CC BY
20
Данные эксперимента, связанного с формированием пищедобывательной мотивацией, представляют для нас особый интерес, поскольку они, с одной стороны, подтверждают ранее полученные данные на крысах [7], что удаление дорсального НРС не влияет на обучение и память, а с другой стороны, подтверждают причастность этой структуры к проявлению гормональной активности [11]. Однако при оценке роли НРС в нейроэндокринном аспекте многие авторы рассматривают его в качестве ведущего регулятора энергетического баланса организма за счет способности воспринимать метаболические сигналы, запоминать и перекодировать нейрогормональные сигналы энергетического баланса в адаптивные поведенческие ответы [5].
Однако такие факты, обнаруженные у НРС-мышей как: 1) способность обучаться и сохранять сформированное мотивационное состояние, 2) сохранность закономерности ответа грелина и лептина в ситуациях сытость □ голод □ пищедобывание, как и в контроле, 3) синхронное повышение в ситуации сытости уровня содержания обоих гормонов в крови - указывают на то, что НРС, вероятнее всего, входит в систему, определяющую уровень проявления гормональной активности. Принимая во внимание данные об изменениях в сфере психо-эмоциональных проявлений, вызванных гиппокампэктомией, в сочетании с однонаправленным падением содержания грелина и лептина при оперативном насыщении можно предположить, что наблюдаемые гормональные изменения являются неспецифическими по отношению к метаболическим сигналам о состоянии пищевого центра и отражают степень психофизиологической активности, связанной с возможностью удовлетворить текущую потребность.
Литература
1. Baldo B., Pratt W., Will M., Hanlon E., Bakshi V., Cador M. Principles of motivation revealed by the diverse functions of neuropharmacological and neuroanatomical substrates underlying feeding behavior // Neurosci Biobehav Rev. - 2013. - V. 37. -P. 19851998.
2. Carlinia V., Monzona M., Varasa M., Cragnolinia А., Schiothb H., Scimonellia T., Barioglioa S., Ghrelin increases anxiety-like behavior and memory retention in rats // Biochemical and Biophysical Research Communications, -2002,.-V. 299. - P. 739-743.
3. Медведев Д.И., Еремина И.З., Саврова О.Б. Изменение ультраструктуры нейронов гиппокампа крыс в условиях пищевой депривации // Медико-биологические науки. Успехи современного естествознания. -2006. - № 2. - С. 54-54.
4. Druce M., Bloom S. Central regulators of food intake // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. -2003. -V6(4). - P. 361-367.
5. Davidson T., Kanoski S., Chan K., Clegg D., Benoit S., Jarrard L. Hippocampal lesions impair retention of discriminative responding based on energy state cues // Behav. Neurosci. -2010. -V. 124. - N. 1. -P. 97-105.
6. Paxinos G., Franklin K. The mouse brain in stereotaxic coordinates. -2001., -San Diego, Calif. ; London : Academic., 264 p.
7. Никольская К.А. Системно-информационные аспекты познавательной деятельности позвоночных: Дисс. на соискание докт.биол.наук. -Москва, -2010.-77с.
8. Berridge K., Morten L. Kringelbach M. Affective neuroscience of pleasure: reward in humans and animals // Psychopharmacology (Berl). -2008. -V 199(3). -P. 457-480.
9. Кондашевская М.В., Мхитаров В.А., Никольская К.А., Серкова В.В., Диатроптов М.Е. Характеристика уровня гормонов и морфофункционального состояния коркового вещества надпочечников при пищевой депривации и когнитивном напряжении у мышей BALB/c // Фундаментальные исследования, -2013. -№10(4). -С. 776-780.
10. Asakawa A., Inui A., Kaga T., Yuzuriha H., Nagata T., Fujimiya M., Katsuura G., Makino S., Fujino M., Kasuga M. A role of ghrelin in neuroendocrine and behavioral responses to stress in mice // Neuroendocrinology, -2001 . -V 74(3). -P. 143-147.
11. Tracy A., Jarrard L., Davidson T. The hippocampus and motivation revisited: appetite and activity // Behav Brain Res. -2001. -V. 127(1-2). -P. 13-23.
Тимошенко Т. Е.
