Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54480 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА ECOLOGICAL BIOPHYSICS ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА THE ACTIVITY OF Na+, K+-ATPase AND THE BALANCE OF MONOVALENT CATIONS IN NUCLEAR ERYTHROCYTES OF MARINE FISH UNDER HYPOOSMOTIC LOAD (EXPERIMENTS IN VIVO) АКТИВНОСТЬ Na+, K+-АТФазы И БАЛАНС ОДНОВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ В ЯДЕРНЫХ ЭРИТРОЦИТАХ МОРСКИХ РЫБ В УСЛОВИЯХ ГИПООСМОТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ (ЭКСПЕРИМЕНТЫ IN VIVO) Солдатов А А Soldatov A A alekssoldatov@yandex.ru Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН ; Севастопольский государственный университет ru A.O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAN ; Sevastopol State University ru 25 12 2019 25 12 2019 4 4 570 576 20 12 2019 20 12 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54480/view

В условиях эксперимента in vivo исследовано влияние гипоосмотической нагрузки на кровь двух видов морских рыб, отличающихся толерантностью к фактору солености. Объектами исследования служили черноморские бычки: Gobius cobitis (Pallas, 1814) - обнаруживается в прибрежных акваториях, лагунах устьях рек и Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) - встречается в морских и пресных водоемах. Контрольные группы рыб содержали при 12-14 о/оо. Опытные группы рыб находились в течение 44-45 суток при 4,8-5,6 о/оо. Температура воды поддерживалась на уровне 15 + 1оС. Отбор проб крови осуществлялся на 1-5, 14-16 и 44-45 сутки эксперимента. Оценивали содержание воды в крови, эритроцитарные индексы, активность Na+, K+-ATPазы и баланс Na+ и K+ на мембране эритроцита. В условиях гипоосмотической нагрузки G. cobitis не проявлял признаков активной осморегуляции. Содержание воды в крови в ходе эксперимента повышалось на 9,5-14,2 % (p < 0,001) и сохранялось на данном уровне в течение всего периода наблюдений. Это происходило на фоне свеллинга и лизиса части эритроцитарной массы. Одновременно происходила диссипация ионных градиентов на уровне клеток красной крови и снижение активности Na+, K+-ATPазы. N. melanostomus , напротив, компенсировал начальное (1-5 сутки) повышение содержания воды в крови. У него не наблюдали признаков свеллинга и лизиса клеток красной крови. При этом эритроциты проявляли признаки активной осморегуляции. При гидратации плазмы крови у них отмечался направленный выход K+ при сохранении содержания Na+ в клетке. В сравнении с G. cobitis препараты эритроцитарных мембран N. melanostomus отличались повышенной активностью Na+, K+-ATPазы. Эти качества, по-видимому, позволяют данному виду переносить достаточно широкий диапазон колебания солености среды и лежат в основе его эвригалинности.

The effect of hypoosmotic load on the blood of two species of marine fish, characterized by tolerance to the salinity factor, was studied in vivo experiment. The objects of study were the Black Sea gobies: Gobius cobitis (Pallas, 1814) - found in coastal waters, lagoons, estuaries and Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) - found in marine and fresh water. The control group of fish was kept at 12-14o/oo. Experimental groups of fish were within 44-45 days at 4,8-5,6o/oo. The water temperature was maintained at 15 + 1oC. Blood samples were taken at 1-5, 14-16 and 44-45 days of the experiment. Estimated water content in the blood, erythrocyte indices, the activity of Na+, K+-ATPase and the balance of Na+ and K+ on the membrane of the erythrocyte. Under hypoosmotic load G. cobitis showed no signs of active osmoregulation. The water content in the blood during the experiment increased by 9.5-14.2% (p < 0.001) and remained at this level throughout the observation period. This has resulted to svelling and lysis of the red blood cell mass. Simultaneously there was a dissipation of ionic gradients at the level of red blood cells and a decrease in the activity of Na+, K+-ATPase. N. melanostomus , on the contrary, compensated for the initial (1-5 days) increase in blood water content. It showed no signs of svelling or lysis of red blood cells. In this case, red blood cells showed signs of active osmoregulation. At hydration of blood plasma, they had a directed yield of K+ while maintaining the Na+ content in the cell. In comparison with G. cobitis , preparations of erythrocyte membranes N. melanostomus differed increased activity of Na+, K+-ATPase. These qualities apparently to allow were tolerate N. melanostomus to wide range of salinity fluctuations and are the basis of its euryhalinity.

 морские рыбы гипоосмотическая нагрузка кровь эритроциты баланс Na+ и K+ активность Na+ K+-ATPазы marine fish hypoosmotic load blood red blood cells the balance of Na+ and K+ activity of Na+ K+-ATPase Работа выполнена в рамках госзадания (№ гос. регистрации АААА-А18-118021490093-4)

Evans D.H. A Brief History of the Study of Fish Osmoregulation: The Central Role of the Mt. Desert Island Biological Laboratory. Frontiers of Physiology, 2010, vol. 1, pp. 13-32. Evans D.H. A Brief History of the Study of Fish Osmoregulation: The Central Role of the Mt. Desert Island Biological Laboratory. Frontiers of Physiology, 2010, vol. 1, pp. 13-32. Maetz J. Fish Gills: Mechanisms of Salt Transfer in Fresh Water and Sea Water. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 1971, vol. 262, no. 842, pp. 209-249. Maetz J. Fish Gills: Mechanisms of Salt Transfer in Fresh Water and Sea Water. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 1971, vol. 262, no. 842, pp. 209-249. Soldatov A.A. Peculiarities of organization and functioning of the fish red blood system (review). J. Evolutionary Biochem. Physiol., 2005, vol. 41, no 3, pp. 272-281. Soldatov A.A. Peculiarities of organization and functioning of the fish red blood system (review). J. Evolutionary Biochem. Physiol., 2005, vol. 41, no 3, pp. 272-281. Eckert S.M., Yada T., Shepherd B.S., Stetson M.H., Hirano T., Grau E.G. Hormonal control of osmoregulation in the channel catfish Ictalurus punctatus. Gen. Comp. Endocrinol., 2001, vol. 122, pp. 270-286. Eckert S.M., Yada T., Shepherd B.S., Stetson M.H., Hirano T., Grau E.G. Hormonal control of osmoregulation in the channel catfish Ictalurus punctatus. Gen. Comp. Endocrinol., 2001, vol. 122, pp. 270-286. Perrott M.N. The renin-angiotensin system and osmoregulation in fish. Diss. Abst. Int. Pt. B Sci. Eng., 1989, vol. 50, p. 280. Perrott M.N. The renin-angiotensin system and osmoregulation in fish. Diss. Abst. Int. Pt. B Sci. Eng., 1989, vol. 50, p. 280. Wong K.Sh. Characterization of the renin-angiotensin system in silver seabream (Sparus sarba): Perspective in salinity adaptation. Diss. Abstr. Int., 2006, vol. 67, p. 147. Wong K.Sh. Characterization of the renin-angiotensin system in silver seabream (Sparus sarba): Perspective in salinity adaptation. Diss. Abstr. Int., 2006, vol. 67, p. 147. Avella M., Berhaut J., Bornancin M. Salinity tolerance of two tropical fishes, Oreochromis aureus and O. niloticus. 1. Biochemical and morphological changes in the gill epithelium. J. Fish Biol., 1993, vol. 42, pp. 243-254. Avella M., Berhaut J., Bornancin M. Salinity tolerance of two tropical fishes, Oreochromis aureus and O. niloticus. 1. Biochemical and morphological changes in the gill epithelium. J. Fish Biol., 1993, vol. 42, pp. 243-254. Soldatov A.A. Peculiarities of osmoregulation of the circulating red blood cells in steno- and euryhaline marine fish species under hypoosmotic conditions. J. Evolutionary Biochem. Physiol., 2000, vol. 36, no 1, pp. 52-58. Soldatov A.A. Peculiarities of osmoregulation of the circulating red blood cells in steno- and euryhaline marine fish species under hypoosmotic conditions. J. Evolutionary Biochem. Physiol., 2000, vol. 36, no 1, pp. 52-58. Arjona F.J., Vargas-Chacoff L., Ruiz-Jarabo I., Goncalves O., Pascoa I., Martin del Rio M.P., Mancera J.M. Tertiary stress responses in Senegalese sole (Solea senegalensis Kaup, 1858) to osmotic challenge: Implications for osmoregulation, energy metabolism and growth. Aquaculture, 2009, vol. 287, pp. 419-426. Arjona F.J., Vargas-Chacoff L., Ruiz-Jarabo I., Goncalves O., Pascoa I., Martin del Rio M.P., Mancera J.M. Tertiary stress responses in Senegalese sole (Solea senegalensis Kaup, 1858) to osmotic challenge: Implications for osmoregulation, energy metabolism and growth. Aquaculture, 2009, vol. 287, pp. 419-426. Mylonas C.C., Pavlidis M., Papandroulakis N., Zaiss M.M., Tsafarakis D., Papadakis I.E., Varsamos S. Growth performance and osmoregulation in the shi drum (Umbrina cirrosa) adapted to different environmental salinities. Aquaculture, 2009, vol. 287, pp. 203-210. Mylonas C.C., Pavlidis M., Papandroulakis N., Zaiss M.M., Tsafarakis D., Papadakis I.E., Varsamos S. Growth performance and osmoregulation in the shi drum (Umbrina cirrosa) adapted to different environmental salinities. Aquaculture, 2009, vol. 287, pp. 203-210. Световидов А.Н. Рыбы Черного моря. М.: Наука, 1964, 552 с. @@[Svetovidov A.N. Вlack Sea Fish. M.: Nauka, 1964, 552 p. (In Russ.)] Svetovidov A.N. Ryby Chernogo morya. M.: Nauka, 1964, 552 s. @@[Svetovidov A.N. Vlack Sea Fish. M.: Nauka, 1964, 552 p. (In Russ.)] Soldatov A.A. Physiological Aspects of Effects of Urethane Anesthesia on the Organism of Marine Fishes. Hydrobiol. J., 2005, vol. 41, no. 1, pp. 113-126. Soldatov A.A. Physiological Aspects of Effects of Urethane Anesthesia on the Organism of Marine Fishes. Hydrobiol. J., 2005, vol. 41, no. 1, pp. 113-126. Стенко М.И. Кровь. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования. М.: Медицина, 1975, с. 5-135. @@[Stenko M.I. Blood. Handbook of clinical laboratory methods. M.: Medicine, 1975, pp. 5-135. (In Russ.)] Stenko M.I. Krov'. Spravochnik po klinicheskim laboratornym metodam issledovaniya. M.: Medicina, 1975, s. 5-135. @@[Stenko M.I. Blood. Handbook of clinical laboratory methods. M.: Medicine, 1975, pp. 5-135. (In Russ.)] Стародуб Н.Ф. Методы исследования структурной гетерогенности гемоглобинов млекопитающих. Методы молекулярной биологии. Киев: Наук. думка, 1979, с. 176-191. @@[Starodub N.F. Methods of investigation of structural heterogeneity of mammalian hemoglobins. Methods of molecular biology. Kiev: Naukova Dumka, 1979, pp. 176-191. (In Russ.)] Starodub N.F. Metody issledovaniya strukturnoy geterogennosti gemoglobinov mlekopitayuschih. Metody molekulyarnoy biologii. Kiev: Nauk. dumka, 1979, s. 176-191. @@[Starodub N.F. Methods of investigation of structural heterogeneity of mammalian hemoglobins. Methods of molecular biology. Kiev: Naukova Dumka, 1979, pp. 176-191. (In Russ.)] Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., Меньшиков В.В. Биохимические исследования в клинике. Л.: Медицина, 1976, 384 с. @@[Komarov F.I., Korovkin B.F., Menshikov V.V. Biochemical studies in the clinic. Leningrad: Medicine, 1976, 384 p. (In Russ.)] Komarov F.I., Korovkin B.F., Men'shikov V.V. Biohimicheskie issledovaniya v klinike. L.: Medicina, 1976, 384 s. @@[Komarov F.I., Korovkin B.F., Menshikov V.V. Biochemical studies in the clinic. Leningrad: Medicine, 1976, 384 p. (In Russ.)] Sedmak F.F., Grossberg S.E. A rapid, sensitive and versative assay for protein using coomassie brilliant blue G-250. Anat. Biochem., 1977, vol. 79, pp. 544-552. Sedmak F.F., Grossberg S.E. A rapid, sensitive and versative assay for protein using coomassie brilliant blue G-250. Anat. Biochem., 1977, vol. 79, pp. 544-552. Наточин Ю.