Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ ТВАРИН УААН

03. 00. 04 біохімія.

УДК 639. 31: 577. 17. 049: 577. 121

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

СТАН АНТИОКСИДАНТНОЇ СИСТЕМИ В ОРГАНІЗМІ КОРОПА ЗА РІЗНОГО ВМІСТУ СЕЛЕНУ І СІРКИ У ВОДІ ТА РАЦІОНІ

СТАНІСЛАВЧУК ГАННА

ВАЦЛАВІВНА

ЛЬВІВ 2009

Дисертація є рукописом.

Роботу виконано в Інституті біології тварин УААН.

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор Янович Вадим Георгійович, Інститут біології тварин, головний науковий співробітник лабораторії живлення великої рогатої худоби.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Кліщ Іван Миколайович, Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського, завідувач кафедри клінічної фармації.

доктор біологічних наук, професор Арсан Орест Михайлович, Інститут гідробіології НАН України, завідувач відділу екотоксикології.

Захист відбудеться: «27» жовтня 2009 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01. в Інституті біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38.

Автореферат розісланий «26» вересня 2009 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Віщур О. І.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Обмін речовин в організмі ставових риб, зокрема коропа, залежить від вмісту мікроелементів у раціоні риб та у воді. Серед мікроелементів води природних водойм особливе місце займає селен, який характеризується широким спектром біологічної дії в організмі тварин, у тому числі у риб (Sager D. R., Cofield C. R., 1984; Lemly A. D., 1993; Hamilton S. J., 1999; 2002). Вміст селену у воді і в кормах, які використовуються для годівлі коропа, коливається в широких межах і залежить від геохімічних особливостей окремих природних зон (Хенінг А., 1976; Neve J., 1991; Maier K. J., Knight A. W., 1994; Hamilton S. J., 2002; 2003;). Вплив селену на обмін речовин і фізіологічні функції в організмі коропа вивчено мало (Diplock A. T., 1976; Hunn J. B. et al., 1987; Hamilton S. J., 2003). Студіювання цього питання становить науково-практичний інтерес у звязку з низьким вмістом селену у воді, грунті і кормах у багатьох зонах України, у тому числі в західному регіоні (Кравців Р. Й., 1998). Дефіцит селену в раціоні риб, як і у ссавців, призводить до дегенеративних змін у скелетних і серцевому мязах (Энсимгер М. Е., 1990; Барабой В. А., 2004; Кравців Р. Й., 2004). Надлишок цього мікроелементу у воді і кормах має токсичний вплив на риб (Canton S. P., Van Derveer W. D., 1997; Maier K. J. et al., 1998). Зазначимо, що фізіолого-біохімічні механізми впливу селену на організм риб зясовано ще не повністю. Недостатньо вивчена також токсична дія селену на риб за високого його вмісту у воді (Hamilton S. J., 2003). У звязку з цим дослідження впливу різних концентрацій селену на обмін речовин і фізіологічні функції у риб є актуальним.

На відміну від селену, в деяких зонах Західної України, зокрема в низці районів Львівської області, виявлено підвищений вміст сульфатів у воді. Це зумовлено великими покладами сірки і мікробіологічними процесами, які призводять до її відновлення, окиснення та виділення окремих сполук (сірководню, сульфатної кислоти, сульфатів) у водойми (Ґудзь С. П., 2004). Констатуємо, що вплив надлишку сульфатів у природних водоймах на обмін речовин в організмі коропа і його ріст вивчено все ще недостатньо. Дослідження цього питання становить науково-практичний інтерес у звязку зі стимулюючим впливом сульфатів та інших форм сірки при додаванні цих сполук до раціону різних видів сільськогосподарських тварин (жуйних і птиці) на перебіг різних ланок обміну речовин і проявлення фізіологічних функцій організмів (Ратич І. Б., 1992).

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано в Інституті біології тварин УААН в рамках завдання 01.03.05 «Вивчити вплив віку і факторів годівлі на обмін речовин і якість мяса у коропа», та завдання 34.02/004 № ДР 106U003059 «Вивчити породні і вікові особливості обміну речовин, антиоксидантного та імунного статусу у коропа та розробити теоретичні основи підвищення його резистентності і якості мяса», під час виконання яких авторка вивчала вплив натрій селеніту та натрій сульфату на стан антиоксидантної системи коропа та вплив добавок натрій сульфату до раціону коропа на ріст та якість мяса коропа.

Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є зясування стану антиоксидантної системи в організмі коропа за різного вмісту селену і сірки у воді та раціоні. Реалізація зазначеної мети передбачає розвязання таких основних завдань:

зясувати звязок між вмістом селену у воді та його вмістом у різних тканинах і органах дворічок коропа;

дослідити інтенсивність процесів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) і активність ферментів антиоксидантної системи в тканинах і органах коропа одно- і дворічного віку за умови зміни рівня іонів селеніту у воді;

простежити вплив різного рівня іонів селеніту у воді на вміст макро- та мікроелементів в тканинах і органах коропа;

визначити вміст продуктів ПОЛ і активність ферментів антиоксидантної системи в тканинах і органах коропа одно- та дворічного віку за різного рівня іонів сульфату у воді;

виявити вміст ліпідів та їх жирнокислотний склад в тканинах і органах дворічок коропа за умови додавання натрій сульфату до раціону;

вивчити інтенсивність синтетичних і енергетичних процесів в тканинах і органах дворічок коропа в процесі додавання натрій сульфату до раціону.