Кандидат биологических наук, Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН О СХОДСТВЕ И РАЗЛИЧИИ СИГНАЛЬНЫХ ПУТЕЙ КЛЕТОЧНОГО ОТВЕТА ЭРИТРОЦИТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЙ И СВЕТОВОЙ СТИМУЛЫ
Аннотация
В работе проведена экспериментальная проверка выдвинутого ранее автором предположения о сходстве сигнальных путей клеточного ответа эритроцитов на облучение светом с механизмом механотрансдукции в клетках стенки сосудов. Показано, что синтез NO в эритроцитах после облучения крови in vitro не изменяется. Результаты обсуждаются.
Ключевые слова: эритроциты, низкоинтенсивный свет, катионные каналы
Timoshenko T.E.
Candidate of sciences in Biology, Pavlov Institute of Physiology RAS ABOUT THE SIMILARITY AND DIFFERENCES BETWEEN THE SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS OF RED BLOOD CELLS RESPONSES ON MECHANICAL AND LIGHT STIMULUS
Abstract
In the work made experimental study the assumption about the similarity of signal transduction pathways of red blood cells response on light with mechanism a mechanotransduction in the vascular walls cells. Shown that the synthesis of NO by erythrocytes after blood laser irradiation in vitro does not change. Results are discussed.
Keywords: erythrocytes, low intensity laser light, cation channels
В последнее время появилось много новых данных о природе механосенситивности клеток сердечно-сосудистой системы [1]. Представлены убедительные доказательства участия в сократительном ответе гладкомышечных клеток сосудов (ГМК) на растяжение (эффект Бейлиса) неселективных катионных TRP каналов [2] Впервые TRP каналы были идентифицированы у Drosophila m. в качестве активируемых светом каналов. Ген и белок им кодируемый назвали transient receptor potential - TRP. Первый TRP канал млекопитающих был клонирован в 1995 г. и с тех пор описано уже 6 подсемейств белков сходной аминокислотной последовательности с разными свойствами и широким спектром действия, экспрессируемых различными типами клеток, в том числе эндотелием и ГМК. Обнаружено, что отдельные члены суперсемейства TRP белков синтезируются и в клетках крови (TRPC, TRPM) при гемопоэзе [3]. Показана важная роль TRP каналов в регуляции объема эритроцитов [4]. Сначала сложилось представление о непосредственной stretch-зависимой активации механочувствительных TRP каналов, но теперь получено много доказательств участия в этом процессе рецепторов, связанных с G белками (GPCR), причем активация этих рецепторов механическим стимулом происходит независимо от воздействия их агонистов. Механически активированный рецептор приобретает конформацию, обеспечивающую продуктивную связь с G белком и открытие катионных TRP каналов по зависимому от фосфолипазы С сигнальному пути [5]. Очень похожим сигнальным каскадом обеспечивается активация TRP каналов светом в зрительной системе беспозвоночных [6]. В свете этих работ получают объяснение имеющиеся в литературе и не понятные до сих пор данные, в том числе и наши собственные, относительно активирующего влияния низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на микроциркуляцию, причем не только на диаметр резистивных сосудов [7], но и на клетки крови [8]. Дело в том, что к семейству GPCR относятся и родопсиноподобные рецепторы и сам родопсин. В мембране эритроцитов одним из таких рецепторов является Р-адренорецептор и он обладает структурой, гомологичной родопсину [9]. Относительно родопсина сетчатки позвоночных показано, что его молекула чувствительна к изменению конфигурации и протонированию своей хромофорной составляющей ретиналя, и этот же механизм может работать и в других GPCR [10]. Исходя из сказанного выше, мы предприняли
65
попытку доказать или опровергнуть выдвинутый нами ранее тезис о том, что влияние на живые эритроциты облучения красным лазерным светом in vitro может осуществляться по типу механотрансдукции [11]. Это представлялось тем более вероятным, что по нашим данным в облученной НИЛИ крови достоверно снижается концентрация катионов Na+ и Ca2+ (соответственно должна расти их внутриклеточная концентрация) и увеличивается средний клеточный объем эритроцитов, и этот ответ зависел от степени оксигенации крови [8]. Кроме того, показано, что на увеличение напряжения сдвига эритроциты реагируют увеличением деформируемости цитоскелета, а у животных, накаутированных по родопсиноподобным GPCR эта реакция не выражена и развивается анемия [12].
