Характеристика защитной и дыхательной функций крови сома обыкновенного при его выращивании в прудовых условиях

Характеристика защитной и дыхательной функции крови сома обыкновенного при его выращивании в прудовых условиях

Г.И. Пронина, к.в.н., А.Б. Петрушин, к.с.-х.н.,

ГНУ ВНИИР Россельхозакадемии

Выращивание и доместикация сома обыкновенного в условиях рыбоводных хозяйств является перспективным направлением аквакультуры, так как сом обладает рядом свойств, позволяющих выращивать его совместно с карпом и растительноядными рыбами. Кроме того, сом обыкновенный неприхотлив к условиям выращивания и имеет высокие вкусовые качества.

Однако в искусственных условиях выращивания и в процессе селекции возникает необходимость контролировать физиологическое состояние и иммунный статус культивируемых рыб [1]. При физиологической адаптации к новым условиям среды включаются защитные механизмы, основу которых составляет неспецифический фактор иммунитета — фагоцитоз.

Одним из показателей, характеризующих фагоцитарную активность, является содержание лизосомального катионного белка в нейтрофи-лах периферической крови. Катионный белок обладает прямым бактерицидным действием и отражает потенциальный резерв неспецифического иммунитета.

Процесс фагоцитоза сопровождается образованием активных форм кислорода (АФК), идентификация которых является важным звеном в оценке функциональной активности фагоцитирующих клеток. Проба с нитросиним тетразолием (НСТ-тест) позволяет определять АФК на клеточном уровне [2]. По мнению комитета экспертов ВОЗ (1973 г.), НСТ-тест — признанный показатель бактерицидной функции фагоцитов.

Следует отметить, что радикальное изменение метаболического профиля нейтрофила обусловливается резким увеличением расхода глюкозы в реакциях гексозомонофосфатного шунта (ГМФШ), при этом усиливается клеточное дыхание. При активации нейтрофил способен окислить до 30% глюкозы. Одновременно возрастает потребление кислорода и образование оксидантов с мощным энергетическим потенциалом. Их взаимопревращения создают динамический спектр молекул, которые прямо или косвенно вовлекаются в реакции фагоцитов.

Избыток энергии реализуется путём выделения тепла, повышения химической активности (высокая биоцидность). Ключевым считается супероксидный анион, с которого берёт начало каскад активных форм кислорода. Внезапность

и скорость метаболической перестройки нейтро-фила принято называть респираторным взрывом. По этому признаку нейтрофил лидирует среди фагоцитов.

Кроме окисления глюкозы в ГМФШ при стимуляции усиливается гликолиз — источник энергии нейтрофила [3].

Для оценки физиологического состояния важным представляется характеристика дыхательной функции крови. Информативными в этом плане являются показатели: содержание гемоглобина и количество эритроцитов в периферической крови. Заслуживает внимания показатель, характеризующий функциональное свойство гемоглобина: сродство гемоглобина к кислороду (P50). Это парциальное давление кислорода, при котором 50% гемоглобина насыщено кислородом. В крови сома обыкновенного при температуре 20 °C, pH = 7,5 in vitro определено сродство гемоглобина к кислороду P50 = 10,1 мм ртутного столба [9].

Количество гемоглобина в крови рыб напрямую зависит от температуры воды, концентрации в ней кислорода, содержания железа, фосфатов и ряда других факторов [4]. Весной и летом, в период интенсивного питания и роста рыб, количество гемоглобина в крови снижается.

При повышении плотности посадки и снижении растворённого кислорода в воде значительно возрастает количество гемоглобина в крови сома обыкновенного как компенсация высокой потребности в нём [10].

В крови сома рядом исследователей определены некоторые показатели, характеризующие дыхательные свойства крови (табл. 1). Данные рассмотрены в сравнении с карпом.

Косвенным показателем дыхательной функции крови является соотношение зрелых и ювенильных форм эритроцитов.

При экспериментальной гипоксии (концентрация кислорода в воде 1,7—1,8 мг/л) у чёрноморской скорпены (Београгпарогет Ь.) отмечают

І. Характеристика красной крови сома обыкновенного и карпа

Показатели Сом обыкновенный Silurus glanis L. Карп Cyprinus carpio L.

