Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурные и функциональные белки клеток эритроидного ряда у свиней в постнатальный период онтогенеза и их изменения под влиянием кортизола
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия
Автореферат диссертации по теме "Структурные и функциональные белки клеток эритроидного ряда у свиней в постнатальный период онтогенеза и их изменения под влиянием кортизола"
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК , <-.<Л У'ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ ТВАРИН
БАЛЬКОВСЬКИЙ ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ
УДК 636.4: 591.3: 577.112:591.111.1:577.175.534
СТРУКТУРНІ ТА ФУНКЦІОНАЛЬНІ БІЛКИ КЛІТИН ЕРИТРОЇДНОГО РЯДУ У СВИНЕЙ В ПОСТНАТАЛЬНИЙ ПЕРІОД ОНТОГЕНЕЗУ І ЇХ ЗМІНИ ПІД ВПЛИВОМ КОРТИЗОЛУ
03.00.04 - біохімія
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук
Львів - 2000
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті землеробства і біології тварин УААН (м. Львів)
Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор, академік УААН
СНІТИНСЬКИЙ Володимир Васильович
Львівський державний аграрний університет, ректор
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор СОЛОГУБ Леонід Ілліч,
Інститут біології тварин УААН, завідувач лабораторією обміну речовин;
кандидат біологічних наук, доцент ГАЛЯС Віктор Людвікович
Львівська державна академія ветеринарної медицини ім. С. 3. Гжицького,
завідувач кафедри біохімії і біотехнології
Провідна установа: Харківський зооветеринарний інститут, кафедра біохімії, Міністерство агропромислового комплексу України.
Захист відбудеться “14" /МіИН£ 2000 р. о1А 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 ознайомитися у науковій бібліотеці Інституту біології тварин УААН.
Автореферат розісланий “<23” ~С£р^И-#.2000 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат ветеринарних наук
Віщур О. І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Перехід від пре- до постнатального розвитку у ссавців арактеризується функціональною перебудовою в ряді органів і систем, в тому числі в истемі гемопоезу, якій належить детермінуюча роль в постачанні кисню до тканин, авдяки своїй ролі в забезпеченні клітин киснем ця система є однією з найважливіших, ка забезпечує життєздатність організму протягом критичних періодів онтогенезу і ого адаптаційні можливості за умов дії різноманітних стресових чинників.
Зміни інтенсивності процесів проліферації та диференціації у клітинах емопоетичної тканини, які спостерігаються у свиней в ранньому періоді після ародження [Снітинський В.В. і сп., 1996; Антоняк Г.Л. і сп., 1999], супроводжуються мінами швидкості протікання окремих метаболічних реакцій [Гаврилов O.K. і tn., 985; Снітинський В.В. і сп., 1994; Антоняк Г.Л. і сп., 1998]. Проте адаптація етаболізму еритроїдних клітин, як і зміни в складі їх білків та регуляторні аспекти их процесів в ранньому періоді постнатального розвитку свиней на даний час ясовані недостатньо. Можна, однак, вважати, що порушення останніх може бути ричиною виникнення в організмі різних патологічних станів, зокрема гіпоксій і яемій [Ogawa М., 1993; Натан Д., 1994; Cook J., 1995], які є одними з найбільш оширених патологій у новонароджених тварин [Huch R., 1993]. Розвиток анемічного гану у поросят та висока смертність молодняку в ранньому періоді постнатального нтогенезу [Means R., 1992], зумовлена також певними онтогенетичними юбливостями кровотворення у свиней [Стародуб Н., 1987; Shimada А., 1991]. Тому яснево-транспортна функція крові поросят забезпечується в основному шляхом шостеричної регуляції структурно-функціональних властивостей гемоглобіну зганічними фосфатами, такими як 2,3-дифосфогліцерат [Benesch R., 1969], рівень творення якого в значній мірі детермінується рівнем метаболічних процесів в штроїдних клітинах [Бершадський В.І., 1996; Антоняк Г.Л. і сп., 1998]. Крім цього, ) механізмів, які впливають на зв’язування 2,3-дифосфогліцерату з гемоглобіном шежать процеси іонного транспорту та зв’язок останнього з структурними білками гмбран клітин [Shaklai N., 1976; Peruts M.F., 1980; Mohamed А.Н., 1986]. Проте юбливості енергетичного метаболізму, зміни як в транспортній і протеолітичній гстемах, так і в гетерогенній системі гемоглобіну, а також зміни основних білкових мпонентів мембран еритроїдних клітин під час постнатального періоду розвитку иней на даний час з’ясовані недостатньо.
Аналіз даних літератури та дослідження, проведені в нашій лабораторії ютягом останніх років дають підставу вважати, що адаптація новонароджених до юв зовнішнього середовища і становлення специфічних функцій їх тканин і органів проводжується змінами метаболізму в системі кровотворення та зміною концентрації рмонів у крові [Kattesh Н., 1990; Снітинський В.В., 1994; Антоняк Г.Л., 1998]. ірмональний статус в організмі новонароджених тварин, зокрема високий вміст
гормонів кори наднирників, що підтримується в плазмі протягом перших діб після народження [Снітинський В.В., 1994], в значній мірі впливають на характер еритропоезу та метаболізму в клітинах крові в постнатальному періоді розвитку [Апіопуак Н.Ь., Зпкупэку У.У., 1996]. У зв’язку з цим, актуальними є дослідження, які скеровані на з’ясування онтогенетичних особливостей змін білкового складу та характеру метаболізму в еритроїдних клітинах свиней під час раннього періоду постнатального онтогенезу та регуляції функціональних і структурних білків клітин еритроідного ряДУ-
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є фрагментом теми ІІА № 0196И010486, шифр 01.02. “Вивчити молекулярні механізми формування системи регуляції метаболізму, гемопоезу та імунної функції у свиней і великої рогатої худоби на ранніх етапах постнатального розвитку”, виконана в лабораторії ендокринної регуляції Інституту землеробства та біології тварин УААН.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи було з’ясувати морфо-функціональні механізми адаптації клітин червоної крові у свиней, включаючи зміни активності окремих ферментів енергетичного метаболізму та їх ізоферментні спектри, а також інтенсивність протікання транспортних і протеолітичних процесів в клітинах еритроідного ряду кісткового мозку та в еритроцитах периферійної крові поросят від народження до 10-добового віку. Крім цього, метою роботи було вивчити фракційний склад гемоглобіну і білковий склад мембран еритроїдних клітин в період раннього постнатального онтогенезу та з’ясувати роль кортизолу у регуляції окремих ланок обмінних процесів в клітинах вказаних популяцій.
Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:
- вивчити кількісні зміни інтегральних та периферійних білків плазматичних мембран еритроцитів в процесі старіння клітин та від народження поросят до 10-добового віку:
- дослідити зміни концентрації та фракційного складу гемоглобіну еритроїдних клітин поросят у постнатальному періоді онтогенезу;
- дослідити зміни енергетичного обміну в еритроїдних клітинах кісткового мозку та і еритроцитах свиней у віковому аспекті шляхом визначення активності ферментії гексокінази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, лактатдегідрогенази і малатдегідрогеназі та їх ізоферментних спектрів;
- вивчити зміни активності Ыа+, К+, Са2+ та М§2+-залежних АТРаз в еритроїдни: клітинах кісткового мозку та в мембранах еритроцитів протягом постнатальноп періоду онтогенезу;
- дослідити зміни активності нейтральних і кислих протеаз еритроїдних клітин порося' в періоді від народження до 10-добового віку;
- з’ясувати участь кортизолу у регуляції білкового складу еритроїдних клітин шляхоа вивчення впливу даного гормону на активність окремих ферментів енергетичноп
з
обміну та їх ізоферментних спектрів, активність АТРаз, нейтральних і кислих протеаз, фракційний склад гемоглобіну і білки плазматичних мембран еритроцитів;
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше дано електрофоретичну характеристику інтегральних білків (глікофорини, білки 3, 4.5) і периферійних білків (спектрини, анкирин, актин, міозин, білки 4.1, 4.2, 4.9) плазматичних мембран еритроцитів та з’ясовано характер змін гетерогенної системи гемоглобіну протягом раннього постнатального періоду онтогенезу у свиней. Досліджено інтенсивність окремих ланок катаболізму моносахаридів та стан транспортної і протеолітичної систем в клітинах еритроїдного ряду кісткового мозку і еритроцитах свиней в періоді від народження до 10-добового віку. Показано характер змін ряду структурних та функціональних білків еритроідних клітин свиней під впливом кортизолу.
Практичне значення одержаних результатів. Робота присвячена вивченню онтогенетичних особливостей перебігу метаболічних процесів в еритроідних клітинах кісткового мозку і еритроцитах периферійної крові і скерована на з’ясування біохімічних механізмів, які лежать в основі забезпечення життєздатності новонародженого організму і його адаптаційних можливостей в постнатальному періоді розвитку. Результати досліджень є теоретичною основою для розробки адаптогенних технологій та можуть бути використані при розробці антианемічних препаратів для ювонароджених поросят з метою підвищення збереження молодняка свиней та нтенсивності його росту протягом критичних періодів онтогенезу.
Особистий внесок здобувача. Підбір і опрацювання вітчизняної і зарубіжної іітератури по темі дисертаційної роботи виконані автором особисто, а також іідготовлено обгрунтування теми дисертації, розроблено методичні підходи до шрішення поставлених завдань, виконано експериментальну частину роботи, іроведено аналіз одержаних результатів та написання дисертаційної роботи.
Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися іа: міжнародній конференції “Біологічні основи живлення сільськогосподарських варин” (Львів, 1998), XV з’їзді українського фізіологічного товариства (Донецьк,
998), міжнародному симпозіумі “Біологічні механізми старіння” (Харків, 1998), гіжлабораторному засіданні Інституту землеробства і біології тварин УА АН (Львів,
999).
Публікації результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано
0 наукових робіт, включаючи 7 статей.
Структура та об'єм дисертації. Дисертаційна робота написана на 150 сторінках іашинописного тексту, містить 20 таблиць і складається із вступу, огляду літератури, писання матеріалів і методів досліджень, власних досліджень та їх обговорення, аключення, висновків і списку використаних джерел, який включає 345 джерел ітератури, серед яких - 260 іноземних авторів.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Експериментальна частина роботи виконана на ЗО поросятах віком від народження до 10 днів життя. Поросят отримали від свиноматок великої білої породи в спецгосподарствах Бучацького радгоспу-технікуму Тернопільської області та в дослідному господарстві “Оброшино” Пустомитівського району, Львівської області. Поросята утримувалися під свиноматками, годівля яких здійснювалася згідно деталізованих норм [Калашников А.П. и др., 1985].
При дослідженні впливу кортизолу на метаболізм в еритроїцних клітинах 7-добовим поросятам дослідної групи внутрішньом’язево вводили гідрокортизона ацетат в дозі 40 мг/кг маси тварин кожні 12 годин протягом 3-х діб. Поросятам контрольної групи замість розчину гормону вводили відповідний об’єм 0,9 % розчину NaCl.
Матеріалом для досліджень служили периферійна кров і гемопоетична тканина кісткового мозку свиней, які були отримані після народження та на 5- і 10-у доби життя. Кров отримували шляхом пункції передньої порожнистої вени. Кістковий мозок виділяли після декапітації та обезкровлення тварин. Фракціонування клітин кісткового мозку проводили в градієнті густини фікол-верографіну [Harrison F.L. et al., 1981], а фракціонування еритроцитів периферійної крові - в градієнті густини сахарози [Сизова И. и др., 1985]. Виділення плазматичних мембран еритроцитів проводили за методом Доджа (1963).
Активність гексокінази (КФ 2.7.1.1), лактатдегідрогенази (КФ 1.1.1.27), ппокозо-6-фосфатдегідрогенази (КФ 1.1.1.49), малатдегідрогенази (КФ 1.1.1.82) визначали спектрофотометрично з використанням поєднаних систем окиснення, або відновлення нікотинамідних коферментів [Астауров Б. Л., 1974]. Концентрацію гемоглобіну в гемолізатах визначали в ціанметформі при 540 нм.
Дослідження ізоферментних спектрів ферментів і гетерогенності гемоглобіну проводили методом електрофорезу в поліакриламідному гелі [Davis В.І., 1964]. Для виявлення зон ферментативної активності молекулярних форм ферментів на поліакриламідному гелі застосовували гістохімічні реакції, які базуються на взаємодії продуктів перетворення субстратів із специфічними реагентами. Для детекції ізоферменті! використовували високочутливий тетразоліевий метод [Markert С. L., 1959].
Солюбілізацію білків мембран еритроцитів здійснювали в системі з додецил-сульфатом натрію [Гааль Э., 1982]. Електрофорез проводили на вертикальнії) пластинках довжиною 12 см в 7,5%-му поліакриламідному гелі в присутності 0,1°/ ДДС-Na [Laemmli U.K., 1970]. Фарбування білків здійснювали 0,1% розчинои Coomassie R-250. Білкові фракції ідентифікували за допомогою маркерних білків : відомими молекулярними масами.
Процентний вміст білку кожної електрофоретичної фракції розраховували пі денситограмах. Сканування гелів проводили на мікроденситометрі АФ-1 з встановленні рефлекторним жовтим фільтром.
Активність нейтральних і кислих протеаз визначали за інтенсивністю утворення кислоторозчинних продуктів ферментативного гідролізу білкових субстратів - казеїну і гемоглобіну [ Kevin К. et al., 1988].