Поэтому мы решили проверить влияние облучения крови красным светом с длиной волны 650 нм на активность NO-синтазы в эритроцитах.
В опытах на 10 крысах самцах линии Sprague Dawley, наркотизированных уретаном 1,2 г/кг, производили забор крови из брюшной аорты. Гепаринизированную кровь в разведении 1:10 инкубировали в физиологическом растворе с NO-реактивным флуоресцентным красителем - 5,6 диаминофлуоресцин диацетат - 4,5 цМ (Sigma) в течение 1 часа при температуре 37°С и непрерывном перемешивании с помощью магнитной мешалки. Затем промывали физиологическим раствором и после оседания суспензию эритроцитов снова разводили 1мМ изотоническим раствором L-аргинина. Каплю этого раствора помещали между герметично пригнанными стеклами на термостатированном (t=37°C) предметном столе лазерного сканирующего микроскопа LSM-710 (Carl Zeiss, Germany). Для наблюдения флуоресценции красителя в области эмиссии 510-550 нм использовали возбуждающий свет с длиной волны 490 нм. После получения контрольных снимков кровь облучали непосредственно на предметном столе красным светом диодного излучателя с длиной волны 650 нм и мощностью излучения 35 мВт в течение 30 минут. Результаты показаны на рисунке. На представленных микрофотографиях видно, что интенсивная флуоресценция красителя, которая, как принято считать, отражает внутриклеточную концентрацию NO, наблюдается только в отдельных клетках. С целью наблюдения большего количества клеток в поле микроскопа было выбрано небольшое увеличение (объектив х63). После облучения красным НИЛИ клеточные формы эритроцитов становятся более разнообразными, больше клеток правильной дискоидной формы, хотя при данном увеличении трудно говорить об изменении объема. Однако, хорошо видно, что интенсивность флуоресценции остается неизменной. Об этом свидетельствуют и гистограммы распределения амплитуды свечения по частотам, которые позволяет получить программа обработки изображений микроскопа. Интенсивность флуоресценции красителя не изменялась во всех проведенных экспериментах (Рис.)
Рис. 1 Эритроциты крысы слева в контроле, справа - после облучения красным лазерным светом (650 нм, 35 мВт, 30 мин). Поле 67х67 мкм. В центре две флуоресцирующие клетки. Их количество после облучения не изменилось.
Полученные результаты позволяют говорить о том, что, во-первых, влияние НИЛИ на кровь, по-видимому, не может быть опосредовано активацией NO-синтазы. Известно, что такие сигнальные каскады в эритроцитах существуют и зависят от повышения внутриклеточной концентрации Ca2+, в частности, при действии напряжения сдвига [13]. Следовательно, полной аналогии путей воздействия на эритроциты света и механического стимула нет. Во-вторых, если эластические свойства мембраны эритроцитов, от которых зависит их деформируемость, изменяются после облучения, о чем имеются многочисленные свидетельства, то на роль фоточувствительных сигнальных систем могут претендовать TRP белки, непосредственно связанные с такими GPCR рецепторами, которые могут под воздействием света изменять конформацию подобно другим опсинам. Пока о фоточувствительных GPCR в мембране эритроцитов в литературе сведений нет, но есть указание на возможность существования светочувствительных опсинов в различных нефоторецептивных тканях позвоночных [14, 15]. Так как ранее было показано, что изменения под действием НИЛИ со стороны объема клетки наиболее выражены у деоксигенированных эритроцитов, механизмом, ответственным за эти изменения может быть активация TRM7 каналов в мембране эритроцитов. Эти каналы в 3 раза более проницаемы для Na+, чем для Ca2+, играют важную роль в регуляции объема клеток и наиболее активны при аноксии [1]. Очевидно, для получения доказательств их участия требуются дальнейшие исследования с применением активаторов и ингибиторов TRP каналов, а также методов генной инженерии.
Литература
1. J. Folgering, R. Sharif-Naeini, A. Dedman, A. Patel. et al. // Progress in Biophysics and Molecular Biology - 2008. - Vol. 97 - P. 180195.
