Особенности содержания меди, цинка и марганца в органах и

Ôèçèîëîãèÿ è áèîõèìèÿ ðûá
УДК 597-111.11
О. Н. Бичарева
ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÑÎÄÅÐÆÀÍÈß ÌÅÄÈ, ÖÈÍÊÀ È ÌÀÐÃÀÍÖÀ
 ÎÐÃÀÍÀÕ È ÒÊÀÍßÕ ÁÅËÎÃÎ ÀÌÓÐÀ
Введение
Микроэлементы играют огромную роль в биосфере. В настоящее время имеется достаточно данных по микроэлементному составу океанических и морских рыб [1–3], в то время как
данных о распределении микроэлементов в пресноводных рыбах гораздо меньше [4, 5], и большинство из них носит прикладной характер или отражает особенности ихтиофауны отдельных
водоемов. В связи с этим задачей исследования являлось изучение особенностей динамики
некоторых микроэлементов в органах и тканях прудового белого амура.
Микроэлементы не являются питательными веществами, однако необходимы рыбе для
нормального роста и развития, особенно такие, как железо, медь, марганец, кобальт, цинк и др.
Недостаток или избыток минеральных веществ в пище вызывает нарушения обмена веществ,
приводящие к снижению роста, патологиям развития, а иногда к смерти рыб [5].
Физиологическая активность меди связана главным образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Под влиянием меди улучшается
углеводный и белковый обмен веществ, интенсифицируется накопление крахмала, белков, жиров, уменьшается активность гидролитических ферментов. В организме животных одной
из важных функций меди является ее участие в синтезе гемоглобина. Медь входит также в состав ферментов допамингидроксилазы, уратоксидазы и перекисной дисмутазы (гепатокупреина). Некоторые авторы отмечают участие элемента в процессах размножения, т. к. в период
нереста содержание меди в печени снижается, а в половых железах увеличивается. Недостаток
меди в организме вызывает развитие микроцитарной нормохромной анемии, приводит к деструкции кровеносных сосудов. Возникают дегенеративные изменения в органах [5–7].
Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов [8]. При дефиците цинка задерживается рост, появляется гипогонадизм,
нарушается обмен веществ, возникает инсулиновая недостаточность. Недостаток цинка возникает
при употреблении пищи с большим содержанием фитиновой кислоты, которая препятствует
всасыванию солей цинка из кишечника.
Биологическая роль цинка определяется его необходимостью для нормального роста, развития и полового созревания, поддержания репродуктивной функции, для кроветворения, вкусовосприятия и обоняния, нормального течения процессов заживления ран и др. [9]. Было установлено, что имеется целый ряд ферментов, содержащих цинк: карбоксипептидаза поджелудочной железы, щелочная фосфотаза, триптофан-десмолаза [10, 11]. Установлено влияние цинка
на активность половых и гонадотропных гормонов гипофиза рыб [9].
Марганец оказывает значительное влияние на рост, размножение, кроветворение и обмен
веществ [4, 5]. Участвуя в биологическом катализе и влияя на физиологические показатели, он
становится в ряды незаменимых, жизненно важных микроэлементов. Этот элемент связан
с ферментами, гормонами и витаминами [6, 7]. Марганец выступает в роли окислителя ряда
биологических систем и в анаэробных условиях действует как водородный акцептор [12]. Наиболее специфической для марганца является его связь с витамином В1. Имеются данные о том,
что марганец входит в состав рибофлавина. Недостаток марганца в пищевом рационе вызывает
у животных клиническую картину гиповитаминоза В1. Многие авторы отмечают связь марганца
с половыми гормонами. Участвуя в биологическом катализе и стимулируя белковый, углеводный и жировой обмены, марганец оказывает значительное влияние на рост, размножение
и кроветворение теплокровных животных и рыб [6, 7, 13].
Материалы и методы исследований
Нами были проведены исследования органов и тканей особей белого амура, отобранных
в 2005–2007 гг. в прудовом хозяйстве ООО «Надежда-2» Камызякского района. Отбор проб
проводили дважды в год – весной и осенью. В органах и тканях белого амура изучали содержание меди, марганца и цинка. Было проанализировано более 60 проб органов и тканей, анализ
проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Hitashi» 180-50.
115
ISSN 2073-5529. Âåñòíèê ÀÃÒÓ. Ñåð.: Ðûáíîå õîçÿéñòâî. 2009. № 1
Результаты исследований и их обсуждение
Медь. По содержанию меди среди органов белого амура доминирует печень: максимальное содержание – 34,96 мг/кг; на втором месте находятся жабры: максимум – 7,99 мг/кг; затем
мышцы – 6,36 мг/кг.
Зависимость содержания меди в органах белого амура от сезона следующая: весной
в органах содержится больше меди, чем осенью (табл. 1).