Активність АТРаз мембран еритроцитів та еритроїдних клітин кісткового мозку визначали за звільненням в інкубаційне середовище неорганічного фосфору при 37°С, кількість якого визначали за методом Фіске-Субароу (1925). Концентрацію білку в лізатах еритроїдних клітин визначали методом Лоурі і співавт. (1951). Отримані цифрові дані опрацьовували статистично [Лакин Г.Ф., 1980].
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Зміни aifrHBiiocri та ізофермеїггннх спектрів ферментів енергетичного обміну в клітинах еритрощного ряду у свиней. В живих організмах зміна інтенсивності ферментативних реакцій і їх напрямок у відповідь на зміни умов навколишнього :ередовища складає основу біохімічної адаптації. В свою чергу в метаболічній активності тканин і окремих клітин вирішальне значення відіграють біологічні каталізатори — ферменти. Оскільки більшість з ферментів представлені в організмі декількома зоферментами, які мають подібну субстратну специфічність, але відрізняються деякими :труктурними та фізико-хімічними властивостями, тому по ролі їх в організмі ірипускається, що протягом постнатального періоду онтогенезу відбуваються щференційовані зміни в активності окремих ізоформ. Присутність в клітині окремих іножинних форм ферментів поряд з іншими механізмами регуляції сприяє налагодженню іроцесів обміну речовин в клітині, швидкій адаптації організму до постійних змін іавколишнього середовища і забезпечує специфічність обміну, характерного для даної канини.
Виявлено, що для еритроїдних клітин кісткового мозку поросят характерна исока активність гексокінази, яка значно перевищує активність цього ферменту в літинах периферійної крові (табл. 1). Разом з тим встановлено, що каталітична активність аного ферменту як в еритроїдних клітинах, так і в еритроцитах достовірно зростає продовж перших 5-ти діб постнатального періоду онтогенезу.
Поряд із змінами загальної активності гексокінази нами були відмічені певні міни у відносних активностях окремих її ізоформ в ранньому періоді після народження. Іри електрофорезі лізатів еритроїдних клітин було виявлено чотири основні молекулярні юрми гексокінази ідентифіковані як ГК Іа, Ів, Іс та ГК III (див. табл. 1).
Слід відмітити, що в новонароджених поросят при відносно нижчій активності К III, проявлялася активність ГК IV (глюкокіназа), яка є активною лише при високих онцентраціях глюкози в клітині [Шурда Ґ.Г.,1978] та свідчить про високу проникність зитроїдних клітин для гексоз у тварин даного віку [Strauss R .G., 1978]. Проте у 10-добових зарин глюкокінази не було виявлено, що мабуть зв’язано із зниженням проникності пітинних мембран для глюкози протягом раннього періоду онтогенезу.
Відмічене зростання загальної активності гексокінази протягом досліджуваного періоду відбувається в основному за рахунок молекулярних форм ГК Іа та ГК III. Збільшення вмісту даних ізоформ найбільш ймовірно пов’язане з високим спорідненням їх до глюкози [Reyes А., 1984], що сприяє утилізації моносахариду при низькій проникності і низькому його вмісті в еритроідних клітинах тварин [Magnani М., 1983].
Таблиця І. Загальна активність (нмоль ИАВР+/хв/мг білку) і ізоферментний спектр гексокінази (%) в еритроідних клітинах кісткового мозку та еритроцитах поросят в ранній період після народження (М±т; п=5).
Вік тварин
Ізоферменти НЬвонароджені ' 5- добові 10-добові
Еритроїдні клітини кісткового мозку
Заг. активність 16,17 ±0,95 22,0 ±1,0** 20,5 ±1,3
ПС Іа 19,8 ± 1,30 25,3 ±1,84* 30Д ± 1,70*
ГКІв 28,9 ±1,72 26,8 ±1,65 23,5 ± 1,56
ГКІс 21,1 ± 134 203 ±1,42 193 ±132 _
ПСШ 17,7 ±1,19 21,4 ±1,57* 27,0 ±1,70*
ГК IV 12,5 ±0,92 6 Д ± 0,52*** -
Еритроцита
Заг. активність 332 ±0,17 4,42 ±0,22** 4,43 ±0,18
ГК Іа 23,0 ±1,54 29,0 ±1,83* 33,1 ± 1,89
ГКІв 16,2±],11 15,5 ±0,94 , 14,8 ±0,86
ГКІс 25,5 ± 1,64 24,2 ±1,71 23,3 ± 1,62
ГКІИ 18,9 ±1,42 24,5 ±1,68* 28,8 ±1,80
ГК JV 16,4 ±134 6,8 ±0,49*** -
Примітка: в цій і наступних таблицях *,**,***-вірогідність різниць у значеннях показників суміжних вікових груп тварин (*-р<0,05; **-р<0,01; ***-р<0,00! ).
Поряд з підвищенням активності гексокінази спостерігалося зростання активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроідних клітинах поросят в періоді віл народження по 5-у добу життя. При цьому з допомогою електрофоретичного розділення білків лізатів еритроідних клітин кісткового мозку і еритроцитів крові виявлено дві швидкі високоактивні фракції і одну повільну низькоактивну фракцію глюкозо-6-фосфатдедцро-генази (табл. 2).
Протягом 5-добового періоду після народження підвищення загально активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази відбувається за рахунок зростання активност першої фракції, що корелює, як уже відмічалося вище, із активацією гексокінази, яке спрямовує потік глюкозо-6-фосфату не тільки по гліколітичному, але й по пентозо
фосфатному шляху. Інтенсифікація цього процесу відповідно призводить до зростання рівня забезпечення клітин пентозами — пластичним матеріалом, необхідним для проліферативних процесів у клітинах гемопоетичної тканини та відновленими формами коферментів, впливаючи цим самим на стан системи антиоксидантного захисту клітин.
Таблиця 2. Загальна активність (нмоль МАОР*7хв/мг білку) і ізоферментний спектр глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (%) в еритроідних клітинах кісткового мозку та еритроцитах поросят в ранній період після народження (М±т; п=5).
Ізоферменти Вік тварин
Новонароджені 5- добові 10- добові
Еритроїдні клітини кісткового мозку
Заг. активність 37,7 ± 5,1 79,3 ± 6,2** 83,5 ± 5,8
І 37,5 ± 3,9 48,4 ± 4,1* 46,1 ± 4,6
II 41,3 ± 4,8 40,3 ± 4,3 41,6 ± 4,5
III 21,2 ± 2,2 11,3 ± 1,2** 12,3 ± 1,4
Еритроцити
Заг. активність 4,93 ± 0,29 9,84 ± 1,32** 10,08 ± 1,37
І 39,2 ± 3,2 49,3 ± 4,0* 48,4 ± 4,3
II 42,3 ± 4,1 39,5 ± 3,7 39,8 ± 3,5
III 18,5 ± 1,5 11,2+1,1** 11,8 ± 1,4
Поряд з відміченим зростанням активності початкових ферментів гліколізу і іентозофосфатного шунту відмічається достовірне зниження активності лактатдегідроге-іази - ферменту, який каталізує кінцеву стадію гліколітичного шляху (табл. 3). Результати іосліджень свідчать про те, що термінальна диференціація еритроідних клітин :упроводжується значними змінами ізоферментного складу лактатдегідрогенази. Так, в еритроідних клітинах кісткового мозку проявляється активність всіх 5 ізоферментів ЛДГ, еред яких ЛДГ1 є однією з домінуючих, відносна активність ЛДГ5 є найменшою, а ;ктивність ізоформ ЛДГЗ і ЛДГ4 є практично однаковою. Водночас в циркулюючих ритроцитах виявляється активність лише 4-х ізоформ ферменту, з яких основними є ІДП і ЛДГ2. Відносна активність ізоферменту ЛДГЗ є значно меншою, а активність юформи ЛДГ4 становить близько 3 % (див. табл. 3).
