Некоторые биохимические характеристики яда степной гадюки из феодосийских степей (Крым)

Степная гадюка Vipera renardi (Christoph, 1861) по сей день обычна в феодосийских степях, под которыми мы подразумеваем здесь степные территории к северу и западу от Феодосии и побережье Феодосийского залива (половина исследованных образцов яда из Крыма собрана на мысе Чауда, замыкающем Феодосийский залив с востока, и в его северных окрестностях) с прилежащими участками юго-западной равнины Керченского полуострова до сопки Джау-Тепе на севере. Для этого вида змей характерна высокая плотность популяций, в том числе в агроценозах и рудеральных местообитаниях [10, 11]. Поэтому в восточном Крыму укусы степной гадюкой человека и домашних животных представляют собой явление достаточно распространенное и не составляют особой редкости даже в черте населенных пунктов. Следовательно, при планировании мероприятий, направленных на повышение эффективности медицинской помощи и безопасности жизнедеятельности в той или иной местности, приобретает важное значение изучение яда конкретных популяций змей.

Поскольку население гадюк Крыма неоднородно [12, 24], изучение свойств их яда представляет интерес и с точки зрения систематики. Показано, например, что яды номинативного – V. berus berus (Linnaeus, 1758) – и лесостепного – V. b. nikolskii Vedmederja, Grubant et Rudaeva, 1986 – подвидов обыкновенной гадюки различаются не только визуально (т.е. по цвету), но и по биохимическим показателям, в частности – по ферментативным активностям [4, 13]. А яд гюрз Macrovipera lebetina turanica (Cernov, 1940) c хребта Нуратау в 4 раза токсичнее, чем таковой змей этого же вида из долины р. Мургаб [6], где обитает другой подвид – M. l. černovi (Chikin et Szczerbak, 1992), валидность которого, таким образом, подтверждается не только данными морфологии [19] и генетики [29], но и токсинологическими исследованиями.

Было показано наличие прямой связи пищевых преференций различных видов щиткоголовых

гадюк (подрод Pelias Merrem, 1820) и токсичности их яда для кормовых объектов [28]. Свойственная некоторым видам либо географическим популяциям гадюк избирательность кормов несомненно генетически детерминирована и сопряжена с составом их яда, а не является результатом одной лишь экологической пластичности. Действительно, номинативный и реликтовый лесостепной подвиды V. berus существенно различаются не только по своим биотопическим предпочтениям [33], но и по составу кормов [18]. Нельзя, однако, обойти вниманием тот факт, что внутри каждого из таксонов регистрируется определенный уровень межпопуляционной изменчивости состава яда [4]. Таким образом, характеристики ядовитого секрета могут быть не только дополнительным диагностическим признаком при идентификации близких таксонов (видов и подвидов), но и являются важной экологической характеристикой популяций.

Одним из существенных компонентов яда V. renardi являются протеолитические ферменты. Именно протеазам принадлежит основная роль в развитии комплексной картины отравления. Их действие проявляется, в частности, в увеличении проницаемости стенок сосудов и свертываемости крови, возникновении тромбоэмболий сосудов. Поэтому на первом этапе исследования особое внимание было уделено изучению именно этого параметра. Определяли также активность оксидазы L -аминокислот, катализирующей превращение L -аминокислот в α -кетокислоты, и от которой зависит цвет ядовитого секрета [23]. В последнее время были описаны многие функциональные свойства L -аминооксидазы, такие как цитотоксичность, антикоагулянтный и геморрагический эффекты, индукция апоптоза, антибактериальная активность и ряд других физиологических эффектов [30].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материалом для исследования послужили 30 индивидуальных проб яда, отобранных у змей, которые добыты в 2009 г. в восточном Крыму. Из этого числа 28 проб взято в популяциях юговосточной части полуострова: степи к северу и западу от Феодосии (окрестности с. Насыпное, с. Ближнее-Боевое и пгт. Приморский) – 5, югозападная равнина Керченского полуострова – 23 (45о00'–45о10'N, 35o19'–35o56'E); 2 пробы получены от змей, добытых в Северном Крыму, в Джанкойском Присивашье близ ст. Соленое Озеро (45о55'N, 34o29'E). Соотношение полов в выборке было равным (15 самцов, 15 самок). Основу выборки (80%) составили взрослые змеи (L. 285–515 мм; Х±Sx = 388,6±1,34; n=24). Оставшуюся часть выборки (20%) составляли сеголетки (L. 150–200 мм, Х±Sx=177,5±7,63, n=6). Подавляющее большинство проб отобрано в октябре (83,4%), меньшая их часть – в сентябре (13,3%) и июле (3,3%).

