1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 508, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 508, № 1, стр. 45-47

СОДЕРЖАНИЕ ДОКОЗАГЕКСАЕНОВОЙ КИСЛОТЫ В ГРУДНЫХ МЫШЦАХ ПТИЦ СВЯЗАНО С ЧАСТОТОЙ ВЗМАХОВ КРЫЛЬЕВ

Член-корреспондент РАН М. И. Гладышев 1, 2, *

1 Институт биофизики Сибирского отделения Российской академии наук, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”
Красноярск, Россия

2 Сибирский федеральный университет
Красноярск, Россия

* E-mail: glad@ibp.ru

Поступила в редакцию 12.10.2022
После доработки 20.10.2022
Принята к публикации 20.10.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Докозагексаеновая кислота (22: 6n–3, ДГК), являясь структурным компонентом клеточных мембран, за счет особой формы своей молекулы создает высокое латеральное давление, повышая тем самым активность мембраносвязанных ферментов. Вероятно, высокое содержание ДГК способствует высокой частоте сокращения и длительному периоду работы скелетных мышц. Для оценки возможной физиолого-биохимической роли ДГК в мышечной ткани была проверена связь ее содержания в грудных мышцах различных видов птиц с частотой взмахов крыльев. Обнаружена высокая статистически достоверная корреляция между содержанием ДГК в грудных мышцах птиц и видоспецифичной частотой взмахов их крыльев.

Ключевые слова: полиненасыщенные жирные кислоты омега-3, эссенциальные компоненты питания, отряд Воробьинообразные

Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега-3, в том числе докозагексаеновая кислота (22:6n–3, ДГК), как известно, относятся к числу важнейших компонентов питания многих всеядных позвоночных животных, включая человека [1]. ДГК является основной жирной кислотой в составе фосфолипидов мембран нервных клеток, включая клетки коры головного мозга и сетчатки глаза, а также биохимическим предшественником и регулятором синтеза сигнальных молекул (эндогормонов) [2]. Кроме того, ДГК считается “пейсмейкером” (pacemaker) – водителем ритма, задающим темп биохимических реакций, протекающих в мембранах клеток мышц, поскольку ее молекула с шестью двойными связями, фактически закрученная в спираль, имеет низкие потенциальные барьеры вращения и создает в липидном бислое высокое латеральное давление, повышая тем самым активность мембраносвязанных ферментов [3]. Вероятно, высокое содержание ДГК в скелетных мышцах способствует высокой частоте их сокращения и длительному периоду работы [4]. Действительно, например, у различных видов рыб содержание ДГК в мышцах тем выше, чем выше скорость их плавания [5]. У птиц содержание ДГК связывают с их размером, от которого зависит скорость основного обмена [3]. Однако частота сокращения мышц может оказаться более важной функцией, требующей высокого уровня ДГК, чем скорость общего метаболизма. Например, в грудных и ножных мышцах колибри, имеющих разную частоту сокращения, уровень ДГК различался более чем в 4 раза [4]. Логично предположить, что содержание ДГК в грудных мышцах у различных видов птиц может быть связано с видоспецифичной частотой взмахов крыльев. Таким образом, целью данной работы была проверка возможной связи содержания ДГК в грудных мышцах различных видов птиц с частотой взмахов крыльев.

Данные о содержании ДГК в грудных мышцах 14 видов птиц были взяты из работы [6]. Частота взмахов крыльев для этих видов приведена в работах [7–11]. На основе обобщенных данных (табл. 1), предварительно проверенных на нормальность распределения по критерию Колмогорова–Смирнова, был рассчитан коэффициент корреляции, оказавшийся статистически достоверным: r = 0.80, p < 0.05. Графическое отображение вероятной связи содержания ДГК в грудных мышцах и видоспецифичной частоты взмахов крыльев представлено на рис. 1.

Таблица 1.

Частота взмахов крыльев (Гц) и содержание докозагексаеновой кислоты (ДГК, мг/г сырой массы) у различных видов птиц по литературным данным [6–11]

Вид Частота взмахов ДГК
Цапля серая (Ardea cinerea) 2.8 0.6
Крачка речная (Sterna hirundo) 3.1 0.7
Чайка озерная (Larus ridibundus) 3.4 0.4
Улит большой (Tringa nebularia) 5.2 0.3
Голубь сизый (Columba livia) 6.6 0.2
Горлица большая (Streptopelia orientalis) 7.1 0.2
Ласточка деревенская (Hirundo rustica) 7.4 2.4
Чомга (Podiceps cristatus) 8.5 0.2
Скворец обыкновенный (Sturnus vulgaris) 11.3 1.5
Трясогузка белая (Motacilla alba) 16.1 1.8
Овсянка тростниковая (Emberiza schoeniclus) 18.2 2.4
Камышовка барсучок (Acrocephalus schoenobaenus) 18.9 3.5
Трясогузка желтая (Motacilla flava) 19.2 2.3
Воробей полевой (Passer montanus) 29.0 2.8
Рис. 1.