Враховуючи відносну активність ізоферментів, було проведено розрахунок місту субодиниць Н- і М- типу в молекулах ферменту. При цьому виявлено, що за 10 діб іісля народження в еритроідних клітинах тварин збільшується відносний вміст убодиниць Н-типу, які каталізують, в основному, зворотну лактатдегідрогеназну реакцію окиснення лактату з утворенням пірувату. Таке явище, ймовірно, зв’язано із зростанням гтенсивності окисних процесів в еритрокаріоцитах тварин при переході від пре- до
постнатального розвитку. Утворений піруват в подальшому підлягає окислювальному декарбоксилюванню та утилізується в циклі Кребса. Слід відмітити, що збільшення активності ізоферментів ЛДГ, в яких переважають Н-субодиниці спостерігається і в інших клітинах тварин після народження [Setchenska M.S., 1978].
Таблиця 3. Загальна активність (нмоль ІЧАОР+/хв/мг білку) і ізоферментний спектр ЛДГ (%) в еритроїдних клітинах кісткового мозку та еритроцитах поросят в ранній період після народження (М±т; п=5).
Ізофер- менти Склад субоди-ниць у тетрамерах Ізоферментний спектр (%)
Новонароджені 5- добові 10- добові
Еритроїдні клітини кісткового мозку
Заг. активність 210,0 ± 15,7 155,8 ± 8,0 158,0 ± 9,7**
ЛДГ 1 (HJ 19,8 ± 1,3 22,8 ± 1,2 25,7 ± 1,6*
ЛДГ 2 (Н,М,) 20,2 ± 2,0 22,6 ± 1,5 24,1 ± 2,3
ЛДГЗ (Н,м,) 22,4 ± 1,4 23,4 ± 1,1 23,6 ± 1,8
ЛДГ 4 (Н,М,) 22,8 ± 1,9 18,7 ± 1,3 16,6 ± 1,5*
ЛДГ 5 (МЛ 14,8 ± 0,7 12,5 ± 0,9 10,0 ± 1,1
Еритроцити
Заг. активність 102,5 ± 9,3 77,4 ± 6,7 79,2 ± 6,5*
ЛДГ 1 (Ю 40,6 ± 2,3 41,4 ± 2,0 43,3 ± 3,9
ЛДГ 2 (Н,м,) 41,9 ± 3,5 42,2 ± 1,9 42,5 ± 2,8
ЛДГЗ (Н,м,) 14,4 ± 1,6 14,7 ± 1,3 13,3 ± 1,1
ЛДГ 4 (Н,М,) 3,1 ± 0,9 1,7 ± 1,1 0,9 ± 0,1*
ЛДГ 5 (Ю - - -
Примітка: в цій таблиці *,**,-вірогідність різниць у значеннях показників між новонародженими та 10-добовими групами тварин (*-р<0,05; **-р<0,01).
Одночасно із підвищенням з віком відносної активності аеробних ізоферментів в еритроїдних клітинах 10-добових поросят спостерігається зменшення активності ізоферментів, у яких переважають субодиниці М-типу ЛДГ (Р<0,05). Можливо, за рахунок зниження кількості молекул ізоформ М4 ІН,М3чи пригнічення їх каталітичної активності, відбувається зменшення загальної активності лактатдегідрогенази, яке виявлене нами в еритрокаріоцитах тварин 10-добового віку.
В дослідженнях встановлено, що активність малатдегідрогенази в еритроїдних клітинах новонароджених поросят є низькою, проте під час неонатальної адаптації тварин
вона поступово зростає, досягаючи найвищого рівня на 10-у добу постнатального розвитку (табл. 4). Після електрофоретичного поділу в еритроідних клітинах кісткового мозку виявлено чотири ізоформи малатдегідрогенази: МДГ-1 іМДГ-2/м-МДГ/; МДҐ-3 і МДГ-4 /ц-МДГ/. Результати досліджень свідчать про те, що підвищення загальної активності малатдегідрогенази відбувається в основному за рахунок збільшення вмісту ізоферменту МДГ-3 (див. табл. 4).
Таблиця 4. Загальна активність (нмоль КАОР7хв/мг білку) і ізоферментний спектр малатдегідрогенази (%) в еритроідних клітинах кісткового мозку поросят (М±т; п=5).
Ізоферменти Вік тварин
Новонароджені 5- добові 10- добові
Заг. активність 2,26 ± 0,22 4,12 ± 0,24*** 5,17 ± 0,27*
МДГ1 14,5 ± 1,5 11,4 ± 1,3 11,0 ± 1,2
МДГ2 51,2 ± 4,8 52,5 ± 4,1 53,2 ± 4,7
МДГЗ 18,8 ± 1,3 23,5 ± 1,4* 25,1 ± 1,6
МДГ 4 15,5 ± 1,2 12,6 ± 1,3 10,7 ± 1,5
Таким чином, одержані дані вказують на те, що в постнатальному періоді онтогенезу як в еритроідних клітинах кісткового мозку, так і в зрілих еритроцитах поросят відбуваються адаптаційні зміни метаболічної активності, які в значній мірі скеровані на убезпечення функціональної активності зрілих клітин крові при переході тварин від пре-;о постнатального розвитку. Перебудова енергетичного метаболізму в еритрокаріоцитах еритроцитах полягає головним чином у зростанні інтенсивності початкових та зниженні сінцевих стадій гліколізу і активації окисних процесів, зокрема пентозофосфатного шляху жиснення глюкози та циклу трикарбонових кислот. Разом з тим, зміни енергетичного метаболізму супроводжуються значними змінами в ізоферментному спектрі досліджуваних ферментів.
Зміни транспортної та протеолітичної системи еритроідних клітин поросят іротягом постнатального періоду онтогенезу. Результати проведених досліджень вказують іа те, що постнатальний розвиток поросят супроводжується змінами активного ранспорту іонів проти градієнту концентрації через мембрани клітин (табл. 5). Зокрема, іротягом досліджуваного періоду спостерігалось підвищення АТРазної активності як в ритроїдних клітинах кісткового мозку, так і в мембранах еритроцитів периферійної крові.
