CC BY
80
m
УДК 597.553.2:591.133.2:577.15
ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА МОЛОДИ ЛОСОСЕВЫХ РЫБ
© 2008. Ершова Т.С., Волкова И.В.
Астраханский государственный технический университет
В настоящей работе была исследована активность некоторых пищеварительных ферментов, участвующих в гидролизе нутриентов белковой и углеводной природы у молоди черноморской кумжи Salmo trutta labrax Pallas и стальноголового лосося Salmo gairdneri Rich.
In the work activity of some digestive enzymes participating in hydrolysis нутриентов of the albuminous and carbohydrate nature at молоди Black Sea кумжи Salmo trutta labrax Pallas and стальноголового of salmon Salmo gairdneri Rich has been investigated.
Ключевые слова: амилолитическая активность, лосось, протеолитическая активность, раствор Рингера.
Изучение особенностей пищеварительной и ферментной систем молоди лососевых рыб необходимо для создания оптимальных условий при их выращивании. Сведения о функционировании пищеварительной системы у рыб способствуют созданию полноценных комбикормов, соответствующих развитию ферментной системы.
Понимание общих закономерностей начальных этапов ассимиляции пищи и разработка мероприятий, направленных на увеличение эффективности этих процессов, возможны в результате комплексного исследования гидролаз пищеварительного тракта рыб.
В последнее время в связи с проблемами аквакультуры большое внимание уделяется изучению процессов переваривания компонентов либо в период раннего онтогенеза [10], либо у половозрелых рыб [3, 10, 13, 14]. Вместе с тем наиболее значительные перестройки ферментных систем пищеварительного тракта, обусловленные изменением спектра питания и биохимического состава пищи, наблюдаются в мальковый период.
В связи с этим в настоящей работе была исследована активность некоторых пищеварительных ферментов, участвующих в гидролизе нутриентов белковой и углеводной природы у молоди черноморской кумжи Salmo trutta labrax Pallas и стальноголового лосося Salmo gairdneri Rich.
Материал и методы. Работа выполнена в 2001-2002 гг. на Адлерском производственноэкспериментальном рыбоводном лососевом заводе (Краснодарский край). Материалом исследования служила молодь лососевых видов рыб: черноморской кумжи (Salmo trutta labrax Pallas) в количестве 250 особей и стальноголового лосося (Salmo gairdneri Rich.) в количестве 278 особей в период с 3-х до 9-ти месяцев. Молодь кормили экструдированным продукционным кормом для лососевых пород рыб № 5,0 финской фирмы «Райсио-Эдел», содержащим в своем составе белковый компонент в количестве 44%, углеводный - 1,4%.
При биохимической обработке материала общепринятая методика была видоизменена: ферментативно-активные препараты приготовляли не на растворе Рингера для холоднокровных животных, а на дистиллированной воде. Это объясняется тем, что использование раствора Рингера для определения общей протеолитической активности приводит к образованию нерастворимого осадка с компонентами раствора Фолина.
В качестве субстрата при определении общей амилолитической активности использовали 2%-ный раствор растворимого крахмала, а для определения активности а-амилазы - 0,1%-ный раствор крахмала. При определении общей протеолитической активности использовали 1% казеин (рН 7,4).
Общую амилолитическую активность оценивали по приросту гексоз при помощи метода Нельсона в модификации А.М. Уголева и Н.Н. Иезуитовой [9]. Активность а-амилазы определяли по убыли крахмала при ферментативном гидролизе по изменению йодкрахмальных компонентов методом Смита и Роя в модификации А.М. Уголева [8]. Общую протеолитическую активность (pH
7.4) определяли по приросту тирозина модифицированным методом Лоури в модификации Т.Л. Алейниковой и Г.В. Рубцовой [1].
Общую амилолитическую и общую протеолитическую активности оценивали по скорости ферментативных реакций, которую выражали в мкмоль образовавшихся продуктов реакции за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы кишечника (мкмоль/г*мин), а-амилазну активность - в мг расщепленного субстрата за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы слизистой оболочки (мг/г*мин).
Полученные данные подвергали статистическому анализу [2].
Результаты и обсуждение. Общая амилолитическая активность в слизистой оболочке кишечника двух исследуемых видов рыб семейства лососевых на протяжении всего наблюдаемого периода (с 3 до 9 месяцев) была выше у черноморской кумжи (рис. 1).
