CC BY
50
Особенности обмена химических элементов у карпа в условиях различной нутриентной обеспеченности
Е.П. Мирошникова, д.биол.н, А.А. Барабаш, ведущий специалист Института биоэлементологии, Оренбургский ГАУ
Минеральные вещества являются жизненно важными компонентами пищи человека, необходимыми для построения химических структур живых тканей и осуществления важнейших био-
химических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Адекватное содержание и состав химических элементов являются важнейшим базовым элементом гомеостаза живых организмов [1, 2, 3].
Как правило, воздействие элемента на ту или иную функцию организма зависит от присутствия в среде других веществ. Это взаимодействие в ме-
таболизме может осуществляться через реакцию элементов с металлотионинами, сродство которых к Си, 2п и Сё, например, различно. В связи с этим введение Fe повышает всасывание в кишечнике 2п, РЬ и Сё, а увеличение содержания Мо является причиной недостаточности Си и т.д. [4].
Среди многообразия загрязняющих веществ, поступающих в результате антропогенной деятельности в водоемы, одними из наиболее опасных для гидробионтов являются тяжелые металлы, детали действия которых на отдельные этапы метаболизма рыб и беспозвоночных остаются малоизученными [5, 6, 7, 8]. Некоторые из них обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Токсичность тяжелых металлов зависит не только от их общего содержания в воде, но и, в еще большей степени, от соотношения их гидротированных ионов и связанных в комплексы с органическими веществами [9].
Несмотря на то, что наукой накоплен достаточно значительный багаж знаний о доступности минеральных веществ из различных продуктов, степень использования животными элементов с большей, чем у железа, массой и причины, влияющие на их усвоение, подчас недостаточно изучены.
Одним из препаратов, предназначенных для повышения усвояемости в организме минеральных веществ, являются мультиэнзимные комплексы. В литературе имеются данные о позитивном влиянии ферментных препаратов на усвояемость отдельных минеральных веществ из корма.
Вместе с тем существуют данные, согласно которым присутствие ферментных препаратов в рационе может сопровождаться и снижением биологической доступности отдельных элементов питания (в т.ч. Си, Fe, 2п и т.д.), что на фоне повышения интенсивности потока всасывающихся нутриентов способно нивелировать эффекты от применения данных комплексов.
В силу целого ряда объективных причин обмен отдельных химических элементов в организме животного невозможен без специфических взаимодействий с другими элементами по причине их лабильности и способности к образованию связей. Подтверждением этого является значительный багаж знаний, накопленных современной наукой.
Таким образом, рассмотренные примеры свидетельствуют о неоднозначности взаимодействия экзогенных энзимов с минеральными веществами.
Материалы и методы. Исследования были выполнены в условиях аквариумного стенда, состоящего из 6 аквариумов по 0,3 м3 каждый, оборудованных системой фильтрации и насыщения воды кислородом, при температуре воды 28±1°С.
В ходе двух последовательных опытов предполагалось изучить влияние ферментного препарата на обмен тяжелых металлов в организме рамча-того черепецкого карпа.
Схема выполнения обоих опытов была сходной — из 180 годовиков карпа навеской 20—30 г методом аналогов было сформировано шесть групп (n = 30), которых в течение 30 суток содержали в одинаковых условиях. Затем в I опыте особей I и II групп переводили на рацион с содержанием протеина 40-42% (рецепт РГМ-8В), III и IV - 32-35%,
V и VI - 25-27%. Во II-м опыте - 25-27, 18-20 и 11-13% соответственно. При этом особи II, IV и
VI групп дополнительно получали ферментный препарат Амилосубтилин Г3х в количестве 0,05%.
Ферментный препарат Амилосубтилин Г3х -мультиэнзимный комплекс, полученный на основе бактериальной культуры Bac. subtilis, стандартизируется по амилолитической активности (540660 ед./г), содержит протеазы с совокупной активностью не менее 4,6 ед/г [23].
Смешивание компонентов комбикорма производили вручную, методом ступенчатого смешивания, при сухом формовании гранул.