Разом з тим, зріст активності ферментів транспорту іонів проти градієнту онцентрації через мембрани еритроцитів може сприятливо відобразитися на дихальній )ункци крові, оскільки відомо, що в еритроцитах при втраті К+ і накопиченні Ыа+
підвищується міцність зв’язку кисню з гемоглобіном, тобто знижується швидкість дисоціації оксигемоглобіну [Александрова А. В., 1977]. Підвищення активності натрій-калієвого насосу еритроцитів полегшує дисоціацію оксигемоглобіну.
Таблиця 5. АТРазна активність (мМ Р/мг білка/год) еритроїдних клітин кісткового мозку та еритроцитів поросят в ранній період після народження (М±т; п=5).
АТРази Вік тварин №+, К* Са2+ Загальна активність
Еритроїдні клітини кісткового мозку
Новонароджені 3,75 ± 0,27 1,17 ± 0,16 3,58 ± 0,24 8,50
5-добові 4,87 ± 0,31* 1,89 ± 0,20* 4,82 ± 0,38* 11,58
10-добові 5,11 ± 0,37 1,81 ± 0,12 4,93 ± 0,41 11,85
Еритроцити
Новонароджені 2,33 ± 0,32 0,92 ± 0,08 0,56 ± 0,05 3,81
5-добові 4,25 ± 0,55** 1,54 ± 0,19* 0,62 ± 0,06 6,41
10-добові 4,18 ± 0,43 1,62 ± 0,16 0,64 ± 0,06 6,44
Встановлено, що активність протеолітичних ферментів клітин системи гемопоезу зазнає змін у процесі постнатальної адаптації тварин. При цьому активність кислих протеаз у новонароджених поросят є порівняно низькою, проте під час подальшого періоду досліджень відбувається підвищення активності даних ферментів (Р<0,05), що зумовлює зростання ролі протеолітичних процесів у постнатальному періоді розвитку свиней. Слід відмітити, що на відміну від кислих протеаз, нейтральні протеази протягом постнатального періоду онтогенезу зберігають незначну тенденцію до зниження протеолітичної активності.
Зміни концентрації та фракційного складу гемоглобіну еритроїдних клітин поросят протягом постнатального періоду онтогенезу. Результати проведених досліджень вказують на те, що в ранньому періоді онтогенезу свиней відбуваються зміни концентрації гемоглобіну в еритроїдних клітинах кісткового мозку та еритроцитах периферійної крові (табл. 6). Зокрема, відмічається зниження концентрації гемоглобіну протягом перших діб постнатального життя та підвищення вмісту цього гемопротеїну в еритроїдних клітинах поросят у подальшому періоді досліджень (Р<0,05).
Поряд з відміченими змінами концентрації гемоглобіну, нами встановлені певні зміни фракційного складу даного гемопротеїну впродовж постнатального періоду онтогенезу поросят (див. табл. 6). Як свідчать результати досліджень, ранній неонатальний період супроводжується зростанням фракції НЬА0- основного компонента гемоглобіну,
який активно взаємодіє з органічними фосфатами [Репп.ч М. Р., 1982] та зниженням відносного вмісту мінорних фракцій (НЬА2і НЬА,) (Р<0,05).
Таблиця 6. Концентрація (гЛ/о) і процентне співвідношення фракцій гемоглобіну в еритроїдних клітинах кісткового мозку та еритроцитах поросят впродовж постнатального періоду онтогенезу (М±ш; п=5).
Фракції Вік тварин
Новонароджені 5-добові 10-добові
Еритроїдні клітини кісткового мозку
Концентрація 6,68 ± 0,59 5,21 ± 0,50* 6,84 ± 0,61*
А, 4,1 ± 0,3 3,9 ± 0,2 3,0 ± 0,3*
А, 78,5 ± 6,8 81,1 ± 5,9 86,5 ± 6,5
А, 17,4 ± 1,3 15,0 ± 1,2 10,5 ± 1,3*
Еритроцити
Концентрація 7,49 ± 0,68 6,32 ± 0,52 7,91 ± 0,63*
А, 3,4 ± 0,3 3,8 ± 0,4 2,6 ± 0,3*
Ап 78,2 ± 6,1 80,1 ± 6,2 85,0 ± 6,7
А, 18,4 ± 1,4 16,1 ± 1,3 12,4 ± 1,1*
Відмічені зміни в гетерогенності системи гемоглобіну можуть бути одним із важливих компенсаторних механізмів організму, які забезпечують більш повну киснево-транспортну функцію крові в даному періоді розвитку поросят, оскільки враховуючи високу швидкість росту тварин в цей період (зокрема, маса тіла зростає майже втричі на 10-ту добу після народження), можна вважати, що інтенсивність еритропоезу, як і концентрація гемоглобіну є недостатньою для адекватного забезпечення киснем периферійних тканин. Тому здатність цих клітин транспортувати кисень в значній мірі забезпечується шляхом зростання синтезу фракції НЬА0— основного компонента гемоглобіну, який активно взаємодіє з органічними фосфатами [Репиз М. Б., 1982] та зниженням кисневого споріднення НЬА0 за допомогою алостеричних регуляторів — 2,3-ОРЄ - специфічного продукту гліколізу, рівень утворення якого зростає впродовж постнатального періоду розвитку свиней [Бершадський В.І., 1996; Антоняк Г.Л., 1998].
Кількісні зміни інтегральних та периферійних білків плазматичних мембран еритроцитів в процесі старіння клітини та в постнатальному періоді онтогенезу поросят.
Мембрана і цитоскелет еритроцита є не тільки структурними, необхідними для підтримання форми, складовими частинами еритроцита, але й приймають активну участь в його метаболізмі. Тому цілком закономірним є те, що дефекти в структурі та властивостях взаємозв’язаних компонентів еритроцита — мембрани, цитоскелету,
гемоглобіну та гліколітичних ферментів—відображаються на загальному метаболічному стані клітини і її гомеостазі.
Солюбілізація мембран еритроцитів в системі ДДС-Иа дає змогу отримати суміш інтегральних та периферійних білків, які при електрофоретичному розділенні проявляються у вигляді 14 поліпептидних фракцій. Отримані дані (табл. 7) свідчать про те, що в процесі старіння еритроцита не відбувається виражених змін в складі білкових компонентів мембрани. Подібна стабільність білкової структури мембрани може служити суттєвим фактором достатньо тривалого функціонування еритроцита в кров’яному руслі, оскільки в позбавленій ядра клітині обновлення білкових компонентів неможливе.
Таблиця 7. Процентне співвідношення електрофоретичних фракцій білків плазматичних мембран молодих, зрілих та старих еритроцитів (М±ш; п=5).