Обєкт дослідження: процеси пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) та стан ферментативної системи антиоксидантного захисту в тканинах і органах коропа одно- і дворічного віку за різного вмісту сполук сірки і селену у воді та при додаванні натрій сульфату до раціону коропа.

Предмет дослідження вміст продуктів ПОЛ, активність антиоксидантних ферментів, вміст селену й інших мінеральних елементів у тканинах і органах коропа одно- та дворічного віку за умови різного вмісту сполук сірки й селену у воді, та при додаванні натрій сульфату до раціону коропа.

Методи дослідження. Біохімічні, хроматографічні (газорідинна, тонкошарова хроматографія), спектрофотометричні (атомно-абсорбційна, полумяна спектрофотометрія), радіологічні, статистичні.

Наукова новизна дисертації. Одержано нові результати щодо впливу іонів селеніту і сульфату за умови підвищення їх рівня у воді на вміст продуктів ПОЛ і активність антиоксидантних ферментів у різних тканинах і органах коропа. Вперше встановлено прямопропорційну залежність між рівнем селену у воді і його вмістом у крові і скелетних мязах коропа, та вмістом сполук селену і сірки у воді і активністю антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутаза, каталаза і глутатіонпероксидаза). Констатовано оберненопропорційну залежність між вмістом продуктів ПОЛ (гідропероксиди ліпідів, малоновий диальдегід) у тканинах та органах коропа та вмістом сполук селену і сірки у воді. Зясовано вплив іонів селеніту за умови підвищення їх рівня у воді на вміст низки макро- і мікроелементів у крові, тканинах і органах коропа. Вперше встановлено активацію синтезу білків та пригнічення катаболізму 2-14С цистину, 2-14С лізину, 3-феніл-1-14С аланіну і використання їх вуглецевого скелету в енергетичних процесах у скелетних мязах коропа при додаванні натрій сульфату до його раціону.

Практичне значення отриманих результатів. Встановлено, що додавання натрій селеніту і сульфату до води, в якій утримувався короп, позитивно впливає на активність ферментів антиоксидантної системи в його організмі. Показано стимулюючий вплив натрій сульфату на ріст коропа в процесі додавання його до раціону риб. На підставі одержаних результатів можна прогнозувати ріст, розвиток та біопродуктивність риб в умовах забруднення водного середовища сполуками селену і сірки. Теоретичні положення роботи можуть бути використані в навчальних спецкурсах з гідробіології, водної екотоксикології і екологічної фізіології та біохімії вищих навчальних закладів.

Особистий внесок здобувача. Авторка особисто виконала весь обсяг експериментальних робіт, провела статистичну обробку отриманих результатів і підготувала статті до публікації. Аналіз одержаних результатів здійснено разом з науковим керівником, доктором біологічних наук, професором Яновичем В. Г.

Апробація результатів дисертації. Основні результати, представлені в дисертації, доповідалися на звітних сесіях Інституту біології тварин УААН (20012006 рр.), науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів (Львів, 2003, 2004), 4 зїзді Гідроекологічного товариства України (Карадаг, 2005), міжнародній науково-практичній конференції Біологічні основи продуктивності та здоровя тварин” (Львів, 2005, 2006), конференції молодих вчених “Оцінка екологічного стану водойм та адаптація гідробіонтів” (Тернопіль, 2008).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи й отримані результати досліджень висвітлені та опубліковані у 11 наукових роботах, з них 5 статей у науково-технічних бюлетенях, 6 статей у наукових журналах, визнаних ВАК України, як фахові.

Структура дисертації. Робота складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, результатів досліджень, узагальнення та обговорення результатів досліджень, висновків, 2 додатків, а також списку використаних джерел, що налічує 263 найменування, з яких 116 кирилицею, 147 латиною. Загальний обсяг дисертації 109 сторінок. У текстову частину вміщено 22 таблиці, які займають 11 сторінок.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. Проаналізовано наявні у фаховій літературі результати щодо біологічної ролі селену і сірки в організмі риб, а також вплив цих мінеральних елементів на інтенсивність пероксидних процесів і активність ферментів антиоксидантної системи з урахуванням різних чинників і умов існування. На підставі цих результатів обгрунтовано актуальність вивчення впливу сполук селену і сірки на стан антиоксидантної системи в організмі риб та розробку методів біоконтролю за їх токсичного впливу на організм риб.

Матеріали та методи досліджень. Досліди проводили на коропах (Cyprynus carpio L.) одно- та дворічного віку масою 120150 та 200250 грамів, відповідно. Коропи були вирощені у ставках рибного господарства Тернопільського рибокомбінату (урочище Залізці). Для годівлі коропів використовувався стандартний комбікорм, який згодовували в кількості 5 % від їх маси. Гідрохімічний режим у ставках відповідав рибоводним вимогам. Гідробіонтів виловлювали зі ставів траловим методом. Досліджуваних риб утримували в стаціонарних акваріумах обємом 200 л з постійною аерацією води. У лабораторних умовах водопровідну воду для акваріумів відстоювали і насичували до норми киснем. Вміст О2 становив 7,5±0,5 мг/л; СО2 - 2,5±0,3 мг/л; рН - 7,8±0,1. Температуру підтримували аналогічною природній у цей сезон, протягом 14-ти діб. У кожному акваріумі утримувалось по 5 риб. Риб під час досліду не годували.