Таблица 1
Динамика содержания меди в органах и тканях белого амура, мг/кг
Год,
сезон
Органы,
ткани
Жабры
2005
Осень
2006
Весна
2007
Весна
Осень
♂
♀
♂
♀
♂
♀
♂
♀
2,93 ± 0,21
3,86 ± 1,42
7,66 ± 0,18
5,97 ± 0,45
2,26 ± 0,18
2,43 ± 0,2
3,56 ± 1,31
1,99 ± 0,23
Мышцы
3,27 ± 1,38
1,27 ± 0,79
4,40 ± 0,5
3,00 ± 0,56
2,06 ± 0,37
2,50 ± 0,24
1,53 ± 0,18
1,39 ± 1,2
Печень
2,72 ± 0,58
9,54 ± 5,69
31,51 ± 1,21
17,19 ± 0,87
6,00 ± 0,6
5,64 ± 0,77
24,35 ± 7,7
21,60 ± 1,57
Значительно больше меди содержится в органах самцов белого амура. Отмечено также
повышение содержания меди в органах белого амура с возрастом. Интересно отметить, что
у сеголеток белого амура меди в сумме органов содержится больше, чем у годовиков.
Цинк. Сравнительный анализ содержания цинка в органах белого амура показал, что
более высокими его концентрациями отличаются печень и жабры, наименее высокими – мышцы. Осенью больше цинка накапливается в жабрах – до 82,32 мг/кг, весной – в печени, причем
максимум содержания цинка отмечен весной 2007 г. – 629,87 мг/кг, что в несколько раз больше
того же значения весной 2006 г. (табл. 2).
Таблица 2
Динамика содержания цинка в органах и тканях белого амура, мг/кг
Год,
сезон
Органы,
ткани
Жабры
2005
2006
Осень
♂
2007
Весна
♀
Осень
Весна
♂
♀
♂
♀
♂
58,72 ± 14,34 71,92 ± 19,43
93,52 ± 2,48
96,12 ± 1,56
74,90 ± 2,97
77,34 ± 1,67 152,07 ± 65,08 226,41 ± 25,63
♀
Мышцы
102,02 ± 49,22 41,34 ± 7,98
66,29 ± 1,81
44,80 ± 1,43
32,00 ± 5,87
46,52 ± 2,20 120,45 ± 52,17 86,42 ± 10,10
Печень
45,60 ± 12,29 66,69 ± 18,55 167,53 ± 8,36 124,77 ± 0,89 67,61 ± 10,92 52,49 ± 8,19 402,93 ± 115,80 540,00 ± 43,71
Осенью 2005 и весной 2006 г. у белого амура цинка содержалось больше в органах самцов, а в последующие два сезона соотношение изменилось в пользу самок, причем осенью
2006 г. содержание цинка в органах у самок и самцов было практически одинаковым, с небольшим преобладанием у самок.
Четкой возрастной динамики в содержании цинка у исследуемых рыб не обнаружено.
Можно отметить, что на более ранних возрастных этапах содержание цинка более высокое,
а с возрастом оно снижается. Вероятно, это связано с более высокой интенсивностью обмена
веществ у молодых особей.
Весной цинка, как и меди, в органах белого амура содержится больше, причем максимальное его содержание отмечено весной 2007 г. (табл. 2).
Марганец. Самым высоким содержанием марганца у белого амура отличаются жабры –
до 27,02 мг/кг. Содержание марганца в печени выше по сравнению с его содержанием в мышцах
на протяжении всех сезонов (табл. 3).
116
Ôèçèîëîãèÿ è áèîõèìèÿ ðûá
Таблица 3
Динамика содержания марганца в органах и тканях белого амура, мг/кг
2005
2006
Год,
сезон
Органы,
ткани
♂
♀
Осень
2007
Весна
Осень
♂
♀
♂
Весна
♀
♂
♀
Жабры
11,36 ± 5,9
7,92 ± 1,94
8,40 ± 3,3
8,06 ± 1,34
6,85 ± 0,35
7,17 ± 0,90
25,68 ± 1,34
18,84 ± 4,71
Мышцы
1,15 ± 0,37
0,77 ± 0,26
1,20 ± 0,31
1,20 ± 0,32
1,07 ± 0,37
1,15 ± 0,10
7,99 ± 3,20
12,27 ± 0,52
Печень
1,29 ± 0,22
1,63 ± 0,52
2,00 ± 0,12
2,45 ± 0,19
1,30 ± 0,21
0,95 ± 0,17
14,91 ± 0,22
15,28 ± 1,88
Анализ содержания марганца у самцов и самок показал следующее: у белого амура весной
2007 г. чуть более высокое содержание марганца отмечается в жабрах самцов, в остальные
сезоны оно примерно равное.
Сезонная динамика марганца у белого амура характеризуется незначительным понижением в течение года – с осени 2005 по осень 2006 г. Весной 2007 г. наблюдается резкое увеличение
содержания марганца во всех исследованных органах (табл. 3). По-видимому, столь высокое
содержание марганца (как и меди, и цинка) весной, по сравнению с осенью, связано с активизацией физиологических и биохимических процессов, в которые вовлечены эти микроэлементы, –
рост, размножение, питание.
