doi: 10.15389/agrobiology.2021.2.335rus
УДК 639.54:577.112.3
Работа выполнена в рамках государственного задания Института экологии растений и животных УрО РАН и частично поддержана грантом Президиума РАН «Фундаментальные науки — медицине» 12-П-4-1049.
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ В ТКАНЯХ МЕДИЦИНСКОЙ ПИЯВКИ (Hirudo verbana Carena, 1820) ПРИ ИСКУССТВЕННОМ ВОСПРОИЗВОДСТВЕ В АКВАКУЛЬТУРЕ
Л.А. КОВАЛЬЧУК1 ✉, Л.В. ЧЕРНАЯ1, Н.В. МИКШЕВИЧ2
Медицинские пиявки (в том числе Hirudoverbana Carena, 1820) используемые в ветеринарии, медицине и фармакологии, в настоящее время выращиваются в искусственно созданных условиях на биофабриках. Технология гирудокультуры как cоставляющая биотехники аквакультуры основана на методе ускоренного роста и развития пиявок при интенсивном вскармливании, что позволяет получить качественную продукцию в достаточно короткие сроки (8-10 мес). При этом проблема оценки физиологического статуса выращенных особей в условиях искусственного воспроизводства остается не до конца решенной. Нами впервые представлены результаты, подтверждающие возможность использования данных о возрастной специфике аминокислотного состава тканей при оценке физиологического состояния и благополучия медицинской пиявки в природе и в аквакультуре. Цель работы — изучение содержания свободных аминокислот в тканях медицинских пиявок при искусственном воспроизводстве в аквакультуре в зависимости от возраста. Исследования проводили в 2012 году на особях аптечной пиявки без признаков заболевания, приобретенных на биофабрике «Международный центр медицинской пиявки» (Московская обл., п. Удельная). Пиявок содержали в лаборатории в стеклянных сосудах с дехлорированной водой при температуре 20-22 °C и один раз в месяц кормили свежей бычьей кровью, полученной от здоровых животных. Возраст экспериментальных особей H. verbana составлял 5 сут (новорожденные нитчатки, 0+ мес), 1, 3, 5, 7 и 9 мес, средняя масса тела — соответственно 0,029; 0,09; 0,25; 0,61; 1,33 и 1,81 г. Контролем служили новорожденные особи. Концентрацию свободных аминокислот (АК) в кожно-мышечной ткани определяли на анализаторе ААА-339М («Mikrotechna», Чехия). Всего было использовано 105 особей пиявок, подготовлено 30 биопроб, выполнено 660 элементоопределений. Рассчитывали суммарный фонд метаболических групп АК: заменимых (ЗАК) — аланин, аспарагиновая кислота, глицин, глутаминовая кислота + глутамин, пролин, серин, тирозин, цистеин; незаменимых (НАК) — аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин; с разветвленной углеродной цепью (АКРУЦ) — валин, изолейцин, лейцин; ароматических (АРАК) — тирозин, фенилаланин; серосодержащих (ССАК) — метионин, цистеин, цистеиновая кислота. Показано, что аминокислотный состав тканей H. verbanaбыл представлен 23 АК и их дериватами. Вне зависимости от возраста пиявок доминирующими АК с антиоксидантными свойствами были глутамин и глутаминовая кислота, аланин, валин, лейцин, глицин, суммарное содержание которых составляло у нитчаток 65 %, у 9-месячных особей — 58 % от общего пула АК. В тканях у медицинских пиявок, как и у теплокровных животных, был выявлен полный состав незаменимых аминокислот: треонин, валин, лизин, лейцин, изолейцин, гистидин, аргинин, метионин, фенилаланин, триптофан. С возрастом уменьшались суммарные концентрации свободных аминокислот (r = -0,98 при р = 0,000), что было обусловлено резким снижением содержания аргинина (в 24,0 раза), пролина (в 13,4 раза), изолейцина (в 12,2 раза), глицина (в 8,5 раза), лизина (в 6,8 раза), гистидина (в 6,6 раза), лейцина (в 5,2 раза), орнитина (в 4,0 раза), глутаминовой кислоты и глутамина (в 3,8 раза), аланина (в 2,9 раза). В возрасте 5, 7 и 9 мес у пиявок отмечали полный расход вторичных метаболитов (таурина, цитруллина и триптофана) (p < 0,001). Однако аминокислотный баланс азотистого и белкового обмена не нарушался, поскольку соотношение незаменимые/заменимые АК существенно не менялось, и его величина составляла 0,60 у нитчаток, 0,73 — у 9-месячных пиявок. Установлено, что рост и развитие H. verbana сопровождались снижением величины индикатора зрелости (соотношение глицин/аланин) — с 0,75 у нитчаток до 0,25 у пиявок в возрасте 9 мес. Имеющиеся в литературе сведения и данные наших исследований дают основание полагать, что функциональные аминокислоты могут использоваться в качестве биомаркеров при разработке технологий промышленного разведения этих амфибионтов.
