4 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время известно, что одними из наиболее важных параметров, определяющих ряд свойств ферментов, является температура и рН среды (Диксон, Уэбб, 1982). Объясняется это тем, что указанные параметры вызывают изменения кинетических характеристик химических реакций и трансформацию структуры активного центра ферментов (Диксон, Уэбб, 1982; Плакунов, 2001). Способность изменять фундаментальные характеристики ферментов, делает указанные факторы важными при изучении процессов биохимической адаптации.
Для гидроэкосистем также установлено, что изменения характеристик биохимических процессов в организмах гидробионтов определяются температурой (Александров, 1975; Голованов, Валтонен, 2000; Голованов, 2001, и др.) и концентрацией водородных ионов (Кузьмина, Неваленный, 1983; Виноградов, 1986; Иванов и др., 2000, и др.).
Полифункциональность пищеварительной системы, реализующей ряд. функций, среди которых необходимо отметить пищеварительную, транспортную, трофическую и эндокринную, с учетом открытости по отношению к воздействию факторов внешней среды (Кузьмина, 1986; Кузьмина, 2000; Туктаров, 2002; Пономарев, Пономарева, 2003, и др.)> делает ее одной из наиболее интересных и доступных для исследований такого фундаментального свойства жизни как адаптация.
В течение последних лет появился ряд работ, посвященных как исследованиям температурных адаптации пищеварительных ферментов рыб (Голованов, 2001; Озернюк, 2002), так и влиянию на них различных концентраций водородных ионов (Виноградов, 1986; Иванов и др., 2000; Morgan et al., 2000; Голованова, 2000). Необходимо отметить, что указанные исследования выполнены, как правило, на пресноводных видах рыб, в то время как сведений, касающихся ферментативных адаптации к данным факторам среды у проходных и, в частности, лососеобразных рыб, обитающих как в дальнево-
5
сточных, так и южных регионах, являющихся ценными объектами промысла и аквакультуры, ограниченное количество (Швыдкий, 2000; Lee et al., 2003).
Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось изучение in vitro влияния температуры инкубации и концентрации ионов водорода на уровень активности некоторых пищеварительных ферментов лососеобразных рыб (Oncorhynchus nerka, O.gorbusha, O.keta, Salvelinus malma, Salmo gairdneri gairdneri, Salmo gairdneri Rich, Stenodus Leucichtys L.).
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние различных температур инкубации на гидролитическую активность пищеварительных ферментов некоторых видов рыб отряда лососеобразных (Salmoniformes).
2. Изучить влияние различных концентраций водородных ионов на уровень активности пищеварительных ферментов некоторых лососеобразных рыб.
3. Выявить различия характера ответной реакции гидролитических систем кишечника лососеобразных рыб, обитающих в различных экологических условиях, на действие температуры и концентрации водородных ионов.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые получены данные по исследованию влияния температуры инкубации и концентрации водородных ионов на уровень активности комплекса пищеварительных ферментов (а-амилазы, мальтазы, щелочной фосфатазы, суммарной протеиназы) слизистой оболочки кишечника лососеобразных рыб, обитающих в различных климатических зонах.
Продемонстрированы видовые отличия в уровне ферментативной активности исследуемых лососеобразных рыб при действии на них факторов среды обитания.
Впервые был исследован процесс адаптивных перестроек пищеварительной системы лососеобразных рыб, филогенетически адаптированных к условиям южного аквакомплекса.
6
Получены регрессионные модели, которые могут использоваться в рыбоводной практике, а также специалистами для изучения вопросов пищева-рения лососеобразных рыб.
Установленные факты могут быть применены для оптимизации условий выращивания лососеобразных рыб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись на NPAFC International Workshop "BASIS-2004: Salmon and Marine Ecosystems in the Bering Sea and Adjacent Waters" (Япония, 2004), Международной конференции 6-9 сентября 2004г. (Петрозаводск, 2004), научно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ в течение 2002-2005 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Объем и структура работы. Диссертация представлена на 149 страницах машинописного текста, иллюстрирована 43 рисунками и двумя таблицами. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, трех глав с изложением собственных результатов исследований, обсуждения результатов, выводов, указателя цитируемой литературы. Список литературы включает 222 источника, в том числе 152 работы отечественных и 69 работ зарубежных авторов.
Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю Не-валенному Александру Николаевичу, а также Туктарову Андрею Валерьевичу и Беднякову Дмитрию Андреевичу за постоянное внимание и помощь при выполнении работы. А также личную благодарность заведующему лабораторией "Прибрежных экосистем" КамчатНИРО Коростелеву Сергею Георгиевичу.
7
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
...-¦ •¦
1.1. Современные концепции пищеварения в кишечнике рыб
Пищеварение, представляя собой совокупность процессов, обеспечивающих ферментативное расщепление (чаще всего гидролитическое) полимерных пищевых веществ на их простые составные части (Быков, 1940; Коштоянц, 1950; Buddenbrock, 1956; Штрауб, 1963; Bockus, 1964, и мн. др.), является необходимым звеном в питании органическими полимерами. Механизм этого процесса различен и в зависимости от источника ферментов и ус- ловий их функционирования, различают три основных типа пищеварения: внеклеточное, внутриклеточное и мембранное, а также два дополнительных типа - симбионтное и аутолитическое пищеварение, реализующиеся при участии ферментов кишечной микрофлоры и ферментных систем объектов питания высших позвоночных животных (Адаптационно-компенсаторные процессы..., 1991; Кузьмина, Голованова, 2001; Кузьмина, Скворцова, 2003; Кузьмина и др., 2003; Извекова, Лаптева, 2004 и др.).
Как известно, рыбы являются уникальной группой позвоночных животных не только по необычайно высокому количеству видов, но и по разнообразию объектов питания, а также структурно-функциональной организации пищеварительной системы. По характеру пищи рыбы делятся на несколько основных групп: травоядные и детритофаги, всеядные, потребляющие мел- ких беспозвоночных и хищные, потребляющие рыб и крупных беспозвоночных животных. При этом, существенным оказывается разнообразие объектов питания. По этому признаку рыб делят на эврифагов со смешанной пищей, стенофагов с ограниченным видовым составом пищи, монофагов, потребляющих только один вид пищи (Никольский, 1974; Kapoor et al., 1975; Fange, Grove, 1979). Особенности питания рыб в значительной мере обуславливают особенности анатомического строения их пищеварительной системы (Kapoor et al., 1975).
\ 8
1.2. Характеристика процессов пищеварения рыб
Отделы пищеварительной системы рыб могут иметь различное строение в зависимости от типа питания (обзоры: Al-Hussaini, 1949; Строганов, 1969; Kapoor et al., 1975; Веригина, Жолдасова, 1982, и др.). В результате рыбы делятся на две большие группы: 1) имеющие желудок (преимущественно хищники); 2) безжелудочные рыбы (к которым относятся карповые Cyprinidae). При этом, и первые, и вторые могут встречаться в пределах одного семейства и даже рода (Kapoor et al., 1975; Веригина, Жолдасова, 1982, и др.).
Морфология пищеварительного тракта рыб в значительной мере зависит
1 от формы их тела. Так, у сома он имеет мешкообразный вид и помещается в
относительно небольшом пространстве в передней части тела. У угря, на-оборот, пищеварительный тракт вытянут почти по всей длине тела (Строганов, 1962). В зависимости от строения и расположения отдельных частей, Г. Г. Вундш (1937) предложил различать пять типов пищеварительной системы рыб: 1 — лососевый (стенка желудка тонкая, имеется от 80 до 400 пилориче-ских придатков); 2 — окуневый (толстостенная глотка, цилиндрический желудок, 3 пилорических придатка); 3 — щуковый (толстостенный пищевод, удлиненный желудок, печень вытянута в направлении продольной оси тела); 4 — карповый (пищеварительный тракт имеет вид трубки, которая делает несколько петель, передняя часть кишки расширена, желудка нет); 5 —. угре-
it вый (узкий мускульный пищевод, печень окружает пищевод). Кишечник у
примитивных рыб представлен в простейшей форме и является трубкой, площадь внутренней поверхности которой увеличивается за счет продольной складки, называемой спиральным клапаном. У костистых рыб площадь поверхности кишечника увеличивается за счет продольных петель и пилорических придатков, а также различных по величине и форме складок слизистой оболочки. У большинства рыб длина кишечника близка длине тела, однако у бентофагов и макрофитофагов может превышать длину тела в 2—5 и даже 15
., раз. (Пучков, 1954; Халилов, 1969, Kapoor et al., 1975; Веригина, Жолдасова,
1982, и др.).
