Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Некоторые характеристики транспорта углеводородов в кишечнике рыб-бентофагов на примере леща и карпа

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Некоторые характеристики транспорта углеводородов в кишечнике рыб-бентофагов на примере леща и карпа"

.9 1'

'' АКАДЕМИЯ НАУК СССР

ИНСТИТУТ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ФИЗИОЛОГИИ И БИОХИМИИ им. И. М. СЕЧЕНОВА

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОВ В КИШЕЧНИКЕ РЫБ-БЕНТОФАГОВ НА ПРИМЕРЕ ЛЕЩА И КАРПА

Специальность: 03.00.13 — физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ГОЛОВАНОВА Ирина Леонидовна

Ленинград 1991

Работа выполнена в лаборатории ихтиологии Института биологии внутренних вод ни. И. Д. Папашша АН СССР.

Научные руководители:

академик ЛИ СССР Л. М. Угол ев,

доктор отологических наук, профессор А. Г. Поддубни а,

О ф и ц н а л I, к ы е о п п о н е п т ы:

доктор биологических наук, профессор М. II. М а с л о в а, доктор ветеринарных наук, профессор Г. Г, Щербаков

В е д у щ е е у ч р сждеи и с: Ленинградский Государственный Университет

Защита диссертации состоится « > в -/3 часов па зассдашш специализированного совета

/О 002. ев. 0{

при Институте эволюционной физиологии II биохимии им. II. М. Сеченова ЛИ СССР по адресу: 194223, Ленинград, пр. М. Тореза, д. 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова АН

СССР.

Автореферат разослал « <? » С^ЛьсаЛ^2991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Л. В. Зуева

s .

Sys^r^i, i - ОБЩАЯ ХШКГЕРИЗТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.Изучение процессов гидролиза и транспорта углеводов, играющих важную роль в энергетическом и пластическом обмене гетеротрофных организмов, относится к фундаментальной проблеме ассимиляции пищи в организме животных.

В настоящее время закономерности мембранного гидролиза и транспорта углеводов, а также сопряжения этих процессов у высших позвоночных животных охарактеризованы довольно подробно (обзоры: Уголев, 1963, 1967, 1972, 1977, 1985; Кушак, 1983; Озслс, 1984; Alpers, 1987; Hopfer, 1987; Membrane Э1сезИоа, 1989). У низших позвоночных животных, в том числе и у рыб, наиболее полно исследованы процессы пищеварения (обзоры: Кероог e-t al., 1975; Fänge, Grove, 1979; Сорвачев, 1982; Кузьмина, 1986), и значительно меньше известно о заключительных этапах энэотрофии (обзоры: Smith, 1983; Perraria, Ahearn, 1984; Щербина, 1984). При этом данные, касающиеся механизмов транспорта нутриентов в кишечнике разных видов рыб, довольно противоречивы: у целого ряда морских и пресноводных рыб отмечен активный транспорт углеводов ( Farmanfarmaian et al., 1972; Cartier et al., I98Ï; borenzo et al., 1987), y некоторых видов рыб он не обнаружен ( ïïaftalia, Kleinzeller, 1981; Рощина, 1981; Thompson .Kleinzeller , 1985; Неваленннй, 1987). Кроме того, в большинстве имеющихся работ изучалось всасывание свободных мономеров, преимущественно глюкозы, в то время как вопросы гидролиз-зависимого транспорта углеводов в кишечника рыб практически не исследовалиоь. Вместе с тем А.М.Уголевым еще в начале 60-х годов бала высказана гипотеза о возможности тесного взаимодействия гидролитических и транспортных процессов (Уголев, 1963,

1967, 1972, 1985), которая впоследствии была подтверждена в исследованиях на высших позвоночных животных.

Поскольку рыбы являются одной из наиболее древних, самой многочисленной в видовом отношении и разнообразной по экологии группой позвоночных животных, изучение особенностей транспорта нутриентов у них представляет значительный интерес для эволюционной, сравнительной и экологической физиологии.

Цель и задачи исследования. Работа посвящена исследованию всасывания углеводов в кишечнике леща Abramis ъгшпа (L.) и карпа Cyprinuo carpió ъ., а также влияния на этот процесс физиологического состояния организма и некоторых ингибиторов транспорта. Вии поставлены следатощие задачи:

1. Изучение особенностей морфологии кшечника леща и карпа.

2. Исследование транспорта свободных моносахаридов и моносахаридов, образующихся при гидролазе ди- и полисахаридов, в различных участках кишечника леща и карпа.