З метою дослідження адаптивної відповіді організму на сумарний вплив токсикантів було проведено 6 серій дослідів.

В першій і другій серіях дослідів вивчався вплив іонів селеніту на риб однорічного і дворічного віку при концентрації у воді 0,1 мг/л; 0,5 мг/л та 1,0 мг/л (в перерахунку на аніон) відповідно. Основним завданням дисертаційної роботи було дослідження вмісту і особливостей накопичення продуктів ПОЛ та активності антиоксидантних ферментів у тканинах однорічок та дворічок коропів. Необхідний рівень селену у воді створювали шляхом розчинення в ній натрій селеніту, кваліфікації «х. ч». За контроль правили риб, що утримувались у воді без додавання натрій селеніту.

В третій серії дослідів досліджували вміст селену в різних тканинах і органах дворічок коропів за різного вмісту іонів селеніту у воді: 0,1; 0,5; 1,0 та 5,0 мг/л (в перерахунку на аніон) відповідно, а також вплив вищевказаних концентрацій натрій селеніту на вміст макро- і мікроелементів у різних тканинах і органах коропів дворічного віку.

У четвертій і пятій серіях дослідів досліджували вплив різної кількості іонів сульфату у воді 0,1; 0,5; та 1,0 мг/л (в перерахунку на аніон), відповідно на вміст продуктів ПОЛ та активність антиоксидантних ферментів у різних тканинах і органах коропів одно- і дворічного віку. Необхідну концентрацію іонів сульфату у воді створювали шляхом розчинення в ній натрій сульфату, кваліфікації «х. ч». За контроль правили риб, що утримувались у воді без додавання натрій сульфату. З метою попередження хронічного впливу власних екзаметаболітів у акваріумах щоденно змінювали воду.

У шостій серії дослідів досліджували вплив добавок натрій сульфату до згодовуваного коропам дворічного віку комбікорму на синтез білків і ліпідів за умов in vitro, а також жирнокислотний склад ліпідів скелетних мязів риб. Дослід проведено на двох групах дворічок коропів. Рибам 1-ї групи (контрольної) протягом 90 днів згодовували стандартний комбікорм, який складався з подрібненого зерна кукурудзи (40 %), пшениці (40 %) і ріпакової макухи (20 %), коропам 2-ї групи (дослідної), той самий комбікорм, до якого додавали натрій сульфат в кількості 0,5 % від його маси. Комбікорм згодовували рибам один раз на добу, о 8 год ранку в тістоподібному вигляді в кількості 3 - 5 % від їх маси.

У дослідженнях використовували кров, яку відбирали з серця, зябра, печінку і скелетні мязи з дорзально-краніальної частини тулуба. Інтенсивність процесів ПОЛ у тканинах риб оцінювали з урахуванням вмісту дієнових конюгатів (Стальная И. Д., 1977), малонового диальдегіду (Корабейникова С. Н., 1989), гідропероксидів ліпідів (Мирончик В. В., 1984), а також вмісту поліпептидів/білків середньої маси (ПСМ) (Николайчик В. В., Моин В.М., 1991). Про активність антиоксидантної системи в тканинах і органах риб судили за активністю антиоксидантних ферментів: супероксиддисмутази (Чевари С. с соавт., 1991), каталази (Королюк М. А. с соавт., 1988), глутатіонпероксидази (Моин В. М., 1986). Кількість білка визначали за методом Lowry О. N. et al., (1951).

Вміст макро- і мікроелементів (Na, K, Ca, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd) у крові і тканинах риб визначали на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115 після спалювання зразків у перегнаній нітратній кислоті в співвідношенні 1:5 (маса:обєм). Концентрацію селену в тканинах визначали за інтенсивністю конденсації селенистої кислоти з о-фенілендиаміном (Шкробот Э. П., Шебаршина Н. И., 1966).

Ліпіди з органів і тканин риб екстрагували сумішшю хлороформметанол у відношенні 2:1 за методом Фолча (Folch J. et al., 1957), розділення ліпідів на окремі класи проводили методом висхідної одномірної тонкошарової хроматографії на силікагелі у системі гександиетиловий ефірльодова оцтова кислота у відношенні 70:30:1 і визначали їх кількість біхроматним методом (Стефаник М. Б. зі співавт., 1984). Жирнокислотний склад ліпідів визначали методом газорідинної хроматографії на газорідинному хроматографі Chrom 4 (Чехія).

Інтенсивність синтезу білків в тканинах і органах риб визначали шляхом інкубації їх зрізів у фосфатному буфері КребсРінгера, до якого додавали 1 мКюрі 2-14С лізину, відношення маси тканин до обєму буфера 1:10; рН 7,4; газова фаза повітря із наступним визначенням радіоактивності синтезованих білків (Вовк С. Й., Янович В. Г., 1989).

