Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2021, T. 57, № 1, стр. 63-70

ГЛИКОГЕН КАК ЗАПАСАЮЩИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СУБСТРАТ ЯДЕРНЫХ ЭРИТРОЦИТОВ РЫБ

Ю. А. Силкин 1*, Е. Н. Силкина 1, М. Ю. Силкин 1

1 Карадагская научная станция им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН”
Феодосия, Россия

* E-mail: ysilkin@mail.ru

Поступила в редакцию 05.07.2020
После доработки 10.08.2020
Принята к публикации 07.10.2020

Аннотация

Исследовали содержание гликогена в эритроцитах двух видов хрящевых (Raja clavata, Dasyatis pastinaca) и четырех видов черноморских костистых рыб (Trachurus mediterraneus ponticus, Spicara flexuosa, Diplodus annularis, Scorpaena porcus). Показано, что в эритроцитах костистых рыб накопление гликогена, примерно в два раза превышало этот показатель у исследованных скатов. Ввиду уникальной способности эритроцитов ската – морской лисицы (Raja clavata), хорошо переносить содержание целостности клеток in vitro на холоде (+4°С), прослежена динамика расхода гликогена в эритроцитах на протяжении 11-суточного их хранения до распада клеток. Показано, что клетки экономно осуществляют траты гликогена, расход которого за весь период 11-суточного хранения составлял в эритроцитах морской лисицы 52%. Эритроциты скорпены (Scorpaena porcus) были гораздо менее устойчивыми к содержанию их на холоде. Период устойчивости взвешенных в физиологическом растворе эритроцитов скорпены не превышал двух суток. За этот период в эритроцитах скорпены не наблюдали значимых изменений концентрации гликогена.

Ключевые слова: гликоген, эритроциты, хрящевые, костистые рыбы, Черное море

DOI: 10.31857/S0044452921010095

Список литературы

  1. Phillips M.C.L., Moyes C.D., Tufts B.L. The effects of cell ageing on metabolism in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) red blood cells. J. Exp. Biol. 203: 1039–1045. 2000.

  2. Липунова Е.А., Скоркина М.Ю. Физиология крови. Белгород: Из-во БелГУ. 324 с. 2007. [Lipunova E.A., Skorkina M.Ju. Fiziologija krovi. Belgorod: Iz-vo BelGU. 324 s. 2007. (in Russ)].

  3. Polakof S., Panserat S., Soengas J.L., Moon T.W. Glucose metabolism in fish: a review. J. Comp. Physiol. B 182: 1015–1045. 2012. https://doi.org/10.1007/s00360-012-0658-7

  4. Driedzic W.R., Clow K.A., Short C.E. Glucose uptake and metabolism by red blood cells from fish with different extracellular glucose levels. J. Exp. Biol. 216: 437–446. 2013. https://doi.org/10.1242/jeb.079178

  5. Walsh P.J., Wood C.M., Thomas S., Perry S.F. Characterization of red blood cell metabolism in rainbow trout. J. Exp. Biol. 154: 475–489. 1990.

  6. Морозова А.Л. Исследование содержания углеводов и фосфорных соединений в тканях ставриды и скорпены при разном функциональном состоянии. Автореф. канд. дисс. Л., 1971. 24 с. [Morozova A.L. Issledovanie soderzhaniya uglevodov i fosfornyh soedinenij v tkanyah stavridy i skorpeny pri raznom funkcional’nom sostoyanii. Avtoref. kand. diss. L. 1971. (in Russ)].

  7. Морозова А.Л., Астахова Л.П., Силкина Е.Н. Углеводный обмен при плавании рыб, глава VII в монографии “Элементы физиологии и биохимии общего и активного обмена у рыб”. К.: Наукова Думка. С. 122–143. 1978. [Morozova A.L., Astahova L.P., Silkina E.N. Uglevodnyj obmen pri plavanii ryb, glava VII v monografii “Jelementy fiziologii i biohimii obshhego i aktivnogo obmena u ryb”. K.: Naukova Dumka. S. 122–143. 1978. (in Russ)].

  8. Ferguson R.A., Tufts B.L., Boutilier R.G. Energy metabolism in trout red cells: consequences of adrenergic stimulation in vivo and in vitro. J. Exp. Biol. 143: 133–147. 1989

  9. Silkin Yu.A., Korotkov S.M., Silkina E.N. The Study of the Bioenergetic Characteristics of the Red Blood Cells of Black Sea Fish: the Common Stingray (Dasyatis pastinaca L.) and Black Scorpionfish (Scorpaena porcus L.). Biophysics. 62 (3): 434–439. 2017. https://doi.org/10.1134/S0006350917030204

  10. Soengas J.L., Moon T.W. Uptake and metabolism of glucose, alanine and lactate by red blood cells of the American eel Anguilla rastrata. J. Exp. Biol. 198: 877–888. 1995.

  11. Nikinmaa M., Tiinonen K. Substrate transport and utilization in fish erythrocytes. Acta Physiol. Scand. 152: 183–189. 1994. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.1994.tb09798.x

  12. Mouses S.W., Bashan N., Gutman A. Glycogen metabolism in the normal red blood cells. Blood. 40 (6): 836–8432. 1972.

  13. Mouses S.W., Bashan N., Gutman A., Ockerman P.A. Glycogen metabolism in glycogen-rich erythrocytes. Blood. 44 (2): 275–284. 1974.

