УДК 577.15+597.554.3+574.64+577.175.443

PACS 87.14.ej, 87.50.C-

ВЛИЯНИЕ СМЕЩЕНИЯ СУТОЧНОЙ ГЕОМАГНИТНОЙ ВАРИАЦИИ НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ГЛИКОЗИДАЗ МОЛОДИ ПЛОТВЫ
И ИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ

1 Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, пос. Борок, Ярославская обл., Россия

2 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, г. Ярославль, Россия

* e-mail: golovanova5353@mail.ru

Аннотация. Исследовано влияние временнóго смещения суточной геомагнитной вариации на 6 и 12 ч относительно смены дня и ночи на активность пищеварительных гликозидаз (мальтазы, амилолитической активности) и их чувствительность к in vitro действию ионов тяжелых металлов (Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+) в концентрации 25 мг/л у сеголетков плотвы Rutilus rutilus (L.). Обнаружено, что пребывание эмбрионов в условиях смещения суточной геомагнитной вариации как на 6, так и на 12 ч снижает активность мальтазы и ее чувствительность к действию ионов цинка и кадмия в кишечнике сеголетков. Амилолитическая активность повышается лишь при смещении суточной геомагнитной вариации на 6 ч. При этом чувствительность ферментов, гидролизующих крахмал, к действию ионов меди (6 и 12 ч) и кадмия (12 ч) возрастает. Снижение активности ферментов и усиление их чувствительности к тормозящему действию тяжелых металлов может снижать эффективность гидролиза углеводов у развивающихся сеголетков плотвы. Повышение амилолитической активности можно рассматривать как адаптацию пищеварительной системы к смещению суточной геомагнитной вариации на 6 часов в эмбриональный период.

Ключевые слова: суточная геомагнитная вариация, тяжелые металлы, Cu, Zn, Pb, Cd, плотва, пищеварительные гликозидазы.

https://doi.org/10.21455/GPB2019.4-5

Цитирование: Голованова И.Л., Филиппов А.А., Чеботарева Ю.В., Урванцева Г.А., Крылов В.В. Влияние смещения суточной геомагнитной вариации на активность пищеварительных гликозидаз молоди плотвы и их чувствительность к тяжелым металлам // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 4. С. 49–55. https://doi.org/10.21455/GPB2019.4-5

Финансирование

Работа выполнена в рамках госзаданий № АААА-А18118012690102-9, АААА-А18-118012690222-4, а также при частичной поддержке темы Президиума РАН 0122-2018-0001.

Литература

Голованова И.Л. Влияние тяжелых металлов на физиолого-биохимический статус рыб и водных беспозвоночных // Биология внутр. вод. 2008. № 1. С. 99–108.

Голованова И.Л. Влияние биогенных металлов (Cu, Zn) на активность карбогидраз молоди рыб // Биология внутр. вод. 2010. № 1. С. 98–103.

Голованова И.Л., Филиппов А.А., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В. Влияние флуктуаций магнитного поля, имитирующих магнитную бурю, на активность пищеварительных гликозидаз у сеголеток плотвы Rutilus rutilus // Вопросы ихтиологии. 2015. Т. 55, № 4. С. 476–481.

Голованова И.Л., Филиппов А.А., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В. Действие флуктуаций магнитного поля, имитирующих геомагнитную активность, во время эмбриогенеза на амилолитическую активность в кишечнике сеголеток плотвы Rutilus rutilus (L.) // Тр. КарНЦ РАН. Сер. Экспериментальная биология. 2016. № 6. C. 81–90.

Голованова И.Л., Филиппов А.А., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г, Крылов В.В. Влияние гипомагнитных условий на активность гликозидаз и кинетические характеристики гидролиза углеводов у молоди плотвы (Rutilus rutilus) // Вопросы ихтиологии. 2017. Т. 57, № 5. С. 614‒618.

Голованова И.Л., Филиппов А.А., Крылов В.В. Чувствительность пищеварительных гликозидаз к действию тяжелых металлов у сеголетков плотвы Rutilus rutilus (L.) – последствия гипомагнитных условий в период раннего онтогенеза // Биология внутр. вод. 2019. № 1. С. 73–78.

Зенченко Т.А., Варламова Н.Г. Характеристики реакции показателей гемодинамики здоровых людей на изменения метеорологических и геомагнитных факторов в условиях Севера // Геофизические процессы и биосфера. 2015. Т. 14, № 2. С. 50–66.

