Анохина, Ананьев, 2000;

Метальни- живания по сравнению с контролем, рисунки 9, 10, 11.

кова, 2002а, б).

Наблюдавшиеся изменения в гонадах экспери- тического роста, предполагающего более медлен ментальных самок были результатом более интен- ный энергетический обмен у самок, рисунки 1, 2, сивного обмена веществ, что отразилось не только 3, и, продолжали делиться митотически. Далее на строение гонад, но и на всем экстерьере ревер- вступали в первое мейотическое деление созрева сантов. (Шентякова, 1986, Метальникова, 1987, ния, образуя сперматогонии в семенных ампулах.

1989;

Метальникова, Привезенцев, 2009). Процес- Продолжали развитие по типу семенника, и завер сы реверсии пола у обработанных аналогами тес- шалось всё образованием тестикулярной ткани.

тостерона рыб продолжались после окончания Причем, чаще наблюдались асинхронные деле скармливания рыбам гормонов, вместо овариаль- ния гамет в разных лобулах, в межлобулярных ной ткани происходило размножение гониальных пространствах осталось от овариальной ткани клеток: не успевали вступать в фазу протоплазма- множество кровеносных сосудов (рис. 15 и 16).

Рис. 1. Интерсекс. Ладожская форель Иммерсия MT Рис. 2. Реверсант. Радужная форель. 6 мг ТП /кг в и 3 мг MT /кг в корме. Заполярье. 1 – анафаза мито- корме. 1 – дорсальный кровеносный сосуд, 2 – мито тического деления гоний, 2 – телофаза, 3 – ооцит тические деления сперматогоний типа Б, образую на 2 ступени фазы протоплазматического роста, 4 щих семенную ампулу, 3 – резорбировавшиеся ооци – выводной проток, 5 – метафаза. Ув. 100х ты, 4 – выводной проток. Оз. Селигер. Ув. 200x Рис. 3. Интерсекс. 1 – амитоз ооцитов, 2 – кровено- Рис. 4. Потомство реверсантов балтийской форели (Oncorhynchus mykiss), самка, 1+, Калининградская сные сосуды с дорсальной стороны гонады, 3 – оо обл. 1 – ооциты на 2-й ступени фазы протоплазма циты на ранней 3 ступени фазы протоплазмати ческого роста, 335 дн. форель, Донрыбкомбинат. тического роста ооцитов, развитие ооцитов син хронное, но форель 2 месяца не кормили, поэтому Ув. 400х стенки ооцитов не ровные, дегенерирующих ооци тов, при этом, нет. Ув. 400х Рис. 5. Интенсивность потребления кислорода в мг Рис. 6. Интенсивность потребления кислорода в мг О2/грамм живой массы в 1 час молодью форели при О2/грамм живой массы в 1 час молодью стальноголо обработке её тестостерон-пропионатом, оз. Селигер вого лосося при скармливании корма с аналогами те стостерона, Краснодарский край Рис. 7. Интенсивность потребления кислоро да в мг О2/грамм живой массы в 1 час моло дью бестера F2, Донецкая область 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Рис. 8. Интенсивность потребле ния кислорода, в среднем, по 0, разным регионам у стального лового лосося и радужной форе 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ли, в мг О2 / на 1 грамм живой массы рыбы в 1 час 120. 100. 80. 1 (3 /) %% 60. 2 (16 /) 3 (32 /) 40. 20. 0. 1 2 3 4 5 Рис. 9. Выживание молоди бестера в экспериментальный период 120. 100. 80. 60.00 3 / 6 / %%, 40. 20. 0. 1 2 3 4 5 6 Рис. 10. Выживание стальноголового лосося при скармливании аналогов тестостерона 70. 60. 50. 40. 30. %%, 20. 10. 0. 1 / 6 / 16 / Рис. 11. Выживание радужной форели в результате скармливания аналога тестостерона Рис. 12. Срез гонады бестера F2 в возрасте 92 дня от Рис. 13. Срез гонады бестера F2 в возрасте 92 дня от вылупления из II варианта, получавшего 16мг тесто- вылупления из II варианта, получавшего стерон-пропионата в масле на 1 кг корма. Донецкая 16 мгТП/кг. Донецкая область. 1 – митоз. Увеличе область. 1 – первичные половые клетки перед ми- ние 1000х тотическим делением, 2 – ооциты синаптенного пути. Увеличение 1000х Рис. 14. Срез гонады ладожской форели, в возрасте Рис. 15. Срез гонады стальноголового лосося в воз 1+, Заполярье. 1 – резорбции ооцитов разными спо- расте 285 дней от перехода на внешнее питание, из варианта, получавшего, 3мгМТ/кг корма. Краснодар собами, 2 – формирование гониальных клеток в ский край. 1 – резорбирующийся ооцит за счет фа местах резорбировавшихся ооцитов, 3 – оболочка резорбирующегося яичника, 4 – проток, 5 – интер- гоцитоза, 2 – лейкоциты, 3 – размножение гони стициальные клетки. Увеличение 400х альных клеток на месте резорбировавшихся оо цитов, 4 – резорбирующиеся ооциты на 1 ступени фазы протоплазматического роста с пустотами по краю цитоплазмы. Увеличение 140х а) опережающее по сравнению с контролем За счет этого, впоследствии, сперматозоиды у реверсантов обладали повышенной двигатель- развитие гонад у самок, рисунки 12, 13;

ной активностью и продолжительностью по- На рис. 12 первичные половые клетки перед ступательного движения, но порции спермы, митотическими делениями, они характеризуют при её сцеживании, у реверсантов, были не- ся (Персов, 1966, 1975) чёткими клеточными большие. В результате исследований, в дина- границами, со светлым, пузырчатым ядром, с мике формирования гонад реверсантов у лосо- одним, центрально расположенным, ядрыш сей и бестера-F2 выявили общие закономерные ком – 1;

возможно, оогонии – 2;

возможно, оо изменения через «интерсексуальную стадию цит синаптической стадии – 3. На рис. 13 мито развития»: тические деления гониальных клеток – 1.

Рис. 16. Срез гонады радужной форели в возрасте 335 Рис. 17. Срез гонады стальноголового лосося из дней от перехода на внешнее питание из II варианта, 1 варианта, получавшего 3мгМТ/кг корма. Красно получавшего 6мгТП/кг корма, оз. Селигер. 1 – автолиз дарский край. Переходная область от овариальной ооцитов, 2 – лизис цитоплазмы ооцита фагоцитар- ткани к тестикулярной ткани в гонаде будущего ными клетками, размножение гониальных клеток в реверсанта: 1 – резорбирующиеся ооциты на межовариальных пространствах – 3 и на месте ре- ступени фазы протоплазматического роста ооци зорбировавшихся ооцитов – 4. Ооциты на 1–2 ступе- тов, 2 – формирование семенных ампул в стро ни фазы протоплазматического роста ооцитов. 2 мальной ткани с гониями. Увеличение 400х стадия зрелости. Увеличение х б) дегенеративные изменения в гонадах са- новании этого был предложен способ прогнози мок на стадии протоплазматического роста оо- рования выхода реверсантов (Метальникова, цитов (резорбции – до 100% ооцитов), рисунки 1999). От реверсантов стальноголового лосося и 14, 15, 16. балтийской форели получали потомства с преоб в) на месте дегенерирующих ооцитов и в ме- ладанием самок, доля которых варьировала от жовариальных пространствах размножения гони- до 100% у различных реверсантов, рисунок 19, альных клеток, специализация их и развитие по таблица 3, Скрещивали трех реверсантов форели типу сперматогоний, рисунки 16;

17. в Калининградской области и одиннадцать ре г) формирование семенных ампул – рису- версантов стальноголового лосося в субтропиках нок 16;

– индивидуально каждого реверсанта с несколь д) постепенное вытеснение овариальной ткани кими, одними и теми же, обычными, не обрабо тестикулярной, рисунок 17;

танными гормонами самками. Часть реверсантов е) формирование функциональных семенни- использовали по два нерестовых сезона в обеих ков и окончательное формирование у самок вто- климатических областях, рисунок 19, таблица 2.

ричных половых признаков полноценных сам- Форель из контрольных садков имела соотно цов, продуцирующих сперму, рисунки 18 а, б, в. шение полов самок: самцам = 46:54 (%). При этом На основании вышеизложенного мы делаем их прирост зависел от количества самок в потом вывод, что начавшиеся процессы реверсии пола стве реверсантов, рисунок 20.

у бестера(F2) при воздействии тестостерон-про- В субтропиках выход самок в потомстве сталь пионатом, могут привести к полной реверсии ноголовых лососей варьировал у разных реверсан вторичных половых признаков, но с большим тов, таблица 2.

разбросом на стерильных особей, интерсексов и Таблица 2. Выход самок в потомстве у реверсантов реверсантов из самок. В ходе всех проведенных стальноголового лосося в субтропическом работ и изучения литературных источников вы климате Краснодарского края, 1987–1988 гг.