В. Эволюция водно-солевого обмена и почки. Эволюционная физиология (руководство по физиологии). Ч. 1. Л.: Наука, 1983, с. 371-426. @@[Natochin Yu.V. Evolution of water-salt metabolism and kidneys. Evolutionary physiology (guide to physiology). Part 1. Leningrad: Nauka, 1983, pp. 371-426. (In Russ.)] Natochin Yu.V. Evolyuciya vodno-solevogo obmena i pochki. Evolyucionnaya fiziologiya (rukovodstvo po fiziologii). Ch. 1. L.: Nauka, 1983, s. 371-426. @@[Natochin Yu.V. Evolution of water-salt metabolism and kidneys. Evolutionary physiology (guide to physiology). Part 1. Leningrad: Nauka, 1983, pp. 371-426. (In Russ.)] Fugelli K., Zachariassen K.E. The distribution of tarine, gamma-amino-butyric acid and inorganic ions between plasma and erythrocytes in flounder (Platichthys flesus) at different plasma osmolarities. Comp. Biochem. Physiol., 1976, vol. 55A, pp.173-177. Fugelli K., Zachariassen K.E. The distribution of tarine, gamma-amino-butyric acid and inorganic ions between plasma and erythrocytes in flounder (Platichthys flesus) at different plasma osmolarities. Comp. Biochem. Physiol., 1976, vol. 55A, pp.173-177. Наточин Ю.В., Шахматова Е.И., Лаврова Е.А., Максимович А.А., Карпенко Л.А., Мартемьянов В.И. Волюмрегуляция клеток некоторых органов и тканей у пресноводных и проходных рыб при изменении осмолярности и ионного состава сыворотки крови. Ж. эволюц. биох. физиол., 1991, т. 27, № 2, с. 159-166. @@[Natochin Yu.V., Shakhmatova E.I., Lavrova E.A., Maksimovic A.A., Karpenko L.A., Martemyanov V.I. Volumerelative cells of some organs and tissues from freshwater and anadromous fish when you change the osmolarity and ionic composition of blood serum. J. Evolutionary Biochem. Physiol., 1991, vol. 27, no. 2, pp. 159-166. (In Russ.)] Natochin Yu.V., Shahmatova E.I., Lavrova E.A., Maksimovich A.A., Karpenko L.A., Martem'yanov V.I. Volyumregulyaciya kletok nekotoryh organov i tkaney u presnovodnyh i prohodnyh ryb pri izmenenii osmolyarnosti i ionnogo sostava syvorotki krovi. Zh. evolyuc. bioh. fiziol., 1991, t. 27, № 2, s. 159-166. @@[Natochin Yu.V., Shakhmatova E.I., Lavrova E.A., Maksimovic A.A., Karpenko L.A., Martemyanov V.I. Volumerelative cells of some organs and tissues from freshwater and anadromous fish when you change the osmolarity and ionic composition of blood serum. J. Evolutionary Biochem. Physiol., 1991, vol. 27, no. 2, pp. 159-166. (In Russ.)] Hebab S.A., Hanke W. Electrolyte changes and volume regulatory processes in the carp (Cyprinus carpio) during osmotic stresses. Comp. Biochem. Physiol., 1982, vol. 71A, no 2, pp. 157-164. Hebab S.A., Hanke W. Electrolyte changes and volume regulatory processes in the carp (Cyprinus carpio) during osmotic stresses. Comp. Biochem. Physiol., 1982, vol. 71A, no 2, pp. 157-164. Лаврова Е.А., Наточин Ю.В., Шахматова Е.И. Электролиты в тканях осетровых и костистых рыб в пресной и морской воде. Вопр. ихтиол., 1984, т. 24, № 5, c. 867-871. @@[Lavrov E.A., Natochin Y.V., Shakhmatova E.I. Electrolytes in the tissues of sturgeon and bony fish in fresh and sea water. J. Ichthyology, 1984, vol. 24, no. 5, pp. 867-871. (In Russ.)] Lavrova E.A., Natochin Yu.V., Shahmatova E.I. Elektrolity v tkanyah osetrovyh i kostistyh ryb v presnoy i morskoy vode. Vopr. ihtiol., 1984, t. 24, № 5, c. 867-871. @@[Lavrov E.A., Natochin Y.V., Shakhmatova E.I. Electrolytes in the tissues of sturgeon and bony fish in fresh and sea water. J. Ichthyology, 1984, vol. 24, no. 5, pp. 867-871. (In Russ.)] Bachand L., Leray C. Erythrocyte metabolism in the yellow perch. I. Glycolytic enzymes. Comp. Biochem. Physiol., 1975, vol. 50 B. pp. 567-570. Bachand L., Leray C. Erythrocyte metabolism in the yellow perch. I. Glycolytic enzymes. Comp. Biochem. Physiol., 1975, vol. 50 B. pp. 567-570. Leray C. Patterns of purine nucleotides in some North sea fish erythrocytes. Comp. Biochem. Physiol., 1982, vol. 71B, no 1, pp. 77-81. Leray C. Patterns of purine nucleotides in some North sea fish erythrocytes. Comp. Biochem. Physiol., 1982, vol. 71B, no 1, pp. 77-81.