9
Характер питания оказывает значительное влияние на структурную организацию пищеварительной системы рыб. Наибольшей адаптивной изменчивостью характеризуются производные головной кишки, (рот, ротовая полость, глотка). Однако производные туловищной кишки также способны изменяться под влиянием диеты и пищевого поведения, сформировавшегося в ходе эволюции (Никольский, 1963). Наиболее характерным признаком большинства видов хищных рыб является наличие хорошо развитого желудка и связанного с ним пепсинокислого пищеварения.
Качество корма также оказывает большое влияние на длину кишки и площадь поверхности кишечной слизистой (Al-Hussaini, 1949a; Siankova 1966, и др.). Наибольшая относительная длина кишечника характерна для микрофитофагов и травоядных видов, пища которых содержит большое количество трудноперевариваемых и неперевариваемых компонентов, наименьшая — для хищников. При этом определенное влияние на морфологию пищеварительного тракта могут оказывать филогенетические особенности рыб разных видов. Кроме того, на длину кишечника влияет обеспеченность пищей: у локальных групп, удовлетворительно обеспеченных пищей, длина кишки и вариабельность меньше, чем у рыб, кормовая база которых неудовлетворительна (Kapoor et al, 1975).
В связи с отсутствием слюнных желез, процессы пищеварения и всасывания у рыб реализуются, главным образом, в желудке, кишечнике и пилори-ческих придатках (Buddington, Diamond, 1987), куда пища поступает без предварительной химической обработки. Некоторые хищные рыбы глотают пищу целиком даже без предварительной механической обработки (Строганов, 1962).
В пищеварительный тракт впадают протоки печени и поджелудочной железы (Шпарковский, 1986), по которым в пищеварительный тракт поступают желчь и продукты секреции поджелудочной железы. Только у хрящевых и осетровых рыб имеется обособленная поджелудочная железа, у костистых же рыб она разбросана в виде островков между кишечными петлями
10 •
или в печени (в последнем случае орган получил название гепатопанкреас)
(Фандж, Гроув, 1989). Необходимо отметить, что диффузное расположение поджелудочной железы не позволяет однозначно решить вопрос о происхождении ряда ферментов (Сорвачев, 1982).
Несмотря на огромное разнообразие в строении пищеварительного'тракта и различный характер питания, у рыб отмечены все основные типы пищеварения (полостное (внеклеточное или дистантное), внутриклеточное и мембранное, симбионтное и индуцированный аутолиз), также как и у высших позвоночных животных (Кузьмина, 1999; Кузьмина и др., 2000; Кузьмина и др., 2003; Извекова, Лаптева, 2004).