явлен общий механизм переориентации вторич Варианты ных половых признаков у будущих реверсантов 1а 1б 1в 1г 1д 1е 2а 2б 4а 4б 4в реверсантов на гистологическом уровне вне зависимости от Выход самок 100 83 100 83 0 100 75 100 100 100 вида рыб, гормона или климатической области, в 1987 г., % где проводилась работа (Метальникова, 1989, Выход самок 100 93,6 0 0 100 0 0 83 100 100 в 1988 г., % 1992, 1995;

Метальникова, Голубев, 2000). На ос а б в Рис. 18. а) тестикулярный участок интерсекса, воз раст 2+. III-IY стадии зрелости: 1-сперматозоиды, 2 – метафаза сперматоцитов 1, 2 порядков, 3 – тело фаза сперматоцитов 1, 2 порядков, увеличение 400х, б) переходный участок гонады интерсекса, возраст 1+: видны резорбирующиеся ооциты на 1, 2 и 3 сту пенях фазы протоплазматического роста ооцитов – 1, размножающиеся сперматогонии и сперматоци ты в межовариальных пространствах и в формиру ющихся цистах в межовариальных пространст вах – 2, (иммерсия МТ и 3мгМТгин./кг корма), увеличение 100х, в) сперматогенный синцитий меж ду сперматогониями разных порядков и спермато цитами, возраст 1+, 1 – сперматогонии и спермато циты разных порядков в процессе деления, 2 – син цитий. Увеличение х1000 с иммерсией 90 80, % 40 1996.

1995.

200 30 20 10 1 2 3 1 2 3 Рис. 19. Выход самок в потомстве реверсантов Рис. 20. Прирост потомства реверсантов в Калининградской области у форели в Калининградской области тому исследование нормы реакции организмов Количество самок в потомстве зависело, ско рее всего, от наследственности производителей, рыб, под влиянием андрогенов, на цитологи рисунок 9, таблица 2. Возможно, вмешательство ческом (Метальникова, Манохина, Ананьев, в нормальное развитие особи с использованием 1999) и генетическом (Devlin, McNeil, Groves, андрогенов вызывает проявление вторичных по- Donaldson, 1991;

Choy, Shao, 1996) уровнях осо ловых признаков самцов, как наиболее «эконом- бенно актуально при внедрении методов искус ный» путь физиологической реализации особи в ственной реверсии пола в проблему сохранения сложных, искусственно созданных условиях биоразнообразия объектов аквакультуры суще при воздействии аналогами тестостерона. Поэ- ствующих и исчезающих видов рыбы.

физиологическом и, как результат этого, гистоло Заключение гическом уровнях. Вероятнее всего, механизм, не оказывающий прямого воздействия на генетичес На основании проведенных эксперименталь кое определение пола. Потомство реверсантов ных и производственных исследований был выяв имеет хорошее выживание и высокий темп роста лен общий механизм реверсии вторичных поло за счет того, что в нем преобладают самки.

вых признаков у рыб под влиянием андрогенов на Литература Инрыбпром-2000/ ВНИРО-2000. ла у стальноголового лосося (Oncorhynchus mykiss Баранникова И. А. 1969. Современное состояние (Walb.) / Автореферат на соиск. учен. степ. к. б. н. метода гормональной стимуляции созревания рыб и М.: ВНИРО. 16 с.

его значение для рыбоводства // Современное состо- Метальникова К. В. 1995. Влияние синтетичес яние метода гипофизарных инъекций. Астрахань. ких аналогов тестостерона на гаметогенез у С. 5–21. Oncorhynchus mykiss (Walb.) // Рыбное хозяйство, Баранникова И. А., Баюнова Л. В., Гераскин № 2. С. 40–42.

П. П., Семенова Т. Б 2000. // Вопросы ихтиологии. Метальникова К. В. 1995. Опыт применения ме Т. 40-2. С. 269–274. тилтестостерона для реверсии пола у лососевых ви Гербильский Н. Л. 1947 // Тр. лаб. основ рыбовод- дов рыб в Заполярье.// Матер. Совещ. по товарному форелеводству. Мурманск. – С. 48–51.

ства. Т. 1. С. 25–95.

Гербильский Н. Л. 1949. Экспериментальные и Метальникова К. В. 1999. Совершенствование ме методические основы развития осетроводства в ни- тодов идентификации реверсантов по срокам цитоло зовьях Куры // Тр. лаб. основ рыбоводства. Т. II. гической передиффренцировку гонад под влиянием С. 5–28. андрогенов. Матер. Междунар. симп. «Ресурсосбере Гомельский Б. И. 1985. Гормональная инверсия гающие технологии в аквакультуре». Адлер. С. 49–51.

пола у карпа Cyprinus carpio L. // Онтогенез-16 Метальникова К. В., Манохина М. С., Ананьев № 4.С. 398–405. В. И. 1999. Возможности применения методов ревер Ковалев К. В., Купченко С. А., Дума В. В., Дума сии пола и криоконсервации спермы для сохранения генетического разнообразия рыб. // Рыбн. хоз. Сер.:

Л. Н., Пономарева Е. Н., Рекубратский А. В. 2008.

Аквакультура. Вып. 1. 30–34 c.

Гормональная регуляция пола у осетровых рыб. // Тез. докл. Межд. конф. памяти В. С. Кирпичникова Метальникова К. В., Голубев В. А. 2000. Получе «Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело ние потомства форели от реверсантов в нерестово и воспроизводство рыб», Санкт-Петербург, 10–12 вырастном хозяйстве «Прибрежное» (Калининград сентября 2008 г. Санкт-Петербург: ГосНИОРХ. ская обл.) // Рыбное хоз. Сер. «Пресноводная аква С. 98–100. культура» ВНИЭРХ. Вып. 4. С. 19–24.

Максимович А. А. 1987. Нейросекреторная гипо- Метальникова К. В., Анохина В. С., Ананьев таламо-гипофизарная система костистых рыб. // Воп- В. И. 2000. Криоконсервация спермы реверсантов форели. // Матер. докл. научно-практ. конф. 25– росы ихтиологии-2703. С. 390–403.

октября 2000 г., г. Мурманск «Марикультура северо Метальникова К. В. 1987. Результаты воздействия тестостерон-пропионата на молодь радужной форели запада России». Мурманск. С. 33–34.

Salmo gairdnery (G) // Генетические исследования Метальникова К. В. 2002. Предварительные резуль морских гидробионтов. М.: ВНИРО. С. 156–164. таты исследования форели из 2-го поколения от самца, Метальникова К. В. 1989а. О влиянии тестосте- обработанного метилтестостероном. // Экологическая рон-пропионата на некоторые биологические показа- физиология и биохимия рыб в аспекте продуктивности тели лососевых рода Salmo и гибрида бестера Huso водоемов. Труды ВНИРО / под ред. д. б. н. Микодиной huso x Acipenser Ruthenus.// Современные проблемы Е. В. М.: ВНИРО. Т. 141–129–137 с.

Метальникова К. В., Привезенцев Ю. А. 2009.

рыбохозяйственных исследований – М.: ВНИРО.

Способ получения многократно использованных ре С. 89–99.

версантов у рыб. / Патент № 022364, рег.

Метальникова К. В. 1989б. Применение метода № 2009116285 от 30.04.2009 г.

гормонально-генетической регуляции пола у сталь ноголового лосося.// Тез. докл междунар. симп. по Роскин Г. И., Левинсон Л. Б., 1957. Микроскопи совр. пробл. Марикульт. в соц. стр.-х. – М.: ВНИРО. ческая техника. / М.: Советская наука. 467 с.

С. 198–200. Строганов Н. С 1962. Методики определения ды Метальникова К. В., Бурцев И. А., Слизченко хания у рыб. // Руководство по исследованию физио А. Г. 1989. Методические рекомендации по получе- логии рыб. С. 35–81.

Шентякова К. В. 1986. Влияние стероидных гор нию однополого женского потомства у стальноголо монов на баланс энергии молоди стальноголового вого лосося. / М.: ВНИРО. 14 с.

лосося. // Тез. докл. на совещ. 15–17 апреля 1986 г. в Метальникова К. В. 1992. Влияние синтетических г. Суздаль-М. С. 73.

аналогов тестостерона на передифференцировку по Яковлева И. В. // Тр. лаб. основ рыбоводства. Symposium held at the Institute of Aquaculture.

Т. 2–1949. С. 167–182. University of Stirling. Scotland 4–7 September 1990 / Bye V.J.et.al. Commercial methods for the control of Ed. by G.A. Gall. USA, Amsterdam-London-New York sexual maturation in rainbow trout (Salmo gairdnery R.) Tokyo, 1992. P. 99–100.

// Aquaculture, 1986-57. P. 35–50. Kimberg K., Christiansen T., Bjerregaard P. And Choy L.Hew, Shao J. Du // United States Patent-Patent Korsgaard. G-glutamyl transpeptidase, as a possible markerof Number 5,480,774-Date of Patent Jan.2, 1996. 36 p. sertoli cells in testes of fish. // Fish Phesiology – materials of Devlin Robert H, B. Kelly McNeil and T. David D. simposium in Bergen, 1999. France, 1999. P. 387.