№ фракції на електро-фореграмі Молекулярна маса (Да) білків Назва білку згідно номенклатури Молоді Зрілі Старі
1. 260 000 Спектрин а 7,6±0,83 7,7±0,84 7,9±0,90
2. 225 000 Спектрин Р 12,9±1,21 11,8±0,97 12,6±1,18
3. 215 000 Анкирин 5,0±0,74 5,0±0,90 5,8±0,62
4. 89 000 Білок 3 23,5±1,45 28,4±1,7* 30,8±1,63**
5. 78 000 Білок 4.1 6,0±0,54 7,0±0,47 7,0±0,51
6. 72 000 Білок 4.2 4,6±0,57 4,0±0,51 3,6±0,40
7. 66 000 Білок 4.5 4,8±0,44 4,0±0,29 3,4±0,37*
8. 62 000 Білок 4.9 2,3±0,31 2,6±0,28 2,4±0,39
9. 45 000 Актин 3,5±0,35 3,4±0,28 3,4±0,32
10. 35 000 ГАФД 7,3±0,75 6,5±0,59 5,8±0,64
11. 30 000 Міозин 9,8±0,94 9,0± 1,12 8,2±0,75
12. 24 000 Глікоф. А 4,6±0,32 3,7±0,29* 3,210,18**
13. 23 000 Глікоф. В 4,0±0,41 3,6±0,31 2,9±0,24*
14. 21 000 Глікоф. С 4,1±0,37 3,3±0,23 3,0±0,31*
Примітка: в цій таблиці *,**,-вірогідність відмінності у значеннях показників між різновіковими популяціями еритроцитів (*-р<0,05; **-р<0,01)
Разом з тим, в процесі старіння еритроцитів нами відмічені кількісні зміни, які стосуються деяких периферійних та інтегральних білків мембран. Одних з найбільш виражених змін протягом старіння клітини зазнає білок смуги 3, зростання якого у старих клітинах порівняно з молодими відбувалося на 31 %. Поряд із зростанням вищевказаної
білкової фракції, нами було відзначено достовірне зменшення вмісту мінорних білків — білку 4.5 (пришвидшує транспорт і пасивну дифузію глюкози в клітині) [Черницкий В. А., 1981] та ГАФД (гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа) на 29% та 21% відповідно, що можливо зв’язано із зниженням в процесі старіння клітини проникнення мембранної оболонки до гексоз та нижчим рівнем протікання гліколітичних реакцій. Разом з тим, відмічалося достовірне зменшення процентного вмісту глікофоринів А, В, С. Суттєве зниження глікофоринів може бути зумовлено втратою еритроцитами по мірі їх старіння сіалової кислоти, як одного з основних компонентів даних білків [СИазія 1992].
Крім змін білкових фракцій мембран різновікових популяцій еритроцитів, нами були виявлені зміни в електрофоретичних профілях білків нефракціонованих еритроцитів протягом 10-добового періоду онтогенезу. В даному випадку спостерігалася аналогічна тенденція до збільшення і зменшення тих самих поліпептидних фракцій, що і при старінні клітини, але в менш вираженій формі. Це може пояснюватись тим, що протягом 10-цобового періоду після народження відбувається виявлене в наших дослідженнях зростання в кров’яному руслі фракції “зрілих” еритроцитів, та зниження вмісту популяції “молодих" еритроцитів.
__________________________J м т
Елекірофореграми білків плазматичних мембран тя ізоформ ферментів еритроїдиих клітин після електрофоретичного розділення в поліакриламідному гелі.
Вплив кортизолу на зміни білкового складу еритроїдиих клітин поросят. Як свідчать зезультати проведених досліджень, тривале введення кортизолу спричиняє теребудову окремих ланок енергетичного метаболізму як в еритроїдних клітинах кісткового мозку, так і в еритроцитах крові поросят. Зокрема відмічається пригнічення гід впливом гормону інтенсивності початкової та кінцевої стадій гліколізу, як і першої реакції пентозофосфатного шунту, про що свідчить достовірне зниження каталітичних іктивностей гексокінази (Р<0,05), лактатдегідрогенази (Р<0,01), і глюкозо-6-
фосфатдегідрогенази (Р<0,001). На відміну від вищевказаних ферментів спостерігалося підвищення активності малатдегідрогенази (Р<0,01), що свідчить як про активацію під впливом гормону циклу Кребса, так і про різний вплив кортизолу на окремі ланки енергетичного метаболізму еритроїдних клітин.
Порядз відміченими змінами активностей досліджуваних ферментів під впливом гормону, спостерігалися певні зміни і в активностях окремих їх ізоформ. При цьому дія кортизолу також була не однозначною. В той час, коли введення гормону не викликало суттєвих змін в ізоферментних спектрах гексокінази і малатдегідрогенази, нами відмічалося зниження активності двох швидких фракцій глюкозо-6-фосфатдегідрогенази і вмісту субодиниць Н-типу ЛДГ(Р<0,05).
Разом з тим, пійія ін’єкцій гормону відбувалося зниження активності всїх АТРаз (Р<0,05), та активності кислих протеаз, в той час як активність нейтральних протеаз дещо зростала. Крім цього, при введенні гормону було виявлено певні зміни гетерогенної системи гемоглобіну, які полягали головним чином у зниженні вмісту фракції НЬА0 -головного компонента даного гемопротеїну та достовірному зростанні вмісту мінорних фракцій (НЬА2 і НЬА,) (Р<0,05), при відносно незмінній концентрації гемоглобіну. Відносно впливу кортизолу на електрофоретичний профіль фракцій білків плазматичних мембран еритроцитів, то тут спостерігалися незначні зміни процентних співвідношень даних поліпептидів. Найбільш виражених змін зазнавав білок смуги 4.5, вміст якого після ін’єкцій гормону достовірно знижувався.
Інгібуючий вплив кортизолу на інтенсивність окремих ланок метаболізму еритроїдних клітин значною мірою зумовлює пригнічення їх функціональної активності впродовж перших діб після народження поросят. Проте подальший період розвитку тварин, який супроводжується різким зниженням секреторної активності кори наднирників і, відповідно зниженням рівня концентрації кортизолу в крові [Антоняк Г. Л., 1998], очевидно зумовлює створення сприятливого гормонального фону як для підтримання стабільності еритроїдних клітин, так і для забезпечення більш повної киснево-транспортної функції крові в організмі поросят протягом постнатального періоду розвитку.
Таким чином, результати проведених досліджень свідчать про те, що пост-натальний період онтогенезу свиней супроводжується змінами в складі структурних і функціональних білків еритроїдних клітин, а тим самим і змінами в інтенсивності протікання окремих ланок метаболізму, забезпечуючи підвищення функціональної активності еритроїдних клітин кісткового мозку та еритроцитів периферійної крові. Крім цього, встановлена участь кортизолу у регуляції білкового складу еритроїдних клітин гемопоетичної тканини і крові тварин в постнатальному періоді розвитку.