1.2.1. Полостное (внеклеточное или дистантное пищеварение)
Так же как и у высших позвоночных животных, полостное пищеварение у рыб осуществляется в полости желудочно-кишечного тракта за счет ферментов, секретируемых пищеварительными железами (Пучков, 1954; Строганов, 1962; Краюхин, 1963; Phillips, 1969; Kapoor et al., 1975; Сорвачев, 1982, Фандж, Гроув, 1983; Ojeda, Caceres, 1995 и др.). Энзимы, осуществляющие полостное пищеварение, характеризуются как эндогидролазы (Диксон, Уэбб, 1982), т.е. ферменты, расщепляющие внутренние связи макромолекул пищевых компонентов. У рыб, имеющих желудок, начальные этапы полостного пищеварения протекают в полости желудка, где ферментативные реакции осуществляются в кислой среде (рН 2-4) в основном за счет пепсина (обзоры: Пегель, 1950; Сорвачев, 1982; Фандж, Гроув, 1983; Аминев, Яржомбек, 1984, и др.). У безжелудочных рыб ферментативные процессы происходят в кишечнике в слабощелочной среде (рН 7,2-7,8) (Щербина, Эрман, 1971).
Из желудка пища в полужидком виде порционно попадает в кишечник. Процессы гидролиза в кишечнике осуществляются преимущественно под воздействием ферментов поджелудочной железы (трипсина, химотрипсина, эсталазы, а-амилазы и др.). Важно отметить, что протеолитические фермен- ты секретируются в неактивной форме - в виде зимогенов (обзоры: Аминева, Яржомбек, 1984; Уголев, Кузьмина, 1993). Одновременно в процессах поло-
11
стного пищеварения могут принимать участие и такие собственнокишечные ферменты, как ос-амилаза, мальтаза, сахараза, щелочная фосфатазы и другие, появляющиеся в просвете кишечника в результате десквамации энтероцитов (Кузьмина, 1978; Уголев, 1972).
Немаловажное значение в основе начальных этапов расщепления пищи приобретает механизм индуцированного аутолиза (Уголев, 1980; Уголев и др., 1983; Уголев, Цветкова, 1984), возможность участия которого в процессах пищеварения у рыб была открыта совсем недавно (Кузьмина и др., 1999а, б; Кузьмина, Голованова, 2001; Кузьмина и др., 2003; Кузьмина, Скворцова, 2001, 2003). Данный механизм основан на том, что желудочный сок хищника индуцирует самопереваривание жертвы ее же лизосомальными ферментами. При этом, происходит как протеолиз, так и гидролитическое расщепление всех клеточных структур за счет широкого спектра лизосомальных ферментов (Уголев, Цветкова, 1984).
В последние годы было отмечено, что значительную роль в процессе пищеварения у рыб играют ферменты кормовых организмов. Показана, зависимость их вклада от возраста и характера питания гидробионтов (Кузьмина, Перевозчикова, 1988; Кузьмина, 1990; Егоров, Егорова, 2004).
Особенное значение процесс индуцированного аутолиза приобретает при исследовании ферментных систем цепи протеаз у рыб, когда необходимо включать ферментные системы симбионтов и жертвы. Учитывая эти данные, свидетельствующие о возможности многократного увеличения активности протеиназ в процессе пищеварения за счет механизма индуцированного аутолиза, можно считать, что значимыми для естественного отбора, и, следовательно, адаптивными, были не столько активности пищеварительных гидро-лаз консументов, сколько суммарные активности трофических партнеров (Кузьмина, 1993; Егоров, Егорова, 2004).
В то же время важную роль в процессах деполимеризации и трансфор- мации первичной пищи играет микрофлора пищеварительного тракта, являясь не только поставщиком некоторых ферментов, но и синтезирующая раз-
•V 12
личные вещества (Уголев, Кузьмина, 1993; Spanggaard et al., 2000; Pavios et al., 2000; Dixon, Ramiraz, 2001; Кузьмина, Голованова, 2001; Извекова,2004; Шивокене, Мицкенене, 2004).
Интенсивность процессов пищеварения регулируется нервной и эндокринной системами, а также является чувствительной к сигнальным метаболитам (Кузьмина, 2000; Кузьмина, Гарина, 2001; Кузьмина и др., 2002; Гарина, Герасимов, 2004; Кузьмина и др., 2004).
