Размещено на http: //www. allbest. ru/

8

Активность антиоксидантных ферментов у песцов под влиянием голодания

В.А. Илюха, Л.Б. Узенбаева, Б.М. Дамгаард

Аннотация

Изучали влияние кратковременного голодания и последующего восстановительного кормления на активность супероксиддисмутазы и каталазы в различных органах и тканях песцов в условиях содержания на ферме.

Summary

ACTIVITY OF ANTIOXIDANT ENZYMES IN POLAR FOX UNDER THE INFLUENCE OF HUNGER

V.A. Ilyukha, L.B. Uzenbaeva, B.M. Damgaard

The authors studied the influence of short-time hunger and following rehabilitation feeding on activity of superoxid dismutase and catalase in different organs and tissues of polar fox at the conditions of farm keeping. It was shown, that short-time hunger in polar fox influences on activity of superoxid dismutase and catalase, which return to initial level in tissues of most of organs after rehabilitation feeding during 6 days. The character of changes in activities of these enzymes during adaptation to feed deprivation determines by metabolism features of tissues and organs and depends on physiological state of animals.

Основная часть

Как известно, пушные звери в природе достаточно часто испытывают дефицит пищи (1-3). При разведении в неволе условия кормления наряду с болезнями и гиподинамией приобретают особую роль и входят в число основных факторов, оказывающих влияние как на плодовитость, так и на интенсивность роста и развития животных. При анализе последствий голодания пушных зверей некоторые авторы отмечают положительный эффект, но чаще всего уделяют внимание изменению хозяйственно полезных признаков (1). Однако такой подход не дает полного представления о характере приспособительных реакций при отсутствии корма у хищных млекопитающих. Поскольку прекращение поступления питательных веществ с кормом или снижение количества потребляемой пищи оказывают влияние на обмен веществ, продолжительность периода голодания следует устанавливать на основании физиолого-биохимических исследований. При этом особо важное значение имеет оценка активности антиоксидантных ферментов, так как показано, что голодание сопровождается значительными изменениями процессов перекисного окисления липидов (4, 5).

Песцы в отличие от других животных обладают значительными жировыми запасами. В природных условиях в конце осени и в зимний период потребление пищи снижается, продолжительность выживаемости песцов средней упитанности при голодании составляет от 19 до 50 сут (1-3). При прекращении поступления питательных веществ с кормом основным источником энергии для песцов, как и других млекопитающих, является жир (6). Субстратно-энергетическая недостаточность инициирует процессы липолиза, в которые вовлекаются различные органы и ткани соответственно имеющимся в них жировым запасам и выполняемым в организме функциям (2). Влияние полного отсутствия корма на активность ферментов антиоксидантной системы изучено в основном на грызунах (4, 5).

В связи с этим целью нашей работы была оценка активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы при адаптации песцов, разводимых в неволе, к кратковременному голоданию.

Методика. Объектом исследования служили самки и самцы песцов (n = 20) в возрасте 7 мес, распределенные по принципу аналогов на две группы -- контроль и опыт. Животных в опыте подвергали голоданию в течение 4 сут при полном отсутствии корма и неограниченном потреблении воды. Сразу после окончания пищевой разгрузки и через 6 сут (период восстановительного кормления) у животных (n = 5) отбирали образцы тканей различных органов (сердце, легкие, печень, почки, селезенка, скелетная мышца), которые замораживали и хранили при -25 оС. Гомогенаты тканей готовили в 0,05 М фосфатном буфере (рН 7,0). После центрифугирования в течение 15 мин при 6000 g в супернатантах определяли содержание белка по Лоури (7), используя в качестве стандарта бычий сывороточный альбумин; активность СОД и каталазы оценивали соответственно по модифицированной адренохромной методике (8) и спектрофотометрически по количеству разложившейся перекиси водорода (9). Активность ферментов рассчитывали на 1 г сырой ткани и 1 мг белка. Для характеристики физиологического состояния животных определяли количество лейкоцитов и анализировали лейкоцитарную формулу крови. Статистическую обработку данных проводили общепринятыми методами при использовании непараметрических критериев (10).

