Содержание липидных компонентов у молоди кумжи Salmo trutta L. из реки Орзега (бассейн Онежского озера). I. Динамика жирнокислотного состава в процессе роста и развития молоди (1+, 2+, 3+) кумжи

Лососевые рыбы характеризуются высокой вариабельностью жизненных стратегий [7], [22]. Кумжа Salmo trutta L. является одним из представителей лососевых рыб (Salmonidae) и имеет сложную систему популяций. Эта рыба сохраняет высокий уровень экологической и морфологической пластичности и генетического разнообразия [3]. В состав единой популяции входят проходная, нагуливающаяся в Онежском озере, и жилая формы кумжи, которые образуют в реке Орзега единое нерестовое стадо. Река Орзега – типичный кумжевый водоток, который протекает по западному берегу Онежского озера. Известно, что для рыб, обитающих в разных трофоэколо- гических условиях, характерны особенности липидного метаболизма, в том числе модификация жирных кислот и их соотношений в липидах рыб [5], [6], [18]. Жирнокислотный статус, как один из интегральных показателей обмена веществ, может служить физиолого-биохимическим маркером состояния организма рыб и отражать процессы внутрипопуляционной дифференцировки и развития.

В настоящей работе у молоди кумжи (1+, 2+, 3+) из реки Орзега исследовали состав и содержание жирных кислот общих липидов, которые являются одними из компонентов метаболизма липидов, обеспечивающих процессы роста и развития рыб.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Материалы

Отлов молоди кумжи разных возрастных групп (1+, 2+, 3+) проводили по окончании позднего весенне-летнего паводка, в середине июня (2016 год). Русло реки Орзега достаточно насыщено порогами и перекатами. Глубины изменяются в пределах 0,2–0,7 м, скорость течения – 0,5– 0,9 м/с. Сочетание небольшой глубины и разнообразного фракционного состава грунта (разноразмерные галька и валуны, глыбы) формирует в русле систему струй и протоков, что повышает турбулентность потока и благоприятно отражается на кормовой базе кумжи. Это необходимо как для успешного питания молоди кумжи, так и для ее маскировки от хищников.

Активное питание кумжи начинается при температуре воды 13,5 °С. Молодь кумжи питается преимущественно реофильными донными беспозвоночными, а также воздушными и наземными насекомыми. В отличие от лосося, кумжа предпочитает более мелкие ручьи и притоки с быстрым течением и наличием укрытий (камней, коряг, ям) и обладает более высокими физическими возможностями [11]. Молодь (1+, 2+, 3+) кумжи из р. Орзега имеет сравнительно высокие размерно-весовые характеристики.

Для вылова рыб использовали аппарат элек-тролова (Fa-2) норвежского производства. После отлова мальков выдерживали в течение суток в русловых садках для снятия эффекта воздействия электрического поля.

Биохимические методы исследования

Индивидуальные пробы молоди рыб гомо-генезировали в небольшом количестве этилового спирта (96 %), затем фиксировали смесью хлороформ:метанол (2:1) и хранили при температуре +4 °С до анализа. Липиды экстрагировали и очищали по методу Фолча [16], концентрировали досуха с помощью роторно-вакуумной установки. Затем проводили метанолиз жирных кислот общих липидов [8]. После метанолиза жирные кислоты в виде метиловых эфиров разделяли и идентифицировали методом газожидкостной хроматографии с применением хроматографа «Кристалл 5000.2» (ЗАО «ХРОМАТЭК», Йошкар-Ола, Россия). В качестве внутреннего стандарта использовали бегеновую кислоту (22:0) (Sigma Aldrich, USA), обработку хроматограмм проводили с помощью компьютерной программы обработки хроматограмм «Хроматэк Аналитик» (ЗАО «ХРОМАТЭК», Йошкар-Ола, Россия). Жирнокислотный статус молоди кумжи оценивали индивидуально по содержанию отдельных жирных кислот и их соотношениям.

