Влияние цвета освещения на состав белков крови молоди сибирского осетра Acipenser baerii

I ВЛИЯНИЕ ЦВЕТА ОСВЕЩЕНИЯ НА СОСТАВ

| БЕЛКОВ КРОВИ МОЛОДИ СИБИРСКОГО

! ОСЕТРА АС1РЕ№ЕН ВАЕШ1

А. Б. Ручин, А. А. Дудко

Одной из характеристик падающего на Землю света является его спектральный состав. В воде лучи с разной длиной волны проникают на глубину неодинаково, что связано с особенностями их поглощения и рассеивания, с наличием примесей и мелких организмов в водоеме. Большинство рыб обладает хорошо развитым цветовым зрением, поэтому довольно чутко реагирует на различный монохроматический свет [4; 5]. Особый интерес, как с теоретической, так и практической стороны, представляют данные о влиянии монохроматического (цвета) освещения на ростовые процессы рыб разных видов и возрастных групп. Оказалось, рост рыб зависит от цвета освещения, и его реакция на длину волны | видоспецифична, Например, в экспериментах скорость роста личинок белого толстолобика Hypophthalmichthys molitrix, сеголеток карасей (Carassius carassius, С. auratus

♦

gibelio) и карпа Cyprinus carpio значительно увеличивалась при зеленом освещении [7; 9; 10; 14] С другой стороны, рост молоди ро-тана Perccottus glenii ускорялся при синем и зеленом, а рост личинок пеляди Coregonus peled и мальков гуппи Poecilia reticulata — только при синем [6; 14]. При освещении лу-чами красной зоны спектра скорость роста всех указанных видов уменьшалась. В то же время не было выявлено достоверных различий в скорости роста личинок атлантического лосося и пикши, содержащихся в разных режимах монохроматического света [12; 16]. Как видно из приведенных источников, данных о влиянии цвета освещения на белковый состав сыворотки крови рыб отсутствуют, что и предопределило цель исследований.

Молодь сибирского осетра была получена из ГУДП «Конаковский завод товарного осетроводства». После доставки в лабораторию при кафедре зоологии Мордовского государственного университета, где проходили эксперименты, рыбы выдерживались в общем аква-

92

риуме 20 дней при круглосуточном освещении люминесцентными лампами белого света (освещенность 50 лк). Затем для опытов рыб случайным образом отлавливали и помещали в проточные (2 л/час) аквариумы объемом 30—40 л с регулируемой температурой воды 21 ± ГС и принудительной аэрацией (содержание кислорода 7,0—7,5 мг / л). В каждый аквариум помещали различное количество рыб (п), которых в начале и конце опыта взвешивали с точностью до 1 мг на весах Acculab. Вода поступала в аквариумы из одной «головной» емкости, где отстаивалась (дехлорировалась) не менее суток. Все опыты проведены в двукратной повторности.

Освещение над экспериментальными аквариумами создавали с помощью люминесцентной лампы марки ЛБ. Спектр данной лампы, в котором присутствует весь набор длин волн, принимался за контроль. В опыте свет с помощью определенных стандартных фильтров разлагали на отдельные монохроматические зоны, которые условно обозначались по преобладающему цвету пропускания. Характеристики всех светофильтров и зоны их пропускания приведены ранее [10; 14].

Кровь брали после перерезания хвостовой артерии и вены [2]. Для изучения фракционного состава белков брали пробу крови в одну пробирку от двух особей из каждого варианта. В качестве антикоагулянта использовали гепарин. Белковый состав оценивали при помощи электрофореза в присутствии додецил-сульфоната натрия в денатурирующих условиях по методу Леммли [13]. Разделение белков проводили в мини-гелях толщиной 0,3 см. В качестве разделяющего геля использовали 15 % полиакриламидный гель, а в качестве концентрирующего — 7 % полиакриламидный гель. В качестве стандартов использовали окрашенные белки-маркеры с широкий диапазоном молекулярных масс (Prestained SDS-PAGE Standarts, Broad Range, Bio-Rad, Шве-

© А. Б. Ручин, А. А. Дудко, 2008 I

ВЕСТНИК Мордовского университета j 2008 | № 2

ция). Для сравнения применяли молекулярные маркеры фирмы Sigma (США, набор NMF — ND — 500): b-Lactalbumin (14,20 кДа); Albumin Chicken Egg (45,00 кДа) и Carbonic Anhydrase (29,00 кДа). Анализ протеиног-рамм проводили по относительной электро-форетической подвижности белковых фракций (Rf). Для анализа полученных результатов использовали пакет программ Gel Explorer (Copyright 2000, версия 1.0), содержащий программу Gel Imager, предназначенную для ввода и обработки изображений с устройства видеоввода, и программу Gel Analysis. Белок определяли стандартным методом по Бред-форду. Статистическая обработка цифрового материала проведена по общепринятой схеме с использованием /-критерия Стьюдента [3].