Зенченко Т.А., Медведева А.А., Потолицына Н.Н., Паршукова О.И., Бойко Е.P. Соотношение динамики минутных колебаний пульса и биохимических показателей крови здоровых людей с геомагнитными пульсациями Рс5-6 // Биофизика. 2015. Т. 60, № 2. С. 385–394.

Канцерова Н.П., Крылов В.В., Лысенко Л.А., Ушакова Н.В., Немова Н.Н. Влияние гипомагнитных условий и инвертированного геомагнитного поля на кальций-зависимые протеиназы беспозвоночных и рыб // Геофизические процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 4. С. 18–26. https://doi.org/10.21455/GPB2016.4-2

Кишкинёв Д.А., Чернецов Н.С. Магниторецепторные системы у птиц: обзор современных исследований // Журн. общ. биол. 2014. Т. 75, № 2. С. 104–123.

Крылов В.В., Зотов О.Д., Клайн Б.И. Устройство для генерации магнитных полей и компенсации локального низкочастотного магнитного поля. Патент на полезную модель RUS 108640 от 13.05.2011.

Крылов В.В., Осипова Е.А., Изюмов Ю.Г. Ориентационное поведение животных в геомагнитном поле и механизмы магниторецепции // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 4. С. 60–81.

Крылов В.В., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Зотов О.Д., Осипова Е.А. Действие типичной магнитной бури на ранний онтогенез плотвы Rutilus rutilus (L.) // Биология внутр. вод. 2010. № 4. С. 67–70.

Крылов В.В., Осипова Е.А., Панкова Н.А., Таликина М.Г., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Батракова А.А., Непомнящих В.А. Влияние временного смещения суточной геомагнитной вариации на эмбрионы плотвы Rutilus rutilus L. Сравнение с эффектами имитации геомагнитных бурь // Биофизика. 2017. Т. 62, № 4. С. 825–832.

Кузьмина В.В. Процессы пищеварения у рыб. Новые факты и гипотезы. Ярославль: Филигрань, 2018. 300 с.

Кузьмина В.В., Ушакова Н.В., Крылов В.В., Петров Д.В. Влияние магнитной бури на активность протеиназ и гликозидаз слизистой оболочки кишечника рыб // Изв. РАН. Сер. биол. 2014. № 2. С. 161–167.

Кузьмина В.В., Ушакова Н.В., Крылов В.В. Влияние электромагнитного поля на активность протеиназ и гликозидаз слизистой оболочки кишечника рыб // Изв. РАН. Сер биол. 2015. № 1. С. 70–76.

Линник Л.П., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 270 с.

Остроумова И.Н. Биологические основы кормления рыб. СПб.: ГосНИОРХ, 2012. 564 с.

Перевозников М.А., Богданова Е.А. Тяжелые металлы в пресноводных экосистемах. СПб.: ГосНИОРХ, 1999. 228 с.

Рапопорт С.И., Малиновская Н.К., Веттерберг Л., Шаталова А.М., Ораевский В.Н. Продукция мелатонина у больных гипертонической болезнью во время магнитных бурь // Терапевтический архив. 2001. Т. 73, № 12. С. 29–33.

Уголев А.М., Иезуитова Н.Н., Масевич Ц.Г., Надирова Т.Я., Тимофеева Н.М. Исследование пищеварительного аппарата у человека. Обзор современных методов. Л.: Наука, 1969. 216 с.

Уголев A.M., Кузьмина В.В. Пищеварительные процессы и адаптации у рыб. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 238 с.

Филиппов А.А., Крылов В.В., Голованова И.Л. Влияние флуктуаций локального магнитного поля во время эмбриогенеза на чувствительность пищеварительных гликозидаз сеголеток плотвы к in vitro действию меди, цинка и гербицида Раундап // Вестник АГТУ. Серия «Рыбное хозяйство». 2015. № 3. С. 119–125.

Azcaratea T., Mendoza B., Levi J.R. Influence of geomagnetic activity and atmospheric pressure on human arterial pressure during the solar cycle 24 // Advances in Space Research. 2016. V. 58. P. 2116–2125.

Brown F.A., Chow C.S. Uniform daily rotation and biological rhythms and clocks in hamsters // Physiological Zoology. 1976. V. 49. P. 263–285.

Burch J.B., Reif J.S., Yost M.G. Geomagnetic activity and human melatonin metabolite excretion // Neurosci. Let. 2008. V. 438. P. 76–79.

Bury N.R., Walker P.A., Glover C.N. Nutritive metal uptake in teleost fish // J. Exp. Biol. 2003. V. 206, No. 1. P. 11–23.