Результаты. После голодания в течение 4 сут достоверное снижение активности СОД по отношению к контролю выявлено только в тканях печени и легких, удельной активности фермента -- в тканях легких и селезенки (табл. 1). Существенное повышение активности каталазы наблюдалось в тканях селезенки и скелетных мышцах, снижение активности и удельной активности фермента -- соответственно в тканях печени и печени и легких.

Нами показано, что голодание не оказывает необратимого влияния на активность антиоксидантных ферментов, так как песцы хорошо приспособлены к сезонным изменениям кормовой базы, а также температурного, светового и других факторов. При переходе к обычным рационам уже через 6 сут отмечено повышение интенсивности анаболических процессов и активности СОД в тканях всех органов, кроме почек и скелетной мускулатуры. Однако наиболее существенно активность этого фермента возрастала в печени. Активность каталазы восстанавливалась до исходных значений в тканях печени и скелетной мышце.

Следует отметить, что при голодании и восстановительном кормлении соотношение СОД/каталаза в тканях печени, почек, сердца и скелетной мышце оставалось неизменным (см. табл. 1). Это свидетельствует о важном значении регуляции активности ферментов при адаптации к пищевой недостаточности.

Изменение активности СОД и каталазы в тканях большинства органов вполне можно объяснить с точки зрения особенностей метаболизма. По нашим данным, снижение активности ферментов (в том числе и удельной) в тканях печени, легких и селезенки отражает ослабление общего базального метаболизма и снижение потребления кислорода при голодании, что характерно для всех млекопитающих.

Вместе с тем стабильная активность антиоксидантных ферментов в тканях сердечной мышцы и почек песцов, по-видимому, обусловлена тем, что энергетические потребности организма на первых этапах голодания в значительной степени обеспечиваются за счет мобилизации углеводных и жировых запасов в других органах. Показано, что у крыс при 2-4-суточном голодании через 2 сут активность глутатионпероксидазы в печени снижается на 18 %, тогда как всех остальных антиоксидантных ферментов -- возрастает или остается неизменной (4).

В скелетной мышце активность СОД снижалась, а каталазы -- достоверно возрастала. Необходимым условием для достижения наблюдаемого соотношения СОД/каталаза могут быть различные способы генерации перекиси водорода, в частности дисмутация супероксида при участии СОД и реакции, катализируемые оксидазами (11). Различия по активности ферментов в тканях сердца и скелетной мышце могут быть обусловлены особенностями обмена. Сердечная мышца более интенсивно работает, обеспечивается кислородом, поэтому активность каталазы и СОД в ней выше, чем в скелетной. Содержание белка достоверно уменьшалось в тканях сердца после голодания и увеличивалось в тканях легких после восстановительного кормления (см. табл. 1).

1. Активность антиоксидантных ферментов и содержание белка в различных органах и тканях песцов под влиянием кратковременного голодания и восстановительного кормления

У млекопитающих других видов обнаружены аналогичные сдвиги по активности ферментов, хотя оценить их трудно из-за видовой специфики животных, а также различной продолжительности сроков голодания. Концентрация глюкозы в крови песцов, голодавших в течение 24 ч, остается стабильной (134 мг/100 мл) вследствие ограничения ее потребления, тогда как у норок, отличающихся от пушных зверей других видов устойчивостью к голоданию, через 48 ч снижается (1, 12).

Основным субстратом окисления в период голодания являются жиры, использование которых дает более 90 % энергии, метаболизм углеводов составляет лишь незначительную часть (6). Флуктуация жировых запасов животных обусловливает значительные колебания по живой массе в этот период (6). Нами показано, что при полном отсутствии корма живая масса самцов и самок песцов снижалась соответственно на 320 и 140 г, в то время как в контроле повышалась на 267 и 314 г (P < 0,01), что согласуется с данными других авторов. Так, длительное голодание песцов (10 сут) приводит к потере 1,0-1,2 % живой массы ежесуточно при стабильном метаболизме и температуре тела (13).

Снижение массы тела и смена субстратов окисления обычно сопровождаются изменением теплопродукции. У отловленных в природных условиях обитания песцов после голодания в течение 11 сут теплопродукция уменьшается с 305 до 275 кДж/кг0,75, у разводимых на ферме -- с 555 до 435 кДж/кг0,75 через 1 сут и до 375 кДж/кг0,75 -- через 7 сут голодания (2, 6).