Результаты наших исследований выявили определенное изменение электрофоретической подвижности белков, входящих в состав плазмы крови. В контрольном варианте при белом освещении отмечено преобладание во фракции белков с молекулярной массой около 50—60 кДа (рис). Точной идентификации фракций нами не проводилось, но предположительно это фракция альбумина. В этой же фракции отмечено высокое количество высокомолекулярных белков свыше 100 кДа и низкая концентрация белков с молекулярной массой до 25 кДа. При освещении красными лучами также отмечено высокое содержание высокомолекулярных белков с массой от 50 до 100 кДа, причем количество как высокомолекулярных, так и низкомолекулярных белков превышает суммарно фракции белков в контроле. Плазма крови осетров, содержавшихся при желтом свете, характеризуется денситометрическим пиком на уровне 38 кДа, высоким содержанием белков с массой свыше 50 кДа, однако отмечено некоторое снижение количества белков по сравнению с красным светом в области 97 кДа. В плазме крови у

значительное присутствие белков с молекулярной массой около 14 кДа. Такой пик не встречается в других пробах. В этом же варианте имеется одинаковой уровень профиля денситограммы в зоне белков массой от 49 до 56 кДа. Кроме того, отмечены нестандартные для других фракций белков два пика на уровне 98—110 кДа. Как мы упоминали выше, в литературе нами не обнаружено данных о влиянии цвета освещения на фракционный состав плазмы крови. Единственной работой является публикация С. Я. Варгезовой о воздействии фотопериода на состав сывороточных белков у годовиков форели [1]. В ней было показано, что у форели, содержавшейся без света, отмечается уменьшение глобулино-вой фракции.

Сибирский осетр обладает достаточно хорошо развитым цветовым зрением. В его сетчатке имеется все необходимое для цветораз-личения: три спектральных типа колбочек и цветооппонентные нейроны [15]. Результаты

наших опытов показывают, что определенный цвет освещения способен оказать влияние на физиологические процессы в организме осетра. Конечно, увеличение того или иного показателя в отдельности еще не свидетельствует об улучшении биологического статуса молоди сибирского осетра в том или ином режиме выращивания. Однако в совокупности они показывают достаточно четкую картину улучшения физиологического состояния особей осетра при зелено-голубом цвете освещения.

Ранее на примере личиночного развития шпорцевой лягушки Хепориэ 1аеи1з мы высказывали предположение о возможности увеличения синтеза ростингибирующего гормона, мела-тонина, эпифизом при красном освещении [8]. Возможно, что и в данном случае происходят сходные процессы. Например, как показали исследования испанских физиологов, при одинако-

осетров из зеленого варианта обнаружен белок вой освещенности, но различном спектре наблюдается повышение уровня этого гормона в плазме крови ОмеМгагсНиь 1аЬгах именно в этом

массой 41 кДа, не характерный для других вариантов. Отмечено также два пика на уровне 50 и 55 кДа и постепенное снижение фракционных зон белков массой от 55 до 100 кДа.

При голубом освещении плазма характеризуется низким содержанием фракционных белков массой 50 кДа, причем количество белков и их концентрация самые низкие из всех приводимых проб. Синее освещение оказало другое влияние: в данной пробе отмечено

световом режиме по сравнению с зеленым и синим светом [11]. На нильской тиляпии было показано, что при голубом освещении после стрессового воздействия содержание кортизола в плазме становится несколько меньше и не увеличивается, как при обычном освещении [17]. То есть, в данном случае голубая зона спектра выступает в качестве стресс снимающего агента.