3. Изучение влияния кратковременного голодания на функциональную топографию транспорта углеводов в кишечнике карпа.

4. Исследование влияния аноксии и ряда ингибиторов транспорта (оуабаина, фтористого натрия а 2.4-динитрофенола) на транспорт глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа.

Научная новизна работы. Впервые установлено наличие четко выраженного проксиыо-дистального градиента всасывания глюкозы, галактозы и фруктозы, а также продуктов гидролиза сахарозы, мальтозы и крахмала в кишчяикэ леща-и карпа. У обоих видов рыб максимальный уровень транспорта указанных углеводов отмечен в проксимальном отделе кишечника (при расчете на массу участка кишки) и в дастальнок половине кишечника (при расчете на единицу массы ткани). Впервые показано, что при переходе от сытого состояния

к голодному происходит снижение уровня транспорта свободных моносахаридов и моносахаридов, образующихся при гидролизе дисаха-ридов, на всем протяжении кишечника карпа, а также смещение максимума транспорта этих веществ в дистальном направлении. Получены новые данные о влиянии аноксии и ингибиторов на транспорт глюкозы и галактозы в кишечнике рыб-бентофагов. При окси-генации транспорт гексоз в ткань кишки леща и карпа против градиента концентрации был отмечен при низкой (2.5 мМ) исходной концентрации субстрата, при более высокой (10 мМ) концентрации этот феномен отсутствовал. При аноксии уровень транспорта указанных моносахаридов снижался на 20-2а%. Фтористый натрий и 2.4-динитрофвн.ол повышали уровень транспорта глюкозы и галактозы как при аноксии, так и при оксигенации.

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные результаты свидетельствуют о существовании у рыб как общих о млекопитающими закономерностей транспорта углеводов, так и ряда особенностей, обусловленных эволюционным- положением, пойкило-термносгью и водным образом жизни. В частности для рыб, в отличие от высших позвоночных животных, характерна меньшая'интенсивность активного кислород-зависимого транспорта углеводов.и большая роль в этом процессе дистальных отделов кишки. Эти данные могут тлеть важное значение для понимания эволюции и адаптационных возможностей пищеварительной системы, а также для разработки основ управления трофологическими циклами. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы при изучении проблемы влияния аноксии и токсикантов на организм рыб. Последнее приобретает особую важность в связи с усиливающимся антропогенным воздействием на внутренние водоемы и необходимостью контроля за состоянием ихтиофауны.

- 6 - •

Структура и объем работы. Диссертация содержит 183 стр. машинописного текста. Ока включает введение, обзор литературы, описание материала и методов исследования, главу с изложением результатов экспериментальных исследований, общее заключение, выводы и список литературы. Работа иллюстрирована 13 рисунками и II таблицами. Список литературы включает работы 152 отечественных и 199 зарубежных авторов.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: 6-ой н 7-ой Всесоюзных конференциях по экологической физиологии и биохимии'рыб (Вильнюс, 1985; Ярославль, 1989); 9-ом и 10-ом Всесоюзных совещаниях по эволюционной физиологии, посвященных памяти акад. Л.А.Орбелли (Ленинград,. 1986, 1990); 3-ем и 4-ом Всесоюзных симпозиумах "Мембранное пищеварение и всасывание" (Юрмала, 1986), "Мембрана щеточной каймы" (Юрмала, 1990); 7-ой конференции молодых ученых биологов "Изучение, рациональное использование и охрана природных ресурсов" (Саласпило, 1987); 1-ом Всесоюзном симпозиуме по экологической биохимии рыб (Ростов, I9&7); 1-ой Всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии (Рига, 1988); 15-ой Всесоюзной конференции "Физиология пищеварения и всасывания" (Краснодар, 1990), а также на расширенных заседаниях лаборатории физиологии питания Института физиологии им. И.П.Павлова АН ССОР (ноябрь 1990) и лаборатории ихтиологии ИЕЕВ им.И.Д.Папашна АН ССОР (январь 1991).

Публикадщ. По теме диссертации опубликовано II работ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Работа выполнена в лабораторных условиях на 315 экз. леща Atoarais brama (,!..) Гйбинского водохранилища и 233 экз. прудового карпа Cypxinus carpió i. Леща, выловленного тралом или

неводом, выдерживали в течение нескольких дней (2-?) в аквариумах объемом 4 м с проточной, хорошо аэрируемой водой. Двухлеток карпа доставляли с экспериментально-прудовой базы "Суно-га" ИЕВВ АН СССР. В лабораторных условиях карпы были адаптированы к жизни и питанию в аквариумах с аэрируемой водой, кормление проводили богатым углеводами комбикормом I раз в сутки. Температура воды в аквариумах была 16-21°С.