2. D.G. Welsh, A. D. Morielli, M. Nelson, J. Brayden // Circ. Res. -2002. - Vol. 90 P. 248-250.
3. B. Minke, B. Cook // Physiol. Rev.-2002. - Vol. 82 - P. 429-472.
4. I.Hirschier-Laszkiewicz, W. Zhang, K. Keefer, K. Conrad et al. // Exp. Hematol.-2012. - Vol. 40, № 1. - P.71-83.
5. M. Mederos, Y. Schnitzler, U. Storch, S. Meibers et al. // The EMBO J. -2008.-Vol. 27, № 23 - P. 3092-3103.
6. B. Minke // J. Neurogenet. - 2010. - Vol. 24, № 4. - P. 216-233.
7. Дворецкий Д. П., Тимошенко Т. Е., Белобокова Н. К. // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. -2004 - Т. 90, № 11 -С. 13561369.
8. Тимошенко Т. Е., Дворецкий Д. П. // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова.- 2010 - Т. 96, № 10 - С.998-1004.
9. R. Dixon., I. Rands, R. Register M. Candelore et al. // Nature - 1987 - Vol. 326, № 6108 - P. 73-77.
10. R. Maeda, M. Hiroshima, T. Yamashita, A. Wada et al. // Biophys. J. - 2014 - Vol. 106, № 4 - P. 915-924.
11. Тимошенко Т. Е. // Биология - наука XXI века. Москва. 2012. С. 932-934.
12. T. Kalfa, S. Pushkaran, N. Mohandas, J. Hartwig et al. //Blood - 2006 - Vol. 108, № 12 - P. 3637-3645.
66
13. N. Barvitenko, N. Adragna, R. Weber // Cell. Physiol. Biochem. - 2005 - Vol. 15 - P. 1-18.
14. Этингоф Р. Н. // Ж. эволюционной биохимии и физиологии - 1997 - Т. 33, № 4-5 - С. 556-569.
15. M. Koyanagi, E. Takada, T. Nagata, H. Tsukamoto et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 2013 - Vol. 110, № 13 - P. 4998-5003.
Федорова Е.В.1, Романова Е.М2 - научный руководитель, Голенева О.М.3, Шленкина Т.М.4
'Аспирант кафедры биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии, ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина»; 2Доктор биологических наук, зав. кафедрой биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии, ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина»; 3Кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии, ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина»; ^Кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии, ФГБОУ ВПО
«Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина».
РАЗВЕДЕНИЕ ПОТАМОТРИГОНИД В АКВАКУЛЬТУРЕ
Аннотация
Описан опыт разведения и размножения пресноводных скатов семейства Potamotrygonidae, рода Potamotrygon, видов - P. motoro и P. henlei (речные хвостоколы) в условиях аквакультуры. Показано, что скаты хорошо приспосабливаются к различным гидрохимическим условиям и успешно размножаются в условиях аквариума.
Ключевые слова: аквакультура, пресноводные скаты, разведение и размножение скатов, адаптация к гидрохимическим условиям.
Fedorova E.V.1, Romanova E.M.2, Goleneva O.M.3, Shlenkina T.M.4
Postgraduate student, Department of biology, veterinary genetics, parasitology and ecology, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education “Ul’yanovsk State Agricultural Academy named after PA.Stolypin”; 2Dr. of Biological Sciences, Professor, Head of Department of biology, veterinary genetics, parasitology and ecology, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education “Ul’yanovsk State Agricultural Academy named after PA.Stolypin”; 3Candidate of biological Sciences, senior lecturer, Department of biology, veterinary genetics, parasitology and ecology, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education “Ul’yanovsk State Agricultural Academy named after PA.Stolypin”; 4Candidate of biological Sciences, docent, Department of biology, veterinary genetics, parasitology and ecology, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education “Ul’yanovsk State
Agricultural Academy named after PA.Stolypin”.
FRESHWATER STINGRAYS IN ORNAMENTAL FISH BREEDING
Abstract
The article discusses the maintenance and breeding of freshwater stingrays genus Potamotrygon in artificial conditions. Revealed that stingrays adapt well to different hydrochemical conditions and successfully breed in aquarium conditions.
Keywords: aquaculture, freshwater stingrays, ornamental fish farming.
Сектор декоративного рыбоводства и рыболовства является хорошо развитым компонентом международной торговли и аквакультуры. Рынок декоративных рыб увеличивается в среднем на 14% в год. На развивающиеся страны приходится около двух третей общего объема экспорта [1].