1.2.2. Внутриклеточное пищеварение
Доказательством того, что в кишечнике рыб существует внутриклеточное переваривание пищи, являются наблюдения ряда авторов, которые отмечали инвагинацию участков мембраны между ворсинками клеток дистальных отделов кишечника рыб, многочисленные пузырьки и большие надъядерные вакуоли, которые, в некоторых случаях, имели лизосомальную структуру, что говорит о способности поглощать макромолекулы из просвета Задней кишки и переваривать их (Уголев, Кузьмина, 1993; Куперман, Кузьмина, 1984). Способность всасывания и переваривания макромолекулярных белков играет существенную роль в процессах питания (Georgopoulou et al., 1986). Особенное значение оно приобретает у молодых особей (Bergot, Flechon, 1970; Bergot, 1976; Georgopoulou et al., 1986), у которых после приема пищи наблюдались структуры типа трубчато - везикулярной верхушечной' сети, ы переходящих в систему вакуолей в надъядерной зоне.
Исследования с использованием иммуносорбентного метода зарегистрировали появление интактного белка (пероксидаза хрена) в тканях золотой рыбки уже через 15 минут после его орального введения (McLean, 1989) . Показаны значительные отличия для разных видов рыб в способности накапливать интактный белок (McLean, Ash, 1987; Ash, McLean, 1989), что позво- ' ляет предположить неодинаковую роль внутриклеточного пищеварения в обеспечении белком организма рыб различных таксономических групп. ь 1.2.3. Симбионтное и аутолитическое пищеварение
¦V 13
Этот тип пищеварения, реализуемый за счет микроорганизмов, занимает ч
особое место в системе гидролитических процессов (Barnard, 1977c; Schmidt-Nielsen, 1982; Gram, 2000; Кузьмина, Скворцова, 2003; Извекова, 2003; Извекова, Лаптева, 2004 и др.). Оно имеет особое значение в тех случаях, когда симбионты продуцируют ферменты, недостающие организму хозяина для переваривания поступающей пищи.
Различные формы и модификации симбионтного пищеварения имеют два фундаментальных организма: 1) бактерии и простейшие поставляют ферменты, а образующиеся продукты гидролиза используются преимущественно хозяином; 2) бактерии и простейшие не только гидролизуют органические вещества, но и утилизируют их, в то время как хозяин потребляет вто-ричную пищу, состоящую из структур симбионтов. Первый механизм является исключительно пищеварительным, второй представляет собой сочетание симбионтного питания и пищеварения.
Определенное значение в разрушении полимеров пищевых продуктов могут иметь содержащиеся в них ферменты. Такое пищеварение называется аутолитическим. Возможно, аутолитическое пищеварение было самым древним в истории развития животного мира, однако оно не утратило полностью своего значения и в питании современных животных. Допускается, • напри-
t
мер, что при использовании травоядными свежих кормов расщепление от-(„, части обусловлено ферментами, содержащимися в растениях (Уголев, 1967,
1985).
1.2.4. Мембранное пищеварение
После того, как накопились доказательства о сходстве структуры кишечной поверхности млекопитающих и рыб (например, на апикальной поверхности энтероцитов кишечника трески и угря отмечены «фибриллы», которые, являются мукополисахаридными нитями, а для золотой рыбки описан гликокаликс (Noaillas - Depeyre, Gas, 1976), сходный с гликокаликсом выс-», ших позвоночных животных), A.M. Уголевым (1965а) было высказано пред-
положение, что мембранное пищеварение существует и у круглоротых и рыб.
14 ¦ . .
Наличие у рыб структур, идентифицированных позднее как микроворсинки, было зафиксировано еще в конце 19 века, когда ряд исследователей (Jansson, Olsson, I960; Odense, Bishop, 1966 и др.) описали реснички на эпителиальных клетках пилорических придатков у рыб разных видов.