Исследование транспорта углеводов в кишечнике рыб проводили в условиях № vitro методом прошитых полосок (Рощина,1981; Смирнова, 1981). Для изучения проксимо-дисгального градиента аккумуляции моносахаридов и продуктов гидролиза да- л полисахаридов всю юшку, предварительно промытую охлажденным до 4°С раствором Еингера дан холоднокровных животных, делили на 12' равных сегментов,, из которых готовили полоски длиной 2-4 см. В остальных опытах использовали участки кишечника, относительно однородные по способности аккумулировать определенные субстраты. Кишечные полоски прошивали с одного конца, другой конец соединяли с грузом, препятствующим всплытию препарата, и погружали в инкубационный раствор. '

В качестве субстратов использовали мономеры - глюкозу, галактозу и фруктозу (10 мМ), димеры - мальтозу (5 и 10 мМ) и сахарозу (10 мМ), а также полимер глюкозы - растворимый крахмал (1.8 г/л). В качестве ингибиторов использовали оуабаин (Ю-4М), 2.4-динитрофенол (ПГ4-Ю"

и фтористый натрий (4.5*10~^М). Препараты инкубировали в течение 60 мин при температуре 20°С в растворах исследуемых субстратов, насыщаемых кислородом или азотом. Об интенсивности трагопорга судили по уровню аккумуляции гексоз в тканевой жидкости кишечной стенки или мукозного слоя.

Для определения концентрации глюкозы использовали глюкозо-оксвдазннй метод В.К.Городецкого в модификации А.М.Уголева и Н.Н.Кезуитовой (1969), остальных гекооз - мышьяково-моли<Зденовый метод Н.Нельсона (Уголев, Кезуитова, 1969).

Полученные результаты обрабатывали статистически с применением критерия Стьюдента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Функциональная топография кишечника леща и карпа

Серия предварительных экспериментов была проведена нами о целью выяснения особенностей морфологии различных отделов кишечника- леща и карла, а также определения доли тканевой жидкости в общей массе ткани.

Еало установлено, что доля тканевой жидкости составляет 80+1.5% от влажной массы кишки у обоих видов рыб. Масса участков кишки, высота складок слизистой оболочки, а также отношение массы мукозного и мышечного слоев уменьшались в дистальном направлении. Эти данные хорошо согласуются с результата;® предыдущих работ, выполненных на млекопитающих (WilXiamaoa , 1978; Karasov( Diamond, 1983) и рыбах (sjankova, 1966; Кузьмина,1977; ReifeJ-,2ravill , 1979; Мс Lees, Moon , 1989). Кроме ТОГО, Нам удалось показать зависимость структурных изменений в кишечнике рыб от функционального состояния организма. Так, у леща в период интенсивного питания масса мукозного слоя составляла свыше 6О/» от массы всей кишечной стенки в первой половине кишечника, а в период зимнего голодания такое se соотношение наблюдалось . лишь в первой четверти кишки.

При исследовании транспортной активности в кишечнике обоих

Л--Г'

< уЧс;!

г—ц—'СУ'

>1

г л 6 в ю >2

ж \ / * V

1

•■-г \

4 >

г А 6 8 10 12

10

2 4 & 8 10 12

А

д

?5

2 <. 6 8 10 12

г •

г.5

/

г 4 6 8 10 12 " г I, 5 в 10 12 Рис. I. Проксимо-дистальный градиент аккумуляции углеводов

в ткани кишки леща (I) и карпа (II). Инкубации кишечных препаратов проводили при 20°С в течение 60 мин в 10 мМ растворах глюкозы (1), галактозы (2), фруктозы (3), мальтозы (4), сахарозы (5) и крахмала (6) (1.8 г/л), насыщенных кислородом. ( п =6-12). ■

По горизонтали - участки кишки; по вертикали - концентрация гексоз в тканевой жидкости кишки, мМ.