Статистичну обробку одержаних результатів проводили на компютері за програмою Excell. Розраховували середню величину (М), середнє квадратичне відхилення (m) і вірогідність різниць (р) згідно критерію Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Вплив різного рівня селену у воді на його вміст в тканинах та органах коропа. Встановлено, що вміст селену у досліджуваних тканинах і органах коропа значною мірою залежить від його концентрації у воді та є специфічним для кожної тканини та органу. Одержані результати, що наведені в таблиці 1, свідчать про здатність коропа підтримувати відносно постійний вміст селену в крові при концентрації його сполук у воді в межах 0,1 - 1,0 мг/л. Зокрема, вміст селену в крові коропа істотно не змінювався при концентрації іонів селеніту у воді 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л (1-, 2-, 3-я групи) і вірогідно підвищується при концентрації 5,0 мг/л (4-а група).

Таблиця 1 Вміст селену в досліджуваних тканинах та органах коропа дворічного віку за різного вмісту іонів селеніту у воді ( Мm, n=5)

Примітка. Тут і в наступних таблицях вірогідні різниці, порівняно з контролем: *-p0,05; **-p0,01; ***-p0,001.

При концентрації сполук селену у воді 5,0 мг/л його вміст у крові коропа значно збільшується, порівняно з тканинами і органами. Рівень селену в зябрах коропа при його концентрації у воді 0,1; 0,5; 1,0 мг/л, і особливо 5,0 мг/л, був вірогідно більшим, порівняно з контролем (p0,001). Вміст селену у печінці коропа 1-, 2-, 3-ї груп зростає при підвищенні його концентрації у воді з 0,1 до 1,0 мг/л (p0,001), а при концентрації 5,0 мг/л знаходиться на такому ж рівні, як при концентрації 0,5 мг/л. Вірогідне підвищення вмісту селену у скелетних мязах спостерігається при його концентрації у воді 0,5 мг/л (p0,001), і особливо при концентрації 5,0 мг/л.

Вплив різного рівня селену у воді на вміст продуктів ПОЛ і активність ферментів антиоксидантної системи в тканинах та органах коропа. З наведених результатів на рисунку 1 видно, що вміст продуктів ПОЛ у досліджуваних тканинах і органах коропа певною мірою залежить від концентрації іонів селеніту у воді, а їх зміни специфічні для кожного з них.

Зокрема, вміст гідропероксидів ліпідів у зябрах коропа вірогідно (p0,05) зменшується лише при концентрації сполук селену у воді 1,0 мг/л, у печінці при концентрації 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л (p0,05 0,01). Різниця у вмісті гідропероксидів ліпідів у скелетних мязах коропів 1-, 2- і 3-ї груп, порівняно з рибами контрольної групи, були невірогідні. Вміст малонового диальдегіду був меншим у зябрах коропів 1-, 2- і 3-ї груп (p0,01), а також у печінці коропів 1-ї групи (p0,01). У скелетних мязах коропів 1-, 2- та 3- ї груп він був більший (p0,001; p0,001; p0,05), ніж у коропів контрольної групи (рис.1). При цьому у зябрах і печінці коропів 1-, 2- та 3-ї груп, а також скелетних мязах коропів 1-ї групи виявлено менший (p0,05 - 0,001), ніж у скелетних мязах коропів 2- і 3- ї груп, вміст ПСМ (p0,05). Загалом ці результати свідчать про інгібуючий вплив іонів селеніту на процеси ПОЛ і внутрішньоклітинну деструкцію внутрішньоклітинних білків у зябрах і печінці коропів та стимулюючий вплив іонів селеніту на ці процеси у скелетних мязах риб.

Примітка. Тут і в наступних рисунках вірогідні різниці порівняно з контролем: *-p0,05; **-p0,01; ***-p0,001.

З наведених результатів на рисунку 2 видно, що наявність підвищеного рівня іонів селеніту у воді значно впливає на активність не тільки селензалежної глутатіонпероксидази, а і на активність супероксиддисмутази і каталази в досліджуваних тканинах і органах коропа.

Так, збільшення концентрації сполук селену у воді з 0,1 до 1,0 мг/л призводить до дозозалежного підвищення активності глутатіонпероксидази в печінці (p0,05 - 0,001) та скелетних мязах (p0,05 - 0,01) і, незалежно від рівня сполук селену у воді, впливає на активність ферментів в зябрах коропа (p0,001).

При цьому виявлено вірогідно вищу активність каталази (рис.2) в зябрах і печінці (p0,001) і нижчу її активність у скелетних мязах коропів 2- та 3-ї груп (p0,01; p0,001), ніж у цих тканинах та органах коропів контрольної групи.

На відміну від глутатіонпероксидази і каталази, різниці в активності супероксиддисмутази в зябрах дворічок коропів 1-, 2- і 3-ї груп невірогідні, тоді як активність цього ферменту в печінці і скелетних мязах коропів усіх дослідних груп була вірогідно вища (p0,05 0,001), ніж у вказаних тканинах та органах коропів контрольної групи. Ці результати дають можливість констатувати, що збільшення засвоєння коропом іонів селеніту, за умови підвищенні їх вмісту у воді, призводить до вірогідного підвищення активності глутатіонпероксидази в усіх досліджуваних органах і тканинах, до підвищення активності каталази в зябрах і печінці, та до підвищення активності супероксиддисмутази в печінці.