В России подавляющее большинство обитателей аквариумов является выходцами из тропических стран: в одних из них это обитатели естественных водоемов, в других разводятся искусственно на специальных фермах. Однако экспорт декоративных рыб связан со многими проблемами. Многие виды рыб погибают в дороге от стресса и плохих условий транспортировки. Кроме того, большой отход наблюдается в период адаптации. Нельзя забывать и о сохранении биоразнообразия. В развивающихся странах многие рыбы находятся под угрозой экологической деградации мест их обитания. С другой стороны, в странах Азии отмечается рост численности инвазивных видов, которые вытесняют местные виды из экологических сообществ [1,2]. Разведение экзотических декоративных рыб в аквариумной культуре в России позволяет решать подобные проблемы.
Пресноводные скаты являются очень красивыми и необычными обитателями домашних и выставочных аквариумов, которые при определенных условиях способны жить и размножаться в неволе.
Целью работы был подбор условий для успешного содержания и разведения скатов (Potamotrygon motoro, Potamotrygon henlei) в искусственных условиях. Исследования проводились на базе ООО «Рыборазводное предприятие №1», расположенном в г. Куровское Московской области.
Материалы и методы исследований. Исследования проводились в условиях аквакультуты. Экспериментальное поголовье рыб на предприятии было природного происхождения.
Характеристика объекта исследований. Скаты, относящиеся к семейству Речных хвостоколов (Potamotrygonidae), обладают сильно уплощенным в дорсовентральном направлении телом, глаза и брызгальца находятся на спинной поверхности, жаберные щели и рот - на брюшной. Многие виды рода Potamotrygon имеют яркую окраску спинной поверхности тела. Размер пресноводных скатов достигает 1м и более [3]. Пресноводные скаты широко распространены в тропических водах Южной Америки. Половой диморфизм у скатов ярко выражен. У самцов рядом с основанием брюшных плавников видны трубкообразные отростки -класперы. У новорожденных самцов - это едва заметные бугорки, с возрастом класперы достигают 5-8 см. У самок класперы отсутствуют [4,5]. Половой зрелости скаты достигают в возрасте 15-18 мес. при длине 40 см и более. Беременность у скатов рода Potamotrygon длится около 3-3,5 месяцев, ближе к концу срока задняя часть тела самки становится толще, становятся заметны шевелящиеся «бугры» [5,6]. Оплодотворение внутреннее, скаты являются живородящими рыбами.
Требования к содержанию. Температура воды при содержании скатов искусственных водоемах должна соответствовать природным условиям: 23-28 °С, уровень рН 5,8-7,2, жесткость воды dH 4-15° [4].
Питание. Скаты относятся к хищным рыбам, в природе питание скатов разнообразно: в их рацион входят мелкие черви и ракообразные, моллюски, рыбы.
Результаты исследований. При выполнении исследований по оптимизации условий содержания, скаты содержались в просторных аквариумах (от 1м3) без грунта при температура от 23 до 31 °С, рН 8,0 и dH 40°. В случае повышение и понижение температуры за пределы указанных границ подвижность рыб снижалась, они становились вялыми и отказывались от корма.
Значения рН и жесткости воды, которые мы использовали при содержании, хотя и далеки от значений воды природных мест обитания, но не оказывали видимого влияния на общее состояние скатов.
Скаты P. motoro и P. henlei содержались группами, состоящими из разнополых особей. Количество скатов в одной группе 3-5. По мере необходимости из групп вылавливались особи, подвергающиеся частым нападениям со стороны сородичей, а также наиболее агрессивные особи. При заметных внешних повреждениях мы отсаживали скатов в отдельные аквариумы со сходными гидрохимическими параметрами, где они находились до полного заживления ран.
За период исследований заболевания среди скатов были довольно редким явлением. Изредка проявлялся сапролегниоз, спровоцированный механическими повреждениями. Медикаментозного лечения не проводилось. Больной скат отсаживался в отдельный аквариум, снабженный ультрафиолетовым стерилизатором воды. Через 2-3 дня наблюдалось существенное улучшение состояния рыбы, через 7 дней скатов перемещали обратно в групповой аквариум.
67