Ключевые слова: медицинские пиявки, гирудокультура, свободные аминокислоты, возраст, физиологический статус.
L.A. Kovalchuk1 ✉, L.V. Chernaya1, N.V. Mikshevich2
Medicinal leeches (Hirudo verbana Carena, 1820) used in veterinary medicine, human medicine and pharmacology, are currently bred artificially at bio-factories. The technology of leech culture as a component of aquaculture biotechnics is based on the method of accelerated growth of leeches due to intensive feeding, which allows you to get high-quality products in a fairly short time (8-10 months). Nevertheless, the problem of assessing the physiological status of raised individuals upon artificial reproduction remains not fully addressed. The findings we present herein for the first time allow us to suggest that the age-specific amino acid composition of tissues can be used to assess the physiological state and well-being of medicinal leeches in nature and in aquaculture. The aim of the work is to study the age-dependent content of the free amino acids in the tissues of medicinal leeches artificially bred in aquaculture. Studies were conducted in 2012 on the leech (Hirudo verbana Carena, 1820) individuals without signs of diseases which were purchased at the biofactory International Center for Medicinal Leeches (Moscow Province, p. Udelnaya). Leeches were kept in the laboratory in glass vessels with dechlorinated water at 20-22 oC and fed once a month with fresh bovine blood from healthy animals. The experimental specimens of H. verbana was: 5 days (newborn filaments, 0+), 1, 3, 5, 7 and 9 months old, with an average body weight of 0.029, 0.09, 0.25, 0.61, 1.33 and 1.81 g, respectively. Newborn individuals served as a control. The concentration of free amino acids (AA) in the skin and muscle tissue was determined on the analyzer AAA-339M (Mikrotechna, Czech Republic). A total of 105 leech specimens were used, 30 bioassays were prepared, and 660 element determinations were performed. The amino acid composition of the tissues of medicinal leeches H. verbana was represented by 23 AA and their derivatives. The dominant AA with an antioxidant orientation, regardless of age, were glutamine and glutamic acid, alanine, valine, leucine, and glycine, the total content of which was 65 % in filaments, and 58 % in 9-month — old individuals of the total fund AA. In the tissues of medicinal leeches, as well as in warm-blooded animals, the full composition of essential amino acids (EAA) was revealed: threonine, valine, lysine, leucine, isoleucine, histidine, arginine, methionine, phenylalanine, tryptophan. With age, the total concentrations of free amino acids decreased (r = -0.98 at p = 0.000), due to a sharp decrease in the content of arginine (24.0-fold), proline (13.4- fold), isoleucine (12.2- fold), glycine (8.5- fold), lysine (6.8- fold), histidine (6.6-fold), leucine (5.2-fold), ornithine (4.0- fold), glutamic acid and glutamine (3.8-fold), and alanine (2.9-fold). At the age of 5, 7 and 9 months, leeches had a trace content of secondary metabolites: taurine, citrulline and tryptophan (p < 0.001). However, the amino acid balance of nitrogen and protein metabolism was not disturbed, since the ratio of essential / non-essential AА did not change significantly and was 0.60 in newborn filaments, 0.73 — in 9-month-old leeches. It was found that the growth and development of H. verbana was accompanied by a significant decrease in the indicator of maturity (glycine/alanine) from 0.75 (newborn filaments) to 0.25 (9 months). The information available in the literature and the data of our research allow us to put forward the concept of using functional amino acids as biomarkers in the development of the scientific bases of technologies for the industrial breeding of these amphibionts.
Keywords: medicinal leeches, leech culture, free amino acids, age, physiological status.
1ФГБУН Институт экологии растений |
Поступила в редакцию |