З одержаних результатів випливає, що виявлене нами зменшення вмісту продуктів ПОЛ у зябрах коропа при підвищенні рівня селену у воді зумовлено підвищенням активності всіх досліджуваних антиоксидантних ферментів глутатіонпероксидази, супероксиддисмутази та каталази, меншою мірою така залежність характерна для печінки коропа. Зниженням активності цих ферментів у скелетних мязах коропа при підвищенні концентрації селену у воді можна пояснити високим рівнем продуктів ПОЛ.

Вплив різного рівня селену у воді на вміст макро- і мікроелементів в тканинах та органах коропа. Проведені дослідження показали, що підвищення рівня іонів селеніту у воді призводить до змін вмісту низки макро- і мікроелементів в тканинах і органах коропа (табл. 2).

Зокрема, при підвищенні кількості сполук селену у воді з 0,1 до 1,0 мг/л у крові коропа збільшується концентрація K, Na (р0,01 0,001) і зменшується кількість Zn, Ca, Fe, Cd (p0,01 0,001).

Концентрація Mn і Cu змінюється мало, або зазнає коливань, які не залежать від рівня іонів селеніту у воді. Встановлено, що вміст усіх мінеральних елементів, за винятком Na, K, Mn і Cu, у крові коропа при внесені сполук селену у воду кількістю 5,0 мг/л була значно меншою (p0,001) порівняно з контролем. У зябрах коропів при підвищенні рівня іонів селеніту у воді з 0,1 до 1,0 мг/л концентрація всіх мінеральних елементів, за винятком Ca, значно зменшується (p0,05 0,001).

Таблиця 2 Вміст макро- і мікроелементів в досліджуваних тканинах та органах коропа дворічного віку за різного вмісту іонів селеніту у воді (Мm, n=5)

При рівні іонів селеніту у воді 5,0 мг/л концентрація всіх мікроелементів (крім Ca, Cu, Zn) у зябрах коропів є меншою (p0,01 p0,001), ніж у контрольної групи. У печінці коропів при підвищенні вмісту сполук селену у воді з 0,1 до 5,0 мг/л зменшується рівень Ca, Fe, Zn і Cd (p0,05 0,001). Водночас збільшується кількість Na і Mn і Cu не змінюється.

У скелетних мязах коропів у процесі підвищення рівня іонів селеніту у воді з 0,1 до 1,0 мг/л вміст K, Fe, Mn, Zn і Cd зменшується (p0,05 p0,001). В той же час кількість Cu і Ca зазнає окремих коливань. Зміни концентрації всіх мінеральних елементів (за винятком Na і K) у скелетних мязах коропів в процесі підвищення рівня сполук селену у воді з 1,0 до 5,0 мг/л незначні.

Одержані результати свідчать про помітний вплив іонів селеніту (зокрема збільшення його засвоєння коропом із води) на гомеостаз окремих мінеральних елементів в крові, тканинах і органах коропа.

Вміст продуктів ПОЛ та активність ферментів антиоксидантної системи у тканинах та органах коропа за різного вмісту іонів сульфату у воді. Встановлено, що вода водойм, у якій вирощуються риби, характеризується підвищеним вмістом неорганічної сірки. Механізми впливу аніонів сульфату на активність ферментів антиоксидантної системи включають поглинання цього елементу зябрами з води і його транспортування у печінку та інші тканини. За цих умов метаболічне значення неорганічної форми сірки, полягає у заощадженні катаболізму, органічних її сполук, які використовуються у синтезі антиоксидантних ферментів і їх простетичних груп (Ратич І. Б., 1993).

Проведені дослідження (рис. 3) показали, що у процесі підвищення вмісту сірки в аніонній формі у воді, зменшується концентрація продуктів ПОЛ і ПСМ у зябрах, печінці і скелетних мязах коропів.

Зокрема, кількість дієнових конюгатів, гідропероксидів ліпідів, малонового диальдегіду і ПСМ у зябрах коропів (вміст аніонів сульфату у воді 1,0 мг/л) відповідно на 27,2; 53,2; 50,4 (p0,05 0,001) і 16,8 % (p0,05) менша, ніж у контрольної групи. При рівні сульфату у воді 0,1 мг/л різниці у вмісті продуктів ПОЛ у зябрах коропа дослідних груп, порівняно до їх концентрації у зябрах риб контрольної групи були невірогідні. Вміст дієнових конюгатів, гідропероксидів ліпідів, малонового диальдегіду та ПСМ у печінці коропів (за умови рівня аніонів сульфату у воді 1,0 мг/л) був меншим відповідно на 39,3; 40,7; 33,3 (p0,01 0,001) та 14,4 % (p0,01), ніж у контрольної групи. антиоксидантний короп селеніт раціон

Різниці вмісту продуктів ПОЛ у печінці коропів при рівні аніонів сульфату у воді 0,1 мг/л невірогідні. Концентрація дієнових конюгатів, гідропероксидів ліпідів, малонового диальдегіду і ПСМ у скелетних мязах коропів при рівні аніонів сульфату у воді 1,0 мг/л була відповідно на 29,1; 97,3; 70,7 і 25,6 % меншою (p0,05 0,001), ніж у контрольної групи. При цьому вміст гідропероксидів ліпідів і малонового диальдегіду у скелетних мязах коропів (кількість аніонів сульфату у воді 0,1 мг/л) був меншим (p0,001), ніж у контрольної групи.