Зависимость между содержанием докозагексаеновой кислоты (ДГК) в грудных мышцах и частотой взмахов крыльев различных видов птиц. Прямая линия является линейной аппроксимацией.

Таким образом, впервые доказано, что содержание ДГК в грудных мышцах птиц тем выше, чем выше видоспецифичная частота взмахов их крыльев. Данный результат хорошо согласуется с современными представлениями о роли ДГК в мышцах как “пейсмейкеров” биохимических реакций, протекающих в клеточных мембранах. Наряду с физиолого-биохимической значимостью, уровень ДГК в биомассе тех или иных организмов как звеньев трофических сетей является важнейшим параметром, определяющим качество потоков органического вещества в природных экосистемах, или, иными словами, качество биологической продукции [12].

Следует отметить, что уровень ДГК в грудных мышцах птиц отр. Воробьинообразных, для которых характерна высокая частота взмахов крыльев, оказался достоверно выше, чем у водоплавающих и околоводных представителей других отрядов [6]. Хотя известно, что уровень базального метаболизма Воробьинообразных почти в полтора раза выше, чем у птиц других таксонов [13], содержание метаболического “пейсмейкера” ДГК именно в грудных мышцах все же связывают в первую очередь не с общим уровнем метаболизма, а с частотой их сокращения при полете [4].

Водные и околоводные птицы, очевидно, питаются продукцией водных экосистем, богатой ДГК, тогда как большинство Воробьинообразных питаются на суше, где нет прямых источников ДГК, и даже наземные имаго амфибионтных насекомых содержат незначительное количество этой жирной кислоты [14]. Вероятно, Воробьинообразные синтезируют ДГК, необходимую им для роста, развития и нормального функционирования, из альфа-линоленовой (18:3n–3) и эйкозапентаеновой кислоты (20:5n–3), которой богаты такие их объекты питания, как имаго амфибионтных насекомых [14–16]. Именно грудные мышцы составляют основную часть съедобной биомассы птиц, доступной для последующих трофических уровней. То есть экологическая роль птиц как звеньев трофических сетей природных экосистем, через которые происходит передача эссенциальных компонентов питания, а именно ДГК, зависит не только от их пищевых источников, но и от их физиологических особенностей, в том числе в значительной степени – от видоспецифичной частоты взмахов крыльев.

Список литературы

  1. Simopoulos A.P. // Poult. Sci. 2000. V. 79. P. 961–970.

  2. Calder P.C. // Proc. Nutr. Soc. 2018. V. 77. P. 52–72.

  3. Hulbert A.J. // Lipids. 2007. V. 42. P. 811–819.

  4. Infante J.P., Kirwan R.C., Brenna J.T. // Compar. Biochem. Physiol. B. 2001. V. 130. P. 291–298.

  5. Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Tolomeev A.P., Dgebuadze Y.Y. // Rev. Fish Biol. Fisheries 2018. V. 28. P. 277–299.

  6. Gladyshev M.I., Popova O.N., Makhutova O.N., et al. // Contemp. Probl. Ecol. 2016. V. 9. P. 503–513.

  7. Puranik P.G., Gopala Krishna G., Ahmed A. // Proc. Indian Acad. Sci. 1977. V. 85B. P. 327–339.

  8. Pennycuick C.J. // J. Exp. Biol. 1990. V. 150. P. 171–185.

  9. Nudds R.L., Taylor G.K., Thomas A.L.R. // Proc. R. Soc. Lond. B. 2004. V. 271. P. 2071–2076.

  10. Schmidt-Wellenburg C.A., Biebach H., Daan S., Vis- ser G.H. // J. Comp. Physiol. B. 2007. V. 177. P. 327–337.

  11. Bruderer B., Peter D., Boldt A., Liechti F. // Ibis. 2010. V. 152. P. 272–291.

  12. Dgebuadze Y.Y., Gladyshev M.I. // Contemp. Probl. Ecol. 2016. V. 9. P. 391–395.

  13. Гаврилов В.М. // Доклады Академии наук. 2000. Т. 371. № 2. С. 269–273.

  14. Gladyshev M.I., Sushchik N.N. // Biomolecules. 2019. V. 9. Paper No. 485. https://doi.org/10.3390/biom9090485

  15. Twining C.W., Brenna J.T., Lawrence P., et al. // PNAS USA. 2016. V. 113. P. 10920–10925.

  16. Pilecky M., Zavorka L., Arts M.T., Kainz M.J. // Biol. Rev. 2021. V. 96. P. 2127–2145.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал