О чем говорят липиды

В последний месяц прошлого года и в первый этого опубликовано целых три статьи, посвященных липидам и жирным кислотам нашей колюшки. Две из этих статей напечатаны в центральных российских журналах, которые переводятся на английский. Библиография статей и авторефераты – ниже. Сами статьи можно запросить у авторов, а участники проекта могут загрузить их с этого сайта. А началось все это на конференции в городе Петрозаводске в октябре 2013 г. в беседе со Светланой Мурзиной, которая организовывала ту конференцию. Светлана Пеккоева тоже участвовала в том первом разговоре.

Вообще-то, в тот день мы разговаривали о беломорской сельди, по которой у коллег был уже получен определенный материал, а ко мне были вопросы по поводу интерпретации данных. Но когда я понял, что происходит также поиск удобного объекта для исследований липидов, то предложил колюшку. Хотя я нежно люблю сельдь, я уверен, что колюшка гораздо лучше подходит для таких проектов в качестве модельного объекта.

Потом мы вместе обсуждали это с Ниной Николаевной Немовой, которая поддержала идею изучения липидов и жирных кислот на колюшке.

А летом 2014 года были собраны первые пробы, которые потом анализировали – как в районе нашей станции, так и на Онежском полуострове (это делал Павел Головин). Весной 2016 года мы обсуждали более систематический сбор проб, и именно тогда была разработана схема, которая структурирует нашу полевую жизнь не только в отношении сборов на липиды-жирные кислоты и на другие биохимические параметры, но и на значительную часть наших других исследований – питание, морфология и др. – это три станции (губа Сельдяная, лагуна Колюшковая и пролив Сухая Салма) и три периода – начало, середина и конец нерестового периода. И такая схема была впервые реализована в 2016 г.

Кроме того, удалось получить грант РФФИ на стажировку Анастасии Бахваловой в лаборатории экологической биохимии Карельского центра РАН в 2018 г.

Первые эксперименты по голоданию рыб: мы помещали их в бидоны, закрытые газом для того, чтобы не допустить попадания кормового планктона. К сожалению, они оказались неудачными и эти результаты не были использованы в дальнейшем.

Но, конечно, гораздо-гораздо больше времени, использования дорогого оборудования и расходников потребовал лабораторный анализ проб в Петрозаводске.  Ведь нужно было еще и приспособиться к новому объекту, отработать все методики.

И вот, наконец, получены первые результаты.

Что они показывают?

С моей точки зрения, несколько очень интересных вещей. У колюшки оказалось довольно высоким содержание полиненасыщенных жирных кислот, в частности эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК), которые обладают рядом полезных свойств для многих видов животных, включая и человека. Это наиболее важные из Oмега-3-ненасыщенные жирные кислоты – столь популярных сейчас в связи с их использованием в медицине как общеукрепляющего средства, а также как средства от болезней сердца. Но эти кислоты полезны не только для людей, но и для самих рыб, поскольку активно участвуют в регуляции обмена. Кроме этого, поскольку рыбы их не могут сами синтезировать, они отражают состав организмов, которыми рыбы питаются.

Вполне вероятно, в частности, что отмеченный в исследованиях повышенный уровень ЭПК и ДГК в гонадах колюшки перед нерестом необходим для того, чтобы получше подготовить потомство к полной опасности самостоятельной жизни. А разный уровень этих кислот у молоди из разных местообитаний свидетельствует, очевидно, о разных условиях питания. И можно предположить, что там, где ЭПГ и ДГК больше, там молодь шустрее и жизнелюбивее. Больше их, кстати, в губе Сельядная, чем в лагуне Колюшковая. И не исключено, что это одна из причин, что колюшка более охотно нерестится именно там.

Еще оказалось, что самцы и самки отличаются в отношении обмена этих кислот условиях кратковременного голодания и возобновления питания. Самцы могут быстрее самок компенсировать снижение концентрации ЭПК и ДГК, вызванное голоданием, после его прекращения. А это очень важно для них, поскольку известно, что энергетические потери колюшки, особенно самцов, во время нереста очень велики и надо уметь справляться в ними как можно быстрее.

Если же говорить в целом, то, может быть, более высокая, чем у большинства других рыб, концентрация ЭПК и ДГК, говорит о повышенной способности колюшки адаптироваться к любым изменения условий. В частности, они могли способствовать тому, что из всех беломорских рыб именно колюшка дала такой значительный рост численности при потеплении.

И еще, высокое содержание ЭПК и ДГК могут вызвать интерес к промыслу этого вида. Хотя к промыслу именно этой рыбы у меня не очень простое отношение – это и объект исследования, и просто замечательное животное, но если он будет способствовать благим целям – сохранению здоровья людей – то почему нет. Тем более что колюшки у нас много, а Белое море чистое.

Так что, изучение липидов и жирных кислот у колюшки уже позволило получить интересные и важные результаты. И ведь это при том, что использована пока лишь очень маленькая доля уже собранного материала. Еще на обработаны сборы 2016 и 2018 гг – наиболее обширные и систематические.

Очень интересно, что же получится дальше!

А вот ссылки на те самые работы с рефератами:

• Мурзина С.А., Нефедова З.А., Пеккоева С.Н., Воронин В.П., Лайус Д.Л., Иванова Т.С., Немова Н.Н. 2018. Липидный и жирно-кислотный статус печени и гонад трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus (сем. Колюшковые, Gastrosteidae) с разных нерестилищ в Белом море. Известия РАН. Серия биологическая, № 6. с.593-602.

Исследовано содержание общих, в том числе структурных и энергетических, липидов и жирных кислот (ЖК) в печени и гонадах самок трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus из разных нерестилищ Белого моря – губы Сельдяной и лагуны Колюшковой (Кандалакшский зал.), а также губы Конюхова (Онежский зал.). Установлено высокое содержание общих липидов в гонадах (от 14.25 до 20.05% сухого вещества), при этом достоверные различия в их содержании, а также в количественном профиле основных липидных классов могут свидетельствовать о различиях в особенностях нереста. В гонадах обнаружено разное количество структурных фосфолипидов, но в большей степени различия касаются запасных триацилглицеринов, в том числе их компонентов в форме двух эссенциальных полиненасыщенных ЖК – 22:6n-3, докозагексаеновой, и 20:5n-3, эйкозапентаеновой, а также мононенасыщенной ЖК – 16:1n-7, пальмитолеиновой. В гонадах рыб из губы Конюхова отмечен наиболее высокий уровень запасных триацилглицеринов и пальмитолеиновой ЖК, что может положительно повлиять на массу тела и жизнеспособность будущих зародышей. Повышенное содержание физиологически значимых n-3 полиеновых кислот (22:6n-3 и 20:5n-3) в гонадах самок колюшки на данном этапе репродуктивного цикла может быть связано с возрастающей потребностью будущих эмбрионов в этих кислотах.

• Бахвалова А.Е., Мурзина С.А., Воронин В.П., Пеккоева С.Н., Руоколайнен Т.Р., Лайус Д.Л., Иванова Т.С., Немова Н.Н. 2018. Динамика липидов и некоторых жирных кислот в мышцах трехиглой колюшки Белого моря при краткосрочном голодании и при разных режимах питания. Труды Карельского научного центра РАН. № 12. 2018. С. 51–64DOI: 10.17076/eb924

Проведено исследование сравнительной динамики липидов и некоторых жирных кислот в мышцах половозрелых самок и самцов колюшки трехиглой из Белого моря при ее аквариальном содержании в условиях экспериментального кратковременного голодания и последующего возобновления питания при разных режимах кормления. Наиболее существенные различия и избирательность использования липидов продемонстрированы между самками и самцами рыб в процессе аквариального эксперимента, включающего их голодание и разные режимы питания. Полученные результаты свидетельствуют о способности метаболических систем мышц самцов колюшки к быстрому восстановлению и накоплению необходимого уровня липидов после прекращения голодания. В мышцах самок уровень общих липидов при голодании изменяется за счет первоочередного использования энергетических липидов до их полной утилизации, а также отдельных структурных липидов. Увеличение уровня холестерина в мышцах самцов и самок в условиях голодания и при возобновлении питания может указывать на возможное усиление глюконеогенеза и повышение резистентности организма. Установлена специфичность расходования отдельных физиологически значимых полиненасыщенных жирных кислот – докозагексаеновой у самцов и эйкозапентаеновой у самок, что, скорее всего, связано с их особой физиологической ролью, которую они выполняют в организме рыб. Показано, что временные изменения для различных липидов и жирных кислот при голодании и исследованных режимах возобновления питания различаются и отражают физиолого-биохимический статус организма, а также функциональную роль и значимость отдельных групп липидов в организме.

• Мурзина С.А., Нефедова З.А., Пеккоева С.Н., Лайус Д.Л., Немова Н.Н. 2019, Жирные кислоты колюшки трехиглой (Gasterosteus aculeatus) Белого моря. Прикладная биохимия и микробиология. Том 55 № 1, с. 93-97.

Изучен состав жирных кислот общих липидов мышц, печени и гонад взрослых особей колюшки трехиглой Белого моря. Установлено, что особенно в гонадах и мышцах наблюдался высокий уровень полиненасыщенных жирных кислот, в основном ω-3 семейства, среди которых доминировали эссенциальные эйкозапентаеновая и докозагексаеновые кислоты, а также докозапентаеновая кислота. Обсуждается связь между составом жирных кислот отдельных органов колюшки и других видов рыб и влиянием факторов среды различного характера. Показано, что жирные кислоты были тканеспецифичны и их состав определялся, в том числе физиологическим состоянием организма. Полученные результаты могут быть использованы как при разработке методических подходов к созданию пищевых ингредиентов липидной (жировой) основы из морских гидробионтов Арктического региона, которые являются важным возобновляемым природным ресурсом, так и при изучении физиолого-биохимического состояния рыб в процессе их развития в норме и при изменении факторов среды.

Автор текста — Лайус Д.Л.