Результаты проведенных экспериментов были обработаны с применением общепринятых методов вариационной статистики [2] с использованием компьютерных программ Excel и Stadia.

Работа проведена с использованием научного оборудования центра коллективного пользования «Комплексные фундаментальные и прикладные исследования особенностей функционирования живых систем в условиях Севера» (ЦКП ИБ КарНЦ РАН).

РЕЗУЛЬТАТЫ

В общих липидах молоди кумжи возраста 1+, 2+ и смолтах 3+ обнаружено до 50 жирных кислот (ЖК), включая минорные (таблица).

Показано высокое содержание полиненасы-щенных ЖК (ПНЖК) (в пределах 39,96–43,33 % от суммы ЖК), среди которых доминируют ПНЖК n-3 семейства (21,57–25,90 % от суммы ЖК), в частности 22:6n-3, 20:5n-3 и 18:3n-3 кислоты. Уровень ПНЖК n-6 семейства у молоди был в пределах 13,74–17,39 % от суммы ЖК, с более высокой долей 18:2n-6 (от 7,91 до 10,24 % от суммы ЖК), а также 20:4n-6 (3,63–3,83 % от суммы ЖК). Установлены различия в содержании эссенциальных линолевой 18:2n-6 и линоленовой 18:3n-3 кислот, содержание которых повышалось с возрастом молоди (от 7,91 до 10, 24 % и от 4,75 до 6,48 % от суммы соответственно), причем доля первой из них была выше во всех возрастных группах рыб. Все изменения достоверны. При этом показатель соотношения эссенциальных 18:3n-3/18:2n-6 кислот в процессе роста молоди достоверно не изменялся (0,60–0,64).

У молоди всех возрастных групп установлена более низкая концентрация длинноцепочечных ПНЖК арахидоновой 20:4n-6 (3,63–3,94) и эйко-запентаеновой 20:5n-3 (3,61–4,75) по сравнению с их метаболическими предшественниками 18:2n-6 (7,91–10,24) и 18:3n-3 (4,75–6,48) кислотами соответственно. При этом в процессе роста молоди уровень 20:4n-6 кислоты и 22:6n-3 не изменялся, а уровень 20:5n-3 снизился у смолтов. Помимо ПНЖК в общих липидах молоди кумжи высока доля мононенасыщенных ЖК (МНЖК) (29,49–31,35 % от суммы ЖК), в которых доминирует олеиновая 18:1n-9 кислота (16,47–19,53 % от суммы ЖК) с достоверно повышенным уровнем у смолтов 3+. В метаболизме насыщенных ЖК (НЖК), уровень которых у молоди кумжи был в пределах 25,41–31,83 % от суммы ЖК, ключевая роль принадлежит пальмитиновой 16:0 и стеариновой 18:0 кислотам (в пределах 14,95–19,69 и 5,69–7,74 % от суммы ЖК соответственно). При этом содержание НЖК, в том числе 16:0 и 18:0 кислот, было выше у пестряток 1+, с возрастом их доля достоверно уменьшалась. Интенсивность обмена липидов, определяемая по соотношению концентраций 16:0/18:1n-9, достоверно снижалась с возрастом молоди.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Состав и содержание как ПНЖК, так и МНЖК в липидах рыб в значительной степени определя-