Groves, Donaldson Edward M. 1991. Isolation of a Y- Metalnikova K.V. 2008. Methods for obtaining sex Chromosomal DNA Probe Capable of Determining reversants in Oncorhynchus mykiss (Walbaum) and Huso Genetic Sex in Chinook salmon (Oncorhynchus huso x Acipenser ruthenus (Hybrid F2) and histogenesis tschawytsca). // Can. J. Fish. Aquat. Sci. Vol. 48. in salmon reversants in response to androgens. // Actual P. 1607–1612. status and active protection of sturgeon fish populations Gorshkov S.A. ET al. // The Rainbow Trout. The endangered by extinction / Ed. Ryszard Kolman, proceeding of the first aquaculture sponsored Andrzej Kapusta-Olsztyn. P. 113–126.

HISTOGENESIS IN RESPONSE TO ANDROGENS IN ONCORHYNCHUS MYKISS (WALBAUM) AND HUSO HUSO X ACIPENSER RUTHENUS (HYBRID F2) K.V. Metalnikova Russian Federal Research Institute of Fisheries & Oceanography, Moscow, Russia, e-mail: ksenia@vniro.ru analogues were continued after the treatment had Histogenesis in salmon reversants in different been over. Various reversants from salmon climatic zones in response to androgens was females produce variable number of females (in studied. Reversion of secondary sexual offspring) from 60 to 100%. It may depend on the characteristics in trout, steelhead and bester was genetic peculiarities of sex reversants. Mature received in Russia during 1978–1996. It provided reversants are used for crossing with ordinary a higher content of hemoglobin in blood and an females intravitally. Histological studies of gonads increased survival level in fish, Oncorhynchus were used for predicted output of sex reversants.

mykiss (Walbaum) and Huso huso x Acipenser The same reversants are used during several years.

ruthenus (Hybrid F2), compared with the control.

Methods of visual diagnostics of external Observed changes in the gonads of fishes under characteristics of sex reversants were used when experiment resulted from intensive metabolism.

selecting spawners. Offsprings (mainly females) Androgens were shown to be responsible for the of O.mykiss reversants were received twice during following common changes in the gonads of two years. The offspring was not treated with treated fishes: a) accelerated development of androgens. Artificial interference into the normal ovaries in the females under experiment compared development of females by means of androgens is with the control, Oncorhynchus mykiss likely to provoke the manifestation of male sexual (Walbaum) and Huso huso x Acipenser ruthenus secondary symptoms as the most rational way of (Hybrid F2);

b) degenerated oocytes and physiological realization of individual females development of testis;

c) normal development of under unfavorable environmental conditions in testis but permeated with blood vessels. Processes response to testosterone analogues.

of sex reversion in fishes treated with testosterone МИТОХОНДРИАЛЬНЫЙ ЛАКТАТ-ОКИСЛЯЮЩИЙ КОМПЛЕКС И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ГОМЕОСТАЗА КЛЕТОК (ОБЗОР) О. В. Мещерякова, М. В. Чурова, Н. Н. Немова Учреждение Российской академии наук Институт биологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, Россия, e-mail: mesch@krc.karelia.ru Интенсификация анаэробного синтеза АТФ о роли лактата, как о конечном продукте анаэ является одним из важнейших механизмов регу- робного обмена в мышцах. Однако исследовате ляции энергетического обмена клеток при раз- лям того времени лактат представлялся «ненуж личных физиологических состояниях и приспо- ным клеточным отходом», пока лаборатория соблении к изменению условий окружающей Кори не продемонстрировала возможность об среды. Активизация гликолиза во многих клет- ратного превращения этого соединения в глю ках организма происходит в условиях, сопрово- козу в клетках печени. Современные исследова ждающихся дефицитом АТФ, который может ния определили молочной кислоте новое место возникать в результате: высокой скорости по- и роль в метаболизме – это активный системный требления АТФ и/или снижения уровня аэроб- метаболит, мигрирующий внутри клеток, между ного синтеза АТФ. В настоящее время в резуль- клетками и между органами, способный исполь тате постоянного изменения условий среды и зоваться не только для ресинтеза глюкозы, но и неблагоприятного воздействия антропогенных вовлекаться в энергетический обмен клеток, в факторов в клетках различных органов и тканей том числе, непосредственно окисляясь в мито животных наблюдается усиление анаэробного хондриях. Способность клеток различных орга гликолиза, что является компенсаторной реак- нов утилизировать лактат в значительной степе цией, направленной на поддержание уровня ни определяет допустимый уровень анаэробного энергетического обмена в условиях снижения обмена, а следовательно, обуславливает относи интенсивности процесса окислительного фосфо- тельную резистентность организма и его спо рилирования в митохондриях клеток. Снижение собность приспосабливаться к изменению пара уровня аэробного синтеза АТФ в клетках разли- метров среды.

чных органов и тканей возможно при действии различных факторов, например: при снижении Пути метаболизма молочной кислоты поступления кислорода в клетки, вызванном в организме различными причинами, например – гипоксией, Наибольшие количества лактата в организме при нарушении структуры и функций митохон высших животных образуются в миоцитах гли дрий, при ингибировании активности фермен колитических (синонимы: белые, быстрые, фа тов окислительного фосфорилирования токси зовые) поперечнополосатых мышечных волокон ческими веществами, при действии на митохон при субмаксимальной нагрузке. Гликолиз про дрии разобщающих агентов, при развитии раз текает также в эритроцитах, лейкоцитах, в клет личных патологических процессов. Молочная ках мозгового вещества почек и нервной ткани.

кислота, образующаяся в избытке при интенси Для поддержания нормального уровня рН избы фикации процесса анаэробного гликолиза, впер точные количества молочной кислоты должны вые была обнаружена Я. Берцелиусом в 1808 г.

устраняться из клетки (Poole, Halestrap, 1993).

Позднее, в 1891 г. Араки показал в эксперимен Существуют два пути устранения лактата:

те, что количество лактата в мышцах после фи во-первых, образующийся лактат способен час зической нагрузки пропорционально ее силе. С тично окислятся в тех же самых клетках, где он этого момента сложились первые представления Hashimoto et all., 2008;

Lemire et all., 2008;

образуется, это – так называемый – эндогенный Laughton et all., 2007;

Schurr, Payne., 2007). Под лактат. Обычно это происходит в период сниже действием мембраносвязанной митохондриаль ния интенсивности анаэробных процессов и ной ЛДГ, лактат, поступающий в митохондрии, усиления аэробного метаболизма. Во-вторых, превращается в пируват, который затем окисля избыточные количества лактата выделяются ется в цикле Кребса с образованием 18 молекул клетками в межклеточное вещество и поступа ют в кровь. Большая часть молочной кислоты АТФ в процессе окислительного фосфорилиро поглощается клетками других типов или других вания.

органов, имеющих высокую способность к его окислению. Лактат, поступающий в клетки из Межклеточный транспорт лактата межклеточного вещества или крови, называет Типы белков-переносчиков лактата, ся – экзогенным. Движение молочной кислоты между клетками и межклеточным веществом их структура и свойства Межклеточный транспорт лактата осущест происходит благодаря существованию механиз вляется с помощью специальных белков-транс ма межклеточного лактатного шунта (cell-cell портеров. Они называются – монокарбоксилат lactate shuttle – CCLS).

ные переносчики (monocarboxylate transporters К клеткам способным метаболизировать не – MCTs) и представляют собой семейство гене только собственный – эндогенный, но также и тически-родственных белков, различающихся экзогенный лактат относятся прежде всего – ге аминокислотной последовательностью и кине патоциты, кардиомиоциты, нейроны и миоциты тическими свойствами. Впервые, белок, ответ аэробных (синонимы: красные, медленные, то ственный за транспорт лактата был выделен из нические) поперечнополосатых мышечных во эритроцитов и назван МСТ-1. Было установле локон, (Ketchum et all., 1988;

Hashimoto, Brooks, но, что это – полипептид с молекулярной мас 2008;

Laughton et all., 2007;

Hertz, Dienel, 2002;

сой у шпорцевой лягушки 35–45 кДа, у кроли Juel, 2001). Однако, количество экзогенного лак ка и морской свинки 40–50 кДа, (Poole, тата, поступающего в эти клетки, строго контро Halestrap, 1992, 1994). Позже была установлена лируется и определяется, прежде всего, необхо аминокислотная последовательность этого бел димостью регуляции внутриклеточного рН. Это ка, выделенного из эритроцитов человека, крыс в свою очередь зависит от количества собствен и мышей (Garcia et al. 1994b;

Jackson et al.