Б

3

I

- IG -

видов рыб выявлен четко выраженный проксимо-дистальныи града- j ент всасывания моносахаридов: глюкозы, галактозы и фруктозы, j а также продуктов гидролиза дисахаридов: мальтозы и сахарозы. При расчете на единицу кассы ткани (рис.1) максимум всасывания указанных углеводов был отмечен в 7-8-ом (для фруктозы в 12-ом) участках кишечника леща и карпа. При исследовании транспорта глюкозы, образующейся при гидролизе крахмала, максимум аккумуляции отмечен в 12-ом участке кишки карпа, значительных различий в уровне транспорта продуктов гидролиза крахмала по длине кишки леща не обнаружено. Обращает на себя внимание более высокий (приблизительно в 2 раза) уровень аккумуляции продуктов гидролиза крахмала в .кишечнике карпа по сравнению с лещом, что,по всей вероятности, обусловлено белее высоким уровнем активности карбогйдраз в кишечнике карпа (Кузьмина, 1986). Кроме того, у леща в отличие от- карпа уровень аккумуляция галактозы был в 1.5-2 раза выше по сравнению с таковым глюкозы и фруктозы на всем протяжении кишки, и наблюдался более резко выраженный градиент транспорта продуктов гидролиза сахарозы. Различия в интенсивности всасывания глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа могут быть обусловлены как видовыми особенностями транспорта (cordier, Maurice, i960; Di Benedetto, Farmanfarcaian , 1975; Garg, 1978), так И особенностями метаболизма этих веществ (обзоры: E3posito,I984; Hopfer, 1987).

Несмотря на то, что отношение массы мукозного и мышечного слоев снижалось на протяжении кишки леща, характер градиента аккумуляции глюкозы, продуктов гидролиза мальтозы, сахарозы и крахмала при расчете на единицу массы мукозного слоя (табл.1) существенно не отличался от вышеописанного (см. рис Л). Мак-

Таблица I

Проксимо-дисталышй градиент аккумуляции глюкозы, продуктов гидролиза мальтозы,' сахарозы и крахмала в'тканевой жидкости мукозного слоя кишки леща, мМ.

Субстрат I 2 Участки кишки 3 4 5 б

Глюкоза (п=б) 4.2*0.3 6.0*0.3 7.0*0.4 8.-0*0.5 7.9*0.9 6.4*0.4

(10 мМ)

Мальтоза ( п=б) 3.2*0.5 4.4*0.5х 4.2*0.9* е. 1*1.1 5.0*0.5* 4.4*0.6х

(5 мМ)

Сахароза (а =6) 0.4*0.1й 0.7-0.2х 2.0-0.7й 5.9±1.2 7.3*0.9 4.6*0.9

(20 мМ)

Крахмал (п=6) (1.8 г/л) 1.5*0.3* 2.5*0.5х 3.0*0.4* 4.2-0.5я 3.9*0.5х 2.4*0.4х

ж - Р<0.05 мезду уровнями аккумуляции свободной глюкозы и глюкозы, образующейся при гидролизе мальтозы, сахарозы и крахмала

симальиая аккумуляция указанных углеводов при обоих способах расчета отмечена во второй половине кишки.

При исследовании высших позвоночных животных было установлено, что продукты гидролиза олигомеров всасываются в тонкой кишке с той же шш даже большей скоростью, чем свободные мономеры (Уголев, 1967, 1972; Parsons, Priohard, 1971; Mathews, iayne, 1980). Эти данные хорошо согласуются с предположением о том, что деятельность гидролитических и транспортных систем может быть интегрирована в составе пищеварительно-транспорт-шх комплексов (обзоры: Уголев, 1963, 1972, 1985). Однако, в нашей работе показано, что свободная глюкоза аккумулируется в кишечных препаратах леща с большей (в 1.3-2.8 раза) скоростью, чем глюкоза, освобождающаяся в процессе гидролиза мальтозы и крахмала (табд.1). Эти результаты подтверждают данные, полученные ранее для леща, плотвы и щуки (Неваленннй, 1987) и могут свидетельствовать о меньшем развитии ферментагивно-транс-поргных комплексов, реализующих фермент-зависимый транспорт у рыб по сравнению с высшими позвоночными животными.

Поскольку диаметр кишки и масса слизистой оболочки кишечника леща и карпа уменьшаются в дистальном направлении,расчет уровня аккумуляции гексоз на г влажной массы ткани не дает полного представления о роли данного участка кишки во всасывании. В связи с этим была определена величина аккумуляции углеводов в различных участках кишечника леща и карпа с учетом массы исследованного участка. При данном способе расчета характер проксимо-дистального градиента аккумуляции Сахаров существенно отличался от описанного ранее. Так,у обоих видов рыб был отмечен понижающийся прокскмо-дистальный градиент аккумуляции свободных моносахаридов с максимумом в переднем

расширенном участке. Для моносахаридов, образующихся при гидролизе дисахаридов, установлено два максимума аккумуляции: один в I-2-ом, а другой в 8-ом участках кишки. При этом у карпа наибольший максимум наблюдался в первой половине кишки, у леща - во второй. Аккумуляция глюкозы, образующейся при гидролизе крахмала, равномерно снижалась в дистальном направлении у обоих видов рыб.

При исследовании влияния голодания в течение 48 ч (рис.2) на транспорт углеводов в кишечнике карпа наш установлено, что уровень транспорта глюкозы и галактозы, а также продуктов гидролиза мальтозы и сахарозы ниже на всем протяжении кишечника у голодных рыб, чем у сытых. При этом наиболее значительные изменения отмечены в проксимальных участках кишечника. Максимальные значения транспорта указанных углеводов у голодных рыб в 1.5-2 раза ниже, чем у сытых. Аналогичные изменения транспорта глюкозы и галактозы под влиянием голодания были отмечены ранее у крыс (Логинов, 1969; Бабкина, Смирнов., 1971; Волошенович и др., 1981), хомяков (Crane, Mandelstam, I960), мышей (Diamond, Karasov, 1984), черепах (Karasov et al., 1985). Таким образом, при голодании у-рыб, как и у многих позвоночных животных, происходит изменение уровня транспортной активности и характера ее распределения вдоль кишки.

Полученные данные в целом свидетельствуют о наличии адаптации транспорта углеводов в кишечнике леща и карла к положению участка кишки и функциональному состоянию организма. Эти адаптации реализуются как за счет изменения структуры кишечника, так и за счет изменения и перераслре~9лешш вдоль кишки ферментативных и транспортных активностей.

г<1&ею<г"г'|б8 10 12 Рис.2. Влияние голодания (48 ч) на аккумуляцию гекссз в ткани кишки карпа.

А - глюкоза (10 мМ), Б -галактоза (10 мМ), В - фруктоза (10 мМ), Г - мальтоза (10 мМ), Д - сахароза (10 мМ). I -голодные, 2 -сытые (п=4-9). По горизонтали - участки юшки; по вертикали - концентрация гексоз в тканевой жидкости кишки, мМ.

I

.Влияние ингибиторов на транспорт глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа

При исследовании влияния аноксии на транспорт гексоз в кишечнике леща и карпа было установлено, что замена кислорода в инкубационной среде на азот ведет к снижению аккумуляции глюкозы и галактозы на 20-25$ при 2.5 и 10 мМ концентрациях субстрата (табл.2). При низкой (2.5 мМ) исходной концентрации моносахаридов аккумуляция их в ткань происходила против градиента концентрации (исключение составляла аккумуляция глюкозы у леща), при высокой (10 мМ) - по градиенту концентрации (исключение составляла аккумуляция галактозы у карпа). Таким,образом, полученные результаты свидетельствуют о низком уровне активного кислород-зависимого транспорта углеводьв в кишечника рыб-бенто-

Таблица 2

Аккумуляция глюкозы и галактоза в тканевой жидкости му-козного слоя кишечника лепф и карпа в условиях оксигенации (О2) и аноксии (н 2). мМ

Субстрат

Лещ

Карп

Глюкоза 2.5 мМ 1.22*0.1 0.9*0.1 3.2*0.15 2.3±0.25

(а =6) (а =6) (п =11) (« =Ш

10 мМ 7.9*0.6 6.0±0.55 7.5*0.25 5.95*0.15

(п =6) <а=6) (а =8) (ч=8)

Галактоза 2.5 мМ 3.3*0.25 2.1*0.15 4.33*0.27 3.25*0.24

(а *П) (п =11) (п =4) (п =4)

10 мМ . 9.7*0.45 7,8*0.6 12.75±1.6 ' 9.94*1.3

(а =11) ' (а =И) (а =8) («О

О

О

гг

н

2

2

2

- 16 -

фагов, а таете о возможности транспорта этих веществ в ткань против градиента концентрации при низках концентрациях субстрата.