Жирнокислотный состав (% суммы Ж К) разновозрастной (1 +; 2 +; 3 + ) кумжи из р. Орзега. Сбор проб: 29.06.2016
Показатель	Возраст
	1+	2+	3+
n	5	9	5
Длина, см	7,75 ± 0,45	11,47 ± 0,16*	13,86 ± 0,24*л
Вес, г	4,06 ± 0,53	14,57 ± 0,69*	27,50 ± 1,60*л
14:00	1,35 ± 0,17	1,75 ± 0,16	1,62 ± 0,13
16:00	19,69 ± 0,69	15,42 ± 0,18*	14,95 ± 0,36*
18:00	7,74 ± 0,56	6,02 ± 0,04*	5,69 ± 0,08*л
20:00	1,28 ± 0,14	2,28 ± 0,22	1,91 ± 0,19
£ НЖК	31,83 ± 1,79	26,90 ± 0,25*	25,41 ± 0,27*л
14:1(n-7)	1,10 ± 0,25	1,14 ± 0,12	0,77 ± 0,12
16:1(n-9)	0,73 ± 0,05	0,59 ± 0,01*	0,60 ± 0,01*
16:1(n-7)	5,47 ± 0,84	5,51 ± 0,18	5,12 ± 0,41
17:1(n-7)	0,23 ± 0,02	0,25 ± 0,03	0,20 ± 0,04
18:1(n-9)	17,18 ± 0,55	16,47 ± 0,26	19,53 ± 0,52л
18:1(n-7)	4,71 ± 0,57	3,87 ± 0,16	3,39 ± 0,25
18:1(n-5)	0,20 ± 0,03	0,17 ± 0,01	0,14 ± 0,02
20:1(n-9)	0,37 ± 0,00	0,38 ± 0,02	0,50 ± 0,03л
£ МНЖК	31,05 ± 2,43	29,49 ± 0,26	31,35 ± 1,15
18:2(n-6)	7,91 ± 0,37	9,21 ± 0,13*	10,24 ± 0,51*л
20:4(n-6)	3,63 ± 0,75	3,94 ± 0,07	3,83 ± 0,23
£ (n-6) ПНЖК	13,74 ± 0,55	15,88 ± 0,10*	17,39 ± 0,41*л
18:3(n-3)	4,75 ± 0,07	5,85 ± 0,18*	6,48 ± 0,19*л
18:4(n-3)	0,80 ± 0,05	1,08 ± 0,08	0,85 ± 0,05
20:4(n-3)	0,50 ± 0,04	0,57 ± 0,03	0,54 ± 0,06
20:5(n-3)	4,11 ± 0,83	4,75 ± 0,11	3,61 ± 0,30л
22:5(n-3)	1,22 ± 0,27	1,44 ± 0,05	1,15 ± 0,09л
22:6(n-3)	9,19 ± 2,78	11,13 ± 0,34	10,26 ± 1,07
£ (n-3) ПНЖК	21,57 ± 3,92	25,90 ± 0,36	24,18 ± 1,31
£ ПНЖК	39,96 ± 4,26	43,33 ± 0,40*	42,95 ± 1,28
16:0/18:1(n-9)	1,15 ± 0,00	0,94 ± 0,02*	0,77 ± 0,03*л
18:3(n-3)/18:2(n-6)	0,60 ± 0,05	0,64 ± 0,02	0,64 ± 0,02
^НЖК/^ПНЖК	0,90 ± 0,21	0,59 ± 0,02*	0,62 ± 0,02*
20:4(n-6)/18:2(n-6)	0,47 ± 0,16	0,38 ± 0,03	0,43 ± 0,02
22:6(n-3)/ 18:3(n-3)	1,92 ± 0,79	1,59 ± 0,13	1,92 ± 0,14

Примечание. Значения представлены в виде: M ± m. Условные обозначения: n - число проб, НЖК - насыщенные жирные кислоты, МНЖК - мононенасыщенные жирные кислоты, ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты; * - различия от 1+ достоверны (р < 0,05; ANOVA). Л - различия от 2+ достоверны (р < 0,05; ANOVA). В пробах также содержалось < 1 % жирных кислот: 12:0,15:00; 17:00; 24:0,14:1(n-9), 15:1(n-9), 16:1(n-5), 20:1(n-11), 20:1(n-7), 14:2(n-9), 15:2(n-9), 16:2(n-9), 18:2(n-9), 14:2(n-7), 14:2(n-6), 16:2(n-6), 18:3(n-6), 20:2(n-6), 20:3(n-6), 22:3(n-6), 22:4(n-6), 22:5(n-6), 16:4(n-4), 18:2(n-4), 18:3(n-4), 16:2(n-3), 16:3(n-3), 16:4(n-3),18:2(n-3), 20:3(n-3).