ного – эндогенного лактата и скорости метабо 1995;

Carpenter et al. 1996). Интенсивное изуче лических процессов, в которых утилизируется ние субстратов, кинетических свойств и инги это соединение. Дальнейшая судьба лактата в биторов транспорта монокарбоксилатных со клетках, способных поглощать экзогенный лак единений, а также открытие второго перенос тат зависит от особенностей их метаболизма и чика (МСТ-2) в кардиомиоцитах шпорцевой выполняемой функции. Большая часть лактата лягушки, крыс и человека (Poole, Halestrap, (75–80% лактата, образуемого в мышцах) посту 1993;

Halestrap et al. 1997;

Lin et all., 1998) поз пает в клетки печени и почек и там включается волило исследователям сделать предположение в глюконеогенез. Другая часть экзогенной моло о существовании целого семейства таких пере чной кислоты включается в энергетический об носчиков. В дальнейшем у цыпленка был иден мен кардиомиоцитов, нейронов и миоцитов кра тифицирован МСТ-3 (Philp et al. 1995;

Yoon et сных волокон скелетных мышц. В настоящее al. 1997;

Yoon & Philp, 1998), а у человека и время с использованием самых современных крыс помимо МСТ-1, 2 были открыты транс биохимических, иммуногистохимических, ра портеры 4, 5, 6, 7 типа (Wilson et al. 1998). Был диоизотопных и др. методов для клеток скелет открыт также МСТ-8 у человека (Price et al.

ных мышц, сердца и нейронов доказано сущест 1998;

Wilson et al. 1998) и мыши (Debrand et al.

вование внутриклеточного лактатного шунта 1998). Поиски новых форм монокарбоксилат (intracellular lactate shuttle – ILS), с помощью ко ных транспортеров продолжаются, гомологи торого, лактат экзо-, а также эндогенного проис этих белков были обнаружены у дрозофилы хождения способен транспортироваться в мито Drosophila melanogaster, свободноживущей не хондрии этих клеток и там подвергаться окисле матоды Sulpholobus sulfataricus, дрожжей нию. Доказано существование митохондриаль Sulpholobus sulfataricus, кишечной палочки ной ЛДГ, а также белков-транспортеров лактата Escherichia coli и даже у архебактерий не только на клеточных, но и на митохондри Sulpholobus sulfataricus (Price et al. 1998), что альных мембранах (Hashimoto, Brooks, 2008;

.

свидетельствует об их важной роли в метабо- клетки. Предполагается, что две половинки мо лизме и раннем эволюционном происхожде- лекулы переносчика дифференцированы по сво нии. На сегодняшний день известно уже 14 им функциям (Saier, 1994). N-конец полипеп изоформ МСТ, изучен их аминокислотный со- тидной цепи с участками 1–6 петлей проявляет став, свойства и роль в метаболизме некоторых высокую консервативность для всех транспор органов и тканей (Halestrap, Price, 1999;

теров, вероятнее всего эта часть молекулы отве Halestrap, Meredith, 2004). чает за энергетическое сопряжение (через ко транспорт ионов H+ или Na+), прикрепление к На основании данных об аминокислотных последовательностях монокарбоксилатных мембране и/или поддержание структурной кон транспортеров Пуле и Хэлестрапом была пред- формации. С-концевой участок молекулы с пет ложена модель их пространственной организа- лями 7–12 менее консервативен и различается у ции (Poole et al. 1996;

Poole & Halestrap, 1997) разных типов транспортеров, предполагается, (рис. 1). Все МСТs имеют 10–12 связанных меж- что он отвечает за субстратную специфичность.

ду собой трансмбранных петлеобразных доме- Например, замена аминокислоты Фен360 на Цис нов с внутриклеточными С- и N-концевыми уча- в 10 сегменте МСТ-1 приводит к смене субстра стками полипептидной цепи и большой петлей та с лактата на мевалонат (Kim et al. 1992;

между 6 и 7 сегментами, обращенной внутрь Garcia et al. 1994a).

Рис. 1. Модель предполагаемой структуры семейства монокарбоксилатных переносчиков (Juel, Halestrap, 1999) МСТ-1 на 53% (Philp et al. 1995;

Yoon et al.

На основании степени совпадения первичной стуктуры сделаны выводы о генетическом род- 1997;

Yoon & Philp, 1998). Совпадение структур стве изоформ. В обзоре (Halestrap, Price, 1999) транспортеров 1 и 4 типа составляет 37%. Тран подробно описаны все известные монокарбок- спортеры МСТ-5, 6, 7 идентичны МСТ-1 всего силатные транспортеры про- и эукариот, хромо- лишь на 30–40%. Структуры МСТ-1 и 8 совпа сомная локализация кодирующих их генов и дают менее чем на 30%.

предложена схема их генетического родства. Изучены субстраты, субстратная специфич Наиболее родственными изоформами являются ность и ингибиторы для различных типов МСТs МСТ-1 и 2. Их структуры совпадают на 60% (Carpenter & Halestrap (1994);

Juel (1997), Lin et (Garcia et al. 1995;

Wilson et al. 1998). Первичная all., 1998;

Brer et al. (1998) Brer et al. (1999).

структура МСТ-3 совпадает со структурой Установлено, что субстратами для монокарбок же изоформы МСТ-5, 6, 7 и 8 но в меньших ко силатных переносчиков помимо лактата, явля личествах (Bonen et all., 2006). В печени преоб ются и другие соединения – ацетат, пропионат, бутират, галогенпроизводные различных моно- ладают транспортеры 2 типа (McCleland et all., карбоксилатных соединений, пируват, 2-оксибу- 2003), в плаценте – 5 и 6, в почках – 1, 2, 6 и 8, в тират и ацетоацетат. МСТs различаются по сво- поджелудочной железе – 7 типа (Garcia et all., ей специфичности к тем или иным субстратам 1995;

Halestrap, Price, 1999). Межклеточные мо (Juele, Halestrap, 1999). Наиболее высокую суб- нокарбоксилатные транспортеры идентифици стратную специфичность к лактату проявляют рованы во многих субструктурах головного моз МСТ-1, 2 и 4, что подтверждается также их га крыс и человека, но наибольшее их количест сильным генетическим родством. Транспортеры во обнаружено на мембранах нейронов и пред МСТ-3, 5, 6, 7 имеют более низкую субстрат- ставлено типом МСТ-2. В астроцитах и эпите лиальных клетках кровеносных сосудов голов ную специфичность по отношению к лактату, а МСТ-8 вообще не участвует в транспорте лакта- ного мозга експрессируются преимущественно та. Ряд соединений оказывает ингибирующее МСТ-1 и МСТ-4 (Hertz, Dienel, 2005). В ретине влияние на транспорт лактата через переносчи- глаза цыпленка был идентифицированы МСТ-1, ки того или иного типа, это – замещенные моно- 4 и высоко специфичный МСТ-3 – исключи тельно в ее эпителиальных клетках (Philp et al.

карбоксилаты (-циано-4-гидроксициннамат, 1995;

Yoon et al. 1997;

Yoon & Philp, 1998). В фенилпируват и др.), замещенные дисульфона ооцитах шпорцевой лягушки Xenopus laevis L.

ты (5-нитро-2-(3-фенилпропиламино)-бензоат и был обнаружен МСТ-4 (Juel, Halestrap, 1999). В др.), лизиновые, аргининовые и сульфгидриль сперматозоидах мышей в области головки иден ные раегенты и другие соединения.

тифицирован МСТ 1 типа, а в области хвоста – 2 типа (Garcia et all., 1995).

Тканевая дифференциация различных изоформ МСТs Направление и кинетические параметры Показано (Bonen et all., 2006), что различные транспорта лактата на межклеточном изоформы МСТs, идентифицируются в клетках уровне и в системе целого организма многих органов, однако тканеспецифичность На сегодняшний день наиболее изучены ки экспрессии различных изоформ и кинетические нетические параметры межклеточного транс свойства еще до конца не изучены. Известно, порта лактата переносчиками МСТ-1, 2 и 4 в что мембраны эритроцитов содержат преймуще клетках мышц и головного мозга крыс и челове ственно МСТ-1 (Poole et all, 1996), который яв ка (на водных организмах таких работ не прово ляется самым распространенным транспорте дилось). Первые работы в этом направлении бы ром, он обнаружен на мембранах клеток практи ли проведены на миоцитах скелетных мышц и чески всех органов многих высших животных сердца (Juel, 1997;

Juel & Pilegaard, 1998;

Wilson (Halestrap, Price, 1999). Мембраны лейкоцитов et al. 1998;

Juele, Halestrap, 1999). Установлено, содержат большое количество МСТ- что МСТ-4, синтезирующийся в большом коли (Halestrap, Price, 1999). В кардиомиоцитах обна честве на клеточных мембранах гликолитичес ружены МСТ-1, 2 и незначительные количества ких скелетных мышечных волокон млекопитаю транспортеров 6 и 8 типа (Halestrap et all., 1997;

щих и человека, осуществляет перенос лактата Halestrap, Price, 1999;

Brooks et all., 1999;

Bonen преимущественно из клеток в межклеточное ве et all., 2006). На клеточных мембранах гликоли щество. Этот транспортер имеет самое низкое тических (синонимы: белые, быстрые, фазовые) сродство к лактату, и насыщается только при поперечнополосатых мышечных волокон мле очень высоких концентрациях лактата. Его Кон копитающих и человека идентифицируются, станта Михаэлиса-Ментен для лактата (Кm Lac) главным образом, МСТ-4, а клетки аэробных равна 20–40 мМ), что позволяет регулировать (синонимы: красные, медленные, тонические) интенсивность потока выведения лактата через поперечнополосатых мышечных волокон экс него в очень широких пределах, не прибегая к прессируют большое количество МСТ-1 (Bonen значительному увеличению количества самих et all., 1997;