Для оценки характера адаптивной реакции, возникающей в ответ на действие различных по силе раздражителей, было предложено использовать показатели морфологического состава крови, основным из которых является относительное содержание лимфоцитов, закономерно изменяющееся на разных этапах адаптационного процесса, причем лимфопения отчетливо проявляется при стрессах (14).

По данным Заболотских, увеличение срока голодания песцов до 27 сут не оказывает влияния на содержание в крови животных отдельных групп лейкоцитов, что наряду с другими факторами рассматривается как основа резистентности при адаптации к условиям длительной алиментарной недостаточности (1). По нашим данным, показатели крови в целом оставались в пределах нормы, а относительное количество лимфоцитов и нейтрофилов соответственно снижалось и повышалось (табл. 2).

2. Лейкоцитарная формула крови песцов под влиянием кратковременного голодания

Важно отметить, что у песцов при 4-суточном голодании не наблюдалось чрезмерного снижения количества лимфоцитов и эозинофилов, а также эозинопении, что характерно при стрессе, а, наоборот, намечалась тенденция к повышению количества эозинофилов.

Выводы

Таким образом, кратковременное голодание песцов оказывает влияние на активность супероксиддисмутазы и каталазы, которая в тканях большинства органов возвращается к исходному уровню после восстановительного кормления в течение 6 сут. Характер изменений активности этих ферментов в процессе приспособления к пищевой депривации определяется особенностями метаболизма тканей и органов и зависит от физиологического состояния животных.

песец антиоксидантный голодание ферма

Литература

Заболотских Ю.С. Научные основы и практика пищевых разгрузок в пушном звероводстве. Автореф. докт. дис. М., 2000.

Fuglei E., Aanestad M., Berg J.P. Hormones and metabolites of arctic foxes (Alopex lagopus) in response to seasonal variations, starvation and re-feeding. Comp. Biochem. Physiol., 2000, 126A, 2: 287-294.

Prestrud P., Nilssen K. Fat deposition and seasonal variation in body composition of arctic foxes in Svalbard. J. Wildl. Manage., 1992, 56, 2: 221-223.

Jung K., Henke W. Effect of starvation on antioxidant enzymes and respiratory mitochondrial functions in kidney and liver from rats. J. Clin. Biochem. Nutrit., 1997, 22, 3: 163-169.

Lammi - Keefe C.J., Swan P.B., Hegarty P.V. Effect of level of dietary protein and total or partial starvation on catalase and superoxide dismutase activity in cardiac and skeletal muscles in young rats. J. Nutr., 1984, 114, 12: 2235-2240.

Tauson A.-H., Chwalibog A., Alstrom O. Substrate oxidation in male blue foxes (Alopex lagopus) during feeding, fasting and realimentation. Proceeding from NJF-seminar № 331. Snekkersten, Denmark, 2001: 7.

Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Farr A.L. e.a. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193, 1: 265-275.

Misra H.H., Fridovich I. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase. J. Biol. Chem., 1972, 247: 3170-3175.

Bears R.F., Sizes I.N. A spectral method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. J. Biol. Chem., 1952, 195, 1: 133-140.

Зайцев Г.Н. Математический анализ биологических данных. М., 1991.

Fridovich I. Fundamental aspects of reactive oxygen species, or what's the matter with oxygen? Ann. N.Y. Acad. Sci., 1999, 893: 13-18.

Petersen I.M., Sand O., GroveSorensen P. Effect of starvation on the activities of key enzymes of the glycolysis and gluconeogenesis in liver of mink. Proceiding of NJF-seminarium (4-6 October 1995), 1995: 6.

Сегаль А.Н., Попович Т.В., Вайн - Риб М.А. Некоторые эколого-физиологические характеристики песца (Alopex lagopus). Зоол. журн., 1976, 55, 5: 741-754.

Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Уколова М.А. Адаптационные реакции и резистентность организма. Ростов-на-Дону, 1990.

Размещено на Allbest.ru