0,2 0,16 -0,12 0,08 0,04 0
Минимальное значение скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у черноморской кумжи было отмечено в возрасте 5 месяцев, у стальноголового лосося - 6 месяцев. Максимальное значение исследуемого показателя у черноморской кумжи и у стальноголового лосося было отмечено в 9 месяцев, однако общая амилолитическая активность в пищеварительном тракте черноморской кумжи была несколько выше, чем у стальноголового лосося.
Сопоставляя характер изменения панкреатической а-амилазы у молоди исследуемых видов рыб, можно отметить, что максимальные значения активности как у черноморской кумжи, так и стальноголового лосося были отмечены в начале малькового периода, причем уровень активности фермента черноморской кумжи был несколько выше (рис. 2).
0,0 8 0,0 6 0,0 4
0,0 2 0
3 мес 4 мес 5 мес 6 мес 7 мес 8 мес 9 мес ИЧ ер н о м о р ская кумжа ИСтальноголовы й лосось
Рис. 2. Динамика активности а-амилазы
по горизонтали - возраст, месяцы; по вертикали - активность фермента, мг/(г*мин)
3 мес 4 мес 5 мес
И Черноморская кумжа
6 мес 7 мес 8 мес
■ Стальноголовый лосось
9 мес
Рис. 1. Динамика общей амилолитической активности
по горизонтали - возраст рыб, месяцы; по вертикали - активность фермента, мкмоль/(г*мин)
В 4 месяца различия в активности исследуемого фермента у обоих видов рыб семейства лососевых носили недостоверный характер (р > 0,05). В возрасте 5, 6 и 9 месяцев скорость гидролиза углеводных составляющих корма панкреатическим ферментом а-амилазой у черноморской кумжи превышала таковую у стальноголового лосося.
Анализ изменения общей протеолитической активности (рН 7,4) у молоди черноморской кумжи и стальноголового лосося позволяет утверждать, что тенденции изменений исследуемого показателя на протяжении изучаемого периода различны у обоих видов (рис. 3).
12
10
8
6
4
2
0
3 мес 4 мес 5 мес 6 мес 7 мес 8 мес 9 мес
И Черноморская кумжа ■ Стальноголовый лосось
Рис. 3. Динамика общей протеолитической активности (рН 7.4)
по горизонтали - возраст рыб, месяцы; по вертикали - активность фермента, мкмоль/(г*мин)
Так, у черноморской кумжи до возраста 5 месяцев происходило достоверное увеличение уровня общей протеолитической активности (р < 0,05), а на протяжении 5, 6 и 7 месяцев скорость гидролиза белковых составляющих пищи не претерпевала каких-либо существенных изменений. К концу изучаемого периода (8 и 9 месяцев) отмечался рост активности фермента. Максимальное значение исследуемого показателя у черноморской кумжи было отмечено в возрасте 9 месяцев. У стальноголового лосося на протяжении 3, 4 и 5 месяцев, как и у черноморской кумжи, было выявлено достоверное увеличение активности нейтральной протеазы (рН 7,4) (р < 0,05) с максимумом в возрасте 5 месяцев. На протяжении последующих двух месяцев (6 и 7 месяцев) скорость гидролиза белковых составляющих корма у стальноголового лосося уменьшилась, но к концу изучаемого периода (9 месяцев) данный показатель снова увеличился.
Характер изменения общей амилолитической активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта мальков стальноголового лосося и черноморской кумжи на протяжении изучаемого периода аналогичен. Так, у обоих видов рыб семейства лососевых значительных колебаний в уровне общей амилолитической активности в период с 3 до 7 месяцев не выявлено, а к 9месячному возрасту активность данного фермента достигала своего максимального значения у обоих исследуемых видов рыб. Незначительные колебания общей амилолитической активности с возрастом, возможно, связаны с тем, что роль этого фермента в пищеварении рыб исследуемых видов семейства лососевых второстепенна.
Следует обратить внимание на то, что у черноморской кумжи активность панкреатической а-амилазы на всем протяжении изучаемого периода была несколько выше по сравнению с активностью стальноголового лосося. Возможно, для эффективного расщепления углеводных составляющих пищи черноморской кумже необходимо большее напряжение гидролитической функции по сравнению со стальноголовым лососем, что необходимо учитывать при составлении рецептур для кормления данных видов рыб.
