Адаптационные реакции эритроцитов и полиморфноядерных лейкоцитов Cyprinus carpio на действие температурного фактора

Анализ результатов адгезии и модуля Юнга, характеризующие адгезионные свойства плазмалеммы красных и белых клеток сазана. Исследование показателей, определяющих упруго-эластические свойства гемоцитов данного вида рыб в зависимости от температуры.

Рубрика Биология и естествознание
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 25.03.2018
Размер файла 238,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Проблема влияния температурного фактора на организм рыб является достаточно хорошо изученной [1], [2], [4], [5], [9], [10]. Однако остаются не исследованными ключевые механизмы адаптационных реакций гемоцитов у представителей надкласса Рыбы на действие холодовой и тепловой нагрузки. Так, требуют исследований реактивность физиологических параметров плазматической мембраны, тесно связанная с геометрическими показателями и физическими свойствами гемоцитов рыб, изменяющаяся при действии различных температур.

Целью данной работы было изучение адаптационных реакций плазмалеммы эритроцитов и полиморфноядерных лейкоцитов Cyprinus carpio на действие температурного фактора.

В качестве объектов изучения использовали эритроциты и полиморфноядерные лейкоциты (ПМЯЛ) периферической крови сазана, взятой из хвостовой вены. В качестве антикоагулянта применяли гепарин в отношении 10 ед. на 1 мл крови. После добавления гепарина проводили центрифугирование крови продолжительностью 10 мин. и относительной силе центрифугирования 400g. Суспензии эритроцитов и лейкоцитов разбавляли изотоническим раствором NaCl, концентрация которого составляла 0.6% [3]. Инкубация гемоцитов была проведена в условиях комнатной (20С), пониженной (5С) и повышенной (40С) температур (тоС). Продолжительность инкубации для каждой пробоподготовки составляла 2 часа. Температуру 20С рассматривали как контрольную, т.к. в условиях умеренного климата данная температура оптимально приемлема для жизнедеятельности изучаемого вида рыб. Температуры 5оС и 40оС для инкубации эритроцитов и лейкоцитов сазана были выбраны в соответствии с верхней и нижней границами жизнедеятельности Cyprinus carpio [2], [6]. Данные температуры рассматривали как холодовую (5С) и тепловую (40С) нагрузки. После инкубации клеток были сделаны мазки крови.

На полученных мазках методом атомно-силовой микроскопии было исследовано по 20-25 клеток из каждой серии пробоподготовки. Для получения сканов был использован атомно-силовой микроскоп ИНТЕГРА Вита с программным обеспечением NT MDT SPM Software - Nova 1.0.26. Морфометрические параметры клеток исследованы в режиме полуконтактного сканирования [8], упруго-эластические и адгезионные свойства плазмалеммы ? в режиме контактного сканирования, частота развертки составляла 0,6-0,8 Hz. Для сканирования был использован кантилевер серии NSG03 с жесткостью 1,4 Н/м и радиусом закругления 10 нм [9]. На полученных сканах измеряли большой (D, мкм) и малый (d, мкм) диаметры клеток, рассчитывали их площади поверхности (S, мкм2) и объем (V, мкм 3). Показатели, характеризующие упругость плазмалеммы и способность клеток к адгезии, получали в режиме атомно-силовой спектроскопии при наложении нагрузки в 10 локальных участках клеточной поверхности. Полученные «силовые кривые» обрабатывали с помощью программы «Еf3».

Полученные данные представлены значениями средней арифметической выборочной совокупности (M), стандартным отклонением (среднее квадратическое отклонение, SD). Оценку различий непараметрических выборок проводили с помощью U-критерия Уилкоксон-Манна-Уитни (*, р < 0,05), параметрических выборок ? с помощью t-критерия Стьюдента (*, р < 0,05). Вся статистическая обработка была проведена с использованием программы IBM SPSS Statistics 20.

На рисунке 1 представлены сканы эритроцитов сазана, полученные при разных температурных режимах инкубации. Установлено, что как при тепловой, так и при холодовой нагрузках красные клетки крови Cyprinus carpio сохраняют овальную или эллиптическую форму, их поверхность в зоне ядра является выпуклой.

Рис. 1 - Сканы красных клеток крови сазана, полученные при температурах инкубации: а - 5С, б - 20С, в - 40С

На АСМ-сканах лейкоцитов изученного вида рыб (рис. 2) выявлено, что температура инкубации не влияет на форму и шероховатость поверхности белых клеток крови сазана. Так, при температурах 5С, 20С и 40С ПМЯЛ Cyprinus carpio округлой формы, их поверхность имеет шероховатый вид.