ВИСНОВКИ
1. Впродовж постнатального періоду розвитку свиней в еритроїдних клітинах відбуваються зміни концентрації гемоглобіну та вмісту основної і мінорних фракцій даного гемопротеїну. Зростає функціональна активність транспортної і протеолітичної систем, а також відбуваються суттєві зміни в активностях та ізоферментних спектрах ферментів енергетичного обміну клітин еритроїдного ряду. Під впливом ін’єкцій кортизолу спостерігаються зміни у вмісті деяких структурних білків та в активності окремих функціональних білків еритроїдних клітин.
2. Протягом перших днів після народження в еритроїдних клітинах кісткового мозку та еритроцитах поросят відбувається зростання активності гексокінази за рахунок зростання вмісту її ізоформ Іа і III при різкойу зниженні активності глюкокінази. -
3. Впродовж 10-добового періоду після народження в еритроїдних клітинах поросят зростає активність глюкозо-6-фосфагдегідрогенази за рахунок зростання відносної активності першої фракції.
4. У ранній період постнатального розвитку в еритроїдних клітинах свиней відбувається пригнічення загальної активності лактатдегідрогенази за рахунок зниження вмісту ізоформ ЛДГ 4 і ЛДГ 5. В процесі термінальної диференціації еритроїдних клітин спостерігаються зміни ізоферментного спектру лактатдегідрогенази, які полягають у різкому зниженні вмісту ізоформи ЛДГ 5.
5. Під час постнатального періоду онтогенезу в еритроїдних клітинах кісткового мозку поросят підвищується активність малатдегідрогенази за рахунок зростання відносної активності МДГ 3.
5. У перші доби після народження в еритроїдних клітинах поросят знижується концентрація гемоглобіну, яка зростає протягом подальшого періоду розвитку при шиженні вмісту мінорних фракцій (НЬА, і НЬА,) даного гемопротеїну.
I. Ранній період після народження характеризується зростанням АТРазної активності :ритроїдних клітин та зростанням функціональної активності кислих протеаз.
3. В процесі старіння еритроцитів відбуваються зміни білкового складу мембран клітин, ш полягають у зростанні вмісту білку смуги 3 при зниженні вмісту поліпептиду 4.5 і 'лікофоринів.
). Під впливом ін’єкцій кортизолу в еритроїдних клітинах поросят спостерігається іниження активності гексокінази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази та лактатдегідрогенази три підвищенні активності малатдегідрогенази.
10. Після введення поросятам кортизолу знижується відносна активність швидких фракцій ■люкозо-6-фосфатдегідрогенази та вміст субодиниць Н-типу лактатдегідрогенази поряд
і відсутністю вираженого впливу гормону на зміни ізоферментних спектрів гексокінази і малатдегідрогенази.
II. Після ін’єкцій кортизолу відбувається зниження АТРазної активності та змінюється саталітична активність протеолітичних ферментів.
12. Під впливом ін’єкцій кортизолу в еритроїдних клітинах поросят спостерігається зростання вмісту мінорних фракцій гемоглобіну - НЬА, і НЬА2, та знижується вміст білку 4.5 і міозину еритроцитарних мембран.
СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Бальковський В. В., Антоняк Г. Л., Снітинський В. В. Кількісні зміни
інтегральних та периферійних білків плазматичних мембран еритроцитів у процесі старіння клітин і в постнатальному періоді онтогенезу свиней та під впливом ін’єкцій гідрокортизону// Збірник Львівського державного аграрного університету.-1999.- № 1 .С. 61-66. (Дисертант виконав експериментальну частину, статистичну обробку результатів та їх аналіз). *
2. Бальковський В. В., Антоняк Г. Л., Снітинський В. В., Кухта О. В. Зміни активності та ізоферментного спектру лактатдегідрогенази при диференціації еритроїдних клітин II Біологія тварин.- 1999.- Том 1, № 1,- С. 51-56. (Дисертант виконав експериментальну частину, статистичну обробку результатів та їх аналіз).
3. Бальковський В. В., Антоняк Г. Л., Снітинський В. В. Вплив гідрокортизону на концентрацію і фракційний склад гемоглобіну в еритроїдних клітинах свиней в ранньому постнатальному періоді // Збірник Львівського державного аграрного університету,- 1999,- № 1- С. 53-57. (Дисертант виконав експериментальну частину, статистичну обробку результатів та їх аналіз).
4. АнтонякГ.Л., Снітинський В.В., Бершадський В.І., Іскра Р.Я., Бальковський В.В., Кухта І.В. Характеристика окремих ланок метаболізму глюкози в клітинах кісткового мозку свиней в ранньому періоді постнатального розвитку // Наук.-техн. бюлетень Інституту фізіології і біохімії тварин,- 1997.- Вип 19 (1).- С. 16-19. (Дисертанту належить виконання експериментальних досліджень, статистична обробка та аналіз результатів).
5. Антоняк Г.Л., Снітинський В.В., Бершадський В.І., Іскра Р.Я., Бальковський
B.В. Зміни популяційного складу еритроїдних клітин кісткового мозку і крові свиней в неонатальний період розвитку // Наук.-техн. бюлетень Інституту фізіології і біохімії тварин,- 1996,- Вип18 (1).- С. 14-17. (Дисертанту належить виконання цитологічних досліджень, статистична та аналітична обробка одержаних результатів).
6. Антоняк Г. Л., Снітинський В. В., Данчук В. В., Бабич Н. О., Іскра Р. Я., Бальковський В. В., Кректун Б. В., Бучко О. М. Вплив екзогенних гормонів на функціональну активність ендокринних залоз поросят у неонатальному періоді онтогенезу // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету.- 1998.- Вип. 5, част. 1. -
C. 150-153. (Дисертант виконав частину експериментальних досліджень, провів статистичну обробку та аналіз результатів).
7. Снітинський В. В., Антоняк Г. Л., Іскра Р. Я., Бучко О. М., Кректун Б. В., Данчук В. В., Бальковський В. В. Видові особливості гормонального статусу великої
югатої худоби і свиней в період неонатальної адаптації // Фізіологічний журнал.- 1998.-Г. 44, № 3.- С. 239.
8. Антоняк Г. Л., Снітинський В. В., Іскра Р. Я., Бучко О. М., Бальковський В.В. Деякі показники метаболізму в лейкоцитах та клітинах кісткового мозку свиней в періоді іосгнатальної адаптації // Праці III міжнародного симпозіуму “Біологічні механізми ггаріння”.-Харків - 1998-С. 84.
9. Іскра Р. Я., Антоняк Г. Л., Бучко О. М., Бальковський В. В., Ігнатенко Ю. В., Снітинський В. В. Вплив мікроелементів на деякі ланки метаболізму в мієлоїдних клітинах гварин // Науковий вісник національного аграрного університету.- 1998,- № 12.- С. 112115 (Дисертант виконав експериментальну частину, статистичну обробку результатів та х аналіз).
10. Снітинський В. В., Антоняк Г. Л., Кректун Б. В., Іскра Р. Я., Бучко О. М., Зальковський В. В. Деякі аспекти мінерального живлення тварин у неонатальному періоді / Праці міжнародної конференції “Біологічні основи живлення сільськогосподарських гварин”.- Львів.- 1998.- С. 21.