Нами была рассчитана корреляция содержания данных микроэлементов во всех
исследованных органах белого амура. Отмечены положительные значимые корреляции между величиной содержания меди и цинка в печени белого амура – 0,58, что подтверждается явлением синергизма между этими элементами. Случай значимой отрицательной корреляции отмечен между
содержанием меди и марганца в мышцах белого амура. Обнаружена также значимая положительная
корреляция в содержании цинка и марганца во всех исследованных органах, причем наибольшая
корреляция между этими двумя элементами отмечена в печени – 0,89.
Заключение
Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы.
1. Содержание меди, цинка и марганца в органах и тканях белого амура подвержено
существенной динамике в сезонном, половом, межорганном и возрастном аспектах.
2. Количество меди в исследованных органах белого амура убывает в следующем ряду:
печень > жабры > мышцы. У марганца такой ряд выглядит несколько иначе: жабры > печень >
мышцы. Содержание цинка подвержено сезонной динамике: осенью его больше накапливается
в жабрах, весной – в печени; минимальные значения содержания цинка отмечены в мышцах.
3. По среднему содержанию в органах белого амура исследуемые микроэлементы можно
расположить в следующем порядке по убыванию: Zn > Cu > Mn. Соотношение среднего содержания меди, цинка и марганца в сумме органов составляет примерно 1 : 17 : 1.
4. Содержание всех исследуемых микроэлементов у белого амура весной больше, чем
осенью. Это связано с активизацией физиологических процессов, в которые вовлечены данные
микроэлементы, – размножение, рост, питание.
5. Количество меди, цинка и марганца в организме белого амура испытывает значимую
корреляцию в зависимости не только от содержания других элементов, но и от органа, в котором они обнаружены. Значимые положительные корреляции между медью, цинком и марганцем
отмечены во всех исследуемых органах белого амура, особенно в печени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Естественное содержание некоторых микроэлементов в рыбах Баренцева моря / А. А. Адамова,
А. Г. Босин, Н. Н. Воскобойников, О. И. Твердышева // Гигиена и санитария. – М., 1949. – № 4. – С. 34.
Андрушайтис Г. П., Сейсума З. К., Куликов И. Р. Цинк, свинец, медь, марганец, кадмий и ртуть
в гидробионтах Балтийского моря // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы. –
Л., 1986. – Т. 3. – С. 162–171.
Морозов Н. П., Петухов С. А. Переходные и тяжелые металлы в промысловой ихтиофауне океанических, морских и пресных вод // Рыбное хозяйство. – М., 1977. – № 5. – С. 98–120.
117
ISSN 2073-5529. Âåñòíèê ÀÃÒÓ. Ñåð.: Ðûáíîå õîçÿéñòâî. 2009. № 1
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Искра Т. Д. Влияние цинка, марганца и меди на функциональное состояние гибрида пестрого и белого толстолобиков и карпа в раннем онтогенезе в условиях правобережья р. Волги Саратовской области: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Астрахань, 2002. – 24 с.
Воробьев В. И. Микроэлементы и их применение в рыбоводстве. – М.: Пищ. пром-сть, 1979. – 183 с.
Войнар А. И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. – М.: Высш.
шк., 1960. – 240 с.
Войнар А. И. Микроэлементы в живой природе. – М.: Наука, 1962. – 94 с.
Метелев В. В. Водная токсикология. – М.: Колос, 1987. – 230 с.
Малыжева Т. Д. Метаболизм цинка у карпа при различных экологических условиях: дис. … канд.
биол. наук. – Киев, 1981. – С. 195.
Orten J. M. Zinc metabolism Springfield. – Thomas. – 1936. – P. 38.
Vallea B. Biochemistry, physiology and pathology of thum zinc // Physiological Reviews. – 1959. – P. 3.
Мелякина Э. И. Эколого-физиологические особенности видовых адаптаций карповых рыб к низкому
уровню микроэлементов в водных экосистемах: дис. … канд. биол. наук. – Астрахань, 1984. – С. 19.
Порохонская Е. М. Микроэлементы донных отложений рыбоводных прудов в Украинской ССР
и перспектива использования микроудобрений в рыбоводстве: автореф. дис. … канд. биол. наук. –
Харьков, 1970. – 22 с.
Статья поступила в редакцию 14.04.2009
FEATURES OF COPPER, ZINC AND MANGANESE CONTENTS
IN GRASS CARP’S ORGANS AND TISSUES
O. N. Bichareva
The quantitative contents of copper, zinc and manganese in liver, muscles
and gills of a pond grass carp is defined in the paper. The essential dynamics
of these microelements in seasonal, sexual and age aspects is established.
A number of organs are presented according to the quantity of the investigated
microelements in them (in decreasing sequence). The greatest concentration
of microelements is noted in liver and gills, and the least – in muscles. The correlation data of copper, zinc and manganese contents in all investigated organs of
a grass carp is calculated. It is established that the quantity of copper, zinc and
manganese in a grass carp’s organism has a significant correlation in dependence
not only on other elements contents, but also depending on the organ, where they
have been discovered.
Key words: microelements, copper, zinc, manganese, grass carp, liver,
gills, muscles, dynamics, correlation.
118