Дача корма осуществлялась 6-8 раз в сутки. Расчет массы задаваемого корма производился с учетом рекомендаций ВНИИПРХа (1986) на основе анализа поедаемости кормов.
Условия содержания карпа регламентировались рыбоводно-биологическими нормативами, рекомендованными ВНИИПРХа (1986) для выращивания карпа бассейновым методом. Контроль за гидрохимическим режимом бассейнов проводили по общепринятым методикам.
В ходе исследований в тканях рыб и используемых комбикормах определяли содержание минеральных веществ, в частности кобальта, меди, железа, марганца, селена, цинка, серебра, алюминия, мышьяка, кадмия, свинца, стронция и т.д. Для этого после убоя готовили гомогенаты тканей тела рыб с последующим исследованием образцов в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» г. Москвы (аттестат аккредитации ГСЭН^и.ЦОА.311). Определение элементного состава оцениваемых биосубстратов производили методами атомно-эмиссионной и масс-спект-рометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 (Perkin Elmer, США). Пробоподготовка осуществлялась методом микроволнового разложения на приборе Multi WAWE 3000, A Paar.
Основные данные, полученные в опыте, были подвергнуты статистической обработке по Г.Ф. Ла-кину.
Результаты исследований. В наших исследованиях специфика межэлементных взаимодействий оценивалась по динамике общего количества отдельных элементов в теле рыбы в связи с изменениями в составе рациона.
Рассматривая межэлементные взаимодействия в организме карпа, возникающие на фоне скармливания ферментного препарата, можно отметить, что из общего числа достоверных корреляцион-
ных связей между массами химических элементов в теле рыбы по контрольным группам (I, III, V) обоих опытов на долю отрицательных приходилось 50%, тогда как по опытным группам — только 8,3%, причем подавляющее число случаев было обусловлено токсическими элементами. В частности, в контроле только в 9% вариантов отмечалась отрицательная корреляция эссенциальными элементами «81—N1» (г=-0,94) и «81—8е» (г = -0,94). Для опытных групп ни одного подобного рода взаимодействий не обнаружено.
Действие мультиэнзимного комплекса на обмен отдельных элементов было наиболее выражено для трех токсических элементов — серебра, свинца и стронция, обмен которых изменяется в контексте взаимодействия с метаболизмом других веществ. В частности, общая масса стронция в тканях тела опытной рыбы достоверно коррелирует с фосфором (г = 0,97), кобальтом (г = 0,99), марганцем (г = 0,95) и никелем (г = 0,97). В то же время на фоне контрольного рациона ни одной достоверной корреляционной связи стронция с другими веществами не обнаружено.
Совсем по-иному представляются взаимосвязи серебра на фоне дачи энзимов. В частности, характеристики обмена данного элемента с другими веществами по контрольной группе описываются шестью достоверными корреляциями Ag—Mg (г = 1,0), Ag-Co (г = 0,95), Ag-Cг (г = 0,99), Ag-Си (г = 0,99), Ag-Mn (г = 0,99), Ag-Pb (г = 0,94).
Присутствие энзимов в рационе привело к появлению достоверной корреляционной связи между уровнем серебра и калия в тканях тела. При этом имевшие место взаимосвязи серебра с хромом (г = 0,99) и медью (г = 0,99) в условиях введения в рацион Амилосубтилина уже не выявлялись, коэффициенты корреляции между данными признаками составляли: г = 0,04; г = 0,23.
Определенный интерес представляют данные о корреляционных связях между уровнем протеина в рационе и содержанием отдельных элементов в тканях рыбы.
Изменение уровня протеина в опытных рационах с 40—42 до 11—15% в контрольных группах было сопряжено положительными связями с обменом йода (г = 0,96) в организме подопытного карпа.