При электронномикроскопическом исследовании клеток кишечного эпителия рыб были обнаружены структуры, сходные с микроворсинками высших позвоночных животных (обзоры: Халилов, 1969; Уголев, 1972а; Ка-poor et al., 1975; Fange, Grove, 1983). Наличие щеточной каймы у кишечных клеток описано для многих видов рыб, различающихся как по систематическому положению, так и по экологическим условиям среды обитания. В частности, данные структуры были обнаружены у карпа (Халилов, 1969; Чука-ловская, 1971), трески Gadus morhua (Odense, Bishop, 1966), радужной форели и бычка - кругляка Neogobius melanostomus (Уголев, 1972а), окуня Регса fluviatilis (Jansson, Olsson, 1960), угря Anguilla anguilla, карася (Уголев, Кузьмина, 1993) и других видов рыб. Размеры микроворсинок у рыб разных видов варьируют, например, у форели высота микроворсинок в медиальном от-делекишечника равна 1,5-2 мкм, у бычка - кругляка в среднем отделе кишечника - 1,0 мкм (Уголев, 1972а), трески - 1,8 мкм (Odense, Bishop,- 1966), налима - 1,22 мкм (Куперман и др., 1985). Также изменяется и количество микроворсинок в разных отделах кишечника (Куперман, Кузьмина, 1984; Куперман и др., 1985). При голодании размер микроворсинок может значительно уменьшаться. Например, для молоди карпа отмечено двукратное уменьшение их длины (Iwai, 1969).
В настоящее время доказано участие в мембранном гидролизе пищи у рыб групп как собственно кишечных ферментов (дисахаридазы, у-амилаза, дипептидазы, щелочная фосфатазы и др.), синтезированных в энтероцитах, так и секретируемых другими органами и адсорбированных на щеточной кайме кишечных клеток (а-амилаза, липаза, протеазы и др.) (обзоры: Уголев, 19726; Кузьмина, 1978, 1986а и др.).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что рыбы обладают струк-
15
турами, необходимыми для протекания процессов мембранного пищеварения, так и набором ферментов, осуществляющих мембранный гидролиз пищи.
1.2.5. Адаптация пищеварительной системы рыб к характеру питания
Проблема адаптации пищеварительной системы животных к составу пищи была поставлена еще в работах И.П. Павлова (1951), где была показана непосредственная зависимость между составом пищи и уровнем секреции панкреатических ферментов. Позднее эта идея была обоснована в ряде фундаментальных обзоров (Бабкин, 1960; Кушак, 1983; Уголев и др., 1986, и др.). Вопрос об адаптации пищеварительных ферментов к характеру .питания у рыб был предметом многих исследований (Пегель, 1950; Barrington, 1957; Kapoor et al., 1975; Уголев, Кузьмина, 1993, и др.). Особенное внимание исследованию процессов нутритивных адаптации пищеварительной системы рыб уделено в последние годы (Уголев, Кузьмина, 1993; Неваленный и др., 1997; Кузьмина, Голованова, 2001; Кузьмина, Скворцова, 2001; Туктаров, 2002; Неваленный и др., 2002, Извекова, Лаптева, 2004; Кузьмина, 2004; Кузьмина и др., 2004; Мухина, Мухин, 2004; Федоненко, Есипова. 2004,. и др.). Интерес к данной проблеме обусловлен тем, что сведения о характере адаптированности пищеварительной системы к нормам различной рецептуры позволят контролировать эффективность их применения при индустриальном выращивании рыб.
В многочисленных работах было показано, что строение и функционирование пищеварительной системы рыб находится под значительным влиянием характера питания и состава корма (Kapoor et al., 1975; Щербина и др., 1977; Щербина, 1978; Остроумова, 1986, и др.). В частности, длина кишечника хищных и «мирных» рыб значительно различается и обусловлена особенностями потребляемой пищи (Строганов, 1962; Kapoor et al., 1975).