Бальковський В. В. Структурні та функціональні білки клітин еритроїдного ряду / свиней в постнатальний період онтогенезу і їх зміни під впливом кортизолу,- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських іаук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія.- Інститут біології тварин УААН, Львів, 2000.
У дисертації представлені дані досліджень вікових змін структурних та функціональних білків еритроїдних клітин кісткового мозку та еритроцитів свиней в іосгнатальному періоді онтогенезу. Зокрема, встановлено, що впродовж 10-добового розвитку поросят відбуваються суттєві зміни в активностях та ізоферментних спектрах }юрментів енергетичного обміну, а також в транспорті іонів проти градієнту концентрації іерез мембрани клітин еритроїдного ряду. Крім цього, процес постнатальної адаптації гупроводжується зростанням інтенсивності синтезу ферментів протеолітичної системи і сонцентрації гемоглобіну поряд із зниженням вмісту мінорних фракцій даного 'емопротеїну. Відмічені зміни у вмісті основних білків плазматичних мембран еритроцитів ) процесі старіння клітини та в постнатальному періоді онтогенезу свиней.
Встановлено участь кортизолу у регуляції білкового складу еритроїдних клітин 'емопоетичної тканини і крові тварин в постнатальному періоді розвитку. Показано, що їведення гормону в високих дозах призводить до пригнічення активності ферментів їнергетичного метаболізму та до зміни їх ізоферментних спектрів, а також до зниження гранспортних процесів в клітинах. Крім цього, відбуваються зміни у фракційному складі 'емоглобіну і у вмісті основних білкових компонентів еритроцитарних мембран.
Ключові слова: свині, адаптація, еритрощні клітини, кортизол, енергетичний обмін, гранспортні процеси, гемоглобін, протеолітична система, білки еритроцитарних мембран.
Бальковский В. В. Структурные и функциональные белки клеток эритроидного ряда у свиней в постнатальный период онтогенеза и их изменения под влиянием кортизола. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.04- биохимия.- Институт биологии животных УААН, Львов, 2000.
В диссертации представлены данные исследований возрастных изменений структурных и функциональных белков эритроидных клеток костного мозга и эритроцитов свиней на протяжении постнатального периода развития. Установлено, что в периоде от рождения до 10-суточного возраста происходят существенные изменения активности и изоферментных спектров ферментов энергетического обмена. В частности, повышение активности гексокиназы осуществляется за счет повышения содержания молекулярных форм гексокиназы 1а и III при резком снижении активности глюкокиназы. Ранний период развития сопровождается также повышением активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы за счет относительной активности быстрой фракции данного фермента, а малатдегидрогеназы — за счет МДГЗ. При этом отмечалось снижение каталитической активности лактатдегидрогеназы — фермента, катализирующего заключительный этап гликолитического процесса, в основном за счет снижения содержания изоформ ЛДГ4 и ЛДГ5. Кроме этого, в процессе терминальной дифференциации эритроидных клеток происходят изменения изоферментного спектра лактатдегидрогеназы, которые состоят в резком снижении содержания изоформы ЛДГ5.
В процессе посгнатальной адаптации активизируется транспорт ионов через эритроцитарную мембрану, а также протеолитические процессы в клетках гемо-поэтической системы. Показано, что ранний период развития характеризируется повышением концентрации гемоглобина наряду с снижением минорных фракций данного гемопротеина. Установлены количественные изменения основных интегральных и периферических белков плазматических мембран эритроцитов в процессе старения клетки, и на протяжении от рождения до 10-суточного возраста свиней.
Установлено участие кортизола в регуляции белкового состава эритроидных клеток, концентрация которого достигает высокого уровня в плазме новорожденных свиней. После введения этого гормона в дозе 40 мг/кг массы животных на протяжении 3-х суток, происходит снижение активности ферментов гликолиза и пентозофосфатного шунта наряду с повышением активности малатдегидрогеназы, что также сопровождается изменениями изоферментных спектров данных ферментов. После инъекций кортизола животным угнетаются транспортные процессы и происходят изменения содержания фракций гемоглобина, а также процентное соотношение основных белковых компонентов эритроцитарных мембран. Таким образом, результаты исследований указывают на то, что высокий уровень кортизола в организме животных при рождении в значительной степени обусловливает низкую функциональную активность эритроидных клеток, но
дальнейший период развития, который сопровождается резким снижением секреторной активности коры надпочечников, способствует созданию благоприятного гормонального фона для обеспечения более полной кислородо-транспортной функции крови в организме животных на протяжении постнатального периода развития.
Ключевые слова: свиньи, адаптация, эритроидные клетки, кортизол, энергетический обмен, транспортные процессы, гемоглобин, протеолитическая система, белки эритроцитарных мембран.
Balkovsky V. V. The structural and functional proteins of pigs erythroid line cells and their changes under the cortisol influence during the postnatal ontogenesis.
Thesis for a scientific degreetif candidate of agriculture sciences by speciality 03.00.04 * • biochemistry.- Institute of animal biology UAAS, L’viv, 2000.
The dissertation contains the results of investigations of the age changes in structural and functional proteins of marrow erythroid cells and blood red cells of pigs in the postnatal ontogenesis. It was established that during 1 О-days development after birth of pigs the essential changes of activity and isoenzymic spectra of enzymes and in the velocity of ion transport igainst the concentration gradient through membranes of erythroid line cells. Besides that the process of postnatal adaptation is accompanied by the intensification of proteolytic enzymes iynthesis and by the increase of concentration the main hemoglobin fraction and by the decease of microfractions of the hemoprotein. Simultaneously the great changes of the main ntegral and peripheral proteins of red blood cells membranes of piglets during the neonatal jeriod were shown.
The cortisol participation in the regulation of protein composition in the erythroid :ells of hemopoethic tissue and blood of pigs during postnatal period of development was es-ablished. It was shown that high doses of hormone injection promote the decrease the activity )f energetic metabolism enzymes, change their isoenzymic spectra and the transport processes n the cell. The changes of contents in hemoglobin fractions and concentration of the main protein components in the membranes of red blood cells were established.
Key words: pig, adaptation, erythroid cells, cortisol, energy metabolism, transport processes, hemoglobin, protein of red blood cells membranes.
- Бальковский, Владимир Васильевич
- кандидата сельскохозяйственных наук
- Львов, 2000
- ВАК 03.00.04
- Особенности эритропоэза и метаболизма в эритроидных клетках свиней в неонатальном периоде
- Влияние кратковременных холодовых воздействий на состояние эритрона белых крыс на ранних этапах постнатального онтогенеза
- Обмен веществ и его регуляция у свиней на ранних стадиях постнатального развития
- Гормональный статус органов животных в постнатальном онтогенезе
- Белки ядер и хроматина клеток в возрастном развитии животных