годовики [10о 11] двух-годовики [12] годовики [2] двух- годовики

Число эритроцитов (млн/мл) Концентрация гемоглобина (г/дл) Гематокрит (л/л) Средний объём эритроцита (мкм3) Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, пикограмм (пг) 0'82±0'23 3о9±0о7 0'21±0'04 266'9±138'5 53^24^8 1'4±0'18 5о9±0о6 0г20±0о05 и6±0Д7 7о3±0о9 0г22±0о03 54^8^5 и7±0о06 8о5±2Д 0'39±0'02 298'5±19'7 63'6±2'88 1'68±0'06 7о9±0Д 0'49±0'01

2. Морфометрические, гематологические и иммунологические показатели производителей сома обыкновенного, весна 2010 г.

Показатели П/х «Киря» 2 зона рыбоводства Р/х «Флора» 5 зона рыбоводства

самцы самки самцы самки

Массао г 2630±178 2500±141 3340±120 3517±392

Длина телао см 82'5±1'0 74о4±1о1 77Д±1Д 74о6±2о1

Лейкоцитарная формулао %

Миелоциты 0'5±0'35 1'0±0'35 - -

Метамиелоциты 3о0±1о41 3о5±0о71 - -

Палочкоядерные нейтрофилы 0'7±0'82 1'5±2'12 1о0±0;71 3о3±1о63

С егментоядерные 4'3±0'82 4'5±2'12 3'7±1'08 4'0±1'22

Всего нейтрофилов 5о0±1о41 6'0±4'24 4о7±0о41 7о3±0о41

Базофилы 0'3±0'41 - - -

Моноциты 3'3±2'04 2'5±0'71 2о0±0;71 2'7±1'08

Лимфоциты 88'3±2'27 87'0±2'83 93'0±1'22 90'0±0'71

Эритропоэзо %

Гемоцитобластыо эритробласты 0'67±0'41 - 1'0±0'71 1'0±0'71

Нормобласты 2'7±0'41 3о0±1о41 2'3±0'41 4о7±0о41

Базофильные эритроциты 11'7±4'0 7о5±0о71 14о0±4о64

Сумма зрелых и полихроматофильных эритроцитов 85'0±4'42 89'5±2'12 84'3±2'68 80'3±4'8

Фагоцитарная активность

СЦК 1'29±0'148 1'72±0'509 1'8±0'20 1о9±0о19

ИАН спонтанный 0'14±0'019 0'21±0'092 0'14±0'04 0Д0±0о02

% активности 9'7±1'080 10'0±4'24 7'3±1'08 10'7±0'41

ИАН индуцированный 0'25±0'032 0'33±0'198 0'41±0'08 0'38±0'03

% активности 13о7±1о47 15±7о07 19о7±5о76 15'0±1'22

ДАН 1'8±0'40 1'6±0'27 3о1±0о79 1'9±0'25

Функциональный резерв нейтрофилов о % 10'7±4'81 12'5±10'61 26о3±4о9 17о7±3о9

3. Характеристика крови молоди сома обыкновенного, выращенного в рыбоводных хозяйствах Волгоградской области

«Ергенинский» «Флора»

Показатели Сеголетки Двухлетки Сеголетки Двухгодовики

Масса тела, г 100,0±5,7 1356±108,5 29,5±3,6 740,0±40,0

Длина тела, см 23,8±0,39 51,5±1,29 15,9±0,76 47,3±1,5

Миелоциты 0,3±0,21 0,4±0,26 1,6±0,40 -

Метамиелоциты 2,2±0,57 0,9±0,48 4,6±0,98 -

Палочкоядерные нейтрофилы 1,8±0,45 4,1±0,99 2,0±0,95 3,5±0,71

Сегментоядерные 6,5±1,55 2,1±0,78 5,8±1,78 8,0±0

Всего нейтрофилов 8,1±1,67 6,2±0,33 7,8±1,59 11,5±0,71

Эозинофилы 0,3±0,15 - 0,6±0,24 -

Базофилы 0,2±0,11 - - -

Моноциты 2,4±0,69 2,6±0,43 3,6±0,51 3,5±4,95

Лимфоциты 86,0±1,53 89,9±0,62 81,6±2,82 85,0±4,24

Эритропоэз, %

Гемоцитобласты, эритробласты 0,5±0,031 0,3±0,15 1,0±0,00 0,5±0,71

Нормобласты 2,0±0,29 2,8±0,29 4,4±0,60 2,5±0,71

Базофильные эритроциты 7,3±0,79 6,0±0,84 9,4±1,21 5,5±2,12

Сумма зрелых и полихроматофильных эритроцитов 90,8±0,79 91,0±1,0 85,2±1,77 91,0±2,83