Рис. 2 - Сканы ПМЯЛ сазана, полученные при температурах инкубации: а - 5С, б - 20С (указан стрелкой), в - 40С

Геометрические параметры эритроцитов и лейкоцитов Cyprinus carpio, которые были получены при разных температурных условиях инкубации, занесены в таблицу 1.

Таблица 1 - Геометрические параметры клеток крови Cyprinus carpio после инкубации при разных температурах

Геометрические параметры

Типы клеток

Температура, С

5C

20C

40C

S, мкм2

Э

74,6 ± 6,8

70,9 ± 3,0

71,8 ± 5,1

ПМЯЛ

67,9 ± 8,6*

109,5 ± 14,3

107,7 ± 17,7

V, мкм3

Э

81,7 ± 5,3

76,8 ± 6,7

78,1 ± 9,1

ПМЯЛ

59,5 ± 13,5*

102,6 ± 12,5

99,0 ± 17,7

D, мкм

Э

11,3 ± 0,7

11,0 ± 0,5

10,8 ± 0,4

ПМЯЛ

9,5 ± 0,7*

12,5 ± 0,4

12,6 ± 0,9

d, мкм

Э

8,1 ± 0,8

8,3 ± 0,3

8,6 ± 0,6

ПМЯЛ

8,5 ± 0,4*

11,3 ± 0,3

10,8 ± 0,4

Примечание: Э - эритроциты; ПМЯЛ - полиморфноядерные лейкоциты; S - площадь, V - объем, D - большой диаметр, d - малый диаметр; * - достоверные различия в сравнении с температурой 20оС при р <0,05 (по U-критерию Уилкоксон-Манна-Уитни)

Согласно полученным результатам, достоверной разницы между изученными геометрическими данными красных клеток крови Cyprinus carpio у опытных групп по сравнению с контрольной не установлено.

У лейкоцитов сазана площадь, объем, большой и малый диаметры при холодовой нагрузке по сравнению с контролем уменьшаются на 40%, 42%, 24% и 25% соответственно. При тепловой нагрузке достоверных различий с контрольной группой по геометрическим показателям у лейкоцитов сазана не отмечается. Результаты адгезии и модуля Юнга, характеризующие упруго-эластические и адгезионные свойства плазмалеммы красных и белых клеток сазана, полученные в условиях разных температур инкубации, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Показатели адгезии и модуля Юнга гемоцитов у Cyprinus carpio при действии температурного фактора

Показатели, ед. изм.

Типы клеток

Температура, С

5C

20C

40C

Адгезия, нН

Э

17,7 ± 4,5*

34,6 ± 9,3

23,4 ± 5,8*

ПМЯЛ

17,6 ± 2,7*

23,2 ± 4,1

22,8 ± 7,0

Модуль Юнга, кПа

Э

56,4 ± 1,8*

59,1 ± 1,7

54,3 ± 1,3*

ПМЯЛ

57,5 ± 2,0*

60,9 ± 2,0

56,9 ± 2,4*

Примечание: Э - эритроциты, ПМЯЛ - полиморфноядерные лейкоциты; * - достоверные различия в сравнении с температурой 20оС при р <0,05 (по t-критерию Стьюдента).

Согласно полученным данным, для эритроцитов сазана при холодовой и тепловой нагрузках характерно уменьшение адгезии клеток на 49% и 32% по сравнению с контролем. Адгезионный показатель у лейкоцитов ниже, чем в контроле (на 24%) только при холодовой нагрузке.

Показатели модуля Юнга у гемоцитов сазана уменьшаются как при холодовой, так и при тепловой нагрузках. Так, у красных клеток крови показатель упругости уменьшился на 5% и 8%, у белых - на 6% и 7% соответственно по сравнению с контролем.

Таким образом, методом АСМ изучено влияние температуры инкубации на морфометрические (геометрические) и физические показатели гемоцитов сазана.

При тепловой (40С) и холодовой (5С) нагрузках эритроциты Cyprinus carpio сохраняют овальную или эллиптическую форму, лейкоциты - округлой формы. При этом поверхность ПМЯЛ сазана при всех изученных температурных режимах инкубации имеет шероховатый вид.

Геометрические показатели эритроцитов сазана как при холодовой, так и при тепловой нагрузках, по сравнению с контролем, практически не изменяются. У ПМЯЛ сазана геометрические параметры при тепловой нагрузке также не изменяются, а при холодовой - уменьшаются.