ется рационом питания, а также способностью организма модифицировать их применительно к условиям существования. Высокое содержание этих жирных кислот в липидах молоди кумжи указывает на их особую функциональную роль в организме. Докозагексаеновая 22:6n-3 кислота, которая преобладает среди ПНЖК молоди кумжи, выполняет существенную роль в регуляции активности нервных клеток, развитии нервной системы у молоди, в функционировании зрительной системы у рыб, при ее дефиците наблюда- ются аномалии в поведенческих реакциях [13], [20]. Острота зрения и соответствующие поведенческие реакции играют ведущую роль у молоди рыб, питающихся сносимыми объектами в толще воды, и позволяют экономно расходовать энергию при питании. Большинство речных рыб, в том числе кумжа, обладающих реореакцией, имеют хорошо развитую оптомоторную (зрительнодвигательную) реакцию [9].

Повышение уровня эссенциальных 18:3n-3 и 18:2n-6 кислот с возрастом у молоди кумжи пря- мо коррелирует с ростом содержания запасных липидов (триацилглицеринов (ТАГ) и эфиров холестерина (ЭХС)), что было установлено нами ранее [4], и свидетельствует о включении их в данный класс липидов. В процессе роста молоди их пищевой спектр расширяется, увеличиваются размеры кормовых объектов [9], что отражается на повышении в организме рыб запасных липидов, и в том числе жирных кислот. У молоди всех возрастных групп доля 18:2n-6 ЖК была выше, чем 18:3n-3 ЖК.

Ранее в наших исследованиях у молоди кумжи из рек Кривой ручей, Ольховка и Индера (бассейн Белого моря) также был установлен более высокий уровень 18:2n-6 ЖК по сравнению с 18:3n-3 ЖК, и с возрастом их содержание повышалось [4]. Физиологически значимым является не столько количество этих эссенциальных кислот, сколько их оптимальное соотношение 18:3n-3/18:2n-6, в связи с существованием конкурентных взаимоотношений в процессе их метаболизма [17], [23]. Следует отметить, что этот показатель в процессе роста молоди жилой формы кумжи из р. Орзега достоверно не изменялся (0,60-0,64) в отличие от такового у проходной формы кумжи из р. Кривой ручей (0,47-0,30) [4]. В липидах макрозообентоса (смешанные виды) из реки Ор-зега, который является объектом питания молоди кумжи, этот показатель составлял 0,77 [4]. Разновозрастная молодь кумжи (1+, 2+, смолты 3+) из р. Орзега также достоверно не различалась показателями конвертации 18:3n-3 и 18:2n-6 кислот в более длинноцепочечные ПНЖК (22:6n-3 и 20:4n-6 ЖК соответственно), которые определяют жирнокислотный состав липидов морского типа и выражаются коэффициентами соотношений 22:6n-3/18:3n-3 и 20:4n-6/18:2n-6 соответственно [20]. Полученный результат может быть одним из доказательств, свидетельствующих о принадлежности кумжи из реки Орзега к жилой форме.

Проведенные ранее исследования молоди кумжи (0+, 1+, 2+, 3+, 4+) из разных рек бассейна Белого моря (р. Ольховка, р. Индера и р. Кривой ручей) установили снижение с возрастом интенсивности метаболических превращений эссенциальных 18:2n-6 и 18:3n-3 ЖК в более длинноцепочечные ПНЖК, что свидетельствует о снижении активности десатураз при подготовке к морской среде обитания [4]. Для морских рыб характерна низкая активность десатураз, играющих ключевую роль при конвертации этих кислот в более длинноцепочечные ПНЖК, так как в условиях морской среды обитания в пищевых объектах достаточно этих кислот [12], [19].