Brooks et all., 1999;

Juele, Halestrap, переносчиков. Выводимая в межклеточное ве 1999;

Juel, 2001;

Bergersen, 2007). Было установ щество молочная кислота способна на первом лено также, что количество МСТ-1 в мышечных этапе поглощаться соседними клетками – аэроб клетках прямо пропорционально количеству ми ными миоцитами скелетных мышц, в клетки ко тохондрий (Halestrap, Price, 1999). В скелетных торых она попадает через МСТ-1. Излишние ко мышцах грызунов и человека встречаются так имеющие низкое сродство к лактату (Кm Lac рав личества молочной кислоты из межклеточного вещества скелетных мышц поступают в кровь и на, соответственно 3–5 и 15–30 мМ) и не насы уже из крови усваиваются преимущественно щающиеся при физиологических концентрациях кардиомиоцитами и гепатоцитами, в клетки ко- лактата. Это способствует неограниченному торых она попадает через МСТ-1 и МСТ-2 удалению лактата из них даже при ненормально (Garcia et all., 1995). Эти типы переносчиков в высоких его концентрациях. Транспортер МСТ данных типах клеток осуществляют движение 2, экспрессирующийся в нейронах осуществляет лактата, главным образом, внутрь клетки. Коли- транспорт молочной кислоты только внутрь чество молочной кислоты, поступающее через клетки. Он имеет очень высокое сродство к лак них в клетки, ограничено из-за их быстрой на- тату (Кm Lac = 0,6–0,7 мМ) и уже при физиологи сыщаемости, особенно МСТ-2, так как, он имеет ческом уровне молочной кислоты в 3 мМ насы самое высокое сродство к лактату (Кm Lac = 0,7 шается на 80% и почти достигает своей макси мМ). МСТ-1 имеет промежуточное значение мальной скорости, что регулирует поступление сродства к лактату, его Кm Lac равна 5 мМ. Та- молочной кислоты в нейроны, поддерживает их ким образом, главным регулирующим механиз- гомеостаз и защищает от поступления высоких мом поступления экзогенного лактата в клетки (патологических) концентраций лактата. При красных мышц, сердца и печени является коли- увеличении количества транспортеров 2 типа на чество переносчиков 1 и 2 типа, сосредоточен- мембранах нейронов значительно возрастает и ных на мембранах этих клеток. Наибольшее ко- количество окисляемого лактата в них.

личество переносчиков этого типа обнаружено При изучении монокарбоксилатных транс на мембранах гепатоцитов, что обуславливает портеров в ретине глаза было описан аналогич потребление ими наибольшего количества мо- ный механизм (Halestrap, Price, 1999;

Nehlig, лочной кислоты из притекающей крови. Coles, 2007). С помощью МСТ 1 типа лактат При активизации работы мозга значительно способен перемещаться в пределах различных возрастает уровень анаэробного обмена и обра- типов клеток ретины. МСТ-2 с высоким сродст зования молочной кислоты в норме с 1 до 3 мМ, вом к лактату осуществляет преимущественно а при патологии – до 10 мМ (Dienel and Hertz, его транспорт из глиальных клеток во внутрь 2001;

Dienel and Cruz, 2003, 2004). С 1998 г. нейронов, а специфический МСТ-3 обнаружен предполагалось, что избыток лактата, образую- ный исключительно на мембранах эпителиаль щийся главным образом в астроцитах, может ных клетках ретины осуществляет удаление из транспортироваться в нейроны и включаться в быточных количеств молочной кислоты в мик их энергообмен, однако по поводу интенсивно- рокапиляры. Исследователи считают, что совме сти такого транспорта между учеными шли стное функционирование МСТs 1 и 3 типа игра серьезные дебаты (McKenna et al., 1998;

ет дополнительную роль, регулируя осмотичес Magistretti et al., 1999;

Dienel and Hertz, 2001;

кое давление внутри ретины, так как было обна McKenna et al., 2001;

Chih and Roberts, 2003;

ружено, что транспорт лактата в этой структуре Pelleri6n and Magistretti, 2003;

Debernardi et al., сопровождается переносом воды (Zeuthen, 2003;

Dienel and Cruz, 2003, 2004;

Hertz, 2004). 1996).

Подробное изучение транспортной кинетики Таким образом, соотношение количества раз МСТs клеток головного мозга Хертцом и Дие- личных типов переносчиков, различающихся по нелом (Hertz, Dienel, 2005) подтвердило этот своим кинетическим свойствам, на мембранах факт, однако показало, что во время значитель- клеток различных тканей и органов является фа ной активации анаэробного обмена в субструк- ктором, регулирующим интенсивность и напра турах головного мозга и снижении нейроны мо- вление метаболизма лактата между клетками гут усвоить только часть образующегося лакта- различных типов, между клетками и кровью, та, оставшееся количество поступает в кровь и между кровью и органами, то в системе всего организма в целом.


удаляется из головного мозга. При снижении уровня анаэробного обмена нейроны способны Окисление лактата в митохондриях клеток усваивать лактат, образующийся не только в ас троцитах, но и поступающий из общего крово Как было сказано выше, некоторая часть эн тока. При исследовании транспортной кинетики до- и экзогенного лактата способна проникать лактата в различных типах клеток головного в митохондрии клетки и там окислятся, вклю мозга было установлено, что на мембранах аст чаясь в процесс окислительного фосфорилиро роцитов идентифицируются МСТ-1 и МСТ-4, составляла, соответственно, 9,76 и 25,69 ед/мг вания. Предположения о возможности мито белка, а Кm Lac соответственно, 165 и 20 ммоль.

хондриального окисления лактата существова ли очень давно, однако только в последние го- рН-оптимум для обоих изоформ составлял 8,5;

ды детально был раскрыт механизм этого про- они ингибировались пируватом и НАДН.

цесса. В настоящее время установлено, что окисле В 1972 году Скиллетер и Кун (Skilleter, Kun, ние лактата в митохондриях осуществляется ми 1972) используя полярографический метод од- тохондриальным лактат-окисляющим комплек ними из первых показали, что митохондрии, вы- сом (mitochondrial lactate oxidation complex, деленные из печени крыс, способны окислять mLOC) (рис. 2). Впервые, существование этого лактат. Впоследствии, было показано, что окис- комплекса было доказано для клеток скелетных ление лактата у крыс может происходить также мышц (Hashimoto et all., 2006;

Hashimoto, в митохондриях сердца (Ким и др., 1990) и ске- Brooks, 2008). Было установлено, что он состоит летных мышц (Szczesna-Kaczmarek, 1990). При из мембраносвязанной митохондриальной ЛДГ, этом было установлено, что процесс окисления цитохром с оксидазы, белка-транспортера лак лактата в митохондриях активируется добавле- тата МСТ-1 и его шаперона ОХ-47 (CD-147), нием лактата, НАД+ и сопровождается увеличе- контролирующем его экспрессию. Пируват, об нием поглощения кислорода, которое регулиро- разующийся при окислении поступающего в валось АДФ и неорганическим фосфатом. Ми- митохондрии лактата, переносится в матрикс тохондриальное окисление лактата ингибирова- митохондрий с помощью МСТ-1 и там окисля лось специфичиским ингибитором ЛДГ – окса- ется в цикле трикарбоновых кислот (ТСА). Ми матом, а также ингибиторами электронтранс- тохондриальная ЛДГ (mLDH) сосредоточена на портной цепи митохондрий (ротенон, антими- наружной стороне внутренней мембраны мито цин А, цианид калия). Одновременно с изучени- хондрий и ассоциирована с цитохром с оксида ем процесса окисления лактата в митохондриях, зой (COX), что обеспечивает сопряжение эндер многими исследователями (Marcolette et all., гонической реакции окисления лактата с экзэр 1970;

Skilleter, Kun, 1972;

Ayub Khan, 1973;

Уса- гоническим изменением редокс-потенциала в тенко и др., 1973, 1974;

Coleman et all., 1976;

электронтранспортной цепи митохондрий при Lluis, 1985;

Sagrista, Bosal, 1987;

Prunonosa et окислении цитохрома с.

all., 1989;

Javed et all., 1990;

Brooks et all., 1999) Позднее существование митохондриального активно велись работы по изучению самой ми- лактат-окисляющего комплекса было доказано тохондриальной ЛДГ (мЛДГ): ее изоферментно- также и для клеток головного мозга (Hashimoto го состава, тканеспецифичности, свойств, лока- et all., 2008). Методом иммуногистохимического лизации и др. вопросов. Было обнаружено, что анализа мозга крысы продемонстрировано, что мЛДГ локализуется в митохондриях в межмемб- МСТ-1, МСТ-2, мЛДГ и ЦО совместно локали ранном пространстве и связана непосредственно зуются внутри митохондрий нейронов головно с наружной стороной внутренней мембраны го мозга. Методом иммуноблоттинга после им (Skilleter, Kun, 1972). Митохондриальная ЛДГ мунопреципитации показано, что эти 4 компо была обнаружена в клетках многих органов, та- нента осаждаются также вместе. Обнаружено ких как печень, мышцы, сердце, костной и нерв- также, что МСТ-2 и мЛДГ коэкспрессируются в ной ткани (Marcolette et all., 1970;