Filippov A.A., Golovanova I.L. The effect of organic toxicants on sensitivity of intestinal glyco-sidases to Cu and Zn in juvenile roach // Inland Water Biology. 2012. V. 5, N 1. P. 140–146.

Filippov A.A., Krylov V.V., Golovanova I.L. Effect of magnetic storms on the temperature characteristics of digestive glycosidase in roach fingerlings // Вестник АГТУ. Серия «Рыбное хозяйство». 2014. № 2. С. 101–105. (На англ. яз.).

Filippov A.A., Aminov A.I., Golovanova I.L., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Effect of magnetic storm on the sensitivity of juvenile roach intestinal glycosidase to heavy metals (Cu, Zn) and the herbicide Roundup // Inland Water Biology. 2015. V. 8, N 4. P. 417–420.

Golovanova I.L., Golovanov V.K., Smirnov A.K., Pavlov D.D. Effect of ambient temperature increase on intestinal mucosa amylolitic activity in freshwater fish // Fish Physiol. Biochem. 2013. V. 39, N 6. P. 1497–1504.

Golovanova I.L., Filippov A.A., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Delayed effect of geomagnetic storm simulation on size, mass and activity of digestive glycosidases in roach (Rutilus rutilus Linnaeus, 1758) underyearlings // J. Applied Ichthyology. 2017. V. 33, N 2. P. 291–299.

Jezierska B., Ugowska K., Witeska M. The effects of heavy metals on embryonic development of fish (a review) // Fish Physiol. Biochem. 2009. V. 35, N 4. P. 625–640.

Krishnan B., Levine J.D., Lynch M.K.S., Dowse H.B., Funes P., Hall J.C., Hardin P.E., Dryer S.E. A new role for cryptochrome in a Drosophila circadian oscillator // Nature. 2001. V. 411. P. 313–317.

Krylov V.V. Biological effects related to geomagnetic activity and possible mechanisms // Bioelectromagnetics. 2017. V. 38, N 7. P. 497–510.

Krylov V.V., Zotov O.D., Klain B.I., Ushakova N.V., Kantserova N.P., Znobishcheva A.V., Izyumov Yu.G., Kuz’mina V.V., Morozov A.A., Lysenko L.A., Nemova N.N., Osipova E.A. An experimental study of the biological effects of geomagnetic disturbances: The impact of a typical geomagnetic storm and its constituents on plants and animals // J. Atmosph. Solar-Terrestrial Phys. 2014. V. 110–111. P. 28–36.

Krylov V.V., Kantserova N.P., Lysenko L.A., Osipova E.A. A simulated geomagnetic storm unsynchronizes with diurnal geomagnetic variation affecting calpain activity in roach and great pond snail // Int. J. Biometeorology. 2019. V. 63. P. 241–246.

Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and of its physiological interactions // Endocrine Reviews. 1991. V. 12. P. 151–180.

Welker H.A., Semm P., Willig R.P., Commentz J.C., Wiltschko W., Vollrath L. Effects of an artificial magnetic-field on serotonin-n-acetyltransferase activity and melatonin content of the rat pineal gland // Experimental Brain Research. 1983. V. 50. P. 426–432.

Weydahl A., Sothern R.B., Cornelissen G., Wetterberg L. Geomagnetic activity influences the melatonin secretion at latitude 70° N // Biomedicine and Pharmacotherapy. 2001. V. 55. P. 57s–62s.

Yamazaki Y., Maute A. Sq and EEJ – A review on the daily variation of the geomagnetic field caused by ionospheric dynamo currents // Space Sci. Rev. 2017. V. 206. P. 299–405.

Сведения об авторах

ГОЛОВАНОВА Ирина Леонидовна – доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 152742, Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, ИБВВ РАН. E-mail: golovanova5353@mail.ru

ФИЛИППОВ Андрей Андреевич – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 152742, Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, ИБВВ РАН. E-mail: andron@ibiw.yaroslavl.ru

ЧЕБОТАРЕВА Юлия Владимировна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 152742, Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, ИБВВ РАН. E-mail: julia@ibiw.yaroslavl.ru

УРВАНЦЕВА Галина Александровна – кандидат химических наук, доцент, Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова. 150003, г. Ярославль, ул. Советская, д. 14. E-mail: urvga@mail.ru

КРЫЛОВ Вячеслав Владимирович – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 152742, Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, ИБВВ РАН. E-mail: kryloff@ibiw.yaroslavl.ru