Одержані результати свідчать про інгібуючий вплив сполук сірки на процеси ПОЛ у досліджуваних органах і тканинах коропів за умови підвищення їх рівня у воді до 0,5 1,0 мг/л. При цьому зменшується деструктивний вплив продуктів ПОЛ на внутрішньоклітинні структури і біомери, про що свідчить зниження вмісту ПСМ у досліджуваних тканинах і органах коропа.

Проведені дослідження показали, що разом з підвищенням рівня аніонів сульфату у воді в усіх досліджуваних тканинах і органах коропів дворічного віку підвищується активність глутатіонпероксидази, знижується активність супероксиддисмутази і особливо каталази.

Так, активність глутатіонпероксидази в зябрах, печінці і скелетних мязах коропів 3-ї групи, які утримувались у воді з вмістом сульфату 1,0 мг/л була вищою, відповідно на 5,04; 38 і 49,5 % (p0,001), ніж у контрольної групи. При цьому активність супероксиддисмутази в зябрах, печінці і скелетних мязах коропів 3-ї групи була нижчою відповідно на 17,2; 53,3 і 21,8 % (p0,05; p0,01; p0,05). Активність каталази знизилась у 2,76; 3,70 і 3,14 рази (p0,001) порівняно з контролем. Це дає підстави стверджувати, що рівень продуктів ПОЛ у тканинах коропа залежить не тільки від активності супероксиддисмутази і каталази. На нього впливають інші чинники, зокрема сполуки, що містять SH групи. Причиною виявленого нами зниження активності супероксиддисмутази в досліджуваних тканинах і органах коропа за умови високого вмісту сульфату у воді може бути звязування аніонами сірки катіонів деяких мікроелементів: зокрема цинку і міді, які входять до складу супероксиддисмутази і спричиняють зменшення її синтезу.

Вплив добавок натрій сульфату в раціоні дворічок коропа на синтетичні і енергетичні процеси в печінці і скелетних мязах. Проведені дослідження показали, що добавка натрій сульфату до раціону дворічок коропа суттєво впливає на метаболізм 2- 14 С цистину в печінці і скелетних мязах коропа при інкубації їх зрізів з цією міченою сірковмісною амінокислотою. З наведених у таблиці 3 результатів видно, що радіоактивність білків, ліпідів і СО2 при інкубації зрізів печінки і скелетних мязів коропів дослідної групи, до раціону яких додавали натрій сульфат, була вірогідно нижчою (р0,05 0,001), ніж у контролі.

Таблиця 3 Радіоактивність білків, ліпідів і СО2 при інкубації зрізів печінки і скелетних мязів досліджуваних риб з 2-14С цистином, -розпад /100 мг сирої тканини/хв ( Мm, n=4)

Таким чином у процесі збільшення споживання коропами сульфату зменшується катаболізм цистину, що сприяє його використанню після розщеплення до цистеїну в антиоксидантних процесах його організму.

ВИСНОВКИ

Вивчено вплив сполук селену і сірки при підвищенні їх рівня у воді шляхом внесення натрій селеніту і натрій сульфату на інтенсивність ПОЛ і активність антиоксидантних ферментів в тканинах і органах одно- і дворічок коропів та вплив натрій сульфату при додаванні його до раціону дворічок коропів на синтетичні і енгергетичні процеси в скелетних м'язах. На підставі аналізу впливу іонів селеніту і сульфату на стан антиоксидантної системи в організмі коропа стверджуємо, що:

1. Підвищення рівня селену у воді шляхом внесення його у вигляді натрій селеніту кількістю 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л призводить до вірогідного збільшення вмісту селену в зябрах, печінці і скелетних мязах коропів дворічного віку. За умови підвищення концентрації селену у воді 5,0 мг/л його кількість збільшується також в крові коропів.

2. При концентрації іонів селеніту у водному середовищі кількістю 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л у коропів однорічного віку вірогідно та концентраційно зменшується вміст гідропероксидів ліпідів, малонового диальдегіду і ПСМ у зябрах,а у коропів дворічного віку такі зміни відбуваються у зябрах і печінці. Встановлено, що вміст продуктів ПОЛ у скелетних мязах дворічок коропів вірогідно збільшується.

3. Наявність сполук селену у воді в кількості 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л призводить до вірогідного концентраційного підвищення в зябрах і печінці коропів однорічного і дворічного віку активності глутатіонпероксидази і каталази, а в скелетних мязах активності супероксиддисмутази.

4. Внесення натрій селеніту у воду в кількості 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л призводить до значних концентраційнозалежних змін вмісту низки мінеральних елементів в крові і тканинах дворічок коропів, зокрема: до вірогідного зменшення вмісту Ca, Fe, Zn, Cd в крові; Na, K, Fe, Mn в зябрах; K, Ca, Fe, Cd, Zn в печінці; Fe, Zn, Cd, Mn, K в скелетних мязах. У результаті низки дослідів зафіксовано збільшення вмісту Na, K, Mn, в крові та Na, Mn в печінці.