Усатенко и митохондриях культуры нейронов. Лемье с др. 1973 и 1974;

Hanker et all., 1977;

Javed et all., сотр. (Lemire et all., 2008) с помощью электро 1990;

Brooks et all., 1999). Электрофорез в геле и фореза и флуоресцентной микроскопии выявил электронная микроскопия органов крысы наличие ЛДГ в митохондриях клеток мозга че (Brooks et all., 1999) показала, что распределе- ловека, а с использованием 13С-ЯМР анализа и ние мЛДГ тканеспецифично. В митохондриях жидкостной хроматографии были идентифици сердца обнаружены изоферменты ЛДГ-1 (Н4) и рованы продукты ЦТК и АТФ в митохондриях ЛДГ-5 (М4), но преобладают ЛДГ-1. В митохон- астроцитов человека после их инкубации с лак дриях печени и красных мышц была наиболее татом. Полученные сведения подтверждают, что активна изоформа ЛДГ-5. Джавед с сотр. (Ayub митохондриальный лактат-окисляющий комп Khan, 1973;

Javed et all., 1990) выделил и отчис- лекс (mLOC) нервных клеток служит механиз тил митохондриальную форму ЛДГ из клеток мом утилизации лактата, эндо- и экзогенного печени кролика и сравнил ее свойства с цито- происхождения и демонстрируют адаптивность плазматической формой. Удельная активность мозга в манипуляциях своим «энергетическим митохондриальной и цитоплазматической форм бюджетом».

Рис. 2. Структура митохондриального лактат-окисляющего комплекса (Hashimoto et all., 2008) Брукс и Хашимото (Brooks, 2000;

Hashimoto, цесс имеет для клеток головного мозга, где мо Brooks, 2008), считают, что фактором регулиру- жет значительно активизироваться процесс ана ющим скорость процесса окисления лактата в эробного синтеза АТФ. Например, Канис с со митохондриях является уровень молочной кис- авт. (Canis et all., 2008) в экспериментах на моз лоты в клетке. По их мнению, молекула лактата ге крыс обнаружил, что при экспериментальной является некой «сигнальной молекулой», специ- гипергликемии усиливается местный транспорт альным «гормоном» или как они называют ее – глюкозы в нервную ткань и ее окисление астро «лактормоном» (от англ. «lactormone»), которая цитами с образованием лактата. Методом имму вызывает адаптивные перестройки метаболизма ноавторадиографии было показано значитель лактата в митохондриях, за счет активации экс- ное увеличение плотности МСТ-1 на 10–24% в астроцитах, а также эндотелиальных клетках и прессии генов синтеза митохондриального бел ка-транспортера лактата, митохондриальной МСТ-2 в нейронах головного мозга. При этом, ЛДГ и цитохромоксидазы. Считается, что пере- увеличение плотности переносчиков лактата мещение лактата в митохондрии и аллостериче- коррелировало с увеличением уровня окисления ская модуляция скорости фосфорилирования – глюкозы в астроцитах головного мозга.

это пример быстрой регуляции метаболизма, в Из всего сказанного следует что, активность то время как транспорт лактата через клеточную мембраносвязанной митохондриальной ЛДГ и мембрану в другие структуры и увеличение чис- уровень митохондриального окисления лактата ла межклеточных транспортеров – это длитель- в клетках различных органов в значительной ный адаптационный механизм. Таким образом, степени определяют адаптивные возможности перемещение лактата в митохондрии и окисле- тканей, органов и всего организма в целом. В ние его там является предпочтительным и пер- связи с этим, очень актуальными являются ис воочередным, по сравнению с транспортом лак- следования таких вопросов, как – тканеспеци тата из клетки и уровень окисления лактата в фичность метаболизма молочной кислоты, меж митохондриях является фактором, регулирую- видовые, возрастные, половые различия, эволю щим скорость выделения лактата из клетки. ционный и экологический аспекты, взаимосвязь Способность митохондрий к окислению лак- с патологическими процессами.

тата является важнейшим адаптивным механиз мом регуляции энергообеспечения клеток мно- Работа выполнена при поддержке гранта гих органов как в норме, так и при патологии. В РФФИ 08-04-0140_а и Программы Президента частности, обнаружено усиление митохондри- РФ «Ведущие научные школы» НШ-3731.2010. ального окисление лактата при интенсивном и ФЦП «Научные и научно-педагогические развитии нервной системы, голодании, при фи- кадры инновационной России на 2009–2013 гг.»

зической нагрузке. Особое значение этот про- проект НК-28(12).

Литература Alcazar O, Tiedge M, Lenzen S. Importance of Hertz L, Dienel GA. 2002. Energy metabolism in the lactate dehydrogenase for the regulation of glycolytic brain. Int Rev Neurobiol 51: 1–102.

flux and insulin secretion in insulin-producing cells. Juel С., Halestrap А. Lactate transport in skeletal muscle – role and regulation of the monocarboxylate Biochem J. 2000 Dec 1;

352 Pt 2:373-80.

transporter. The Journal of Physiology (1999), 517.3, Bonen, A., Baker, S. K. & Hatta, H. (1997). Lactate pp. 633–642.

transport and lactate transporters in skeletal muscle.

Juel, C. (1995). Regulation of cellular pH in skeletal Canadian Journal of Applied Physiology 22, 531–552.

muscle fiber types, studied with sarcolemmal giant Brer, S., Brer, A., Schneider, H.-P., Stegen, C., vesicles obtained from rat muscles. Biochimica et Halestrap, A. P. & Deitmer, J. W. (1999). Characterisation Biophysica Acta 1265, 127–132.

of the high-affinity monocarboxylate transporter MCT2 in Juel, C. (1997). Lactate-proton co-transport in Xenopus laevis oocytes. Biochemical Journal.


skeletal muscle. Physiological Reviews 77, 321–358.

Brer, S., Schneider, H. P., Brer, A., Rahman, B., Juel, C. (1998). Muscle pH regulation: role of Hamprecht, B. & Deitmer, J. W. (1998). Characterization training. Acta Physiologica Scandinavica 162, 359–366.

of the monocarboxylate transporter 1 expressed in Magistretti P.J, Pellerin L. Functional brain Xenopus laevis oocytes by changes in cytosolic pH.

imaging: role metabolic coupling between astrocytes Biochemical Journal 333, 167–174.

and neurons. Rev Med Suisse Romande. 2000 Sep;

Carpenter, L. & Halestrap, A. P. (1994). The kinetics, substrate and inhibitor specificity of the lactate 120(9): 739–42.

transporter of Ehrlich-Lettre tumour cells studied with McKenna M.C., Tildon J.T., Stevenson J.H., Hopkins the intracellular pH indicator BCECF. Biochemical I.B., Huang X., Couto R. Lactate transport by cortical Journal 304, 751–760. synaptosomes from adult rat brain: characterization of Dienel G.A., Hertz L. 2001. Glucose and lactate kinetics and inhibitor specificity. Dev Neurosci. 1998;

metabolism during brain activation. J Neurosci Res 66: 20(4–5): 300–309.

824–838. Nehlig A., Coles J.A. Cellular pathways of energy Dienel GA, Hertz L. Glucose and lactate metabolism metabolism in the brain: is glucose used by neurons or during brain activation. J Neurosci Res. 2001 Dec 1;

astrocytes? Glia. 2007 Sep;

55(12): 1238–50.

66(5): 824–38. Nehlig A., Coles J.A. Cellular pathways of energy Garcia C.K., Brown M.S., Pathak R.K., Goldstein metabolism in the brain: is glucose used by neurons or J.L. cDNA cloning of MCT2, a second monocarboxylate astrocytes? Glia. 2007 Sep;

55(12): 1238–50.

transporter expressed in different cells than MCT1. J Philp A., Macdonald A., Watt. P. Lactate – a signal Biol Chem. 1995 Jan 27;

270(4): 1843–9. coordinating cell and system function. J. Exp. Biology, Gladden L.B. Lactate metabolism: a new paradigm of 208, 2005. С. 4561–4575.

the third millennium. J. Physiol. 558.1, 2004, 5–30. Poole, R. C. & Halestrap, A. P. Transport of lactate Gladden, L. B. (1996). Lactate transport and and other monocarboxylates across mammalian plasma exchange during exercise. In Handbook of Physiology, membranes. American Journal of Physiology, 1993, 264.

section 12, Exercise: Regulation and Integration of C. 761–782.