Ядовзятия у змей проводили механическим способом не позднее 20 суток с момента отлова (как правило, через 1–8 суток), после чего большая часть змей была возвращена в природные популяции. Ядовитый секрет от каждой особи отбирали в отдельный бюкс. Образцы яда высушивали в эксикаторе над хлористым кальцием при комнатной температуре в течение 12–14 дней; высушенные образцы хранили при температуре +5ºС. Для описания цвета кристаллического ядовитого секрета использовали шкалу А.С. Бондарцева [5].

В лаборатории герпетологии и токсинологии Института экологии Волжского бассейна РАН (г. Тольятти) в каждом индивидуальном образце стандартными методами определяли активности ферментов: протеолитическую активность (ПА) определяли по гидролизу казеината натрия [26]; активность оксидазы L -аминокислот (АО) – с использованием L -фенилаланина в качестве субстрата [32]. Пол и возраст змей при анализе данных биохимии не учитывали. Не принимали также во внимание возможные сезонные изменения протеолитической активности (см.: [6]).

Полученные значения ПА и АО сравнивали с ранее полученными данными о ферментативных активностях яда V. renardi из локалитета в Левобережье Нижней Волги (Россия, Астра-ханская область, ст. Досанг, 46о55′N, 47o55′E), отстоящего от ближайших мест обитания гадюки в Крыму почти на 1000 км к северо-востоку – востоку, от terra typica V. renardi (окрестности бывшей немецкой колонии Сарепта, у нынешней границы Красноармейского района г. Волгоград и Светло-ярского района Волгоградской области) – примерно на 300 км к юго-востоку. Весь материал из Досанга был собран в начале мая 2009 г.

Полученные данные подвергали стандартной статистической обработке. Достоверность межпопуляционных различий средних значений ферментативных активностей определяли с использованием t -критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты анализа изученных выборок приведены в таблице. Во-первых, можно отметить высокий уровень внутрипопуляционной изменчивости характеристик яда. Минимальное и максимальное значение ПА в феодосийской выборке отличаются в 2,2 раза, в заволжской – в 2,1 раза; АО (в Феодосии) – почти в 6 раз. Во-вторых, были выявлены значительные межпопуляционные различия по этому показателю. Минимальное и максимальное значение ПА в феодосийской и заволжской популяциях отличаются в 1,3 и 1,4 раза соответственно, среднее – также в 1,4 раза (в Крыму во всех случаях выше). Максимальное значение АО в феодосийской популяции выше в 1,6 раза, среднее – в 3,4 раза. Выявленные отличия ПА и АО в репрезентативных феодосийской и заволжской выборках в высшей степени достоверны ( P < 0,001): в первом случае t ф = 7,86, во втором – t ф = 9,07. При сравнении присивашской и заволжской выборок достоверные отличия найдены и по ПА ( t ф = 2,58; P < 0,05), и по АО ( t ф = 4,38; P < 0,001). Статистически достоверных отличий между феодосийской и присивашской популяциями при сравнении как ПА, так и АО, не выявлено (возможно, по причине незначительного количества проб из последней популяции). В обоих случаях отличия не достигают 5%-го порога доверительной вероятности при значениях t ф , соответственно, 0,44 и 0,39.

Таблица. Протеолитическая активность (ПА) и активность оксидазы L -аминокислот (АО) в яде V. renardi из Крыма и Заволжья

Таким образом, средние значения ферментативной активности в Крыму оказались существенно более высокими, чем в Заволжье. В связи c этим необходимо отметить, что, по наблюдениям первого автора, укусы гадюк с мыса

Чауда вызывают очень сильные геморрагические и некротические явления, иногда даже мумификацию тканей и сопровождаются резко выраженным болевым синдромом. Степень тяжести отравления оценивается по приводящейся Д.Т.