5. Підвищення рівня сірки у воді шляхом внесення натрій сульфату в кількості 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л призводить до вірогідного концентраційнозалежного зменшення вмісту дієнових конюгатів, гідропероксидів ліпідів, малонового диальдегіду і ПСМ у зябрах, печінці і скелетних мязах коропів однорічного і дворічного віку.

6. При концентрації аніонів сульфату в розрахунку 0,1; 0,5 і 1,0 мг/л у водному середовищі вірогідно та концентраційнозалежно підвищується активність глутатіонпероксидази і знижується активність каталази та супероксиддисмутази в зябрах, печінці і скелетних мязах коропів однорічного і дворічного віку.

7. Додавання до раціону коропа дворічного віку натрій сульфату в кількості 0,5 % від сухої маси корму призводить до вірогідного зменшення катаболізму in vitro цистину та до вірогідного підвищення синтезу білків і фосфоліпідів в печінці і скелетних мязах коропа. Результати свідчать про вірогідне зниження інтенсивності синтезу триацилгліцеролів у тканинах печінки та скелетних мязів.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мерва А. В. Вплив сульфату натрію на жирнокислотний склад загальних ліпідів і вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів у скелетних мязах коропа / А. В. Мерва // Біологія тварин. -- 2003.

2. Янович В. Г. Активність антиоксидантної системи в тканинах коропа за різного вмісту селену у воді / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Біологія тварин. -- 2004. -- Т. 6, № 1 -- 2. -- С. 144-147. (Дисертанткою самостійно проведено експериментальну частину роботи та написано статтю).

3. Янович В. Г. Вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів і активність антиоксидантних ферментів у тканинах коропа лускатого (CYPRINUS CAPRIO L.) різного віку / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. -- Спеціальний випуск: Гідроекологія. -- 2005. -- № 3 (26). -- С. 297299. (Дисертанткою самостійно проведено експериментальну частину роботи та написано статтю).

4. Мерва А. В. Вплив селеніту натрію на вміст продуктів пероксидного окиснення ліпідів і активність ферментів системи антиоксидантного захисту у тканинах коропа (CYPRINUS CAPRIO L.) / А. В. Мерва // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. -- 2006. -- № 2 (29). -- С. 108111.

5. Янович В. Г Вміст селену в органах і тканинах коропа лускатого (CYPRINUS CAPRIO L.) за різного вмісту його у воді / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. -- 2008. -- № 2 (36). -- С. 149151. (Дисертанткою самостійно проведено експериментальну частину роботи та написано статтю).

6. Мерва А. В. Вміст Fe, Mn, Cu, Zn, Cd в органах і тканинах коропа (CYPRINUS CAPRIO L.) за різного вмісту селену у воді / А. В. Мерва // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. - Спеціальний випуск: Оцінка екологічного стану водойм та адаптація гідробіонтів. -- 2008. -- № 3 (37). -- С. 105110.

7. Мерва А. В. Вплив сульфату натрію при додаванні його до раціону коропа на вміст окремих класів і продуктів перекисного окиснення ліпідів у скелетних мязах / А. В. Мерва // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин. -- Львів, 2002. -- Вип. 4, № 1. -- С. 100102.

8. Мерва А. В. Вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів у тканинах коропа за різного вмісту сульфату натрію у воді / А. В. Мерва // Науково-технічний бюлетень інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. -- Львів, 2005. -- Вип. 6, № 1. -- С. 9799.

9. Янович В. Г Активність антиоксидантної системи в зябрах коропа за різного вмісту селену у воді / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. -- Львів, 2005. -- Вип. 6, № 2. -- С. 156158. (Дисертанткою самостійно проведено експериментальну частину роботи та написано статтю).

10. Янович В. Г. Активність антиоксидантної системи в тканинах коропа за різним вмістом селену у воді / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. -- Львів, 2006. -- Вип. 7, № 1, 2. -- С. 7982.

11. Янович В. Г. Вплив сульфату натрію при додаванні його до раціону коропа на синтез білків у печінці і скелетних мязах in vitro / В. Г. Янович, А. В. Мерва // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. -- Львів, 2006. -- Вип. 7, № 3, 4. -- С. 6264. (Дисертанткою самостійно проведено експериментальну частину роботи та написано статтю).

АНОТАЦІЇ

Станіславчук Г. В. Стан антиоксидантної системи в організмі коропа за різного вмісту селену і сірки у воді та раціоні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Інститут біології тварин УААН, Львів, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню впливу різних концентрацій сполук селену і сірки у водному середовищі на активність антиоксидантної системи в різних тканинах і органах коропів одно- і дворічного віку. Вперше встановлено збільшення вмісту селену, зменшення вмісту продуктів ПОЛ та підвищення активності глутатіонпероксидази, каталази і супероксиддисмутази в досліджуваних тканинах і органах коропів одно- і дворічного віку при зростанні рівня селену у воді. При цьому в тканинах і органах дворічок коропів при підвищенні рівня сполук селену у воді змінюється вміст ряду макро- і мікроелементів.

Підвищення рівня сульфатів у воді призводить до зменшення вмісту продуктів ПОЛ і ПСМ, підвищення активності глутатіонпероксидази та зниження активності каталази і супероксиддисмутази в тканинах і органах коропів одно-, дворічного віку.