Multiple Systems, chap. 14, ed. Rowell, L. & Shepherd, Poole, R. C., Halestrap, A. P. (1992). Identification J., pp. 614–648. Oxford University Press, New York. and partial purification of the erythrocyte lactate Halestrap A.P., Price N.T. 1999. The proton-linked transporter. Biochemical Journal 283, 855–862.

monocarboxylate transporter (MCT) family: structure, Poole, R. C., Halestrap, A. P. (1993). Transport of function and regulation. Biochem J 343: 281–299. lactate and other monocarboxylates across mammalian Halestrap A.P., Price N.T. The proton-linked plasma membranes. American Journal of Physiology monocarboxylate transporter (MCT) family: structure, 264, C. 761–782.

function and regulation. Biochem J. 1999 Oct 15;

343 Poole, R. C., Halestrap, A. P. (1994). N-Terminal Pt 2: 281–99. protein sequence analysis of the rabbit erythrocyte Halestrap, A. P., Wang, X. M., Poole, R. C., Jackson, lactate transporter suggests identity with the cloned V. N. & Price, N. T. (1997). Lactate transport in heart in monocarboxylate transport protein MCT1. Biochemical relation to myocardial ischemia. American Journal of Journal 303, 755–759.

Cardiology 80, A17–25. Poole, R. C., Halestrap, A. P. (1997). Interaction of Hashimoto T., Brooks G.A. Mitochondrial lactate the erythrocyte lactate transporter (monocarboxylate oxidation complex and an adaptive role for lactate transporter 1) with an integral 70-kDa membrane production. Med Sci Sports Exerc. 2008 Mar;

40(3):486–94. glycoprotein of the immunoglobulin superfamily.

Hashimoto T., Hussien R., Cho H.S., Kaufer D., Journal of Biological Chemistry 272, 14624–14628.

Brooks G.A. Evidence for the mitochondrial lactate Poole, R. C., Sansom, C. E., Halestrap, A. P. (1996).

oxidation complex in rat neurons: demonstration of an Studies of the membrane topology of the rat erythrocyte H+/lactate cotransporter (MCT1). Biochemical Journal essential component of brain lactate shuttles. PLoS ONE. 2008 Aug 13;

3(8): e2915. 320, 817–824.

Wilson, M. C., Jackson, V. N., Heddle, C., Price, N. Biochemical and Biophysical Research Communications T., Pilegaard, H., Juel, C., Bonen, A., Montgomery, I., 234, 90–94.

Hutter, O. F. & Halestrap, A. P. (1998). Lactic acid Zeuthen T., Hamann S., la Cour M. Cotransport of efflux from white skeletal muscle is catalyzed by the H+, lactate and H2O by membrane proteins in retinal monocarboxylate transporter isoform MCT3. Journal of pigment epithelium of bullfrog. J Physiol. 1996 Nov 15;

Biological Chemistry 273, 15920–15926. 497 (Pt 1): 3–17.

Yoon, H. & Philp, N. J. (1998). Genomic structure Lin R.Y., Vera J.C., Chaganti R.S., Golde D.W.

and developmental expression of the chicken Human monocarboxylate transporter 2 (MCT2) is a high monocarboxylate transporter MCT3. Experimental Eye affinity pyruvate transporter. J Biol Chem. 1998 Oct 30;

Research 67, 417–424. 273(44): 28959–65.

Yoon, H., Fanelli, A., Grollman, E. F. & Philp, N. J. Николлс Дж., Мартин Р., Валлас Б., Фукс П. От (1997). Identification of a unique monocarboxylate нейрона к мозгу: Пер. с англ. Издание 2-е. – М.: Изд transporter (MCT3) in retinal pigment epithelium. во ЛКИ, 2008. – 672 с.

MITOCHONDRIAL LACTATE OXIDATION COMPLEX AND ITS ROLE FOR CELL ENERGY HOMEOSTASIS O.V. Meshcheryakova, M.V. Churova, N.N. Nemova Institute of Biology, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, Russia, e-mail: mesch@krc.karelia.ru redox change in COX during mitochondrial Recent evidence and new line investigation, electron transport. Transport of lactate across the now place lactate as an active metabolite, capable cell and mitochondrial membrane is regulated by of moving between cells, tissues and organs, different types of monocarboxylate transporters where it may be oxidized in via mitochondrial (MCT). Mitochondrial lactate oxidation play an lactate oxidation complex. Lactate is oxidized to important role for cell energy homeostasis pyruvate via mitochondrial LDH (mLDH) in especiality in brain and muscle at different association with COX. This endergonic lactate physiology conditions.

oxidation reaction is coupled to the exergonic ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ВКУСОВЫХ СВОЙСТВ ПИЩЕВЫХ ОБЪЕКТОВ И ЕГО ТЕМПОРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ У РЫБ С РАЗНЫМ ТИПОМ ПИТАНИЯ Е. С. Михайлова1, О. М. Исаева2, А. О. Касумян МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия, elena_mikhailova@mail.ru ФГНУ НИИЭРВ, Красноярск, Россия, olga-isa2@yandex.ru но гранулы, изготовленные из агар-агарового Введение геля. В ходе каждого опыта в аквариум вноси Пищевое поведение рыб представляет собой ли по одной грануле и регистрировали дли последовательную цепь разнообразных двига- тельность реагирования рыбы (время от паде тельных актов и реакций, заканчивающуюся ния гранулы в воду и до первого ее схватыва схватыванием пищевого объекта и оценкой его ния), длительность всех последовательных соответствия потребностям особи. В отличие от удержаний гранулы и интервалов между схва пищевого поиска, проявление которого изучено тываниями. Продолжительность событий реги у большого числа видов, поведение тестирова- стрировали с точностью 0,1 сек с помощью ния рыбами свойств схваченных объектов пита- компьютерной программы BH-fish. Для каждо ния остается практически неисследованным. Из- го вида рыб были использованы гранулы, со вестно, что большое значение в сенсорном обес- державшие аминокислоты, которые согласно печении этого завершающего этапа пищевого нашим предварительным опытам, вызывали поведения принадлежит внутриротовой вкусо- максимальное число повторных схватываний и вой рецепции. Согласно имеющимся в литерату- потребление которых было близким к 50%. Для ре данным, рыбы часто принимают решение о девятииглой колюшки таким веществом была заглатывании или об отказе от потребления аспарагиновая кислота (0,01 М), для леща – ци схваченной добычи после многократных отвер- стеин (0,1 М), линя и горчака – аланин (0,1 М).

ганий и повторных схватываний (Gill, Hart 1994, Всего выполнено 407 опытов с девятииглой ко 1996). Число повторных схватываний и длитель- люшкой, 199 опытов с лещом, 110 с линем и ность удержаний пищевого объекта во многом с горчаком.

связаны с образом жизни конкретного вида. В задачи настоящей работы входило изучить стру- Результаты и обсуждение ктуру поведенческого ответа рыб с разным ти В опытах рыбы всех исследованных видов пом питания на искусственные пищевые объек схватывали тестируемые гранулы неоднократ ты с известными вкусовыми свойствами, выяс но, однако максимальное число таких схваты нить его динамику и длительность отдельных ваний оказалось разным. У леща в опытах за поведенческих актов.

фиксировано до 16 повторных схватываний, у девятииглой колюшки – 11, у линя и горчака – Материалы и методика 6. В большинстве опытов число схватываний Эксперименты выполнены на 4 видах рыб: было меньше. Так, горчак чаще всего заглаты девятииглой колюшке Pungitius pungitius (6–7 вал или окончательно отказывался от потреб см), горчаке Rhodeus sericeus amarus (5 см), ле- ления гранулы после одного схватывания, линь ще Abramis brama (7,5 см) и лине Tinca tinca после 1–2, лещ – после 2–3, а колюшка – после (8–9 см).

Рыб помещали в аквариумы поодино- 1–4 схватываний (рис. 1). Почему рыба отвер чке и обучали схватывать подаваемые поштуч- гает и снова схватывает тестируемую гранулу опыт. Для леща, горчака и девятииглой колюш несколько раз подряд пока не совсем ясно. Воз можно, таким образом достигается лучшее вос- ки средняя продолжительность удержаний гра приятие вкуса предлагаемого корма. Это может нулы (4,1 с, 16,5 с и 2,6 с) всегда была больше быть обусловлено также быстрой адаптацией средней продолжительности интервалов между вкусовых рецепторов, затрудняющей распозна- схватываниями (3,1 с, 2,2 с и 0,9 с соответст вание вкусовых качеств корма (вкус – это бы- венно), причем во всех случаях интервалы ме стро адаптирующаяся сенсорная система (Кас- жду схватываниями были короче предшество силь, 1972). Чем больше происходит повтор- вавшего и последующего удержания гранулы ных схватываний, тем более продолжителен (рис. 2). И лишь для линя периоды удержания Рис. 1. Распределение опытов по числу схватываний лещом, Abramis brama, гранул, содер жащих цистеин (0,1 М) *** *** *** *** *** ** ** 1-2 2-3 3-4 5-6 6-7 7- A 2 3 4 6 1 ** * * *** Рис. 2. Продолжительность последовательных периодов поведенческого ответа девятииглой колюшки, Pungitius pungitius, на гранулы с аспарагиновой кислотой (0,01 М) в опытах, закончившихся заглатыванием (темные столбцы) или отверганием гранулы (светлые столбцы) Примечание: А – период реагирования на упавшую в воду гранулу. У1, У2,..., У7 – продолжительность удержания гранулы пос ле первого, второго,..., седьмого схватывания гранулы, соответственно. И1-2, И2-3,..., И6-7 – продолжительность интервалов между соответствующими схватываниями гранулы. *, **, *** – уровень значимости p 0,05, 0,01, 0,001 соответственно.