Несмотря на то, что в ряде случаев связь между ферментативной активностью и составом пищи не была установлена (Chesley, 1934), выводы боль-
V 16
шинства исследователей сводились к признанию филогенетической адаптив-ной диссоциации ферментов у рыб с разным спектром питания, так как. у хищных рыб обычно обнаруживалась большая активность протеаз, у «мирных» - карбогидраз (Пегель, 1950; Barrington, 1957; Kapoor et al., .1975; Уго-лев, Кузьмина, 1993, и др.). В работе A.M. Уголева и В.В. Кузьминой (1993) была показана зависимость между уровнем активности карбогидраз и принадлежностью рыб к той или иной экологической группе, а так же отсутствие подобной зависимости в случае щелочной фосфатазы. Так, активность карбогидраз возрастает в ряду типичные хищники - хищники-факультативные бентофаги и планктофаги - типичные бентофаги и планктофаги. Наиболее значительные различия выявлены при исследовании а-амилазы. Показано
4,
превышение величины максимальной индивидуальной активности фермента у карпа по сравнению с минимальной величиной у щуки - в 70-100 раз. Диапазон изменчивости уровня активности дисахаридаз много ниже: в случае сахаразы максимальные индивидуальные значения активности превышают минимальные в 22,5 раз (густера - щука), в случае мальтазы - в 4,1 раза (карась - щука).
Кроме того, выявлены существенные различия в уровне активности а-, амилазы и в меньшей степени дисахаридаз у рыб, по типу питания входящих в одну экологическую группу. У бентофагов минимальный уровень активнр-
ф сти а-амилазы обнаружен у леща, значительную часть пищевого комка' кото-
рого составляет детрит (Житенева, 1981), больший - у макрофитофага карася и моллюскоедов плотвы и язя, максимальный — у карпа, получающий в качестве подкормки богатый углеводами комбикорм. Соотношение активности дисахаридаз, в основном, совпадает с таковым а-амилазы, однако в группе бентофагов в ряде случаев отмечены «инверсии» уровня ферментативной активности. В частности, активность а-амилазы у густеры и леща одинакова, сахаразы — почти в 5 раз выше, причем у плотвы и язя уровень активности
I, первого фермента в 2-3 раза выше, чем у густеры, второго — почти в 1,5 раза
ниже (Кузьмина, 1981).
17
При исследовании активности различных карбогидраз в слизистой кишечника рыб разных таксономических групп в ряде случаев обнаружены значительные межвидовые различия, которые у пластиножаберных рыб ниже, чем у морских костистых и особенно пресноводных костистых рыб. A.M. У голевым и В.В. Кузьминой (1993) было показано, что для а-амилазы характерна наибольшая межвидовая вариабельность (Уголев, Кузьмина, 1993).
Сопоставление уровня ферментативной активности и спектра питания рыб позволяет обнаружить зависимость активности карбогидраз от биохимического состава, в частности от содержания углеводов в кормовых объектах (Кузьмина, 1982а, б), что свидетельствует об их значительной адаптйрован-ности к характеру питания.
При изучении ферментов, обеспечивающих гидролиз субстратов белковой природы, также установлены определенные видовые различия. Так, уровень общей протеолитической активности у щуки значительно выше, .чем у леща и карпа. Однако межвидовые различия в уровне протеаз ниже, чем карбогидраз: у щуки активность выше, чем у карпа в 6 раз, у леща - в 2,7 раза. Сопоставление активности некоторых пептидаз в слизистой медиального отдела кишечника щуки и леща позволило выявить близкие по значениям различия в уровне тетра- и трипептидаз и отсутствие указанных различий для дипептидаз. Эти данные свидетельствуют о том, что активность тетра- и трипептидаз в слизистой кишечника у хищного вида выше, чем у бентофага, в 2,7 и 2,9 раза соответственно, что соответствует видовым различиям в активности ферментов, обеспечивающих начальные этапы гидролиза белка. (Уголев, Кузьмина, 1993; Неваленный и др., 2003).
Таким образом, представленные материалы свидетельствуют о существовании значительных видовых различий в уровне активности ферментов, обеспечивающих гидролиз субстратов углеводной и белковой природы в зоне щеточной каймы энтероцитов. Уровень активности протеаз и карбогидраз у взрослых рыб, особенно в случае ферментов, обеспечивающих начальные |