На 1000 эритроцитов

Лейкоцитов 103,1±11,2 103±11,1 94±6,0 55±7,1

Фагоцитарная активность

СЦК 1,81±0,058 1,74±0,047 1,75±0,12 2,09±0,23

ИАН спонтанный 0,28±0,02 0,17±0,008 0,16±0,017 0,13±0,02

% активности 13,6±0,97 7,8±0,37 6,8±0,58 6,0±1,4

ИАН индуцированный 0,69±0,04 0,29±0,009 0,26±0,024 0,27±0,06

% активности 33,4±1,83 12,6±0,40 11,4±1,03 10,5±0,71

ДАН 2,59±0,17 1,77±0,07 1,78±0,32 2,10±0,15

Функциональный резерв нейтрофилов, % 41,5±3,2 12,6±0,87 10,2±3,8 14,0±4,2

увеличение доли нормобластов — бластных форм эритроцитов [5].

Материалы и методы. В данной работе оценивались рыбы из второй и пятой рыбоводных зон по морфометрическим, гематологическим, цитохимическим показателям.

Кровь отбирали из хвостовой вены прижизненно с соблюдением правил асептики и антисептики. Показатели эритропоэза и лейкоцитарную формулу определяли по окрашенным по Паппенгейму мазкам периферической крови [6], лизосомальный катионный белок — по Шубичу, в адаптированном варианте для рыб [7], НСТ-тест — цитохимическим методом [8].

Результаты исследований. В таблице 2 представлены полученные результаты по оценке производителей сома обыкновенного, выращиваемого в условиях карповых рыбоводных хозяйств второй и пятой рыбоводных зон.

Сом обыкновенный относится к теплолюбивым рыбам. Поэтому гораздо интенсивнее растёт в условиях пятой рыбоводной зоны (Волгоградская область), чем во второй (Чувашия). Интересен тот факт, что в Волгоградском хозяйстве у сома в лейкоцитарной формуле отсутствуют бластные формы гранулоцитов, тогда как в «Кире» (Чувашия) у самцов и самок присутствует определённый процент метамиелоцитов и даже миелоцитов. Такая активация лейкопоэза у сома весной, вероятно, связана с влиянием резких температурных перепадов, характерных для

климата Чувашии. Кроме того, производители сома из п/х «Киря» впервые созрели для нереста.

Уровень эритропоэза был примерно одинаков у рыб как второй, так и пятой зоны рыбоводства и находился в пределах, свойственных здоровым особям с хорошей жизнеспособностью и стабильной кроветворной системой. У производителей, особенно у самок, наблюдалось увеличение незрелых эритроцитов. Мы полагаем, что повышенное их образование в весенний период компенсирует затраты на усиленный кислородный обмен при выработке половых продуктов.

Количество неферментного катионного белка в лизосомах нейтрофилов периферической крови сома обыкновенного в пятой зоне рыбоводства было несколько больше, чем во второй, климатические условия которой вызывают повышенный расход лизосомального протеина при адаптации к влиянию абиотических факторов среды. Об этом же свидетельствует менее интенсивный рост рыб второй зоны. Тем не менее, получены хорошие результаты по выращиванию сома обыкновенного в карповых рыбоводных хозяйствах второй зоны рыбоводства.

Более высокий уровень фагоцитарной активности нейтрофилов сомов Волгоградской области подтверждён показателями НСТ-теста с нитросиним тетразолием. Из таблицы 3 видно, что стартовые возможности (спонтанный фагоцитоз) примерно одинаковы у всех изучаемых сомов. Однако при стимуляции зимозаном вы-

являются различия в функциональном резерве нейтрофилов: в пятой зоне активация вызывает более значительное усиление фагоцитарной активности.

Условия выращивания рыб в хозяйствах пятой рыбоводной зоны неодинаковы. В р/х «Флора» сомы находились в условиях повышенной плотности посадки, почти в три раза превышающей нормативную (примерно 300 кг/га). В р/х «Ер-генинский» посадка была разреженной (около 100 кг/га), поэтому масса сеголетков составила в среднем 100 г (табл. 3).