266 300 347372 42*39

Г тзг~тзо----

¡724:751 ¡В17 '¡В79 ¡924 ¡981

84896

13 3553710)08 158 ¡219 1254 307 358'4' 422

Рисунок

Фракционный состав белков плазмы крови молоди сибирского осетра, выращенно-у при различном монохроматическом освещении. (Цифры в нижней части графиков показывают электрофоретическую активность фракций (Л?); над графиками — указывают на процентное (в % от нуля) содержание той или иной фракции). Варианты: А — маркерные белки; Б — контроль; К — красный; Ж — желтый;

3 — зеленый; Г — голубой; С — синий

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2008 I № 2

(4_115 3385. 38410)17

:- -V

577291

¡579 ¡608

16^193 ¡260 2913!8в4348374

-««14* 138

122 121119^ Л---

_____: : \

100 : : : .

056878 936

644 686708

140

100 101 88

183 1818П81

"г-1 I. * .ГГ^.-.'ЩПГП м II ГП|Й1

10

82

Г

А

Биохимия и физиология человека и животных БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Варгезова С. А. Состав сывороточных белков у годовиков радужной форели при разной длительности освещения / С. А. Варгезова / / Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. 1985. Вып. 229. С. 63—72.

2. Иванова Н. Т. Атлас клеток крови рыб / Т. Н. Иванова. М. : Легк. и пищ. пром-ть, 1983. 184 с.

3. Лакин Г. Ф. Биометрия. / Г. Ф. Лакин. М. : Высш. школа, 1980. 293 с.

4. Протасов В. Р. Поведение рыб. (Механизмы ориентации рыб и их использование в рыбоводстве) / В. Р. Протасов М. : Пищ. пром-сть, 1978. 296 с.

5. Протасов В. Р. Электрофизиологическое изучение зрения у рыб / В. Р. Протасов / / Труды совещания по физиологии рыб. 1958. С. 111—114.

6. Раденко В. Н. Влияние различных световых режимов на эффективность заводского выращивания личинок пеляди Coregonus peled L. / В. Н. Раденко, П. В. Терентьев // Биология сиговых рыб. М. : Наука, 1988. С. 216—225.

7. Раденко В. Н., Значение температуры и света для роста и выживаемости личинок белого толстолобика Hypophtalmichtis molitrix / В. Н. Раденко, И. А. Алимов // Вопр. ихтиологии. 1991. Т. 31, вып. 4. С. 655—663.

8. Ручин А. Б. Влияние монохроматического света на рост и развитие личинок шпорцевой лягушки, Xenopus laevis / А. Б. Ручин // Зоол. журнал. 2002. Т. 81, № 6. С. 752—756.

9. Ручин А. Б. Влияние светового режима на эффективность использования пищи и скорость роста рыб / А. Б. Ручин // Гидробиолог, журн. 2004. Т. 40, № 3. С. 48—52.

10. Ручин А. Б. Рост и интенсивность питания молоди карпа при различном постоянном и переменном монохроматическом освещении / А. Б. Ручин, В. С. Вечканов, В. А. Кузнецов / / Вопр. ихтиологии. 2002. Т. 42, № 2. С. 236—241.

» I у

f ,

11. Bayarri М. J. Influence of light intensity, spectrum and orientation on sea bass plasma and ocular

melatonin / M. J. Bayarri, J. A. Madrid, F. J. Sanchez-Vazq uez //J. Pineal Res. 2002. V. 32. P. 34—40.

12. Downing G. Impact of spectral composition on larval haddock, Melanogtammus aeglefitius L., growth and survival / G, Downing // Aquacult. Intern. 2002. V. 33, № 2. P. 251—259.

13. Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 / U. K. Laemmli // Nature. 1970. V. 227, № 5259. P. 680—685.

14. Ruchin A. B. Influence of colored light on growth rate of juveniles of fish / к, В. Ruchin / / Fish Phys. Biochem. 2004. V. 30, J4b 2. P. 175—178.

15. Spectral characteristics of photoreceptors and horizontal cells in the retina of the Siberian sturgeon Aci penser baeri Brandt / V. I. Govardovskii, A. L. Byzov,L. V. Zueva.N. A. Polisczuk,E. A. Baburina / / Vision Res. 1991. V. 31, № 12. P. 2047—2056.

16. Stefansson S. O. The effect of spectral composition on growth and smolting in atlantic salmon (Salmo salar) and subsequent growth in sea cages / S. O. Stefansson, T. Hansen / / Aquaculture. 1989.

V. 82, No 2. P. 155—162.

17. Volpato G. L. Environmental blue light prevents stress in the nile tilapia / G. L. Volpato, R. E. Barreto // Brazil. J. Med. Biol. Res. 2001. V. 34. P. 1041—1045.

Поступила 04.02.08.