Для выявления Иа+-зависимого активного транспорта бшха исследована аккумуляция гексоз из их 2.5 мМ растворов в отсутствие ионов натрия и в присутствии оуабаина. При полной замене ионоз натрия в инкубационной среде на ионы калия аккумуляция галактозы в кшаечншш леща снижалась на 14 и 22$ в условиях оксигенавди и анокси, соответственно. Оуабаин (Ю-4 М) - ингибитор £Га+-К+-.ЛТФ-аз11 базолатералышх мембран энтероцитов -уменьшал транспорт глюкозы в кишечника мете на 135? (р < 0.05), галактозы - на 44?. В ряде кишечных препаратов леща в присутствии оуабаина отмечено снижение уровня аккумуляции глюкозы, не превышающее 31%. Таким образом, отмеченная в нашей и других работах (Наваленный,'1987; Кузьмина, Извекова, 1988) тенденция к снижению .транспорта глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа в присутствии оуабаина или в*отсутствие ионов натрия может свидетельствовать о существовании На ^-зависимого активного транспорта этих моносахаридов у исследованных рыб.

Кроме того, было исследовано влияние метаболических ядов: фтористого натрия, ингибирувдего процессы гликолиза, и 2.4-ди-нитрофенола, разобщающего процессы окислительного фосфорилнро-вания, на транспорт глюкозы и галактозы в кишечника леща и карпа. Установлено, что добавление в инкубационный раствор фторис-

о

того натрия (4.5-10 М) не вызывает изменений транспорта исследованных гексоз при их 10 мМ исходной концентрации (табл.3). При 2.5 мМ исходной концентрации этих моносахаридов в присутствии фторида натрия отмечено повышение уровня их аккумуляции в ткани киики, наиболее значительное в условиях аноксии. Так, при

Таблица 3

Влияние фторида натрия (4.5,Ю~3М) на аккумуляцию гексоз в тканевой жидкости слизистой оболочки кишечника леща и карпа в условиях оксигенации и аяоксии N2, мМ

Исходная Субстрат концентрация

Ос

02+МаР

1Т2+НаР

Карп

2.88*0.23 3.30^0.27 1.79±0.19 2.97±0.50*

( п =7) (п=7) ( п =7) ( п =7)

7.50±0.25 6.27^0.47 7.45±0.3Ь

(п=8 Г и =6) и=6)

4.08±0.49 3.65±0.55 5.64±0.38к

1а=4) (п=4) ( п =4)

I2.75-I.63 П.58±Г.25 12.23±1.22 Н.32±0.84

(п=8) (а =8) (п=7) ( п =7)

Глюкоза 2.5 мМ 10 мМ

Галактоза 2.5 Л 10 мМ

Глюкоза 2.5 мМ 10 мМ Галактоза 2.5 мМ. 10 мМ

7.70±0.38

(а=в) 3.59±0.47 (а =4)

Лещ

1Л7±0.13 2.33±0.2Э* 0.97±0.12 (а=5) (п=5) (и =5)

7.89*0.64 9.29±0.63 6.01±0.57 (п=б) (п=6) (п=6)

3.69*0.25 3.57±0.18 2.13*0.40 (п=6) (п=6) ( п=8)

10.50*0.50 11.50*0.72 9.13*0.45 (п=7) (п =7) (п =7)

1.85*0.23* ( п=5)

8.0310.77 ( п=6)

3.20*0.27* ( п=8)

9.97*0.80 (п =7)

36 - р <0.05

аноксии у карпа оно составило 66 п 55%, у леща - 92 и 51$ для глюкозы и галактозы соответственно. В условиях оксигонации отмечено лишь повышение транспорта глюкозы в кишечнике леща (на 104$, р<0.05). Возрастание уровня аккумуляции глюкозы в кишечнике рыб в присутствии фторида натрия может быть обусловлено как его ингибирующим влиянием на процессы гликолиза, так и стимулирующим влиянием на транспортные процессы.

2.4-динитрофенол, вызывающий практически полное подавление активного транспорта Сахаров у высших позвоночных животных (Mstthewa,Smyth , I9S0; Kinmich, 1970) и некоторых видов рыб (Huang, Rout, 1967; Cartier et al., 1979), В концентрации I0-4M не оказывал заметного влияния на транспорт глюкозы и галактозы в кишечнике леща. При 10 M концентрации 2.4-диннтрофенола происходило повышение уровня аккумуляции глюкозы в кишечнике леща из ее 2.5 мМ раствора в условиях орсигенащш (на 70$, р<0.05) В кишечнике карпа отмечено достоверное повышение уровня аккумуляции обеих тексоз в присутевии этого ве^ертва М), наиболее выраженное в условиях аноксии (для р. 5 г.:М глюкозы - на 43 и 90%, для 10 шМ - на 10 и 22% в условиях оксигенацри и аноксии,. соответственно). Уровень аккумуляции галат/гра^ ч присутствии 2.4-динитрофенола заметно повышался только в условиях нитрогенации (на 60% при 2.5 мМ исходной концентрации., р <0.05).

