УДК 597.583.1:595.121
Институт биологии внутренних вод им. РАН,
152742 пос. Борок, Ярославская обл., Россия
*****@***com
Влияние заражения цестодой Proteocephalus cernuae (Gmelin) на активность пищеварительных ферментов ерша Gymnocephalus cernuus (L.) (Pisces)
Резюме: Установлено, что заражение ерша цестодами P. cernuae влияет на активность протеолитических ферментов его кишечника. Это влияние изменяется в зависимости от размеров цестод, населяющих кишечник. При малой суммарной длине паразитов активность протеиназ снижается, а при большой – повышается. Изменения затрагивают в основном сериновые протеиназы. Существенная доля активности представлена металлопротеиназами, что косвенно может свидетельствовать о большой роли микробиоты в пищеварении ерша. Небольшое изменение доли цистеиновых протеиназ как у не зараженных, так и зараженных цестодами рыб, возможно, указывает на незначительные повреждения кишечника прикрепительными аппаратами цестод.
Влияние цестод сем. Proteocephalidae на активность пищеварительных ферментов их хозяев не изучено, хотя представители этого обширного семейства паразитируют практически у всех видов пресноводных рыб, проявляя разную степень специфичности к хозяевам. Размеры тела этих цестод соответствуют размерам тела хозяев и могут быть как очень крупными (Glanitaenia osculata, 74 см, у сома), так и очень мелкими (Proteocephalus gobiorum, 3 см, у бычковых) (Фрезе, 1965; Chambrier, Scholz, 2016). Паразиты подобных размеров могут оказывать существенное влияние на физиолого-биохимические показатели организма хозяев - рыб.
Цель исследования – изучение влияния цестоды P. cernuae на активность и спектр протеолитических ферментов ерша.
Материалы и методы
Для биохимических анализов была отобрана выборка из 23 ершей. В качестве критерия оценки влияния цестод на активность ферментов использовали суммарную длину червей, находившихся в кишечнике каждой отдельной рыбы. Рыб разделили на три группы: I – контроль, незараженные цестодами рыбы (n = 10); II – рыбы, зараженные цестодами с малой суммарной длиной (4.15±0.3 см; n = 6); III – рыбы, зараженные цестодами с большой суммарной длиной (11.11±1.58 см; n = 7). Для II и III групп рыб вычислен коэффициент ДЧ/ДК – отношение суммарной длины червей в каждой из зараженных рыб к длине соответствующего кишечника.
Активность протеиназ в гомогенате кишечника ерша (суммарная активность трипсина КФ 3.4.21.4, химотрипсина КФ 3.4.21.1 и дипептидаз КФ 3.4.13.18) определяли с использованием в качестве субстрата 0.3% азо-казеина, рН 7.5 (Alarcуn et al., 2002). Для идентификации различных подклассов протеиназ в гомогенатах использовали следующие ингибиторы в объеме 50 мкл: 1) PMSF – ингибитор сериновых протеиназ; 2) EDTA – ингибитор металлопротеаз и 3) Е-64 – ингибитор цистеиновых (тиоловых) протеиназ.
Результаты и обсуждение
В результате проведенных экспериментов установлено, что заражение ерша цестодой P. cernuae влияет на активность протеиназ кишечника хозяина. При малой суммарной длине паразитов (группа II) активность протеиназ в кишечнике ерша снижается, а при большой (группа III) – повышается. Снижение протеолитической активности у рыб II группы может быть связано с адсорбцией ферментов хозяина на поверхности цестод и их ингибированием. В то время как у рыб III группы, у которых коэффициент ДЧ/ДК в 2.6 раза выше, чем у рыб II группы, возможно, в ответ на высокую паразитарную нагрузку включаются адаптационные механизмы хозяина, и повышается активность его пищеварительных ферментов. Это согласуется с высказанным ранее предположением о том, что зараженные хозяева компенсируют негативное воздействие кишечных паразитов увеличением пищевой активности (Bosi et al., 2005).
На основе полученных данных о влиянии ингибиторов на активность протеиназ вычислены доли различных подклассов протеиназ, функционирующих в кишечниках незараженных и зараженных ершей. Основную долю (от 46 до 71% в зависимости от зараженности) составляют сериновые протеиназы. При этом доля сериновых протеиназ у ершей II группы ниже, чем у рыб I и III групп. Доли металлопротеиназ у рыб трех исследованных групп значимо не различались и составляли 24–36% общей активности протеиназ. Доля цистеиновых протеиназ составила от 6 до 14% в зависимости от группы ершей и была выше у I группы рыб по сравнению со II.
Заражение цестодами изменяет спектр протеиназ. Изменение долей сериновых протеиназ у зараженных рыб – понижение во II и увеличение в III группе – подтверждает высказанное выше предположение об адсорбции протеиназ на поверхности цестод у первых и повышении их синтеза у вторых. Это же предположение подтверждается изменением долей цистеиновых протеиназ при заражении. Поскольку доля цистеиновых протеиназ в большой степени связана с лизосомальными ферментами, проявляющими активность, в частности, при повреждении слизистой кишечника прикрепительными аппаратами цестод (Высоцкая, Немова, 2008), незначительное изменение доли цистеиновых протеиназ у зараженных групп ершей свидетельствует об отсутствии серьезных повреждений кишечника при закреплении в нем P. cernuae. Значительная доля активности протеиназ кишечника ерша связана с металлопротеиназами, косвенно свидетельствуя о возможном вкладе микроорганизмов в пищеварение рыб.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что заражение ерша цестодами P. cernuae сказывается на активности протеолитических ферментов его кишечника. В зависимости от размеров, населяющих кишечник цестод, изменяется их влияние на активность протеиназ, функционирующих в кишечнике хозяина ерша. Активность протеиназ убывает при малой суммарной длине паразитов и возрастает при их большой длине. Изменения затрагивают в основном сериновые протеиназы. Существенная доля активности представлена металлопротеиназами, что косвенно может свидетельствовать о большой роли микробиоты в пищеварении ерша. Небольшая доля цистеиновых протеиназ как у не зараженных, так и зараженных цестодами рыб, возможно, указывает на незначительные повреждения кишечника прикрепительными аппаратами цестод.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 15-04-02474).
Список литературы
, , 2008. Лизосомы и лизосомальные ферменты рыб. М.: Наука. 284 с.
, 1965. Протеоцефаляты – ленточные гельминты рыб, амфибий и рептилий (Основы цестодологии. Т. 5). Ред. . М.: Наука. 535 с.
Alarcуn F. J., Martнnez T. F., Barranco P., Cabello T., Dнaz M., Moyano F. J., 2002. Digestive proteases during development of larvae of red palm weevil, Rhynchophorus errugineus (Olivier, 1790) (Coleoptera: Curculionidae) // Insect Biochem. Mol. Biol. V. 32. P. 265–274.
Bosi G., Shinn A. P., Giari L., Simoni E., Pironi F., Dezfuli B. S., 2005. Changes in the neuromodulators of the diffuse endocrine system of the alimentary canal of farmed rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum), naturally infected with Eubothrium crassum (Cestoda) // J. Fish Diseases. V. 28. P. 703–711.
Chambrier A., Scholz T., 2016. An emendation of the generic diagnosis of the monotypic Glanitaenia (Cestoda: Proteocephalidae), with notes on the geographical distribution of G. osculata, a parasite of invasive wels catfish // Revue suisse de Zoologie. 123(1). P. 1–9.