Згодовування коропам дворічного віку натрій сульфату у вигляді добавки до комбікорму призводить до зменшення катаболізму 2- 14 С цистину і посилення синтезу білків у печінці і скелетних мязах in vitro.

Ключові слова: короп, селен, сірка, пероксидне окиснення ліпідів, антиоксидантні ферменти, вік.

Станиславчук А. В. Состояние антиоксидантной системы в организме карпа при различном содержании селена и серы в воде и рационе. Рукопись.

Дисcертация на соискание ученной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Институт биологии животных УААН, Львов, 2009.

Диссертация посвящена изучению роли соединений селена и серы при повышении их уровня в воде путем внесения натрия селенита и натрия сульфата в количестве 0,1; 0,5 и 1,0 мг/л на активность антиоксидантной системы в разных органах и тканях карпа одно- и двухлетнего возраста.

В результате проведенных исследований изучена зависимость между содержанием ионов селенита в воде и его содержанием в различных тканях и органах двухлеток карпа, между содержанием продуктов ПОЛ и активностью ферментов антиоксидантной системы в тканях и органах карпа одно- и двухлетнего возраста при различном уровне ионов селенита в воде; содержание продуктов ПОЛ и активность ферментов антиоксидантной системы в тканях и органах карпа одно- и двухлетнего возраста при различном уровне ионов сульфата в воде. Изучено интенсивность синтетических и энергетических процессов в тканях и органах двухлеток карпа при добавлении натрия сульфата к рациону, а также содержание липидов и их жирнокислотный состав в тканях и органах карпа.

В результате проведенных исследований впервые установлено, что повышение уровня селена в воде, путем внесения его в виде натрия селенита в количестве 0,1; 0,5 и 1,0 мг/л приводит к достоверному повышению содержания селена в жабрах, печени и скелетных мышцах двухлеток карпа. При концентрации ионов селенита в воде 5,0 мг/л его количество повышается также в крови. При этом у рыб однолетнего возраста достоверно дозозависимо уменшается содержание гидроперекисей липидов и ПСМ в жабрах, а у карпов двухлетнего возраста в жабрах и печени. Содержание продуктов ПОЛ в скелетных мышцах двухлеток карпа достоверно увеличивается. Внесение селенита в воду в количестве 0,1; 0,5 и 1,0 мг/л приводит к достоверному повышению в жабрах и печени карпа однолетнего и двухлетнего возраста активности глутатионпероксидазы и каталазы, а в скелетных мышцах активности супероксиддисмутазы. При содержании селена в воде в количестве 0,1; 0,5; 1,0 и 5,0 мг/л вызывает изменение содержания минеральных елементов в крови и тканях карпов: достоверное уменшение содержания Ca, Fe, Zn, Cd в крови; Na, K, Fe, Mn, Cd в жабрах; K, Ca, Fe, Zn, Cd в печени; K, Mn, Fe, Zn, Cd в скелетных мышцах. К увеличению содержания Na, K, Mn в крови и Na, Mn в печени.

Повышение уровня серы в воде путем внесения натрия сульфата в количестве 0,1; 0,5 и 1,0 мг/л вызывает достоверное дозозависимое уменшение содержания диеновых коньюгатов, гидроперекисей липидов, малонового диальдегида и ПСМ в жабрах, печени и скелетных мышцах карпа однолетнего и двухлетнего возраста, а также достоверное повышение активности глутатионпероксидазы и понижение активности каталазы и супероксиддисмутазы. Добавление к рациону двухлеток карпа натрия сульфата в количестве 0,5 % от сухой массы корма приводит к достоверному уменшению катаболизма цистина, достоверному повышению синтеза белков, фосфолипидов и снижению интенсивности синтеза триацилглицеролов в печени и скелетных мышцах in vitro.

Ключевые слова: карп, селен, сера, перекисное окисление липидов, антиоксидантные ферменты, возраст.

Stanislavchuk A. V. The condition of antioxidatic system in carp organism at the different content of selenium and sulphur in water and ration. - Manuscript.

Tesis for candidate's degree in biology in speciality 03.00.04 - biochemistry. Animal Biology Institute, UAAS, Lvіv, 2009

The dissertation is devoted to studying of influence of selenium and sulphur at increase of their level in water upon activity of antioxidatic system in different carp organs and tissues of one- and two-year-old age. The increase of the content of selenium in organs and tissues of two-year-old carps at increase of its level in water, the reduction of the content of the products of lipid peroxidation, and the increase of activity of glutathionperoxidase, catalase and superoxidedismutase in investigated organs and tissues of carps of one- and two-year-old age are established. Thus in organs and tissues of two-year-old carps the content of macro- and microelements changes at the increase of level of selenium in water.

The increase of the level of sulphur in water leads to reduction of the content of products of lipid peroxidation and medium albumen molecules, and the increase of activity of glutathionperoxidase and the decrease of activity of catalase and superoxidedismutase in organs and tissues of carps of one- and two-year-old age.

Feeding of two-year-old carps on sodium sulphate in the form of fodder additive leads to the reduction of catabolism [2-14C] of cystine in liver and skeletal muscles under in vitro condition, and increase of the synthesis of albumens in these organs.

Keywords: carp, selenium, sulphur, lipid peroxide oxidation, antioxidatic ferments, age.

Размещено на Allbest.ru