Высокая общая протеолитическая активность в пищеварительном тракте лососевых рыб связана с необходимостью переваривать большие количества белка, что является специфической особенностью пищеварительного тракта хищника. В.В. Кузьмина [5] отмечала, что темпы становле-
ния ферментативного аппарата, реализующего процессы протеолиза, в значительной мере зависят от характера питания. У молоди стальноголового лосося уже на ранних стадиях развития (3 месяца) активность протеазы достигает величин, свойственных взрослым особям. На подобные адаптации к качеству корма обращали внимание в своих работах, проведенных на радужной форели, М.А. Дементьева [4], И.Н. Остроумова [7], С. Каваи, С. Икеда [14].
Как известно, конечным результатом адаптивных перестроек пищеварительной системы является относительное повышение активности ферментов, гидролизующих доминирующий по данной диете субстрат, и понижение активности ферментных систем, действующих на пищевые компоненты, доля которых низка [10, 11]. Таким образом, наблюдаемое возрастание активности ферментов протеазной цепи (рН 7,4) у черноморской кумжи на фоне снижения скорости гидролиза углеводных компонентов пищи панкреатическим ферментом а-амилазой демонстрирует наличие интегративных адаптационных перестроек ферментов. Следует отметить, что на протяжении малькового периода в слизистой оболочке пищеварительного тракта обоих видов лососевых рыб уровень общей амилолитической активности не претерпевает каких-либо существенных изменений, что согласуется с данными, полученными при исследовании пищеварительных ферментов у радужной форели М. Китамикадо и С. Тачино [15]. Однако, скорость гидролиза углеводных компонентов пищи полостным ферментом а-амилазой к концу исследуемого периода (9 месяцев) снизилась в 1,14 раз у черноморской кумжи и в 1,17 раз у стальноголового лосося. По-видимому, в пищеварительной системе молоди рыб происходят более тонкие перестройки ферментативной активности, которые обуславливают наблюдаемые суммарные показатели.
Библиографический список
1. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Биохимия. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - М.: Высшая школа, 1988. - 239 с. 2. Бейли Н. Статические методы в биологии. - М.: Изд-во иностр. лит., 1962. - 260 с. 3. Волкова И.В., Зайцев В.Ф., Ершова Т.С. Особенности мембранного пищеварения у производителей растительноядных рыб // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2005. №2(12). - С. 86-89. 4. Дементьева М.А. Морфофизиологическая ха-
рактеристика пищеварительной системы радужной форели (Salmo irideus Gibbons) в связи с различным питанием на разных этапах онтогенеза. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Л., 1976. - 21 с. 5. Кузьмина В.В. Трофология рыб (физиолого-биохимические аспекты) // Биол. внутр. вод, 1996. № 1. С. 14-23. 6. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высшая школа, 1990. - 370 с. 7. Остроумова И.Н. О морфофизиологических особенностях пищеварительной системы радужной форели (Salmo irideus Gib.) в связи с использованием сухих гранулированных кормов // Известия ГОСНИОРХа, 1976. Т.72. - С. 5-25. 8. Уголев А.М. Определение амилолитической
активности // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 187-192. 9. Уголев А.М., Иезуитова Н.Н. Определение активности инвертазы и других дисахаридаз // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 192-196. 10. Уголев А.М., Кузьмина В.В. Пищеварительные процессы и адаптации у рыб. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. - 240 с. 11. Уголев А.М., Груздков А.А.,
Зильбер Ю.Д. и др. Взаимоотношение ферментных функций поджелудочной железы и тонкой кишки при адаптивных процессах // Физиол. журн. СССР, 1978. Т.64. - С. 1217-1228. 12. Fange R., Grove D.I. Digestion // Fish physiology. - New York, San Francisco, London, 1979. - V. 8. - P. 162-260. 13. Hofer R., Schiemer F. Proteolytic activity in the digestive tract several species of fish with different feeding habits // Ecologia. - 1981. - V. 48. - P. 432435. 14. Kawai S., Ikeda S. Stadies on digestive enzymes of fishes. IV Development of the digestive enzymes of carp and black sea brew after hatching // Bull. Jup. Fish. - 1973. - V.39, N8. - P. 877-881. 15. Kitamicado M., Tachino S. Studies on the digestive enzymes of rainbow trout. -1960 - Bull. Jap. Soc. Sci. Fish., V. 29, № 7. - P. 679-694.