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что всасывание глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа осуществляется как при помощи активного кислород-зависимого, так и пассивного транспорта. При этом активный транспорт наиболее ярко выражен при низкой концентрации моносахаридов. Установлено стимулирующее влияние фторида натрия и 2.4-т*иш1трофенола на транспорт гэксоз, наиболее резко выраженное в условиях аноксии.

- Ib -

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты показали, что аккумуляция глюкозы и галактозы в ткани кишечника обоих видов рыб происходит против градиента концентрации при низкой (2.5 мМ) концентрации субстрата и, как правило, отсутствует при более высокой (10 мМ) концентрации. Это позволило нам выдвинуть гипотезу о существовании у рыб лишь одной системы активного транспорта моносахаридов, эффективно функционирующей при низких концентрациях этих веществ. Вместе с тем, у высших позвоночных животных (обзор: Нор-fer , 1987) установлено наличие двух транспортных систем: высокого сродства при низких концентрациях субстрата и низкого сродства при высоких концентрациях. Кроме того, в наших экспериментах уровень активного кислород- и натрий-зависимого транспорта углеводов был низким по сравнению с уровнем пассивного транспорта, в то время как у высших позвоночных животных доля последнего, как правило, не превышает 3-9$ (Метельский и др., 1983; Karasov et-al., 1985). Поскольку у рыб, являющихся пойки-лотермнши яивотными, концентрация углеводов в пище невелика и уровень обмена примерно в 10 раз ниже, чем у гомойотермных животных (Егорова И др., 1974; Karasov , Diamond , 1983; Karasov et al., 1985; Уголев и др., 1986 а), наличие одной транспортной системы, обладающей слабой активностью и эффективно функционирующей лишь при низкой концентрации субстратов, может отражать высокую адалтированность этой группы позвоночных животных к существованию в водной среде.

При исследовании транспорта углеводов в кишечнике рыб-бенто-фагов установлено существование проксимо-дистального градиента всасывания свободных моносахаридов и моносахаридов, образующихся в результате гидролиза мальтозы, сахарозы и крахмала. При

оценке транспорта углеводов на массу участка кишки выявлена особая роль проксимального (расширенного) участка кишечника, вносящего существенный вклад в этот процесс за счет большей массы слизистой. При оценке транспорта Сахаров на единицу массы кишки, напротив, обнаружена значительная рель дасгального участка кишечника, что может рассматриваться как адаптация к уменьшению относительной длины и диаметра кишки у рыб по сравнению с высшими позвоночными животными.

При анализе влияния голодания на транспортные процессы в кишечнике исследованных видов рыб показаны структурные и функциональные изменения (уменьшение отношения массы слизистого слоя к массе мышечного, снижение уровня транспортной ективнос-ти и изменение характера проксимо-дистального градиента всасывания углеводов), сходные с описанными для других позвоночных животных.

Важно от&ттмть, что у исследованных видов рыб не наблюдалось превышения гидролиз-зависимого транспорта слигошров над мономерным транспортом, что,по всей вероятности, может быть следствием более слабого развития пмцеварительно-транспортных . комплексов у рыб по' сравнению с высшими позвоночными животными.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что у рыб, наряду с общими для большинства позвоночных животных закономерностями транспорта углеводов, существует ряд особенностей, обусловленных их эволюционным положением и экологией.

ВЫВОДЫ

I. При исследовании in vitro транспорта углеводов в кишечнике леща и карпа показана аккумуляция г."юкозы и галактозы против градиента концентрации при 2.5 мМ концентрации субстратов.

- 21 - ■

При 10 мМ исходной концентрации этот феномен не обнаружен. В условиях аноксии уровень аккумуляции глюкозы и галактозы в кишечнике у обоих видов рыб снижался на 20-25$.

2. Установлено наличие проксимо-дисталышх градиентов аккумуляции свободных моносахаридов (глюкозы, галактозы и фруктозы), а также моносахаридов, образующихся при гидролизе мальтозы и сахарозы. Уровень аккумуляции глюкозы, образующейся при гидролизе крахмала, примерно одинаков во всех отделах кишечника леща и карпа.