Имели место отрицательные корреляционные связи количества поступающего белка с пулом кальция в организме (г = -0,988), калия (г = -0,965), цинка (г = -0,975) и стронция (г = -0,999). Как ни парадоксально, простое введение ферментного препарата свело к минимуму все эти взаимодействия, и только одна зависимость уровня протеина в рационе и количества кальция в теле рыбы сохранилась (г = -0,998). Следует отметить, что эта закономерность тривиальна, ибо разворачивается по принципу «больше белка в рационе — больше скорость роста — меньше доля костной ткани в живой массе — меньше удельная доля кальция».
Действие Аминосубтилина Г3х по отношению к обмену свинца выражалось в ослаблении антагонизма данного элемента с кальцием. В частности, если в контрольных группах коэффициент корреляции между уровнем кальция и свинца в тканях тела рыбы достигал r = -0,96 (P<0,05), то присутствие ферментного препарата в рационе сопровождалось снижением «г» до недостоверных значений. Необходимо отметить, что помимо пары «Pb-Ca» действие ферментов сопровождалось нивелированием взаимодействий между Pb и Ag. Так, наличие достоверной связи между этими элементами в организме карпа I, III и V групп не было подтверждено для II, IV, VI групп обоих экспериментов.
Ранее в работах Мирошникова С.А. и др. (2005), Сухановой О.Н. (2007) уже описано аналогичное действие ферментного препарата по отношению к обмену свинца.
Вместе с тем дача энзимов рыбе обусловила проявление новых взаимодействий уровня протеина в рационе и натрия (г = -0,948), кобальта (г = -0,965), никеля (г = -0,952), свинца (г = -0,987). Причем, как следует из анализа корреляционных связей, между уровнем элементов в корме и их содержанием в теле рыбы только одна из фермент-обусловленных связей стала следствием увеличения количества оцениваемого вещества в корме. Возможно, что это было связано с поступлением кобальта. Коэффициент корреляции для содержания данного вещества в корме рыб составил г = -0,993.
Таким образом, влияние ферментного препарата на элементный статус карпа сопряжено с изменениями специфики межэлементных взаимодействий в организме, что необходимо учитывать при разработке мероприятий по оптимизации ферментсодержащих диет рыбы.
Литература
1. Агаджанян, Н.А. Адаптация и экология человека: роль микроэлементов / Н.А. Агаджанян, А.Е. Северин // Мат. II Российской школы «Геохимическая экология и биогеохи-мическое районирование биосферы, 25-28 января 1999. М., 1999. С. 168-169.
2. Доронин, А.Ф. Функциональное питание / А.Ф. Доронин, Б.А. Шендеров. М.: Изд-во «Грантъ», 2002. 296 с.
3. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. 272 с.
4. Вгешпег I. Metabolic interaction of trace elements // J. Ino^. Biochem. 1991. Vol. 43. N2/3. P. 282.
5. Beckman B.P., Zaugg W.S. Cooper intoxication in Chinook salmon (Onco^ynchus tschawytscha) induced by natural springwaten effects on gill Na+, K+ - ATPase, hematocrit, and plasma glucose // Canad. J. Fish. Aquat. Sci. 1988. Vol. 45. N8. P. 1430-1435.
6. Gautman A.K. Acute and chronic accumulation of copper in fresh water mun'el: Channa punctatus (Bl.) Teleosti // J. Crnr. Biosci. 1989. Vol. 6. N2. P. 67-72.
7. Sayer M.D.J., Reader J.P., Moms R. The effects of calcium concentration on the toxicity of cooper lead and zinc to yolk-sac fry of brown trout, Salmo trntta L. in soft acid water // J. Fish Biol. 1989. Vol. 3. N3. P. 323-332.
8. Sayer M.D.J., Reader J.P., Dalziel T.R.K., Moms R. Mineral content and blood parameter of dying brown trout (Salmo trntta L.) exposed to acid and aluminium in soft wateT // Comp. Biochem. and Physiol. C, 1991. Vol. 99. N3. P. 345-348.
9. Luoma S.N. Bioavailability of trance metals to aquatic o^anisms - a review // Sci. Total Environ. 1983. Vol. 28. N1. P. 1-22.