Олеиновая 18:1n-9 кислота играет важную роль как энергетический источник, необходимый для роста и развития молоди, и особенно при двигательной активности в поисках пищи. Повышение ее уровня коррелирует с ростом запасных ТАГ и ЭХС у пестряток 2+ и смолтов 3+, что может указывать на включение 18:1n-9 кислоты в эти липиды. В исследовании отдельных видов зообентоса (поденок, мошек, ручейников в р. Орзега), которые доминируют в питании кумжи, содержание 18:1n-9 кислоты составляло значительную долю (от 11,74 до 18,47 % от суммы ЖК) с более высоким показателем у ручейников. Высокое содержание НЖК, в основном за счет 16:0, у молоди коррелирует со значительной их долей у вышеназванных видов зообентоса (от 28,91 до 49,66 % от суммы ЖК). С возрастом у молоди кумжи происходит снижение содержания НЖК, в том числе 16:0 и 18:0 кислот, что было установлено нами ранее для пестряток 3+ кумжи из р. Кривой ручей [4]. Причем значительная часть НЖК может элонгироваться и десатурироваться до более длинноцепочечных ЖК, таких как олеиновая 18:1(n-9) кислота, уровень которой увеличился у молоди 3+. При этом особую роль играет оптимальное соотношение НЖК и ПНЖК, влияющее на микровязкость биомембран, обеспечивающее активность фосфолипидов и их взаимодействие с мембранными белками [14], [21]. Нами установлено, что с возрастом молоди кумжи снижается показатель НЖК/ПНЖК (от 0,90 до 0,62), а также индекс интенсивности обмена липидов, определяемый по соотношению концентраций 16:0/18:1n-9 ЖК [1]. Различная для каждой возрастной группы мальков интенсивность обмена липидов (в частности накопление и расходование жирных кислот) формируется факторами внешней среды (температура, фотопериод, массовость и видовое разнообразие, тип грунта), обусловленными также, в определенных пределах, возрастными факторами и генетическими особенностями. Известно, что разновозрастная молодь лососевых рыб выбирает различные участки обитания в одном биотопе [10], [15], что определяет видовую специфику кормовых объектов, их массовость, доступность и влияет на степень интенсивности метаболизма жирных кислот в разные возрастные периоды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе роста и развития молоди кумжи (1+, 2+, 3+) в р. Орзега регуляция жизненных функций обеспечивается, наряду с другими механизмами, изменением уровня и соотношений ЖК-компонентов, которые связаны с видовой спецификой кормовых объектов, их количественными характеристиками, что влияет на степень интенсивности метаболических процессов в разные возрастные периоды жизни рыб.

В настоящем исследовании у разновозрастной молоди кумжи не выявлено достоверных различий по степени активности процессов элонгации и десатурации эссенциальных жирных кислот 22:6n-3/18:3n-3 и 20:4n-6/18:2n-6, что может быть одним из доказательств ее принадлежности к жилой форме в р. Орзега.

Полученные данные дополняют представление о важности использования коэффициентов соотношений 22:6n-3/18:3n-3 и 20:4n-6/18:2n-6 в качестве индикаторов физиологического состояния и, возможно, одного из генетических маркеров у молоди лососевых в период ее смол-тификации (или в ее отсутствие). Образование жилой (речной) формы кумжи в р. Орзега является одной из жизненных стратегий, имеющих адаптивное значение для формирования сложной субпопуляционной структуры.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы работы выражают глубокую благодарность сотрудникам лаборатории экологии рыб и водных беспозвоночных ИБ КарНЦ РАН за сбор материала – д. б. н., проф. А. Е. Веселову, а также к. б. н. Д. А. Ефремову, М. А. Ручьеву.

*Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 14-24-00102 «Лососевые рыбы Северо-Запада России: эколого-биохимические механизмы раннего развития».