3. При голодании в течение 48 час уровень аккумуляции глюкозы и галактозы, а такхе продуктов т^чдролиза мальтозы и сахарозы в кишечнике карпа достоверно снижался. Наиболее значительное снижение отмечено в проксимальных участках кишечника.

4. Обнаружена влияние ряда .ингибиторов на транспорт углеводов:

а) оуабаин (Г0~4М) вызывал снижение аккумуляции глюкозы и галактозы в кишечнике карпа, а также глюкозы в кишечнике леща;

б) фтористый натрий (4.5*10~^М) достоверно повышал в 1.5-2 раза аккумуляцию глюкозы и галактозы в кишечнике обоих видов рыб в условиях аноксии, а также аккумуляцию глюкозы в кишечнике леща в условиях оксигенации (р<0.05);

в) 2.4-динитрофенол (Ю-5М) вызывал повышение уровня аккумуляции глюкозы и галактозы в кишечнике карпа как при оксигенации, так и аноксии; у леща отмечено повышение аккумуляции глюкозы лишь в условиях оксигенации (р<0.05).

5. Полученные результаты свидетельствуют о том, что у рыб, наряду с общими для большинства гетеротрофных организмов закономерностями транспорта углеводов, существует ряд особенностей, обусловленных их экологией и эволюционным положением: низкий

уровень активного транспорта углеводов, значительная роль дис-тальшос отделов кишки во всасывании и меньшая зависимость транспортных процессов от присутствия кислорода по сравнению с высшими позвоночными животными.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Угсяев A.M., Кузьмина В.В., Голованова И.Л., Неваленный А.Н. Видовые и индивидуальные адаптации гидролитических и транспортных функций кишечника рыб// Тезисы 6-ой Всес. конф. по экся. физиологии-и биохишш рыб.-Вильнюс, 1985.-С.529.

2. Голованова И.Л. Интенсивность всасывания Сахаров в различных отделах кишеника Леща, Atraíais brama (L.) // Биол. внутр. вод: Информ. бвя.-Л., 1985.-й 66.-С.46-48.

3. Голованова И; Л. Интенсивность всасывания различных Сахаров в кишечнике двухлетних карпов// Биол. внутр. вод: Информ. бил.—Л., 1985.-С.50-54. • -

4. Уголев A.M. , Кузьмина Б.В.,'Голованова И.Л., Извекова Г.И. Пищеварительно-транспортныв процессы у рыб и их особенности// Тезисы сообщ. 9-го Всес. совещ. по эволюц. физиол,-Л., 198.6.-

С.287-288.

5. Кузьмина В.В., Голованова И.Л., Извекова Г.И. Особенности транспорта углеводов в кишечнике рыб// Тезисы докл. 3-го Всес. симпоз. "Мембранное пищеварение и всасывание".-Юрмала, 1986,-С. 72-74.

6. Кузьмина В.В., Голованова И.Л., Извекова Г.И. Влияние различных факторов на процесс всасывания глюкозы в кишечнике рыб//Биол. внутр. вод: Информ. бкш.-Л., 1987.-1,° 76.-С.41-44.

7. Голованова И.Л. Механизмы всасывания глюкозы и галактозы в кишечнике леща и карпа// Биол. внутр. вод: Информ. бюл.-

Л., 1988.-J6 79.-С. 67-71.

8. Голованова И.Л. Влияние фтористого натрия и 2.4-динитро-фенола на процессы всасывания углеводов в кишечнике рыб// Тезисы докл. 2-оЙ Всео. конф. по рыбохоз. токсикологии.-Рига, I988.-C.9&-97.

9. Уголев A.M., Кузьмина В.В., Рощина Г.М., Смирнова Л.Ф., Голованова И.Л., Груздков A.A. Характеристика мембранного гидролиза и транспорта у рыб// Известия АН СССР (серия биол.). -1989, № 3.-С.34Г-349.

10. Голованова И.Д. Структурно-функциональная топография всасывания углеводов в кишечнике-- рыб// Теаисы докл. 15-ой Воес. конф. "Физиология пищеварения и всасывания".-Краонодар, 1990,-С.71-72.

11. Голованова И.Л. Особенности транспортных процессов в кишечнике пресноводных костистых рыб// Tesncu оообщ. 10-го совещ. по эволюционной физиологии.-Л., 1990.-С.281-282.

<0cwr¿---