В лейкоцитарной формуле сеголетков, выращиваемых в условиях плотной посадки, интенсивнее идёт гемопоэз: отмечена значительная доля ювенильных форм лейкоцитов (миелоцитов, метамиелоцитов) и незрелых эритроцитов. В небольшом количестве присутствуют эозинофилы. Относительное количество нейтрофилов сеголетков сома, выращенных при разных плотностях посадки, было примерно на одном уровне. Однако фагоцитарная активность этих микрофагов у рыб, находящихся при повышенной плотности посадки, значительно ниже, чем у сеголетков при разреженной плотности посадки (по показателям лизосомального катионного белка и НСТ-теста). Функциональный резерв нейтрофилов у сеголетков при плотной посадке был достоверно ниже, чем у одновозрастных рыб, находящихся в условиях разреженной посадки (t=6,31).

Данный факт свидетельствует о том, что при повышенных плотностях посадки усиливается интенсивность клеточного дыхания (усиление эритропоэза) и снижается функциональный резерв фагоцитирующих клеток крови при активации лейкопоэза.

С возрастом (у двухлеток и двухгодовиков) в крови не обнаруживаются базофилы и эози-нофилы. Несмотря на весенний период у двух-годовиков наблюдается некоторое снижение лейкопоэза при большой доле нейтрофилов по

сравнению с молодью сомов осенью. Динамика активации нейтрофилов (ДАН) у двухгодовиков была на высоком уровне. На наш взгляд, это вызвано тем, что после зимовки происходит расход нейтрофилов при фагоцитозе продуктов метаболизма, что стимулирует нейтрофилопоэз.

Выводы. Таким образом, сом обыкновенный обладает достаточным физиологическим резервом, позволяющим ему адаптироваться к воздействию факторов среды. Имеются различия гематологических и цитохимических показателей рыб из разных зон рыбоводства, а также в зависимости от возраста. Это необходимо учитывать при оценке сома обыкновенного в процессе культивирования.

Литература

1. Вихман А. А. Иммунофизиологический статус рыб — объектов аквакультуры: дис. ... докт. биол. наук. М., 1994. 48 с.

2. Нагоев Б.С. Модификация цитохимического метода восстановления нитросинего тетразолия // Лабораторное дело. 1983. № 8. С. 7-11.

3. Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, 1989. 344 с.

4. Серпунин Г.Г. Гематологические показатели карпа при интенсивном прудовом выращивании: автореф. дис. ... к.б.н. М., 1983. 23 с.

5. Парфенова И.А., Солдатов А.А. Эритрограмма циркулирующей крови скорпены в условиях экспериментальной гипоксии // Morskyji ehkologichnyji zhurnal / Marine ecological journal. 2005. 4(2). P. 59-67.

6. Головина Н.А., Тромбицкий И.Д. Гематология прудовых рыб. Кишинёв: Штиинца, 1989. 160 с.

7. Пронина Г.И., Маслова Н.И., ПетрушинА.Б. Методы оценки селекционных групп обыкновенного сома с использованием физиолого-биохимических показателей: методические указания / М.: МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. 31 с.

8. Практикум по иммунологии: учеб. пособие / под ред. И.А. Кондратьевой, В.Д. Самуилова. М.: Изд-во МГУ, 2001. 224 с.

9. Albers C., Goetz K.H., Hughes G.M. Oxygen transport and acid-base balance in the blood of the sheatfish, Silurus glanis // Respiration Physiology. 1981; № 43(3).

10. Munteanu G., Cristea V. Cercetari hematologice si parazitologice La somn in conditiile unor ferme din judetul Galati // Volumul Simpozionului International Aquarom 95, 1995. Р. 316-320.

11. Velisek J., Wlasow T., Gomulka P., Svobodova Z., Novotny L. Effects of 2-phenoxyethanol anaestesia on sheatfish (Silurus glanis L.) / Veterinarny Medicina. 2007. № 52. (3). Р. 103-110.

12. Docan A., Cristea V., Grecu I., Dediu L. Haematological response of the European catfish, Silurus glanis reared at different densities in «flow-through» production system // Archiva Zootechnica. 2010. 13:2. 63-70.