  14. Sidbury J.B. Jr., Cornblath M., Fisher J., House E. Glycogen in erythrocytes of patients with glycogen storage disease. Pediatrics. 27: 103–111. 1961.

  15. Miwa I., Suzuki S. An improved quantitative assay of glycogen in erythrocytes. Ann. Clin. Biochem. 39: 612–613. 2002. https://doi.org/10.1177/000456320203900613

  16. Dridzic W.R., Clow K.A., Short C.E. Extracellular glucose can fuel metabolism in red blood cells from high glycemic Atlantic cod (Gadus morhua) but not low glycemic short-horned sculpin (Myoxocephalus scorpius). J. Exp. Biol. 217: 3797–3804. 2014. https://doi.org/10.1242/jeb.110221

  17. Lambert F.N., Treberg J.R., Anderson W.G., Brandt C., Evans A.N. The physiological stress response of the Atlantic stingray (Hypanus sabinus) to aerial exposure. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular and Integrative Physiology. 219–220: 38–43. 2018. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2018.02.009

  18. Cain D.K., Harms C.A., Segars A. Plasma biochemistry reference values of wild-caught southern stingrays (Dasyatis americana). J. Zoo. Wildl. Med. 200. 35 (4): 471–476. 2004. https://doi.org/10.1638/03-107

  19. Bouyoucos I.A., Talwar B.S., Brooks E.J., Brownscombe J.W., Cooke S.J., Suski S., Mandelman J.W. Exercise intensity while hooked is associated with physiological status of longline-captured sharks. Conserv. Physiol. 20.6 (1): 1–13. 2018. https://doi.org/10.1093/conphys/coy074

  20. Polakof S., Mommsen T.P., Soengas J.L. Glucosensing and glucse homeostasis from fish to mammals // Comp. Biochem. Physiol. 160B: 123–149. 2011. https://doi.org/10.1016/j.cbpb.2011.07.006

  21. Pesquero J., Roig T., Bermudez J., Sanchez J. Energy metabolism by trout red blood cells: substrate utilization // J. Exp. Biol. 193: 183–190. 1994. PMID: 9317599

  22. Плисецкая Э.М. О гормональной регуляции углеводного обмена у низших позвоночных (круглоротых и рыб). Автореферат докт дис. Ленинград. 38 с. 1972. [Pliseckaja Je. M. O gormonal’noj reguljacii uglevodnogo obmena u nizshih pozvonochnyh (kruglorotyh i ryb). Avtoreferat dokt dis. Leningrad. 38 s. 1972. (in Russ)].

  23. Солдатов А.А., Парфенова И.А., Новицкая В.Н. Содержание одновалентных катирнов и АТФ в эритроцитах морских рыб при экспериментальной гипоксии. Укр. биохим. журн. 82: 36–41. 2010. [Soldatov A.A., Parfenova I.A., Novickaya V.N. Soderzhanie odnovalentnyh katirnov i ATF v eritrocitah morskih ryb pri eksperimental’noj gipoksii. Ukr. biohim. zhurn. 82: 36–41. 2010 (in Russ)].

  24. Солдатов А.А., Головина И.В., Колесникова Е.Э., Сысоева И.В., Сысоев А.А., Кухарева Т.А., Кладченко Е.С. Активность ферментов энергетического обмена и содержание АТФ в тканях мозга и жабр морского ерша Scorpaena porcus Linnaeus при кратковременной гипоксии. Ж. эвол. биохим. и физиол. 56 (3): 213–223. 2020. [Soldatov A.A., Golovina I.V., Kolesnikova E.E., Sysoeva I.V., Sysoev A.A., Kuhareva T.A., Kladchenko E.S. Aktivnost’ fermentov energeticheskogo obmena i soderzhanie ATF v tkanyah mozga i zhabr morskogo ersha Scorpaena porcus Linnaeus pri kratkovremennoj gipoksii. J. Evol. Biohim. Phys. 56 (3): 213–223. 2020. (in Russ)].https://doi.org/10.31857/S0044452920010143

  25. Serebrenikova T.P., Nesterov V.P. Activation of glycogen phosphorylases by glycogen phosphorylase kinases: dependence on ATP concentration and species specificity of the enzymes. J. Evol. Biohim. Phys. 38 (2): 242–244. 2002.

  26. Шмелев В.К., Серебреникова Т.П. Влияние температуры на кинетику фосфорилазной реакции и активацию фосфорилазы под действием киназы фосфорилазы у ската Dasyatis pastinaca. Украинский биохимический журнал. 1987. 59 (1): 34–38. [Shmelev V.K., Serebrenikova T.P. Effect of temperature on the kinetics of the phosphorylase reaction and phosphorylase activation induced by phosphorylase kinase in the skate Dasyatis pastinaca/ Ukrainskij biohimicheskij zhurnal. 1987. 59 (1): 34–38].

  27. Солдатов А.А. Особенности организации и функционирования системы красной крови рыб. Ж. эвол. биохим. и физиол. Т. 41. № 3. С. 217–223. 2005. [Soldatov A.A. Osobennosti organizacii i funkcionirovaniya sistemy krasnoj krovi ryb. J. Evol. Biohim. Phys. 41 (3): 217–223. 2005. (in Russ)].

Дополнительные материалы отсутствуют.