Жоголевым [7] шкале как вторая, чего никогда не наблюдалось нами при укусах змей из популяций Присивашья. Логично предположить, что отличия клинической картины при укусах гадюк из разных популяций могут быть следствием различной ферментативной активности ядов.

Известно, что цвет ядовитого секрета определяется присутствием в нем кофермента оксидазы L -аминокислот – флавинаденин-динуклеотида [23]. На примере поволжских популяций степной и обыкновенной гадюк показано, что чем выше АО, тем интенсивней окрашен яд [4]. Соответственно, в бесцветных образцах яда АО близка к нулю. Цвет яда V. renardi из Астраханской области, где зарегистрированы сравнительно низкие значения АО, желтый [2]. Окраска кристаллического яда взрослых степных гадюк из Крыма характеризуется нами как желтая или интенсивножелтая, что, судя по результатам биохимического анализа, определяется весьма высокими значениями АО; значительно реже яд имеет более яркую золотистую или, напротив, бледно-лимонно-желтую окраску.

По современным представлениям, гадюки равнинно-степного Крыма и заволжских полупустынь относятся к одному подвиду – номинативному. Нельзя исключать, однако, что наблюдаемые различия ферментативных активностей яда в Крыму и Заволжье имеют таксономическое значение. Систематика степной гадюки на сегодняшний день разработана недостаточно, и уже очевидно, что представления о внутривидовой структуре V. renardi в обозримом будущем существенно изменятся. Многие периферические популяции степной гадюки являются высоко специфичными, и в последнее десятилетие с окраин ее обширного ареала (в том числе из Горного Крыма) было описано 4 таксона подвидового ранга и один новый вид [1, 12, 27, 31]. Гадюк южной части Равнинного Крыма отличает ряд морфологических и экологических особенностей: мелкие размеры, яркая окраска, олигомеризованный фолидоз, необычайно высокая – даже в сравнении с популяциями материковой Украины и Предкавказья – плодовитость [9, 10, 15, 24]. Генетическими исследованиями последних лет установлено, что все крымские популяции V. renardi (а не только горнокрымские, как предполагалось ранее) принадлежат к одной митохондриальной гапло-группе, причем для крымских гадюк постулируется независимое происхождение от одной из северокавказских линий (А.И. Зиненко, личное сообщение). Таким образом, наблюдаемые межпопуляционные отличия ядовитого секрета в действительности могут быть отличиями подвидовыми.

В заключение упомянем еще об одной точке зрения на причины изменчивости змеиных ядов. По мнению ряда авторов, ведущим фактором, влияющим на свойства ядов (в том числе на активность некоторых ферментов, например, металлопротеиназ), являются геохимические условия среды – прежде всего концентрация в почвах микроэлементов. Поэтому яды змей из популяций одного вида, обитающих в разных геохимических провинциях, различаются по составу и токсичности [8, 14, 22]. Надо сказать, что феодосийские степи, откуда происходит большая часть использованного в нашей работе материала, в геохимическом отношении представляют собой достаточно монолитную территорию, причем ведущая роль в ее своеобразии, по-видимому, принадлежит грязевому вулканизму [20]. Наслаивающиеся на миоценовые (майкопские) глины отложения сопочной брекчии, содержащей обломки пород миоцена, эоцена и, предположительно, мела, безусловно, могут выступать причиной локальных геохимических аномалий и влиять на геохимическую обстановку местности в целом (см.: [16, 17]). Не исключено, что различия в геохимическом фоне мест обитания гадюк могут накладывать отпечаток и на металлозависимые активности протеолитических ферментов яда – опосредованно, путем избытка или недостатка некоторых металлов и микроэлементов.

Таким образом, изучение свойств змеиных ядов обнажает мощный пласт теоретических проблем. В нашем случае для прояснения ситуации необходимо задействовать в исследовании материал из других пунктов обширного ареала V. renardi – в том числе из чрезвычайно оригинальных популяций Горного Крыма (V. r. puzanovi s. str.) и островных изолятов Западного побережья Крыма и юга Херсонской области.