Для показателей, характеризующих упруго-эластические свойства гемоцитов сазана, характерно уменьшение как при холодовой, так и при тепловой нагрузках. Известно, что в условиях повышения и снижения температуры инкубации, вместе с изменением регуляции микровязкости билипидного слоя плазмалеммы и фазового распределения в ней липидов, изменяется структурная композиция прилегающих к мембране белков и их взаимодействие с липидами, что неизбежно отражается на её свойствах [10]. В свою очередь, снижение упругости ведет к увеличению жесткости плазматической мембраны [7], что уменьшает функциональную активность клеток.

Список литературы

гемоцит сазан адгезионный

1. Голованов В.К. Эколого-физиологические закономерности распределения и поведения пресноводных рыб в термоградиентных условиях / В.К. Голованов // Вопросы ихтиологии. - 2013. - Т. 53(3). - С. 286-314.

2. Голованов В.К. Экспериментальная оценка верхней температурной границы жизнеобитания у молоди пресноводных видов рыб / В.К. Голованов // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. Саранск, Пушта. - 2013. - Вып. XI. - С. 125-132.

3. Иванов А.А. Физиология рыб / А.А. Иванов. - М.: Мир, 2003. - 284 с.

4. Исаев Р.А. Рост прудовых рыб в поликультуре в зависимости от температуры воды и концентрации кислорода / Р.А. Исаев, В.П. Кулаченко, Н.Н. Манько и др. // Инновационные пути развития АПК на современном этапе: материалы XVI международной научно-производственной конференции. - Белгород, 2012. - С. 69.

5. Кулаченко В.П. Физиологическое состояние и сохранность сеголетков карпа при содержании зимой в аквариумах / В.П. Кулаченко, И.В. Кулаченко, Р.А. Исаев и др. // Рыбное хозяйство. - 2013. - Т. 6. - С. 68-92.

6. Никольский Г.В. Экология рыб / Г.В. Никольский. - М.: Высшая школа, 1963. - 368 с.

7. Скоркина М.Ю. Морфофизиологический анализ механизмов регуляции объема клеток крови: автореферат дис. … д-ра биол. наук. Астрахань, 2014. - 40 с.

8. Федоpова М.З. Использование атомно-силовой микроскопии для оценки морфометрических показателей клеток крови / М.З. Федоpова, Н.А. Павлов, Е.В. Зубаpева и др. // Биофизика. - 2008. - Т. 53. - № 6. - С. 555-559.

9. Чернявских С.Д. Миграционная активность гемоцитов позвоночных животных при различной температуре / С.Д. Чернявских, М.З. Федорова, Д.Х. Кует // Научные ведомости БелГУ. Сер. «Естественные науки». - 2011. - №3 (98). - Вып. 14. - С. 150-154.

10. Чернявских С.Д. Сезонные колебания относительной микровязкости, полярности и сорбционной способности эритроцитарных мембран Cyprinus carpio и Rana ridibunda / С.Д. Черняских, С.В. Недопекина // Научные ведомости БелГУ. Сер. «Естественные науки». - 2013. - №3 (146). - Вып. 22. - С. 99-103.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Биологическая характеристика сазана в связи со средой обитания и образом жизни. Влияние факторов среды на сазана, основы его кормления и акклиматизации. Методы управления половыми циклами у рыб. Транспортировка икры, личинок, молоди и взрослых особей.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.09.2010

  • Кровь — жидкая ткань организма, состоящая из плазмы и взвешенных в ней клеток: лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов. Свойства крови, транспортная, защитная, терморегуляторная функции. Антигенные характеристики эритроцитов, определяющих группы крови.

    презентация [532,1 K], добавлен 21.02.2016

  • Кровь и ее состав, основные функции в организме. Назначение, жизненный цикл и нормы содержания эритроцитов и лейкоцитов (соответственно красных и белых кровяных телец) в организме. Группы лимфоцитов, их размеры, структура и функциональные особенности.

    реферат [12,8 K], добавлен 02.12.2011

  • Изучение процесса образования, развития и созревания клеток крови: лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов у позвоночных. Исследование основных гемопоэтических факторов роста. Клетки - предшественницы кроветворения. Анализ основных классов клеток крови.

    презентация [2,9 M], добавлен 07.04.2014

  • Общая характеристика крови, ее свойства (суспензионные, коллоидные, электролитные) и основные функции. Состав плазмы, строение эритроцитов и лейкоцитов. Факторы, обуславливающие разделение крови людей на группы. Особенности процесса кроветворения.