Таблица 1. Средняя суммарная продолжитель гранул были значительно короче (2,72 с), чем ность вкусового поведенческого ответа девятииг интервалы между схватываниями (4,52 с). Для лой колюшки, Pungitius pungitius, на гранулы с всех исследованных видов наиболее продолжи аспарагиновой кислотой (0,01 М) в опытах с тельным было первое удержание гранулы, про разным числом повторных схватываний гранулы должительность последующих удержаний за кономерно снижалась. Возможно, первое тес Число Продолжительность вкусового ответа тирование может иметь особое значение в ус схватыва- (в секундах) в опытах, в которых гранула бы тановлении вкусовых качеств пищевого объек- ний ла:

та. Продолжительность интервалов между в опыте схватываниями варьирует гораздо слабее и ос- заглочена отвергнута тается примерно на одном уровне по мере про хождения опыта, какой либо отчетливой тен- 1 13,4±0,8 01,2±0, денции в изменении этого параметра не удает 2 15,2±0,8 04,1±0, ся выявить ни у одного из исследованных ви дов рыб. Причины, определяющие длитель 3 15,0±0,9 06,6±0, ность интервалов между схватываниями грану лы, не ясны. Возможно, это то время, которое 4 17,2±0,7 08,8±0, необходимо для восстановления чувствитель ности вкусовых рецепторов к стимулам. Абсо- ни в случаях ее заглатывания. Обнаружено так лютная и относительная длительность последо- же, что в опытах, заканчивающихся отвергани вательных удержаний гранулы и интервалов ем, период реагирования рыб на упавшую в во между схватываниями у исследованных видов ду гранулу, т. е. промежуток времени от подачи различны и, по-видимому, как и многие другие гранулы до ее первого схватывания рыбой, бо признаки, связаны с характером и стратегией лее продолжительный. Так, для леща эта вели питания рыб, с их образом жизни. чина превышала 6 сек и была почти в 2 раза вы Продолжительность вкусового поведенчес- ше, чем в опытах, закончивающихся заглатыва нием гранулы, а для девятииглой колюшки со кого ответа зависит и от итогового результата ставила почти 3 сек и превышала аналогичную тестирования, то есть, была ли, в конечном сче величину в опытах с потреблением гранулы в те, гранула заглочена или отвергнута рыбой:

раза. Возможно, быстрота реагирования на гра при равном числе схватываний опыты с загла нулу связана с физиологическим состоянием тыванием гранулы всегда более продолжитель подопытных особей и отражает их пищевую мо ны, чем опыты, заканчивающиеся отверганием, тивацию, влияющую на проявление рыбами однако это различие снижается с увеличением вкусового ответа. Так известно, что степень на числа повторных схватываний (табл. 1). В тех кормленности рыб может менять их восприим случаях, когда гранула рыбами заглатывается, чивость к пищевым химическим сигналам, в ча средняя продолжительность каждого удержания стности к вкусовым. При этом у голодных рыб всегда больше, чем в опытах, завершающихся повышается двигательная активность и снижа отверганием гранулы, различие уменьшается с ется пищевая избирательность, резко расширя каждым последующим схватыванием. В опытах, ется спектр сигналов, вызывающих проявление заканчивающихся отверганием, первое удержа пищевой поисковой активности, повышается ве ние у исследованных рыб значительно короче, роятность заглатывания схваченной добычи. По чем в опытах, в которых гранула заглатывалась:

мере насыщения рыб пищевая селективность у линя – в 3,5 раза, у девятииглой колюшки – в возрастает (Wu et al., 2003;

Касумян, Сидоров, 3,9 раза, у леща и горчака – в 10 и 20 раз соот 2010). Голодные рыбы более активные, они бы ветственно (рис. 2). Таким образом, по продол стрее схватывают экспериментальные гранулы жительности уже первого удержания гранулы или предложенные им кормовые объекты (соб можно с большой долей вероятности прогнози ственные наблюдения).

ровать закончится ли опыт заглатыванием гра Одной из интереснейших задач физиологии нулы или ее окончательным отверганием.

вкуса в настоящее время является выяснение ко Достоверная связь между продолжительно личества времени, требуемого на проявление стью удержания гранулы и последующим ин реакции. У девятииглой колюшки и линя дли тервалом между отверганием и следующим тельность удержания гранулы во рту часто со схватыванием гранулы не выявлена ни для од ставляет менее 1 сек, а в отдельных опытах – ного вида рыб ни в случаях отвергания гранулы, нее в целом вкусовой ответ. Это в полной мере менее 0,5 сек. Это время затрачивается на реа лизацию целого комплекса процессов: рецеп- относится к опытам, завершившимся заглатыва цию содержащегося в грануле вкусового веще- нием гранулы и к опытам, в которых гранула в ства, передачу полученной информации во вку- итоге рыбой отвергается. Продолжительность совые центры и ее обработку, формирование и вкусового ответа в последнем случае значитель осуществление одного из возможных поведен- но короче, прежде всего из-за менее длительных ческих сценариев: заглатывание гранулы, отвер- периодов удержания гранулы в ротовой полости.

гание гранулы с целью последующего ее схва- Продолжительность удержания гранулы быстро тывания, окончательное отвергание гранулы. и закономерно снижается с каждым последую Согласно имеющимся литературным данным, щим схватыванием, тогда как интервалы между большая часть этого времени затрачивается на схватываниями изменяются менее существенно.

обработку информации в мозговых центрах и Следовательно, время, затрачиваемое рыбами на формирование соответствующего поведенческо- оценку вкусовых качеств схваченного пищевого го ответа (Halpern, 1986). объекта, последовательно уменьшается с каждым повторным его схватыванием.

Заключение Работа выполнена при финансовой поддер жке РФФИ (проект 10-04-00349) и Программы Таким образом, исследованные рыбы заглаты «Ведущие научные школы» НШ-3231.2010.4 и вают или отвергают пищевой объект после не ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры скольких последовательных тестирований с по мощью внутриротовых рецепторов. Чем больше инновационной России на 2009–2013 годы»

число таких повторных апробаций, тем длитель- (Госконтракт № 02.740.11.0280).

Литература Кассиль В. Г. 1972. Вкус // Физиология сенсор- Gill A.B., Hart P.J.B. 1996. Unequal competition between ных систем. Ч. 2. Л.: Наука. С. 562–606. threespine stickleback, Gasterosteus aculeatus L., encountering Касумян А. О., Сидоров С. С. 2010. Влияние sequential prey // Anim. Behav. V. 51 P. 689–698.

голодания на вкусовые предпочтения и поведение Halpern B.P. 1986. Constraints Imposed on taste тестирования пищевых объектов у карпа Cyprinus physiology by human taste reaction time data // carpio // Вопр. ихтиологии. Е. 50. № 3. С. 388–399. Neuroscience & Biobehavioral Reviews V. 10 P. 135–151.

Gill A.B., Hart P.J.B. 1994. Feeding behavior and Wu L., Xie S., Cui Y., Wootton R.J. 2003. Effect of prey choice of the threespine stickleback: the interacting cycles of feed deprivation on growth and food effects of prey size, fish size and stomach fullness // consumption of immature Threespined sticklebacks and Anim. Behav. V. 47 P. 921–932. European minnows // J. Fish. Biol. V. 62. P. 184–194.

FEATURES OF TESTING BEHAVIOR AND ITS TEMPORAL CHARACTERISTICS FOR FLAVORED PELLET IN FISH WITH DIFFERENT FEEDING E.S.Mikhailova1, O.M.Isaeva2, A.O.Kasumyan Moscow State University, Moscow, Russia, elena_mikhailova@mail.ru Federal State Research Institution ‘Institute of Ecology of Fishery Water Bodies’, Krasnoyarsk, Russia, olga-isa2@yandex.ru.

stickleback, and 6 in both bitterling and tench. The Fish make several repeated tests (grasping more repeated tests, the longer the pellet testing. For retention-rejection) for the final decision about all species, except a tench, the first retention of pellet swallowing or rejection a food object (agar-agar was longest;

duration of the subsequent pellet pellets flavored with free amino acids). The response keepings naturally decreases from the first grasp to the on flavored pellets was studied for ninespined last one. Duration of intervals between keepings was stickleback Pungitius pungitius, european bitterling shorter than pellet retention time, had low variability Rhodeus sericeus amarus, bream Abramis brama and and remains approximately at the same level during tench Tinca tinca. It was found that number of the experiment.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 14 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.