    реферат [405,2 K], добавлен 25.12.2012

  • Миграция лейкоцитов, циркулирующих с кровью, по всему организму, зависимость пути их миграции от стадии дифференцировки и уровня активации клеток. Молекулы межклеточной адгезии. Механизмы клеточной миграции, ее усиление в период воспалительного процесса.

    реферат [24,2 K], добавлен 26.09.2009

  • Понятие лейкоцитоз и лейкопения. Основные функции лейкоцитов: защитная, транспортная, синтетическая, санитарная. Анализ групп лейкоцитов в зависимости от их строения: зернистые, незернистые. Главные причины возникновение лейкоцитоза и лейкопении.

    реферат [27,7 K], добавлен 05.03.2012

  • Внутренняя среда организма. Система крови. Основы гемопоэза. Физико-химические свойства крови, состав плазмы. Резистентность эритроцитов. Группы крови и резус-фактор. Правила переливания крови. Количество, виды и функции лейкоцитов. Система фибpинолиза.

    лекция [29,4 K], добавлен 30.07.2013

  • Наука о клетках - структурных и функциональных единицах почти всех живых организмов. Создание клеточной теории. Открытие протоплазмы, основные свойства живых клеток. Развитие новых методов в цитологии. Законы генетической непрерывности и наследственности.

    реферат [20,2 K], добавлен 04.06.2010

  • Процессы энергетического метаболизма и основные энергетические параметры эритроцитов. Выяснение условий, при которых может происходить переход метаболизма эритроцитов из одной устойчивой точки в другую. Анализ строения и функций гемоглобина, эритроцитов.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 17.10.2012

  • Характеристика и природа важнейших механических свойств биологических тканей, благодаря которым осуществляются разнообразные механические явления. Структура кожи и особенности ее механических свойств. Эластические и химические свойства сосудов, крови.

    реферат [29,1 K], добавлен 18.01.2010

  • Химическая классификация углеводов: полигидроксикарбонильные соединения. Свойства и структура моносахаридов, их химические свойства. Реакции брожения и их применение. Биосинтетические реакции углеводов. Производные моносахаров, гликозиды и их биосинтез.

    реферат [5,4 M], добавлен 27.08.2009

  • Биохимические показатели эритроцитов в условиях хранения в присутствии раствора глюкозы. Строение и дифференцировка эритроцитов, биохимические процессы при их созревании и старении. Реакция оксигенации, углеводный обмен. Получение гемолизата эритроцитов.

    дипломная работа [150,5 K], добавлен 20.03.2011

  • Особенности среды обитания красных водорослей, их пигментация и процесс поглощения лучей солнечного света. Характеристика репродуктивных клеток красных водорослей. Сложное развитие зиготы, образовавшейся после оплодотворения, и формирование карпоспор.

    презентация [1007,9 K], добавлен 29.03.2012

  • Понятие и свойства митохондрий, их строение, участие в клеточном дыхании и обмене энергией. Характерные особенности гаструляции эмбрионального развития. Рассмотрение функций, строения, классификации лейкоцитов. Внешний вид тимуса (вилочковой железы).

    контрольная работа [553,2 K], добавлен 21.04.2015

  • Структура и состав молекулы фосфолипида. Разнообразие липидов элементарных мембран, особенности их химического состава. Образование фосфолипидного бислоя. Характерные черты, свойства и строение плазмалеммы. Изучение ее избирательной проницаемости.

    презентация [335,8 K], добавлен 10.02.2015

  • Сущность и основные свойства гормонов, выделяемых эндокринными железами млекопитающих и человека. Типы реализации гормонального действия, регулирование активности клеток организма. Главные эндокринные железы и их свойства, мужские и женские гормоны.

    презентация [776,9 K], добавлен 04.03.2013

  • Сущность и сравнительная характеристика прокариотов и эукариотов. Понятие и структура вирусов, механизм их жизнедеятельности и оценка влияния на организм. Строение бактерий и их разновидности. Отличительные свойства животных и растительных клеток.

    презентация [2,1 M], добавлен 12.02.2017

  • Классификация углеводов, их основные разновидности и химические свойства, значение в жизнедеятельности организма. Половое размножение и этапы процесса созревания половых клеток. Дигибридное и полигибридное скрещивание. Действие естественного отбора.

    контрольная работа [20,6 K], добавлен 08.08.2009

  • Структура сферической клетки и циллиндрического волокна. Влияние формы клеток и топологии ткани на их электрические свойства и функции. Первая машинная модель проведения импульсов по неоднородным нервным волокнам. Электрические свойства синцитий.

    реферат [1,6 M], добавлен 08.08.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.